2 Ý tưởng hình thành và phát triển của công nghệ VLC.
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.89 MB, 89 trang )
16
Hình 1.3: Phía thu của photophone.
Hiện nay, việc phát minh ra bóng đèn LED để chiếu sáng đã mang lại cơ hội rất
lớn để kết hợp chiếu sáng và truyền dẫn thông tin với công nghệ VLC, trong đó sử
dụng đèn LED là nguồn phát. Nguyên lý là khi thay đổi dòng điện cấp cho LED thì
cường độ sáng của LED cũng thay đổi theo và sự thay đổi này diễn ra rất nhanh mà
mắt thường không thể nhận biết được. Từ đó thông tin có thể được điều chế vào ánh
sáng của bóng đèn và truyền đến phía thu.
GVHD: TH. S. Phan Thị Thanh Ngọc
SVTH: Nghiên Văn Toản
17
Chu trình phát triển của cộng nghệ VLC được đưa ra trong bảng 1.1 sau:
Thời
gian
2004
2005
2007
2007
2008
2009
2010
2010
2010
2010
2011
8/2013
4/2014
Sự kiện
Công bố hệ thống LED truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao trên thiết bị di
động tại Nhật Bản.
Thử nghiệm thực tế hệ thống truyền dẫn VLC tới điện thoại di động
với tốc độ 10 kb/s và vài Mb/s sử dụng đèn huỳnh quang và LED tại
Nhật Bản.
Thực hiện truyền dẫn VLC từ màn hình LCD sử dụng đèn nền LED tời
thiết bị cầm tay, hãng tivi Fuji Nhật Bản.
Hiệp hội VLC(VLCC) tại Nhật Bản đưa ra hai chuẩn: Tiêu chuẩn cho
hệ thống định danh sử dụng ánh sáng và tiêu chuẩn cho hệ thống VLC.
Hiệp hội công nghệ thông tin và điện tử Nhật Bản-JEITA đã chấp nhận
các tiêu chuẩn này thông qua hai văn bản JEITA CP-1221 và JAITA
CP-1222.
Phát triển các tiêu chuẩn toàn cầu cho mạng gia đình sử dụng ánh sáng
và tia hồng ngoại để truyền dẫn thông qua dự án OMEGA của EU.
Thực hiện truyền dẫn sử dụng 5 đèn LED với tốc độ ~100Mb/s.
VLCC đã ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật đầu tiên của họ trong đó xác
định phổ tần số sử dụng VLC.
Phát triển công nghệ VLC cho các thiết bị điện như TV, PC, điện thoại
di động ở đại học Califinia, USA.
Công bố hệ thống địn vị toàn cầu GPS với môi trường trong nhà ở
Nhật Bản.
Thuyền dẫn với hệ thống VLC đạt tốc độ 500Mb/s với khoảng cách
5m, thực hiện bởi Siemen và viện Heinrich Het, Đức.
Phát triển tiêu chuẩn cho các công nghệ sử dụng VLC bởi IEEE.
Trình diễn hệ thống truyền dẫn VLC-OFDM với tốc độ 124Mb/s, sử
dụng LED trắng phủ phosphor, đại học Edinburgh, Anh.
Giáo sư Harald Haas đã thực hiện truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 1.6
Gbit/s thông qua đèn LED đơn sắc.
Một công ty của Nga là Stins Coman đã thực hiện một mạng nội bộ
không dây có tốc độ truyền dữ liệu lên tới 1.25 Gbyte/s.
Bảng 1.1. Chu trình phát triển công nghệ VLC.
GVHD: TH. S. Phan Thị Thanh Ngọc
SVTH: Nghiên Văn Toản
18
Hình 1.4: Truyền thông tin sử dụng bóng đèn LED.
Công nghệ này cho phép truyền tải thông tin với tốc độ rất cao, trong khi ta vẫn
sử dụng được bóng đèn LED vào việc chiếu sáng. Tuy nhiên, công nghệ VLC sinh ra
không phải để thay thế cho công nghệ WIFI, mà hai công nghệ này sẽ hỗ trợ nhau
trong việc cung cấp băng thông cho mạng không dây.
Ưu điểm của công nghệ VLC
1.3
Hiện nay, phổ tần của sóng vô tuyến (Radio Frequency-RF) đang ngày càng cạn
kiệt và việc mở rộng băng thông rất hạn chế. Thêm vào đó, việc sử dụng sóng vô tuyến
lại gây nhiễu với các hệ thống điện tử xung quang đặc biệt là các thiết bị trong bệnh
viện và gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Công nghệ VLC có rất nhiều ưu điểm
vượt trội so với công nghệ sử dụng sóng vô tuyến RF hiện tại.
1.3.1 Dung lượng
Hình 1.5: Dải tần của sóng ánh sáng nhìn thấy.
Băng thông lớn: Phổ tần của sóng ánh sáng nhìn thấy ước tính lớn gấp 10,000
lần so với phổ sóng vô tuyến và hoàn toàn miễn phí khi sử dụng.
• Mật độ dữ liệu: công nghệ VLC có thể đạt được mật độ dữ liệu gấp 1000 lần so
với WIFI bởi ánh sáng nhìn thấy không xuyên qua vật cản nên chỉ tập trung
trong một không gian, trong khi sóng vô tuyến có xu hướng thoát ra ngoài dẫn
tới suy hao và gây nhiễu.
• Tốc độ cao: công nghệ VLC có thể đạt được tốc độ cao nhờ vào nhiễu thấp,
băng thông lớn và cường độ chiếu sáng lớn ở đầu ra.
•
GVHD: TH. S. Phan Thị Thanh Ngọc
SVTH: Nghiên Văn Toản
19
1.3.2 Hiệu quả cao
• Chi phí thấp: Công nghệ VLC yêu cầu ít thành phần hơn so với công nghệ sử
dụng sóng vô tuyến nên chi phí cho một hệ thống sẽ thấp hơn.
• Sử dụng đèn LED vừa để chiếu sáng, vừa để truyền thông tin có hiệu quả rất
cao: tiêu thụ năng lượng thấp, hiệu quả chiếu sáng cao, giá thành tương đối rẻ
và độ bền cao.
• Truyền thông dưới nước: việc truyền thông tin dưới nước đối với sóng vô tuyến
là rất khó khăn, nhưng đôi với công nghệ VLC thì có thể thực hiện việc đó dễ
dàng hơn.
1.3.3 An toàn
• An toàn đối với sức khỏe con người.
• Việc truyền dẫn bằng sóng ánh sáng không gây nhiễu đối với máy bay, không
gây nhiễu với các máy móc sử dụng trong bệnh viện.
1.3.4 Bảo mật
• Vì truyền thông bằng sóng ánh sáng chỉ tập trung ở một khu vực nhất định,
không thể đâm xuyên qua các vật thể nên sẽ rất khó để thu thập hay do thám
các tín hiệu thông tin.
• Không cần các phương pháp bảo mật phức tạp, do là ánh sáng nhìn thấy nên
việc quản lý truyền dẫn thông tin vô cùng dễ dàng.
Công nghệ VLC rất phù hợp cho các ứng dụng yêu vầu đường xuống tốc độ cao,
trong khi chỉ cần đường lên với tốc độ thấp như: download video, audio, duyệt Web…
Qua đó, ta có thể giải quyết được vấn đề quá tải trong mạng truyền thông tin không
dây.
1.4
Các thành phần trong hệ thống VLC.
Một hệ thống VLC bao gồm 3 thành phần chính: Hệ thống phát, kênh truyền và
hệ thống thu.
Một thiết bị đầu cuối để truyền được thông tin cần phải được tích hợp cả hai
thành phần phát và thu là đèn LED và cảm biến ảnh.
Hệ thống phát sử dụng các đèn LED để truyền tải thông tin với tốc độ lên tới
hàng Gb/s. Có rất nhiều loại LED được sử dụng để phát ra ánh sáng trắng bao gồm
LED đơn màu phủ phosphor (Phosphor based-LED) hoặc LED RGB (Red-GreenBlue). Với LED RGB, mỗi một màu ta có thể sử dụng để truyền một kênh dữ liệu
riêng biệt. Với mục đích sử dụng cả cho chiếu sáng nên LED đơn màu được ưu tiên
lựa chọn bởi giá thành rẻ và hiệu quả chiếu sáng cao.
Do chúng ta sử dụng các bóng đèn LED để truyền thông tin, nên cần phải có các
cách khác nhau để kết nối các bóng đèn LED với các mạng dữ liệu hiện tại. Có hai
cách để nối LED với mạng dữ liệu hiện tại:
GVHD: TH. S. Phan Thị Thanh Ngọc
SVTH: Nghiên Văn Toản
