Performance Analysis of Hybrid FSO Systems Using FSO/RF-FSO Link Adaptation

Simple item page
dc.contributor.authorBag, Banibratacs
dc.contributor.authorDas, Akinchancs
dc.contributor.authorAnsari, Imran Shafiquecs
dc.contributor.authorProkeš, Alešcs
dc.contributor.authorBose, Chayanikacs
dc.contributor.authorChandra, Aniruddhacs
dc.coverage.issue3cs
dc.coverage.volume10cs
dc.date.issued2018-05-16cs
dc.description.abstractFree-space optical (FSO) links are considered as cost-effective, non-invasive alternative to fiber optic cables for 5G cellular backhaul networking. For FSO based backhaul networks we propose an additional millimeter-wavelength (MMW) radio-frequency (RF)-FSO link, used as a backup. Uninterrupted and reliable network connection is possible by switching between primary FSO link and the secondary RF-FSO link; when the primary link is under atmospheric turbulence, the secondary link maintains connectivity as the MMW RF link exhibits complementary characteristics to atmospheric effects. In order to analytically assess the improvement, we also derive concise mathematical expressions for different performance metrics like outage probability, average bit error rate (BER) and capacity. Our results demonstrate that FSO/RF-FSO topology performs better than a single FSO link in terms of outage probability and BER. The dual-hop mixed RF-FSO link is realized with an amplify and forward (AF) relay that adapts an average power scaling (APS) strategy. The irradiance fluctuations in the FSO links are modeled by gamma-gamma distribution assuming strong atmospheric turbulence while it is assumed that the RF link experiences multipath Rayleigh fading. For switching between links a single FSO threshold is considered first, followed by a dual FSO threshold to prevent unnecessary switching.en
dc.description.abstractSpoje komunikující volným prostorem (FSO) jsou považovány za nákladově efektivní neinvazivní alternativu k optickým kabelům pro 5G síť. Pro páteřní sítě založené na FSO jsou v práci navrženy radiofrekvenční (RF)/FSO spoje v pásmu milimetrových vln (MMW), které se používají jako záloha. Nepřetržité a spolehlivé připojení k síti je možné přepnutím mezi primárním spojem FSO a sekundárním spojem RF-FSO. Pokud je primární spoj ovlivněn atmosférickou turbulencí, sekundární propojení udržuje konektivitu, protože MMW RF linka vykazuje komplementární vlastnosti vůči atmosférickým vlivům. Abychom analyticky zhodnotili zlepšení spolehlivosti, prezentujeme matematické výrazy pro různé metriky komunikačních vlastností, jako je pravděpodobnost výpadku, průměrná chybovost chyb (BER) a kapacita. Naše výsledky ukazují, že topologie FSO/RF-FSO má lepší vlastnosti než jedno spojení FSO, pokud jde o pravděpodobnost výpadku a BER. Dual-hop smíšené spojení RF-FSO používá zesílení na základě strategie APS (average power scaling). Kolísání záření za předpokladu silné atmosférické turbulence je v FSO modelováno gama-gama rozdělením, a předpokládá se, že RF spoj vykazuje víceúrovňový Rayleighův únik. Pro přepínání mezi spoji je nejprve uvažována jedna prahová hodnota FSO, následovaná dvojitým prahem FSO, aby se zabránilo zbytečnému přepínání.cs
dc.formattextcs
dc.format.extent1-18cs
dc.format.mimetypeapplication/pdfcs
dc.identifier.citationIEEE Photonics Journal. 2018, vol. 10, issue 3, p. 1-18.en
dc.identifier.doi10.1109/JPHOT.2018.2837356cs
dc.identifier.issn1943-0647cs
dc.identifier.orcid0000-0001-6026-361Xcs
dc.identifier.other151097cs
dc.identifier.scopus56016930200cs
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11012/137214
dc.language.isoencs
dc.publisherIEEEcs
dc.relation.ispartofIEEE Photonics Journalcs
dc.relation.urihttps://ieeexplore.ieee.org/document/8360015cs
dc.rightsCreative Commons Attribution 4.0 Internationalcs
dc.rights.accessopenAccesscs
dc.rights.sherpahttp://www.sherpa.ac.uk/romeo/issn/1943-0647/cs
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/cs
dc.subjectFree-space opticsen
dc.subject5G cellular backhaulen
dc.subjectgamma-gamma fadingen
dc.subjectbackup RF-FSO linken
dc.subjectamplify-and-forward relayen
dc.subjectlink switching probabilityen
dc.subjectOptický přenos ve volného prostoru
dc.subject5G páteřní síť
dc.subjectgamma-gamma únik
dc.subjectzáložní RF-FSO spoj
dc.subjectpravděpodobnost přepínání spojů
dc.titlePerformance Analysis of Hybrid FSO Systems Using FSO/RF-FSO Link Adaptationen
dc.title.alternativeAnalýza vlastností hybridních systémů FSO pomocí adaptace spojení FSO / RF-FSOcs
dc.type.driverarticleen
dc.type.statusPeer-revieweden
dc.type.versionpublishedVersionen
sync.item.dbidVAV-151097en
sync.item.dbtypeVAVen
sync.item.insts2025.02.03 15:41:28en
sync.item.modts2025.01.17 18:34:30en
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. Ústav radioelektronikycs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
08360015.pdf
Size:
1.14 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
08360015.pdf
Download
Collections
Ústav radioelektroniky