우리나라 위성-지상 하향 무선 광통신 시스템의 링크 가용성
Link Availability of Satellite-to-ground Free-space Optical Communication Systems in South Korea
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초록
본 연구에서는 우리나라의 위성-지상 하향 무선 광통신 시스템의 링크 가용성을 분석하였다. 주요 5개 도시(서울, 부산, 대구, 대전, 광주)의 최근 10년간의 기상 데이터를 활용했으며, 대기의 흡수 및 산란 손실과 신틸레이션 손실, 그리고 에어로졸 손실을 모두 고려하여 링크 가용성을 이론적으로 예측하였다. 정확하면서도 보수적인 링크 가용성 계산을 위하여 수적(cloud droplet)의 최대 개수 밀도를 사용하는 새로운 손실 모델을 제시하였다. 지상 기지국이 주요 5개 도시 중 한 곳에 위치하며, 대기 손실에 20 dB의 링크 버짓을 할당할 것을 전제한 경우 우리나라 위상-지상 하향 무선 광통신 링크의 가용성은 45–70%로 예측되었다. 그러나 3개 또는 5개 도시의 위치 다이버시티를 적용하면, 링크 가용 성이 각각 90%와 97%로 크게 향상될 수 있을 것으로 예측되었다.
Abstract
We analyze the link availability of satellite-to-ground free-space optical (FSO) communication systems in South Korea. Using ten-yearmeteorological data for five major cities (Seoul, Busan, Daegu, Daejeon, and Gwangju), we theoretically predict the link availability from the powerlosses induced by absorption, scattering, aerosols, and scintillation in the atmospheric channel. For accurate but conservative estimation of the link availability determined by cloud cover, we propose a loss model based on the maximum value of cloud droplet concentration. The results show that the link availability ranges from 45% to 70% when a single ground station is placed in a major city in South Korea and a 20-dB link budget is allocated for atmospheric loss. However, the availabilities improve to 90% and 97% when 3- and 5-site diversities are employed, respectively.
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