Un resumen de las simulaciones del canal de comunicación inalámbrica óptica submarina con un enfoque en el método de Monte Carlo
Autores: Ramley, Intesar; Alzayed, Hamdah M.; Al-Hadeethi, Yas; Chen, Mingguang; Barasheed, Abeer Z.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un resumen de las simulaciones del canal de comunicación inalámbrica óptica submarina con un enfoque en el método de Monte Carlo
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Comunicación óptica inalámbrica submarina
Ecuación de transferencia radiativa
Simulación de Monte Carlo
Distribución de potencia óptica
Entornos de canal submarino
Función de dispersión de fotones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Construir un sistema de comunicación óptica inalámbrica submarina (UOWC) confiable y óptimo requiere identificar todos los factores potenciales que causan la atenuación y dispersión de la señal óptica. La solución de la ecuación de transferencia radiativa (RTE) puede ser utilizada para concluir estos parámetros de diseño esenciales para construir un sistema UOWC óptimo. RTE tiene varias soluciones numéricas y analíticas simplificadas con diferentes niveles de confiabilidad y alcance de capacidad. Muchos científicos consideran que el método de simulación de Monte Carlo (MCS) es un enfoque consistente y ampliamente aceptado para formular una solución RTE, que modela la propagación de fotones a través de diversos entornos de canal submarino. MCS ha atraído recientemente la atención porque podemos construir un modelo confiable para entornos submarinos. Basado en dicho modelo, este informe demuestra la distribución de potencia óptica recibida resultante como una salida para una serie de entradas de emulación, incluyendo la distribución espacial y temporal de la luz transmitida, los regímenes de enlace de canal y las afectaciones asociadas. Este estudio incluye un componente de encuesta, que presenta los fundamentos requeridos para establecer un modelo RTE válido, lo que conduce a soluciones con diferentes alcances y profundidades que pueden ser extraídas para casos de uso práctico de UOWC. Por lo tanto, este trabajo muestra cómo los elementos de modelado subyacentes pueden influir en una técnica de solución, incluyendo propiedades ópticas inherentes (IOPs), propiedades ópticas aparentes (AOPs) y las limitaciones potenciales de varios formatos de función de dispersión de fotones. El trabajo introduce una derivación novedosa de ecuaciones matemáticas para la propagación de un solo y múltiples pulsos de luz en canales homogéneos e inhomogéneos, formando la base para estudios de UOWC basados en MCS. La confiabilidad de la implementación de MCS se evalúa utilizando la conformidad con el Teorema del Límite Central (CLT) y aprovechando la función de fase de Henyey-Greenstein con selección aleatoria a gran escala. Como parte del componente tutorial en este trabajo, el funcionamiento interno de MCS se manifiesta utilizando un método de diseño orientado a objetos. Por lo tanto, este trabajo está dirigido a investigadores interesados en utilizar MCS para la investigación de UOWC en general y la propagación de fotones de UOWC en la modelización de canales de agua de mar en general.
Descripción
Construir un sistema de comunicación óptica inalámbrica submarina (UOWC) confiable y óptimo requiere identificar todos los factores potenciales que causan la atenuación y dispersión de la señal óptica. La solución de la ecuación de transferencia radiativa (RTE) puede ser utilizada para concluir estos parámetros de diseño esenciales para construir un sistema UOWC óptimo. RTE tiene varias soluciones numéricas y analíticas simplificadas con diferentes niveles de confiabilidad y alcance de capacidad. Muchos científicos consideran que el método de simulación de Monte Carlo (MCS) es un enfoque consistente y ampliamente aceptado para formular una solución RTE, que modela la propagación de fotones a través de diversos entornos de canal submarino. MCS ha atraído recientemente la atención porque podemos construir un modelo confiable para entornos submarinos. Basado en dicho modelo, este informe demuestra la distribución de potencia óptica recibida resultante como una salida para una serie de entradas de emulación, incluyendo la distribución espacial y temporal de la luz transmitida, los regímenes de enlace de canal y las afectaciones asociadas. Este estudio incluye un componente de encuesta, que presenta los fundamentos requeridos para establecer un modelo RTE válido, lo que conduce a soluciones con diferentes alcances y profundidades que pueden ser extraídas para casos de uso práctico de UOWC. Por lo tanto, este trabajo muestra cómo los elementos de modelado subyacentes pueden influir en una técnica de solución, incluyendo propiedades ópticas inherentes (IOPs), propiedades ópticas aparentes (AOPs) y las limitaciones potenciales de varios formatos de función de dispersión de fotones. El trabajo introduce una derivación novedosa de ecuaciones matemáticas para la propagación de un solo y múltiples pulsos de luz en canales homogéneos e inhomogéneos, formando la base para estudios de UOWC basados en MCS. La confiabilidad de la implementación de MCS se evalúa utilizando la conformidad con el Teorema del Límite Central (CLT) y aprovechando la función de fase de Henyey-Greenstein con selección aleatoria a gran escala. Como parte del componente tutorial en este trabajo, el funcionamiento interno de MCS se manifiesta utilizando un método de diseño orientado a objetos. Por lo tanto, este trabajo está dirigido a investigadores interesados en utilizar MCS para la investigación de UOWC en general y la propagación de fotones de UOWC en la modelización de canales de agua de mar en general.