I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   10 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 8 ,   p p .   224 ~ 229   I SS N:  2502 - 4752 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 10 .i 1 . p p 224 - 2 2 9           224       J o ur na ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   A v a ila bility Predi ction M ethods   for  Terrestr ia l F re e - Spa ce - O pti ca l Lin k   Und er Trop ica l Cli m a te       Ah m ed   B a s a hel M d.   Ra f iqu l Is la m M o ha m ed  H a ba ebi ,   Su riza   Ah m a d   El e c tri c a &   Co m p u ter E n g in e e ri n g   De p a rtm e n t,   In tern a ti o n a Isla m ic Un iv e rsit y   M a la y si a       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   11 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Mar   8 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Mar   22 ,   2 0 1 8       F re e - sp a c e   o p ti c a (F S O)  li n k p ro v id e   h ig h   sp e e d   p o i n t - to - p o i n w irele s s   c o m m u n ica ti o n ,   b u i ts  a v a il a b il it y   c a n   e a sil y   b e   a ff e c ted   b y   we a th e r   c o n d i ti o n s.  In   h e a v y   ra in f a ll   re g io n s,  F S li n k a re   r e lativ e l y   s e n siti v e   to   ra in .   A v a il a b il it y   p re d ictio n   o f   F S is  in d isp e n sa b le  p a rt,   e sp e c ially   in   tro p ica a re a s.  In   th is  p a p e r,   m e th o d t o   p re d ict  F S li n k   a v a il a b il it y   a re   p re se n ted .   T h e   o v e ra ll   p e rf o r m a n c e   o f   F S li n k   is  d e sc rib e d   in   term o f   th e   a v a il a b il it y   th a c a n   b e   a c h ie v e d   o v e a n ti c ip a ted   li n k   d ist a n c e .   T h e   a v a il a b il it y   p re d ictio n   m e th o d d e m o n stra ted   f o a n   F S li n k   ra n g e u p   to   5   k m .   T h e   a v a il a b il it y   p re d ictio n   m e th o d a re   b a se d   o n   l o n g - term   sta ti stics   o a tm o sp h e ric  a tt e n u a ti o n a n d   F S li n k   b u d g e u n d e tr o p ic a c li m a te   c o n d i ti o n .   I n   tr o p ica re g io n s,   f o a   terre strial  F S l in k ,   c a rrier  c las s   a v a il a b il it y   c a n   b e   a c h iev e d   o v e a   f e w   h u n d re d   m e ters   o n l y w h e re a s   e n terp rise   c las a v a il a b il it y   c a n   b e   a c h iev e d   o v e a   fe w   k il o m e ters   li n k   d istan c e s.   K ey w o r d s :   A v ailab ilit y   F r ee   S p ac O p tics   A t m o s p h er ic  A tten u atio n   FS L in k   B u d g et   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Md .   R af iq u l I s la m   E lectr ical  &   C o m p u ter   E n g i n e er in g   Dep ar t m en t,    I n ter n atio n al  I s la m ic  U n iv er s it y   Ma la y s ia,   J alan   Go m b ak ,   5 3 1 0 0   k u ala  L u m p u r ,   Ma la y s ia ,   T el:  +6 0 3   6 1 9 6   4 5 3 0 Fax : + 6 0 3   6 1 9 6   4 4 8 8 .   E m ail:  r a f iq @ ii u m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   FS is   w ir eles s   tech n o lo g y   th at  u s e s   lig h as  m ed iu m   o f   tr an s m i s s io n   b et w ee n   p air   o f   tr an s ce i v er s   a s   s h o w n   i n   Fi g u r e   1 .   FS s y s te m s   ar ca te g o r ized   u n d er   o p tical  w ir ele s s   an d   co n s id er   an   e m er g i n g   h i g h   s p ee d   p o in t - to - p o in b r o ad b an d   tech n o lo g y   [ 1 ] .   FS O   s y s te m s   ca n   b e   u s ed   f o r   ter r estrial   ap p licatio n s   s u c h   as:  i n ter   b u ild in g   co n n ec tio n s ,   b ac k h au f o r   ce llu lar   s y s te m s ,   h i g h   q u al it y   v id eo   s u r v eilla n ce   i n   cit y   a n d   r ed u n d an t   li n k s   f o r   f ib er   o p tic.   I ca n   b d ep lo y ed   o v er   f e w   k ilo m eter s   l in k   d is tan ce s .   O v er   th y ea r s ,   F S tech n o lo g y   h a s   g ai n ed   ac ce p tan ce   in   en ter p r is ca m p u s   n et w o r k   [ 1 ] .   FS p r o v id es  h i g h   b an d w id t h   w i th   f a s i n s ta llatio n   ti m co m p ar e   w it h   f ib er   o p tic  [ 2 ] .   I is   al s o ,   to   d ate,   h a v f r ee   licen s in g   o f   f r eq u en c y   a n d   h i g h   s ec u r co m p ar w it h   r ad io .           Fig u r 1 .   FS s y s te m s   co m p o n en t s     F S O   He a d e r F S O   Ch a n n e l Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       A va ila b ilit P r ed ictio n   Meth o d s   fo r   Ter r e s tr ia l F r ee - S p a ce - Op tica l Lin k   Un d er    . . . .   ( A h me d   B a s a h el)   225   P ar ticles  s u s p e n d ed   in   t h air   d u to   d if f er e n w ea t h er   p h e n o m e n s u c h   as  f o g ,   r ain   a n d   h az ar e   u s u all y   i n ter ac ti n g   w it h   t h p h o to n s   o f   o p tical  w a v elen g th   ca u s i n g   s ca t ter in g   o f   th e   o p tical  s ig n al  [ 3 ] .   Scatter in g   o f   t h o p tical  s ig n a ca u s atte n u a tio n ,   t h er eb y   r ed u cin g   th o v er all  av ailab il it y   o f   FS s y s te m .   I n   ad d itio n   to   th w ea th er   i m p ac t ,   th FS c h an n el  i s   af f ec ted   b y   s cin till atio n   d u to   at m o s p h er ic  tu r b u len ce   [ 4 ] .   T h ef f ec t   o f   s ci n till a tio n   ca n   b co m p e n s ated   b y   u s i n g   d iv e r s it y   s c h e m e s   [ 5 ] .     I n   tr o p ical  r eg io n s ,   th e   ef f ec t   o f   s ci n ti llatio n   is   al m o s n e g li g ib le  d u e   to   lo w   r e f r ac tiv in d e x   s tr u ct u r o f   tu r b u le n ce   [ 6 ] .   Mo r eo v er ,   m u lti u s er   d iv er s it y   ca n   i m p r o v th ca p ac it y   p er f o r m a n c o f   FS ch an n el  o v er   s tr o n g   t u r b u le n ce   [ 7 ] .   P o in tin g   er r o r s   d u to   m is a lig n m e n t b et w ee n   t h t w o   F SO i n s tal led   h ea d er s   ca n   a ls o   ca u s ad d itio n al  lo s s   [ 8 ] .   P r ac tically ,   t h is   lo s s   ca n   b i n cu r r ed   o v er   m o r t h an   3   k m   F SO lin k   d is ta n ce   [ 9 ] .   P o in tin g   lo s s   is   r elate d   to   th e   d esig n   o f   th e   FS O   eq u ip m en an d   ca n   b ac co m p li s h ed   b y   i n s tal lin g   FS h ea d er s   o n   s o lid   p ar ts   o f   th e   b u ild in g   w i th   ac tiv e   au to - tr a ck in g   s y s te m .   T h au to - tr ac k in g   s y s te m   n o r m al l y   u s es  cl o s lo o p   f ee d b ac k   co n tr o m ec h a n i s m   to   k ee p   th r ec eiv b ea m   o n   tar g et  [ 9 ] .   T h ese  ex ter n al  a n d   in ter n al  p ar a m eter s   ca n   a f f ec t   th p er f o r m an ce   an d   li n k   av a i lab ilit y   o f   FS O   li n k .   P r ac tically ,   li n k   a v ailab ilit y   is   u s ed   to   m ea s u r t h q u ali t y   o f   s er v ice  o f   co m m u n icatio n   s y s te m .   T h er ef o r e,   it  is   im p o r tan to   ex p lain   th a v ailab ili t y   co n ce p an d   h o it  w ill   b p r ed icted .   T h av a ilab ilit y   ca n   b d ef i n ed   as   t h ti m e   t h at  a   li n k   is   in   o p er atio n .   I i s   m o s tl y   d escr ib ed   an d   r ep r esen ted   in   p er ce n t ag o v er   y ea r - lo n g   p er io d .   I ca n   b m o d elled   b ased   o n   d er iv in g   m at h e m a tical  m o d els  o r   s tati s tical  an al y s is   o f   p ast  d ata.   A l s o ,   it  ca n   b esti m ated   b y   ca lcu lati n g   th li n k   b u d g et  o f   an   FS co m m u n ica tio n   s y s te m .   T h u s ,   th av ai lab ilit y   p r ed ictio n   m et h o d s   i n   t h p r esen w o r k   ar e   b ased   o n   s tatis tica l d ata  an d   F SO lin k   b u d g et.   T h r em a in d er   o f   t h p ap er   is   o r g an ized   as   f o llo w s .   I n   Secti o n   2 av ailab il it y   p r ed ictio n   m eth o d s   ar e   p r esen ted .   R es u lts   a n d   an al y s i s   ar d is cu s s ed   in   Sectio n   3 ,   w h ile  t h co n cl u s io n s   ar d r a w n   in   Sectio n   4 .       2.   AVAI L AB I L I T P RE D I CT I O N   M E T H O D S   As  w m e n tio n ed   t h at  a v aila b ilit y   o f   ter r estrial  FS O   co m m u n icatio n   li n k   ca n   b p r ed icted   u s i n g   lo ca w ea t h er   s tati s tic s   o r   FS lin k   b u d g e t.  I n   t h is   s ec tio n ,   t w o   m eth o d s   o f   av ailab il it y   esti m atio n s   w ill  b e   d em o n s tr ated   as  f o llo w :       2 . 1 .   Av a ila bil it y   P re dict io n Usin g   L o ca l We a t her  F a de  Sta t is t ics    L i n k   Av ailab ili t y   ca n   b m o d el led   b ased   o n   s tatis tical  a n al y s i s   o f   lo n g - ter m   lo ca w ea t h e r   d ata.   T h e   lo n g er   p er io d   o f   co llectin g   d ata,   th m o r ac cu r ate  th p r ed ictio n   m o d els  ca n   b d er iv ed .   Av ailab ilit y   p r ed ictio n   m o d el  is   v ar y in g   f r o m   o n r eg io n   to   an o th er .   E ac h   r eg io n   d er iv es  it s   m o d el  w h ich   b est  r ep r esen t   its   r eg io n   a n d   f it   w it h   it s   lo ca w ea t h er   d ata. Fo r   ex a m p le,   in   tr o p ical  cli m ate,   r ai n   is   th m o s t c o n s ta n f ac to r   th at  o cc u r s   m o s o f   th y ea r   [ 1 0 ] .   No r m al  h az e   also   b co n s id er ed   as  p ar am eter   t h at  i n f l u en ce s   th o p tical   s ig n al  [ 1 1 ] - [ 12 ] .   Fo r   a   g iv e n   f ad s tatis tic s   u n d er   tr o p ical  clim ate  co n d itio n   as s h o w n   i n   Fi g u r e   2   [ 1 2 ] .             Fig u r 2 C o m b in ed   C DF s   o f   p r ed icted   atten u atio n   b ased   o n   av er ag r ain   r ate  a n d   v is ib il it y   d ata  m ea s u r ed   in   Ma la y s ia  o v er   5   k m   F SO li n k         0 10 20 30 40 50 60 70 80 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 10 1 A t t e n u a t i o n   ( d B ) P e r c e n t a g e   o f   t i m e   ( % )     0 . 1   k m 0 . 2   k m 0 . 3   k m 0 . 4   k m 0 . 5   k m 0 . 6   k m 0 . 7   k m 0 . 8   k m 0 . 9   k m 1   k m 2   k m 3   k m 4   k m 5   k m Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 10 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 8   :   2 2 4     2 2 9   226   T h av ailab ilit y   p r ed itio n   m o d el  ca n   b d er iv ed   an d   p r esen te d   as f o llo w   [ 1 3 ] :                              ( 1 )         ( 2 )                                                                                               ( 3 )     w h er P out   is   t h o u ta g p r o b a b ilit y a   b   ar co n s ta n t c o ef f icien t s   an d   F m   is   f ad m ar g i n   ( d B ) .     Fro m   ab o v m o d el,   lin k   a v ailab ilit y   ( A )   f o r   FS ca n   b p r e d icted   as  ( 1 - P out ) .   T h is   m o d el  is   d ev elo p ed   b ased   o n   tr o p ical  c li m ate.   T h a t m o s p h er ic  atte n u atio n   d u to   r ain   an d   h az wer p r e d icted   b ase d   o n   th e   r ain   r ate  a n d   v is ib ili t y   d ata  m ea s u r ed   in   Ma la y s ia.   C u m u lati v d is tr ib u tio n   f u n ct io n   ( C DF)   o f   p r ed icted   atten u atio n   w a s   o b tain ed   u s in g   eq u al  p r o b ab ilit y   co r r elatio n   o f   C DF  o f   m ea s u r ed   d ata  an d   p r ed icted   atten u atio n   m o d el s .       2 . 2 .   Av a ila bil it y   P re dict io n Usin g   F SO   L in k   B ud g et   T h o th er   m e th o d   w h ich   ca n   b u s ed   to   p r ed it  FS lin k   av ailab ilit y   i s   u s i n   FS l in k   b u d g et.   Fo r   t y p ical  ter r estrial  FS s y s te m   in s ta ll in   tr o p ical  r eg io n ,   t h li n k   b u d g et  eq u atio n   ca n   b p r esen ted   as  f o llo w s :     P r   = P t     Geo metrica l lo s s     A tmo s p h eric lo s s     Op tica l lo s s es                                               ( 4 )     w h er P t   P r     ar tr an s m it a n d   r ec eiv p o w er   i n   ( d B ) ,   an d   t h Geo m etr ical  lo s s   ca n   b o b tain ed   as [ 1 4 ]     D d dB l o s s l G e o m e t r i c a l o g 20 ) (                                       ( 5 )     w h er θ  is   th d iv er g en ce   a n g le  ( m r ad )   an d   D   is   th d ia m eter   o f   th r ec ei v er   len s   ( m ) .   T h atm o s p h er ic  atten u atio n   d u to   h az ca n   b e   d eter m i n ed   u s in g   B ee r - L a m b er t la w   as  f o llo w   [ 1 5 ] - [ 1 6 ]                                                                                                                                            ( 6 )     w h er σ   ( k m   - 1 ) is   th is   th s ca tter in g   co ef f ic ien a n d   o b tain ed   b ased   o n   v is ib ilit y   V   d ata.   W h er ea s ,   at m o s p h er ic  atte n u atio n   d u t o   r ain   ca n   b o b tain ed   as [ 1 7 ] :                                                    ( 7 )     w h er γ R   is   th s p ec if ic  r ai n   at ten u a tio n   ( d B /k m )   a n d   R   is   th r ain   r ate  ( m m /h r ) .   Dete r m i n i n g   all  p o ten tial  lo s s es  th at  m a y   o cc u r   d u r in g   th co m m u n icatio n   li n k   is   an   in d i s p en s ab l e   p ar o f   t h d ep lo y m en t   o f   FS s y s te m .   Geo m etr ical   an d   o p tical  eq u ip m e n lo s s es   i n   F SO  ar co n s id er ed   to   b co n s tan lo s s e s .   Geo m etr ic al  lo s s   d ep en d s   o n   th FS s y s te m   p ar a m eter s   an d   lin k   d is ta n ce .   R eg ar d les s   th e   co s ef f icie n c y   o f   F SO  s y s te m ,   v ar io u s   F SO  s y s te m   p ar am eter s   w ill   r esu lt  i n   d i f f er en t   av aila b il ities .   At  t h e   FS r ec eiv er   s id e,   ex ce s s   p o w er   a f ter   d ed u ctin g   all  co n s t an lo s s e s   f r o m   tr an s m itted   p o w er   th a lau n c h ed   f r o m   t h tr an s m itter   w ill  b co n s id er ed   lin k   m ar g in .   T h is   m ar g i n   w ill  b allo ca ted   f o r   an y   at m o s p h er ic  w ea t h er   i n f l u e n ce   w it h i n   th p r o p ag atin g   o p tical  li n k .   I n   o th er   w o r d s ,   th li n k   m ar g i n   id en tif ie s   th a llo w ab le   at m o s p h er ic  a tten u atio n   t h at  i s   s ti ll  a v ailab le.   T h e   lin k   m ar g in   w ill   b f o r   t h ad d itio n al  lo s s   d u to   r ain   or   h az f o r   o p tical  li n k .   T h r is e   in   F SO  li n k   d is ta n ce   w ill  in c r ea s th to tal  lo s s .   T h lin k   av ailab ilit y   ca n   b e   o b tain ed   if   t h r ec eiv ed   p o w er   d o es  n o ex ce ed   t h s p ec i f ic  r ec eiv er   s e n s it iv i t y   f o r   th r eq u ir ed   lin k   d i s tan ce .   T h f lo w   c h ar t o f   th a v ailab il it y   p r ed ictio n   m et h o d   u s in g   F SO lin k   b u d g et  is   s h o w e n   in   F ig u r 3 .           ) . ( e x p ( % ) Fm b a P o u t km d km d km d a 5 1 85 . 7 ) ( 4 . 165 1 409 . 4 5 99 . 6 9 9 6 4 . 0 ) ( 3 1 4 7 . 0 d b ) ( e x p d ) 1 0 2 . 0 ( e x p ) ( ) ( 4 3 3 1 8 7 . 5 ) ( 377 . 0 % % d R d dB A p R p Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       A va ila b ilit P r ed ictio n   Meth o d s   fo r   Ter r e s tr ia l F r ee - S p a ce - Op tica l Lin k   Un d er    . . . .   ( A h me d   B a s a h el)   227       Fig u r 3 .   Flo w   C h ar t o f   FS Av ailab ilit y   P r ed ictio n   Usi n g   L i n k   B u d g et  Me t h o d       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   I n   th i s   s ec tio n ,   t h FS lin k   av ailab ilit y   is   p r ed icted   u s i n g   th t w o   m eto d s   w h ich   d escr i b ed   ea r ly .   Fo r   g iv e n   FS s y s te m   p ar a m eter s   t h li n k   a v ailab ilit y   ca n   b ca lcu lated   an d   an a l y ze d   a s   f o llo w :     3 . 1 .   P re dict ed  Av a ila bil it y   B a s ed  o n L o ca l We a t her  Da t a   Usi n g   ( 1 ) ,   FS lin k   ca n   ac h ie v 9 8 . 5   av ailab ilit y   o v er   3   k m   l in k   d is ta n ce   f o r   1 5   d B   f a d m ar g i n   th at  m o s t l y   u s ed   f o r   FS O   co m m er cial  s y s te m   as   s h o w n   i n   Fi g u r e   4 .   T h is   av a ilab ilit y   i s   s till   n o t   ac h ie v i n g   ca r r ier   class   a v ailab ilit y .   A l s o   f r o m   Fig u r e   4   it   s h o w n   th a t c a r r ier   class   a v ailab ilit y   ca n   b o n l y   ac h iev o v er   lin k   d is ta n ce   o f   m o r t h an   5 0 0   m eter   f o r   th e   s a m f ad m ar g i n .   T h is   i n d icate s   d i f f er en FS s y s te m ’s   s p ec if icatio n s   w i th   h i g h er   f ad m ar g i n   w ill r es u lt i n   h ig h er   av ailab ilit y .             Fig u r 4 .   P r ed icte d   av ailab ilit y   o f   FS lin k   u n d er   tr o p ical  w ea th er   co n d itio n : E n ter p r is an d   C ar r ier   class       L in k   b u d g e t   c a lc u la t io n s   fo r   FSO   s y s t e m . De t e r m in e   li n k   m a r g in   a s   a   f u n c t io n   o f   d ist a n c e   f o r   F S O   li n k .   E x a m in e   t h e   d is t a n c e s   o FSO   w it h   c o r r e s p o n d in g   fa d e   m a r g in   fo r   a d d it io n a lo s s . O b t a in   li n k   a v a il a b il it y   p r e d ic t io n   a s   a   f u n c t io n   o f   d ist a n c e   f o r   F S O   F S O   lin k   s y s t e m   p a r a m e t e r s A d d it io n a lo s s     L M Y e s No 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5 9 6 . 5 97 9 7 . 5 98 9 8 . 5 99 9 9 . 5 100 L i n k   D i s t a n c e     ( k m ) A v a i l a b i l i t y   ( % )     0 . 5 1 9 9 . 9 9 9 9 9 . 9 9 9 2 9 9 . 9 9 9 4 9 9 . 9 9 9 6 9 9 . 9 9 9 8 100 100 100 C a r r i e r   c l a s s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 10 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 8   :   2 2 4     2 2 9   228   3 . 2 .   P re dict ed  Av a ila bil it y   B a s ed  o n F SO   L in k   B ud g et   I n   tr o p ical  r eg io n ,   r ai n   at ten u atio n   is   as s u m ed   to   b f o r   th ad d itio n al  lo s s .   T h r is e   i n   t h e   FS lin k   d is t an ce   i n cr ea s es  t h to tal  lo s s .   T h lin k   a v ailab ili t y   ca n   b o b tain ed   if   th r ec eiv ed   o p tical  p o w er   d o es  n o t   ex ce ed   t h s p ec i f ic   r ec eiv er   s en s it iv i t y   f o r   t h r eq u ir ed   lin k   d is ta n ce .   Av ai lab ilit ies   o f   t h F SO  lin k   d u to   r ain   ar ca lcu lated   b y   u s in g   C DF  o f   t h p r ed icted   r ain   atten u atio n   i n   [ 1 0 ] .   Geo m e tr ical  lo s s   is   p r ed icted   u s in g   ( 5 )   f o r   FS s y s te m   p ar a m eter s   p r esen ted   in   T ab le  1 ; w h er ea s   o p tical  lo s s   ass u m ed   to   b 4   d B .     T h lin k   m ar g i n   is   o b tain ed   o v er   th v ar iat io n   o f   t h lin k   d is tan ce s   in   t h r an g es  f r o m   0 . 1   k m   to   5   k m .   T h ex p o n e n tial r elatio n   o f   f ad m ar g i n   an d   li n k   d is ta n ce s   is   d ep icted   in   Fi g u r e   5.       T ab le  1 .   FS S y s te m   Sp ec i f ic atio n s   I t e ms   S p e c i f i c a t i o n s   D i v e r g e n c e   A n g l e   2   mr a d   T r a n smit   P o w e r   2 4   mW   S e n si t i v i t y   - 4 5   d B m   W a v e l e n g t h   8 5 0   n m   T r a mi t t e r   L e n s   2 . 5   c m   R e c e i v e r   L e n s   8   c m           Fig u r 5 .   Fad Ma r g in   Var iati o n s   f o r   Di f f er e n t P er ce n tag o f   T im o v er   FS L i n k   D is ta n c es       T h av ailab ilit y   c u r v in   Fig u r e   6   is   o b tain ed   b y   t h co r r esp o n d in g   li n k   m ar g in   w i th   ea ch   FS O   atten u atio n   d u to   r ai n   s h o w n   in   F ig u r e   5 .   T h av ailab ili t y   i n   Fi g u r e   6   p r o v id es  i n d icatio n s   o f   r ea s o n ab le  li n k   d is tan ce s   f o r   FS s y s te m s   i n   t h tr o p ical  ar ea s .           Fig u r 6 .   FS P r ed icted   A v ail ab ilit y   u n d er   tr o p ical  w ea t h er   co n d itio n   0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 0.1 0.1 0 5 10 15 20 25 30 L i n k   D i s t a n c e   ( k m ) F a d e   M a r g i n   ( d B )     99.999813% 99.951588% 99.809152% 99.680406% 99.08011% Fad e  m arg in 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 99 9 9 . 1 9 9 . 2 9 9 . 3 9 9 . 4 9 9 . 5 9 9 . 6 9 9 . 7 9 9 . 8 9 9 . 9 100 L i n k   D i s t a n c e   ( k m ) A v a i l a b i l i t y   ( % ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       A va ila b ilit P r ed ictio n   Meth o d s   fo r   Ter r e s tr ia l F r ee - S p a ce - Op tica l Lin k   Un d er    . . . .   ( A h me d   B a s a h el)   229   C ar r ier   class   an d   en ter p r is cl ass   av ai lab ilit y   ar p r ed icted .   T h ese  r esu lts   s h o w   t h at  th ca r r ier   class   9 9 . 9 9 9 ( 5 - n i n es)  a v ailab ilit y   ca n   b ac h ie v ed   at  a   m a x i m u m   d is ta n ce   o f   9 0 0   m eter s   o n l y .   I n   o t h er   w o r d s ,   f i v n in e s   i s   eq u i v ale n to   0 . 0 0 1 o u tag e.   Fo r   th i s   p er ce n ta g o f   o u ta g e,   t h a m o u n o f   p o ten tial  d o w n ti m e   i s   eq u iv ale n to   5   m i n   p er   y ea r .   Me an w h ile,   th e n ter p r is av ailab ilit y   ( 9 9 %)  th FS c an   o p er ate  o f   u p   to   th r ee   k ilo m eter s   li n k   d i s tan ce .   T h is   av ailab ilit y   co r r esp o n d s   to   1 o u ta g ( t h r ee   an d   h a lf   d a y   d o w n ti m e) .   T h u s ,   th d esire d   av ailab il it y   l i m it s   th FS li n k   r an g at  w h ich   th FS s y s te m   w o u ld   b d ep lo y ed .       4.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   d em o n s tr ate s   a v ail ab ilit y   p r ed ictio n   m et h o d s   f o r   FS lin k .   T h e   m et h o d s   ar e   d ev elo p ed   b ased   o n   lo n g - ter m   s tat is tic s   o f   lo ca w ea t h er   d ata  an d   ca n   b ap p lied   t o   p r ed icted   ca r r ier   an d   en ter p r is e   av ailab ilit ie s .     FS L in k   av ai lab ilit y   ca n   b m o d elled   b ased   o n   d er iv in g   m a th e m atica m o d el s   o r   s tatis tica l   an al y s is   o f   p ast  d ata.   A l s o ,   it  ca n   b esti m ated   b y   ca lc u lati n g   t h li n k   b u d g et  o f   an   FS c o m m u n icatio n   lin k .   I n   tr o p ical  r eg io n s ,   ca r r ier   cla s s   a v ailab ili t y   (   9 9 . 9 9 9   %)  ca n   o n l y   b ac h ie v ed   o v er   t h r an g e   500   to   9 0 0   m eter s   f o r   1 5   d B   f ad m ar g in w h er ea s   en ter p r is a v ailab ili t y   ( 9 9 . 9 9 9   %)  ca n   o p e r ate  o v er   f e w   k ilo m eter s   f o r   th s a m f ad m ar g in .   T h m e th o d s   ca n   b u s e f u to o f o r   th d esig n   o f   ter r estrial  h ig h - s p ee d ,   p o in t - to - p o in t,  w ir ele s s   co m m u n ic atio n   li n k s   w h i le  lo ca w ea t h er   d ata  ar a v ailab le  p ar tic u lar   u n d er   tr o p ical   co n d itio n s .         ACK NO WL E D G E M E NT S   Au t h o r s   ar g r atef u to   R esea r ch   Ma n a g e m e n C e n tr e,   I n ter n atio n al  I s la m ic  U n i v er s it y   M ala y s ia  to   s u p p o r t th is   r esear c h   th r o u g h   r esear ch   g r a n t RIG S1 6 - 065 - 0229.       RE F E R E NC E S   [1 ]   M .   A .   Kh a li g h a n d   M .   Uy sa l ,   S u rv e y   o n   f re e   sp a c e   o p ti c a c o m m u n ica ti o n A   c o m m u n ica ti o n   th e o ry   p e rsp e c ti v e ,”   Co mm u n ica t io n s   S u rv e y &   T u to ria ls,   IE EE ,   v o l/ issu e 1 6 ( 4 ) ,   p p .   2 2 3 1 - 2 2 5 8 2 0 1 4 .   [2 ]   M .   N.  O.  S a d ik u   a n d   S .   M .   M u sa ,   F re e   sp a c e   o p ti c a c o m m u n ica ti o n s: A n   o v e rv ie w ,”   Eu ro p e a n   sc i e n ti fi c   J o u rn a l ,   v o l/ issu e 1 2 (9 ) ,   p p .   55 - 68 2 0 1 6 .   [3 ]   F .   Na d e e m ,   e a l. ,   W e a th e e ffe c ts  o n   h y b rid   F S O/RF   c o m m u n ica ti o n   l in k ,”   IEE J .   S e l.   Are a in   Co mm u n ,   v o l/ issu e 2 7 (9 ) ,   p p .   1 6 8 7 - 1 6 9 7 2 0 0 9 .   [4 ]   A lQu w a ie e ,   e a l. ,   On   th e   a s y m p to ti c   c a p a c it y   o f   d u a l - a p e rtu re   F S s y st e m w it h   g e n e ra li z e d   p o in t in g   e rro r   m o d e l ,”   IEE T ra n sa c ti o n o n   W ire les s Co mm u n ica ti o n s v o l/ issu e 1 5 ( 9 ) ,   p p .   6 5 0 2 - 6 5 1 2 2 0 1 6 .   [5 ]   E l - M a lek ,   e a l. ,   S e c u rit y - re li a b il it y   trad e - o ff   a n a l y sis  f o m u lt iu se S IM m ix e d   RF /F S re lay   n e tw o rk s   w it h   o p p o rt u n isti c   u se sc h e d u li n g ,”   I EE T ra n sa c ti o n o n   W ire les s C o mm u n ic a ti o n s,   v o l/ issu e 1 5 (9 ) 2 0 1 6 .   [6 ]   M .   Ya h y a ,   e a l. ,   L o w   c o st  h y b rid   RF - F S to   re d u c e   ra in   e ffe c in   tro p ica re g io n ,”   i Pro c e e d in g o IEE E   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   R a n d   M icr o wa v e   ( RF M ) .   S e re mb a n ,   M a la y sia ,   p p .   2 5 0 - 2 5 3 2 0 1 1 .   [7 ]   Ya n g ,   e a l .,   P e rf o rm a n c e   a n a l y sis  o f   f r e e - sp a c e   o p ti c a c o m m u n ica ti o n   sy ste m w it h   m u lt iu se d iv e rsit y   o v e a tm o sp h e ric t u rb u len c e   c h a n n e ls ,”   IEE Ph o t o n ics   J o u rn a l ,   v o l /i ss u e 6 ( 2 ) ,   p p .   1 - 17 2 0 1 4 .   [8 ]   Ch a o u k B .   I . e a l. ,   G e n e ric  S i m u latio n   A p p ro a c h   f o th e   F a st  a n d   Ac c u ra te  Esti m a ti o n   o f   th e   Ou tag e   P r o b a b il it y   o f   S in g le  Ho p   a n d   M u lt ih o p   F S L in k S u b jec to   G e n e ra li z e d   P o in ti n g   Err o rs ,”   IEE T ra n sa c ti o n s o n   W ire les s Co mm u n ica ti o n s ,   v o l/ issu e 1 6 (1 0 ) ,   p p .   6 8 2 2 - 6 8 3 7 2 0 1 7 .   [9 ]   H.  W il leb ra n d   a n d   B.   S .   G h u m a n ,   F re e   sp a c e   o p ti c s:  e n a b li n g   o p ti c a c o n n e c ti v it y   in   to d a y ' n e tw o rk s ,   F irst  Ed it i o n .   In d ian a p o li s,  I n d ian a ,   U S A S a m s ,   2 0 0 2 .   [1 0 ]   A.   Ba sa h e l,   e a l. ,   A v a il a b il it y   A s se ss m e n o f   F re e - S p a c e - Op ti c L i n k w it h   Ra in   Da ta  F ro m   T ro p ica Cli m a tes ,”   J o u rn a o L i g h tw a v e   T e c h n o lo g y ,   v o l/ issu e 3 5 ( 1 9 ) ,   p p .   4 2 8 2 - 4 2 8 8 2 0 1 7 .   [1 1 ]   A.   B a sa h e l,   e a l. ,   V isib il it y   e ff e c o n   th e   a v a il a b il it y   o a   t e r re strial  f re e   sp a c e   o p ti c li n k   u n d e a   tro p ica l   c li m a te ,”   J o u rn a o A tmo sp h e ric   a n d   S o la r - T e rr e stria Ph y sic s,   v o l.   1 4 3 ,   p p .   47 - 52 2 0 1 6 .   [1 2 ]   A.   B a sa h e l,   e a l. ,   A v a il a b il it y   a n a ly sis   o f   f r e e - sp a c e - o p ti c a li n k b a se d   o n   ra in   ra te  a n d   v isib il it y   sta ti stics   f ro m   tro p ica a   c li m a te ,”   Op ti k - In ter n a ti o n a J o u rn a f o r L i g h t   a n d   El e c tro n   Op ti c s ,   v o l/ issu e 1 2 7 (2 2 ) 2 0 1 6 .   [1 3 ]   A.   Ba sa h e l,   e a l. ,   A v a il a b il it y   M o d e li n g   o f   T e rre strial  F re e - S p a c e - Op ti c a L in k Us in g   F a d e   S tatisti c f ro m   tro p ica C li m a te ,”   4 th   IEE In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   S ma rt   I n stru me n ta ti o n ,   M e a s u re me n a n d   A p p li c a ti o n s   ( ICS IM A) .   Ku a la   L u m p u r,   M a la y sia ,   2 0 1 7 .   [1 4 ]   A .   B a sa h e a n d   W .   A l - Kh a te e b ,   Ca rrier  Cla ss   Av a il a b il it y   P re d ictio n   f o H y b rid   F S O/RF   S y s tem   in   He a v y   Ra in f a ll   Re g io n Ba se d   o n   IT U - M o d e ls ,”   In ter n a t io n a J o u rn a o Co mp u ter   a n d   Co mm u n ica ti o n   En g in e e rin g,   v o l/ issu e 3 ( 6 ) ,   p p .   4 0 4 - 4 0 7 2 0 1 4 .   [1 5 ]   H.  W e ich e l,   L a se b e a m   p ro p a g a ti o n   in   th e   a tm o sp h e re ,”   Vo l u m e   TT 3 .   W a sh in g to n ,   U S A S P I p r e ss ,   1 9 9 0 .   [1 6 ]   I.   I.   Kim ,   e a l. ,   Co m p a riso n   o f   la se b e a m   p ro p a g a ti o n   a 7 8 5   n m   a n d   1 5 5 0   n m   in   f o g   a n d   h a z e   f o o p ti c a l   w irele ss   c o m m u n ica ti o n s ,”   i Pro c .   S PIE ,   v o l.   4 2 1 4 ,   p p .   26 - 37 2 0 0 1 .   [1 7 ]   A.   Ba sa h e l,   e a l. ,   A   p ro p o se d   ra in   a tt e n u a ti o n   p re d ictio n   m e th o d   f o f re e   sp a c e   o p ti c a li n k   b a se d   o n   ra in   ra te   sta ti stics ,”   AR PN  J o u r n a l   o En g i n e e rin g   a n d   A p p li e d   S c ien c e s ,   v o l /i ss u e 1 0 (2 3 ) pp.   1 7 3 5 1 - 1 7 3 5 5 2 0 1 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.