نویسنده
محمود، خدیجه علی
تاریخ انتشار
2024
موضوع
ارتباطات نوری، سیستم های ارتباطی بی سیم، تبدیل انرژی، طراحی و ساخت، مهندسی برق
نوع
سند
زبان
انگلیسی
دیجیتال
بله
نسخه خطی
خیر
کتابخانه
دانشگاه اوزیغین
شماره ثبت
865c43eb-16bd-4d12-8781-fdbc25f56704
محل کتابخانه
گروه مهندسی برق و الکترونیک
تاریخ
2024
متن نمونه
ارتباطات بیسیم نوری (OWC) حوزهای در ارتباطات است که از امواج نور (یعنی دیودهای ساطع نور (LED) یا دیودهای لیزری (LD)) برای انتقال دادههای بیسیم استفاده میکند و یک پیوند خط دید (LOS) با ظرفیتی قابل مقایسه با فیبر نوری و بسیار بالاتر از امواج رادیویی (فرکانس رادیویی مشابه) ارائه میکند. علاوه بر این، از آنجایی که آنها در طیف نوری کار می کنند، در برابر تداخل مصون هستند. علاوه بر این، برخلاف پیوندهای RF که برای عملیات به مجوز ناحیه یا لینک نیاز دارند، در سیستمهای ارتباطی OWC نیازی به هزینه مجوز نیست. OWC شامل زیرشاخه هایی مانند Free Space Optical (FSO) و Underwater Optical Wireless Communication (UOWC). FSO از فرستنده های لیزری استفاده می کند که در طول موج های مادون قرمز از طریق فضای آزاد کار می کنند. این به طور خاص سرعت داده های سریع تر، امنیت بهبود یافته و اتصال مقرون به صرفه را برای برنامه های کاربردی و سناریوهایی که کابل های فیزیکی یا شبکه های RF غیرعملی هستند، مناسب است. UOWC محدودیتهای RF و سیگنالهای صوتی در آب را برطرف میکند و ارتباطات قابل اعتماد و با سرعت بالا را برای کاربردهای دریایی تسهیل میکند. در سیستمهای OWC، بهویژه در محیطهای زیر آب و بیرون، بهرهوری انرژی به دلیل اتکا به باتریهای با ظرفیت محدود، که نیاز به شارژ مجدد یا تعویض منظم و پرهزینه دارد، به یک معیار طراحی حیاتی تبدیل میشود. این پایان نامه بر اهمیت بهره وری انرژی در OWC متمرکز است، به طور خاص شبکه های هوابرد و زیر آب را که با محدودیت های منابع انرژی مواجه هستند، هدف قرار می دهد. در محیطهای زیر آب، شبکههای حسگر زیر آب (USN) برای کارهای مشترکی مانند نظارت بر آلودگی، تجزیه و تحلیل جریانهای اقیانوسی، کنترل تجهیزات و اکتشاف مواد معدنی مستقر میشوند. گرههای حسگر در سراسر محیط دریایی پراکنده هستند و دادهها در یک گره دروازه جمعآوری میشوند، معمولاً یک شناور یا شناور پشتیبانی. انتقال داده ها می تواند از طریق مسیرهای تک هاپ یا چند هاپ اتفاق بیفتد، با انتقال چند هاپ که خطر اختلالات ناشی از شکست گره های جداگانه را به همراه دارد. در مورد انتقال داده چند هاپ، گره های حسگر انرژی را برای رله داده و مسیریابی مصرف می کنند. برای پرداختن به این موضوع، پایان نامه استفاده از وسایل نقلیه خودکار زیر آب (AUV) را برای جمع آوری داده ها، حذف نیاز به انتقال داده و کاهش مصرف انرژی، پیشنهاد می کند. نزدیکی AUV به هر گره حسگر نیز قدرت مورد نیاز برای انتقال داده خود را کاهش می دهد. با این حال، AUV ها با چالش هایی مانند تأخیر در تحویل داده ها و مصرف انرژی بالا مواجه هستند. پایان نامه به بررسی اجرای مسیرهای کارآمد در جمع آوری داده ها به کمک AUV در USN ها می پردازد. علاوه بر این، پایان نامه AUV های خورشیدی را برای افزایش بیشتر بهره وری انرژی در محیط های زیر آب معرفی می کند. با ترکیب پنل های خورشیدی، AUV ها به استقامت طولانی تر، عملیات مقرون به صرفه و راه حل های سازگار با محیط زیست دست می یابند. ما برداشت انرژی از خورشید را با در نظر گرفتن مکانهای جغرافیایی مختلف، روزهای مختلف سال، زمانهای مختلف در یک روز در اعماق مختلف و انواع آب از جمله دریای خالص، آب شفاف، آب ساحلی، آب بندر مدلسازی میکنیم تا برداشت انرژی از خورشید در محیطهای زیر آب را ارزیابی کنیم. این تحقیق به چالش شارژ باتری ها در طول روز و انجام بررسی ها در شب می پردازد و یک مسیر سه بعدی (3D) بهینه را ارائه می دهد که برداشت انرژی و کارایی بررسی را به حداکثر می رساند. در محیط های بیرونی، وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (UAV) راه حل های همه کاره و مقرون به صرفه برای شبکه های ارتباطی ارائه می دهند. این مطالعه هم پهپادهای بال ثابت و هم پهپادهای بال چرخشی را برای اتصال بک هال، با تاکید ویژه بر رویکردهای کارآمد انرژی با استفاده از پهپادهای خورشیدی بررسی می کند. به طور خاص، پهپادهای بال چرخشی با انرژی خورشیدی به دلیل پتانسیل آنها برای فعال کردن پس انداز کارآمد در شبکه های سلولی، با استفاده از فناوری FSO مورد بررسی قرار می گیرند. این پایان نامه یک مسئله بهینه سازی ارتفاع را با هدف ایجاد تعادل بین برداشت و مصرف انرژی معرفی می کند. علاوه بر این، این تحقیق شامل ارزیابی سکوهای ارتفاع بالا (HAPs) است که نوع خاصی از پهپادهای بال ثابت هستند که در ارتفاعات بالا در لایه استراتوسفر (17 کیلومتر تا 20 کیلومتر) کار می کنند. ارزیابی بر تجزیه و تحلیل جنبه های برداشت و مصرف انرژی این پلت فرم ها متمرکز است. علاوه بر این، برای افزایش بهره وری انرژی در شبکه های هوابرد، پرتوهای توان لیزری برای شارژ بی سیم پهپادها/HAP ها پیشنهاد شده است. این فناوری به دلیل کارایی بالا و توانایی انتقال نیرو در فواصل طولانی مورد توجه قرار گرفته است. این شامل استفاده از پرتوهای لیزر قدرتمند برای انتقال انرژی به گیرنده ای مجهز به سلول فتوولتائیک است که انرژی لیزر را به الکتریسیته تبدیل می کند. علاوه بر آن، برای افزایش بیشتر کارایی سیستمهای OWC، اطلاعات امواج نور همزمان و انتقال نیرو (SLIPT) مورد بررسی قرار میگیرد. SLIPT از شدت نور برای انتقال همزمان توان و داده استفاده می کند. با ترکیب نیرو و انتقال داده در یک پیوند OWC، SLIPT این پتانسیل را دارد که عملکرد و طول عمر پیوند بکهول را افزایش دهد. daha yuksek ve ¨ RF rakipleri tarafından desteklenemeyen bir LOS baglantısı sunar. Optik spektrumda c¸alıs¸tıkları m ˘ udahaleye kars¸ı ¨ bagıs¸ıktırlar. Ayrıca, is¸letim ic¸in alan veya ba ˘ glantı lisansı gerektiren ˘ RF baglantılarına ˘ kıyasla OWC iletis¸im sistemlerinde lisans ucreti gerekmemektedir. ¨ OWC، FSO و UOWC gibi alt dalları ic¸erir. FSO، serbest uzayda kızılotesi dalga ¨ boylarında c¸alıs¸an lazer vericilerini kullanır. Ozellikle daha hızlı veri hızları, gelis¸mis¸ ¨ guvenlik ve fiziksel kablolar veya ¨ RF agları uygun olmayan y ˘ uksek veri gec¸is¸i uygula- ¨ maları ve senaryolariye ickili. ˘ UOWC, suda RF ve akustik sinyal lerin sınırlamalarını ele alarak, deniz uygulamaları ic¸in guvenilir ve y ¨ uksek hızlı iletis¸imi ¨ kolaylas¸tır. OWC sistemlerinde, ozellikle sualtı ve ac¸ık hava ortamlarında, enerji verimlili ¨ gi, sınırlı ˘ kapasiteli pillere dayanma gerekliligi nedeniyle kritik bir tasarım kriteri haline gelir ve ˘ duzenli s¸arjtirya. Bu tez، ˘ OWC ic¸inde enerji verimliliginin˘ onemine ¨ odaklanır ve ozellikle enerji kaynakları sınırlamalarıyla kars¸ılas¸an hava ve sualtı a ¨ glarını ˘ هدفلر. Sualtı ortamlarda, USNs, kirlilik izleme, deniz akıntıları analizi, ekipman kontrolu¨ is¸birligi gerektiren g ˘ orevler ic¸in da ¨ gıtılır. Sens ˘ or d ¨ u¨g˘umleri deniz c¸evresine yayılmıs¸tır ve ¨ veri genellikle bir kapı du¨g˘um¨ unde toplanır, genellikle bir batık veya destek gemisidir. Veri ¨ iletimi tek atlamalı veya c¸oklu atlamalı rotalar aracılıgıyla gerc¸ekles¸ebilir ve c¸oklu atlamalı ˘ iletimler, bireysel du¨g˘um arızalarından kaynaklanan kesinti riskini tas¸ır. C¸ oklu atlamalı ¨ veri iletimi durumunda, sensor d¨ u¨g˘umleri veri aktarma ve y ¨ onlendirme ic¸in enerji t¨ uketir. ¨ Bu sorunu ele almak ic¸in tez, veri iletimi gereksinimini ortadan kaldıran AUVs kullanımını onerir ve enerji t¨ uketimini azaltır. ¨ AUV’lerin her bir sensor d ¨ u¨g˘um¨ une yakınlı ¨ gı ayrıca ˘ kendi veri iletimleri ic¸in gereken enerjiyi azaltır. Ancak، AUVs، veri iletiminde gecikme ve yuksek enerji t ¨ uketimi gibi zorluklarla kars¸ılas¸ır. Tez، ¨ USNs ic¸inde AUV destekli veri toplama ic¸in verimli rotaların uygulanmasını aras¸tırır. Ayrıca, sualtı ortamlarında enerji verimliligini daha da artırmak ic¸in g ˘ unes¸ enerjisiyle ¨ c¸alıs¸an AUVs tanıtır. Gunes¸ panellerini entegre ederek, ¨ AUVs, daha uzun dayanıklılık, maliyet etkili is¸letmeler ve c¸evre dostu c¸oz¨ umler elde eder. G ¨ unes¸ten enerji toplamanın ¨ mumk ¨ un oldu ¨ gu farklı co ˘ grafi konumlar, yılın farklı g ˘ unleri, g ¨ unde farklı saatlerde ve saf ¨ deniz, temiz su, sahil suyubiklır, liman. Aras¸tırma, ¨ gund ¨ uzleri pilları s¸arj etme ve geceleri anket yapma zorlu ¨ gunu ele alır ve enerji toplama ve ˘ anket verimini en fazla artıran en uygun 3D rotayı sunar. Ac¸ık hava ortamlarında, UAVs, iletis¸im agları ic¸in c¸ok y ˘ onl ¨ u ve maliyet etkili c¸ ¨ oz¨ umler ¨ sunar. Geri baglantı ba ˘ glantısı ic¸in sabit kanatlı ˘ UAVs ve doner kanatlı ¨ UAVs’lerin her ikisini de aras¸tırır ve ozellikle g ¨ unes¸ enerjisiyle c¸alıs¸an ¨ UAVligyaniglas yaklas¸ımlara vurgu yapar. ˘ Ozellikle, g ¨ unes¸ enerjisiyle c¸alıs¸an d ¨ oner ¨ kanatlı UAVs’ler, hucresel a ¨ glarda verimli geri ba ˘ glantı sa ˘ glama potansiyelini aras¸tırSOkull tekololo. تز، انرژی توپلاما و توکتیمی آراسیندا دنگه سا ¨ گلامایی ˘ آماک ¸لایان بیر یوکسکلیک بهینه سازی سورونونو تانیتیر. آیریکا، بو پلتفرملارین انرژی ¨ توپلاما و توکتیم ی ¨ اونلرینی آنالیز ادن بیر د ¨ گرلندیرمئی ایچ¸یریر. ˘ Ayrıca, havadaki agların enerji verimlili ˘ gini artırmak ic¸in, ˘ UAVs/ HAPs kablosuz olarak s¸arj etmek ic¸in lazer enerjisi iletimi onerilir. بو تکنولوجی، ی ¨ اوکسک ویرملیلی ¨ گی و اوزون ˘ مسافلره انرژی ایلیتیم یتئنگینی کولانماسی ندنییله دیکته ج¸کمکتیدیر. Bu, g ˘ uc¸l ¨ u¨ lazer ıs¸ınlarını, lazer enerjisini elektrige d ˘ on¨ us¸t ¨ uren bir fotovoltaik h ¨ ucre ile donatılmıs¸ bir ¨ alıcıya kablosuz anolarak. OWC baglantılarının enerji verimlili ˘ gini artırmak ic¸in ˘ SLIPT kullanılabilir. SLIPT, hem guc¸ hem de veri transferini aynı anda kablosuz olarak iletmek ic¸in ıs¸ık yo ¨ gunlu ˘ gunu ˘ kullanır. Guc¸ ve veri transferini aynı ¨ OWC baglantısında birles¸tirerek, ˘ SLIPT, geri baglantı baglantısının performansını ve ˘ omr ¨ un¨ u artırma potansiyeline sahiptir. ¨
