با گسترش روزافزون فناوری و کاربردهای متنوع دوربین ها، به ویژه در سیستم های اینترنت اشیا (IoT)، استفاده از آن ها به عنوان گیرنده در سیستم های مخابرات نوری بی سیم زیر آب (UOWC) به طور فزاینده ای مورد توجه قرار گرفته است. قابلیت های منحصربه فرد دوربین ها، مانند تصویربرداری همزمان و پردازش اطلاعات بصری، امکانات جدیدی را در زمینه ارتباطات زیر آب فراهم می کند. با این حال، فقدان یک مدل جامع و دقیق برای این سیستم ها، همراه با عدم بررسی پارامترهای کلیدی عملکرد، موانع مهمی را در مسیر توسعه و پیاده سازی آن ها ایجاد می کند. در این راستا، انجام تحقیقات جامع و دقیق در زمینه مدل سازی و تحلیل سیستم های مخابرات نوری بی سیم زیر آب مبتنی بر دوربین (UOCC)، از اهمیت بسزایی برخوردار است. این پژوهش با هدف رفع این خلاءها و ارائه مدلی کامل برای بررسی عملکرد این سیستم ها انجام می شود.
در این پژوهش، تأثیر کانال بر عملکرد سیستم UOCC مورد مطالعه قرار گرفته است. چالش های ناشی از جذب و پراکندگی و تأثیر آن ها بر عملکرد سیستم، ارزیابی شده است. ابتدا، یک مدل جامع برای سیستم ارائه شده و سپس، با استفاده از داده های تست های آزمایشگاهی، صحت عملکرد مدل مورد تأیید قرار گرفته است. عملکرد سیستم با در نظر گرفتن پارامترهای مختلف از جمله طول کانال، فاصله بین دیودهای نوری (LED)، زاویه بین فرستنده و گیرنده، قطر LED (D)و طول موج فرستنده، مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به وابستگی ضرایب جذب و پراکندگی کانال به طول موج، انتخاب طول موج مناسب از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در سیستم های مدولاسیون رنگی و سیستم های چندکاناله مبتنی بر طول موج که از فیلترهای رنگی و پردازش تصویر دیجیتال استفاده می کنند، این اهمیت دوچندان می شود. نتایج نشان می دهد که در آب های تمیز و ساحلی، رنگ های سبز، آبی و قرمز به ترتیب عملکرد بهتری دارند، در حالی که در آب لنگرگاهی، رنگ قرمز به دلیل طول موج بزرگ تر و در نتیجه کاهش ضریب پراکندگی، عملکرد بهتری نسبت به رنگ های سبز و آبی دارد.علاوه بر این، انتخاب نامناسب توان ارسالی و زمان نوردهی دوربین می تواند منجر به اشباع پیکسل ها یا افزایش تأثیر نویز بر عملکرد سیستم شود. زاویه نصف توان LED نیز در سیستم هایی که نیاز به تحرک فرستنده یا گیرنده دارند، از اهمیت بالایی برخوردار است. مدل ارائه شده در این پژوهش، امکان تحلیل و بررسی تأثیر هر یک از پارامترهای سیستم را به صورت مجزا فراهم می کند.برای بررسی تأثیر پراکندگی بر عملکرد سیستم، تداخل بین کانال ها مورد مطالعه قرار گرفته است. تحلیل تأثیر تداخل و نویز نشان داد که در آب لنگرگاهی، تداخل، عامل غالب در کاهش عملکرد سیستم است، در حالی که در آب های تمیز و ساحلی، نویزهای سیستم تأثیر بیشتری دارند. قابلیت تحرک در سیستم های UOCC، یکی از مزایای کلیدی این سیستم ها است. زاویه نصف توان LED از پارامترهای بسیار مؤثر بر این قابلیت سیستم های UOCC است. افزایش زاویه نصف توان LED از 10 درجه به 60 درجه در آب لنگرگاهی با طول کانال 8/0 متر، منجر به کاهش dB20 در نسبت سیگنال به نویز و تداخل (SINR) شده است. علاوه براین، تحرک فرستنده و گیرنده می تواند منجر به ناهم ترازی زاویه ای شود. نتایج این پژوهش نشان می دهد که تغییر زاویه بین فرستنده و گیرنده در آب لنگرگاهی با طول کانال 6/0 متر تا 45 درجه، منجر به کاهش dB 15 در SINR می شود.