[pt] MODELO DE PERDA DE PROPAGAÇÃO DEVIDO À CHUVA EM SISTEMAS FSO EM REGIÕES TROPICAIS

[en] RAIN ATTENUATION MODEL FOR FSO SYSTEMS IN TROPICAL REGIONS

[pt] MARIANGELA DA SILVA GOMES

[pt] ATENUACAO POR CHUVAS

[pt] VISIBILIDADE

[pt] COMUNICACAO OPTICA EM ESPACO LIVRE

[en] RAIN ATTENUATION

[en] VISIBILITY

[en] FREE SPACE OPTICAL COMMUNICATION

[pt] A tecnologia de Óptica de Espaço Livre é uma solução viável para garantir altas taxas de dados e comunicação na última milha nas aplicações de comunicações sem fio. Torna-se uma excelente alternativa para ser utilizada em substituição, (ou pelo menos em conjunto) em algumas aplicações, aos tradicionais sistemas de radiofrequência. No entanto, condições climáticas adversas podem prejudicar significativamente o desempenho dos enlaces no canal de Óptica de Espaço Livre. Mecanismos de propagação afetados por efeitos atmosféricos que produzem atenuação, espalhamento e turbulência atmosférica, são responsáveis, principalmente, pela perda de potência do sinal óptico transmitido no espaço livre, e também os efeitos dispersivos, originados, principalmente, da cintilação do sinal óptico. Portanto, o desenvolvimento de modelos preditivos para o coeficiente de atenuação do enlace é fundamental para a disponibilidade do enlace FSO tornando-o confiável e resiliente, considerando as especificidades de regiões de clima tropical. A integração de sistemas híbridos de ondas milimétricas e de óptica no espaço livre pode aumentar a disponibilidade dos enlaces em diferentes condições climáticas, incorporando as características de propagação de cada tecnologia. Neste estudo é apresentado uma comparação abrangente entre seis algoritmos de regressão de aprendizado de máquina (ML) para estabelecer um modelo para o parâmetro visibilidade a partir de parâmetros meteorológicos macroscópicos medidos experimentalmente no aero porto internacional do Galeão na cidade do Rio de Janeiro. O desempenho dos algoritmos de regressão foi comparado através do coeficiente de determinação (R2) e raíz do erro quadrático médio (RMSE). Em outra linha de investigação, foi desenvolvido um modelo estatisticamente consistente para previsão da distribuição da atenuação a partir da representação da distribuição cumulativa complementar da visibilidade, considerando as características de uma região de clima tropical.

[en] The technology of Free Space Optics is a viable solution to ensure high data rates and communication in the last mile of wireless communication applications. It becomes an excellent alternative to be used in replacement, (orat least in conjunction) in some applications, to traditional radio frequency systems. However, adverse weather conditions can significantly impair the performance of links in the Free Space Optics channel. Attenuation effects, scattering, and atmospheric turbulence are primarily responsible for the loss ofpower of the optical signal transmitted in free space, as well as dispersive effects, mainly arising from the scintillation of the optical signal. Therefore, thedevelopment of predictive models for the attenuation coefficient of the link is crucial for the availability of the FSO link, making it reliable and resilient, considering the specifics of tropical climate regions. The integration of hybrid systems of millimeter waves and free-space optics can increase the availability of links under different weather conditions, incorporating the propagation characteristics of each technology. This study presents a comprehensive comparison between six machine learning (ML) regression algorithms to establisha model for the visibility parameter based on experimentally measured macroscopic meteorological parameters at Galeão International Airport in the city of Rio de Janeiro. The performance of the regression algorithms was compared using the coefficient of determination (R2) and root mean square error(RMSE). In another line of investigation, a statistically consistent model was developed for predicting the attenuation distribution based on the representation of the complementary cumulative distribution of visibility, considering the characteristics of a tropical climate region.

LUIZ ALENCAR REIS DA SILVA MELLO

CLARA ELIZABETH VERDUGO MUNOZ

LUIZ ALENCAR REIS DA SILVA MELLO

CARLOS VINICIO RODRIGUEZ RON

GLAUCIO LOPES RAMOS

PEDRO VLADMIR GONZALEZ CASTELLANOS

CLARA ELIZABETH VERDUGO MUNOZ

2026-03-24

2025-08-14

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