Оптимальный выбор диаметра лазерного луча в атмосферных сетях связи распределенного и мобильного типа

Актуальность. Стремительное развитие технологии интернета вещей привело к экспоненциальному росту количества различных интеллектуальных технических средств, присоединяемых к интернету, что, в свою очередь, способствовало появлению большого объема данных, подлежащих передаче по системам связи. Электромагнитные сети связи обладают недостаточным потенциалом для решения данной задачи, наиболее эффективными здесь оказываются оптические системы передачи информации по атмосферным каналам. Однако оптические атмосферные системы связи подвержены влиянию атмосферных факторов, т. к. из-за поглощения, рассеяния и дифракции лазерный луч ослабляется по мощности и подвергается уширению. В исследуемой предметной области известны работы, посвященные расходимости луча, где рассматривается вопрос зависимости величины максимальной расходимости луча от таких показателей, как мощность лазерного источника, геометрическая длина канала, длина волны оптической радиации. Вместе с тем, в указанных работах рассматривается один канал лазерной сети связи, а вопрос о выборе диаметра лазерного луча во всех каналах лазерной многоканальной атмосферной сети не обсуждается. Цель. Сформулирована задача оптимального выбора диаметра лазерного пучка в многоканальной системе атмосферной оптической связи распределенного типа с учетом расходимости луча. В отличие от известных работ, в которых решается задача оптимизации с учетом влияния расходимости луча, решение поставленной цели охватывает как стационарные, так и мобильные варианты реализации каналов сети всей многоканальной системы. Решение поставленной задачи осуществлено путем формирования единого целевого функционала и дальнейшей оптимизации для выявления оптимальной взаимосвязи между величиной радиуса луча на входе приемника канала и радиусом луча на выходе излучателя при подаче на рассматриваемый атмосферный канал с учетом возможности его уширения. Показано, что такое расширение диаметра лазерного луча по выявленному оптимальному закону позволяет достичь максимума средней величины интенсивности лазерного луча, переданного по атмосферному каналу ко всем приемникам системы. Проведенные модельные исследования предложенной методики учета уширения диаметра луча подтвердили возможность получения оптимального соотношения между основными показателями многоканальной лазерной атмосферной сети. Научная новизна. Разработана математическая модель оптимизации выбора диаметра луча в многоканальной лазерной атмосферной сети. Теоретическая и практическая значимость. Оптимизация предложенной модели позволила получить рациональное соотношение между основным показателями многоканальной лазерной атмосферной сети распределенного типа, что может найти применение при построении подобных систем.

оптимизация, расходимость луча, моделирование, атмосферная связь, интенсивность луча