본 논문에서는 위성 통신의 장점을 살리면서 지상 이동통신의 문제점을 해결하기 위해 차세대 무선통신 인프라로 최근에 연구되고 있는 성층권 통신 시스템에서 성층권 내의 비행선간 통신 효율을 증대시키기 위한 방안으로 성층권 무선 광전송 시스템을 설계하였다. 성층권 무선 광전송 시스템은 지상 20Km 상공에서 기존의 RF를 이용한 마이크로파통신이 지닌 주파수대역의 ...
본 논문에서는 위성 통신의 장점을 살리면서 지상 이동통신의 문제점을 해결하기 위해 차세대 무선통신 인프라로 최근에 연구되고 있는 성층권 통신 시스템에서 성층권 내의 비행선간 통신 효율을 증대시키기 위한 방안으로 성층권 무선 광전송 시스템을 설계하였다. 성층권 무선 광전송 시스템은 지상 20Km 상공에서 기존의 RF를 이용한 마이크로파통신이 지닌 주파수대역의 부족과 시스템간의 RF간섭 등의 문제점을 해결하기 위한 수단으로 무선의 장점과 유선 광통신의 장점을 모두 보유한 무선 광 network을 제공한다. 성층권 내에서 효율적인 무선 광전송 시스템을 설계하기 위해서는 사용되는 레이저빔의 발산각, 수광부 레이저의 렌즈 크기, 기하학적 퍼점 손실, 대기 및 장비의 손실 등을 고려해야 한다. 이 요소들 중 기하학적 퍼짐 손실을 제외한 다른 요소 및 손실의 특성은 거의 일정하며, 기하학적 퍼짐 손실에 비해 크기도 작다. 따라서 본 논문에서는 우리나라의 지형과 인구분포 등을 고려한 성층권 통신망을 구축하고자 레이저 출력, 빔의 발산각, 기하학적 퍼짐 손실 및 비행선간 거리등을 이용하여 최적의 성층권 내 무선 광전송 시스템을 설계하였다. 국내 환경을 고려한 최적의 비행선 수를 25기로 가정할 때 최소 56Km, 최고 100Km의 비행선간 무선 광전송 시스템 구축이 필요하게 되며, 이를 위해서는 레이저 빔 각이 1mrad이내, 수광부 렌즈의 크기는 14"이상이 요구된다. 이 경우 송수신 거리가 100Km일 때 레이저빔의 기하학적 퍼짐 손실은 49.12dB로서 기타손실 및 여유 마진 등을 고려하면 최소한 857mW의 송신 출력이 필요하게 된다. 따라서 현재 상용화가 가능한 1W 출력의 레이저를 사용하여 충분히 성층권내의 비행선간 무선 광전송 시스템을 구축할 수 있다. 그러나 비행선 간 거리가 장거리이기 때문에 비행선의 작은 움직임이 중요한 손실 요인이 된다. 따라서 레이저 빔 송수신시 정확한 자동 추적능력이 요구되며, 유선광 통신에서의 WDM과 광증폭기(EDFA)등을 보강하면 80Gbps의 초고속 대용량 통신은 구현할 수 있다.
본 논문에서는 위성 통신의 장점을 살리면서 지상 이동통신의 문제점을 해결하기 위해 차세대 무선통신 인프라로 최근에 연구되고 있는 성층권 통신 시스템에서 성층권 내의 비행선간 통신 효율을 증대시키기 위한 방안으로 성층권 무선 광전송 시스템을 설계하였다. 성층권 무선 광전송 시스템은 지상 20Km 상공에서 기존의 RF를 이용한 마이크로파통신이 지닌 주파수대역의 부족과 시스템간의 RF간섭 등의 문제점을 해결하기 위한 수단으로 무선의 장점과 유선 광통신의 장점을 모두 보유한 무선 광 network을 제공한다. 성층권 내에서 효율적인 무선 광전송 시스템을 설계하기 위해서는 사용되는 레이저빔의 발산각, 수광부 레이저의 렌즈 크기, 기하학적 퍼점 손실, 대기 및 장비의 손실 등을 고려해야 한다. 이 요소들 중 기하학적 퍼짐 손실을 제외한 다른 요소 및 손실의 특성은 거의 일정하며, 기하학적 퍼짐 손실에 비해 크기도 작다. 따라서 본 논문에서는 우리나라의 지형과 인구분포 등을 고려한 성층권 통신망을 구축하고자 레이저 출력, 빔의 발산각, 기하학적 퍼짐 손실 및 비행선간 거리등을 이용하여 최적의 성층권 내 무선 광전송 시스템을 설계하였다. 국내 환경을 고려한 최적의 비행선 수를 25기로 가정할 때 최소 56Km, 최고 100Km의 비행선간 무선 광전송 시스템 구축이 필요하게 되며, 이를 위해서는 레이저 빔 각이 1mrad이내, 수광부 렌즈의 크기는 14"이상이 요구된다. 이 경우 송수신 거리가 100Km일 때 레이저빔의 기하학적 퍼짐 손실은 49.12dB로서 기타손실 및 여유 마진 등을 고려하면 최소한 857mW의 송신 출력이 필요하게 된다. 따라서 현재 상용화가 가능한 1W 출력의 레이저를 사용하여 충분히 성층권내의 비행선간 무선 광전송 시스템을 구축할 수 있다. 그러나 비행선 간 거리가 장거리이기 때문에 비행선의 작은 움직임이 중요한 손실 요인이 된다. 따라서 레이저 빔 송수신시 정확한 자동 추적능력이 요구되며, 유선광 통신에서의 WDM과 광증폭기(EDFA)등을 보강하면 80Gbps의 초고속 대용량 통신은 구현할 수 있다.
This thesis constructs a wireless optical communication system for stratospheric communication links that solves problems observed in a satellite communication and a ground transportable communication system through an increase of an efficiency of flying time within a stratosphere. The Stratospheric...
This thesis constructs a wireless optical communication system for stratospheric communication links that solves problems observed in a satellite communication and a ground transportable communication system through an increase of an efficiency of flying time within a stratosphere. The Stratospheric communication system supplies a optical network that contains positive aspects of a wireless and cable-optical communication network in order to solve problems generated through a lack of frequency band in microwave communication using a generic RF signals and a RF interference within the system. In order to construct an efficient wireless optical communication system, an angle, size of a laser beam, geometrical diffusion, as well as problems in equipments should be considered. Defects generated through these elements are relatively small except for the geometrical diffusion which dominates in the system loss. Therefore this thesis mastered out the optimal wireless optical communication system within stratosphere for our nation's geographical and populational characteristics which manipulates the intensity of laser, geometrical diffusion, and the distance traveled in air. If the optimal number of aircraft is 25 for the nation, a distance between each aircraft spreads from 56km to 100km for the wireless optical communication system. In order to compensate this, a laser angle within the range of 1mrad, and the size of a receiving lens greater than 14″is required. At a communication distance of 100km, geometrical diffusion is 49.12dB of a laser beam and thus, maximum of 857mW is required to send out a signal. Therefore, the wireless optical communication system between airbases in stratosphere can be implemented with the commercialized laser which has the output power of 1W. But, since the distance between the airbases is far, even a small movement of the aircraft can act as a fatal source of a problem. Therefore, an automatic tracking ability is required during the laser shoot-out, thus, if WDM and EDFA in a wired optical communication is adopted, one can generate a supersized and high velocity communication can be implemented.
This thesis constructs a wireless optical communication system for stratospheric communication links that solves problems observed in a satellite communication and a ground transportable communication system through an increase of an efficiency of flying time within a stratosphere. The Stratospheric communication system supplies a optical network that contains positive aspects of a wireless and cable-optical communication network in order to solve problems generated through a lack of frequency band in microwave communication using a generic RF signals and a RF interference within the system. In order to construct an efficient wireless optical communication system, an angle, size of a laser beam, geometrical diffusion, as well as problems in equipments should be considered. Defects generated through these elements are relatively small except for the geometrical diffusion which dominates in the system loss. Therefore this thesis mastered out the optimal wireless optical communication system within stratosphere for our nation's geographical and populational characteristics which manipulates the intensity of laser, geometrical diffusion, and the distance traveled in air. If the optimal number of aircraft is 25 for the nation, a distance between each aircraft spreads from 56km to 100km for the wireless optical communication system. In order to compensate this, a laser angle within the range of 1mrad, and the size of a receiving lens greater than 14″is required. At a communication distance of 100km, geometrical diffusion is 49.12dB of a laser beam and thus, maximum of 857mW is required to send out a signal. Therefore, the wireless optical communication system between airbases in stratosphere can be implemented with the commercialized laser which has the output power of 1W. But, since the distance between the airbases is far, even a small movement of the aircraft can act as a fatal source of a problem. Therefore, an automatic tracking ability is required during the laser shoot-out, thus, if WDM and EDFA in a wired optical communication is adopted, one can generate a supersized and high velocity communication can be implemented.
주제어
#성층권 통신망 무선 광전송 시스템 wireless optical communication system stratospheric comunication links
학위논문 정보
저자
이연우
학위수여기관
연세대학교 공학대학원
학위구분
국내석사
학과
전파공학 전공
지도교수
윤영중
발행연도
2002
총페이지
vii, 75p.
키워드
성층권 통신망 무선 광전송 시스템 wireless optical communication system stratospheric comunication links
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