Free Space Optical (FSO) communication links are although extremely vulnerable to atmospheric adversities, multi-hop relay transmission can however, significantly improve the link performance and reliability. This paper proposes 120 Gbps DP-16 QAM modulated multi-hop serial FSO link with coherent reception for delivering medical consultation services in remote and isolated locations. Considering the current situation wherein pandemic of highly infectious nature, COVID-19 has affected millions of people globally; doctors can use the proposed high-speed architecture for “contact-less” supervision of quarantined patients and suspects through video conferencing. Each relay terminal uses an all-optical amplify-and-forward technique with Erbium-doped fiber amplifier (EDFA) and gain optimization as its core elements. As a possible last-mile application for delivering medical/health care services, the proposed link has been evaluated for reliability by exposing the link to varied atmospheric conditions. Our results reveal that at target BER of $10^{-5}$, the useful communication link range of proposed multi-hop link increments by 1.8 kms as compared to direct link that operates under similar channel conditions. Furthermore, compared to results from recent literature on high-speed FSO [30], the proposed link shows enhancement in link range by approximately 0.7 km. The analysis also reveals that as the number of relay nodes increases, the error performance of the link for different atmospheric conditions approaches a state of convergence.

中文翻译：

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用于在偏远地区提供医疗服务的基于多跳中继的自由空间光通信链路

自由空间光 (FSO) 通信链路虽然极易受到大气逆境的影响，但多跳中继传输可以显着提高链路性能和可靠性。本文提出了具有相干接收的 120 Gbps DP-16 QAM 调制多跳串行 FSO 链路，用于在偏远和偏远地区提供医疗咨询服务。考虑到目前具有高度传染性的流行病，COVID-19 已影响到全球数百万人；医生可以使用提议的高速架构，通过视频会议对被隔离的患者和嫌疑人进行“非接触式”监督。每个中继终端均采用全光放大转发技术，以掺铒光纤放大器（EDFA）和增益优化为核心要素。作为提供医疗/保健服务的可能的最后一英里应用，已通过将链路暴露于不同的大气条件来评估所提议的链路的可靠性。我们的结果表明，在 $10^{-5}$ 的目标 BER 下，与在类似信道条件下运行的直接链路相比，建议的多跳链路的有用通信链路范围增加了 1.8 公里。此外，与最近有关高速 FSO 的文献 [30] 的结果相比，所提出的链路显示链路范围增加了大约 0.7 公里。分析还表明，随着中继节点数量的增加，链路在不同大气条件下的误差性能接近收敛状态。通过将链路暴露在不同的大气条件下，已对提议的链路进行了可靠性评估。我们的结果表明，在 $10^{-5}$ 的目标 BER 下，与在类似信道条件下运行的直接链路相比，建议的多跳链路的有用通信链路范围增加了 1.8 公里。此外，与最近有关高速 FSO 的文献 [30] 的结果相比，所提出的链路显示链路范围增加了大约 0.7 公里。分析还表明，随着中继节点数量的增加，链路在不同大气条件下的误差性能接近收敛状态。通过将链路暴露在不同的大气条件下，已对提议的链路进行了可靠性评估。我们的结果表明，在 $10^{-5}$ 的目标 BER 下，与在类似信道条件下运行的直接链路相比，建议的多跳链路的有用通信链路范围增加了 1.8 公里。此外，与最近有关高速 FSO 的文献 [30] 的结果相比，所提出的链路显示链路范围增加了大约 0.7 公里。分析还表明，随着中继节点数量的增加，链路在不同大气条件下的误差性能接近收敛状态。与在类似信道条件下运行的直接链路相比，8 公里。此外，与最近有关高速 FSO 的文献 [30] 的结果相比，所提出的链路显示链路范围增加了大约 0.7 公里。分析还表明，随着中继节点数量的增加，链路在不同大气条件下的误差性能接近收敛状态。与在类似信道条件下运行的直接链路相比，8 公里。此外，与最近有关高速 FSO 的文献 [30] 的结果相比，所提出的链路显示链路范围增加了大约 0.7 公里。分析还表明，随着中继节点数量的增加，链路在不同大气条件下的误差性能接近收敛状态。