4 Các thành phần trong hệ thống 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 )
20
•
Sử dụng kết hợp với công nghệ truyền thông tin bằng đường điện lực (power
line communicaton- PLC). Công nghệ này cho phép truyền thông tin qua mạng
điện sẵn có. Bằng cách kết hợp này, chúng ta sẽ có thể tận dụng đường cáp điện
lực để cấp nguồn điện và truyền tải thông tin tới các đèn LED.
Hình 1.6: Truyền thông bằng công nghệ PLC.
•
Truyền thông qua Ethernet (Power over Ethernet-PoE). Việc cấp nguồn và
truyền thông tin tới bóng đèn sẽ được thực hiện thông qua một cáo nối Ethernet.
Mặc dù công suất cung cấp giới hạn chỉ vào khoảng 50w đối với cáp Cat5
nhưng công suất này vẫn hoàn toàn đủ đáp ứng đối với các bóng đèn LED hiện
tại.
Hình 1.7: Cấp nguồn và kết nối LED thông qua cáp Ethernet.
Cả hai phương pháp trên nổi bật hơn cả bởi vì chúng ta không phải chia đường
nguồn và đường dữ liệu riêng tới các đèn LED.
GVHD: TH. S. Phan Thị Thanh Ngọc
SVTH: Nghiên Văn Toản
21
Công nghệ truyền thông bằng đường dây điện lực có ưu điểm là không yêu cầu
thêm một kết nối nào khác vào mạng đèn chiếu sáng có sẵn. Còn đối với công nghệ sử
dụng cáp Ethernet (PoE) sẽ rất hiệu quả trong việc triển khai lắp đặt mới.
Đối với phía thu, các thiết bị điện tử như Laptop, smartphone... ngày nay đều
được tích hợp camera. Dó đó chúng ta có thể tận dụng nó làm bộ phận thu. Hay có thể
tích hợp thêm diode tách quang (Photodetector) trên các thiết bị, phần tử này sẽ thu tín
hiệu quang và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện.
Để có thể đưa thông tin cần truyền vào ánh sáng chúng ta cần phải có các kỹ
thuật điều chế. Có rất nhiều kỹ thuật điều chế như điều chế khóa bật tắt (ON/OFF
keying-OOK), điều chế độ rộng xung (Pulse Width modulation-PWM), điều chế vị trí
xung (pulse Position Modulation-PPM), điều chế biên độ xung (Pulse Amplitude
Modulation-PAM), ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (Orthogonal Frequency
Division Multiplexing-OFDM) hay điều chế khóa dịch màu (Color-Shift Keying-CSK)
và một số phương pháp điều chế khác.
1.5
Kết luận chương.
Trên đây là tất cả các thông tin cơ bản về công nghệ truyền thông tin bằng ánh
sáng nhìn thấy-Visible Light Communication. Như chúng ta đã thấy, công nghệ này có
rất nhiều ưu thế so với công nghệ truyền thông tin bằng sóng vô tuyến hiện tại. Tuy
nhiên hiện tại công nghệ này vẫn chưa thể thay thế hoàn toàn công nghệ truyền thông
tin sử dụng sóng vô tuyến, mà chúng sẽ hỗ trợ nhau trong việc cung cấp dữ liệu và
giảm quá tải cho hệ thống RF hiện tại. Chương tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết
về cấu tạo , các phương pháp điều chế và phương pháp truyền thông tin trong hệ thống
VLC.
1
GVHD: TH. S. Phan Thị Thanh Ngọc
SVTH: Nghiên Văn Toản
22
CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG TIN BẰNG ÁNH
SÁNG NHÌN THẤY
Trong chương này sẽ trình bày một cách chi tiết về từng thành phần cụ thể để tạo
nên một hệ thống truyền thông tin bằng ánh sáng nhìn thấy, cũng như các phương
pháp điều chế và mã hóa được sử dụng trong hệ thống. Một hệ thống truyền thông tin
bằng ánh sáng nhìn thấy bao gồm ba thành phần chính:
•
•
•
2.1
Thành phần phát (sử dụng các dèn LED).
Thành phần thu (sử dụng Photodiode hoặc cảm biến ảnh CMOS).
Mô hình kênh, các phương pháp điều chế và mã hóa.
Thành phần phát trong hệ thống VLC.
Thành phần phát trong một hệ thống VLC là thành phần có chức năng đưa thông
tin cần truyền vào trong ánh sáng được phát ra từ các đèn LED, sau đó phát ánh sáng
ra môi trương không gian. Mô hình của thành phần phát như sau:
Hình 2.1: Mô hình thành phần phát trong một hệ thống VLC.
Với công nghệ ngày càng phát triển, đèn LED được nghiên cứu và cải tiến đang
nổi lên như là một phương tiện chiếu sáng thay thế cho đèn huỳnh quang và đèn sợi
đốt với các ưu điểm vượt trội như: Hiệu quả chiếu sáng cao, tiêu thụ ít điện năng, giá
thành rẻ và đặc biệt là độ bền rất cao. Chính vì lý do này, mà đèn LED được sử dụng
vừa để làm nguồn phát sáng, vừa dùng làm phương tiện để truyền thông tin trong hệ
thống VLC.
Nguyên lý hoạt động của đèn LED:
•
Khi phân cực thuận cho LED sẽ có dòng bơm qua LED làm cho các điện tích
đang ở vùng hóa trị nhảy lên vùng dẫn. Đây là hiện tượng đảo mật độ do ở điều
kiện bình bình thường, nồng độ điện tử ở vùng hóa trị sẽ rất lớn so với nồng độ
điện tử ở vùng dẫn nhưng khi được kích thích, các điện tử nhảy mức năng
lượng làm cho điện tử ở vùng dẫn lớn hơn so với nồng độ ở vùng hóa trị. Đồng
thời, dưới tác dụng của điện trường phân cực thuận, các điện tử từ lớp N sẽ
được khuếch tán sang lớp tích cực và các lỗ trống từ lớp P cũng được khuếch
tán sang lớp tích cực. Tại đây, các cặp điện tử và lỗ trống sẽ tái hợp (recombine) và phát xạ ra photon ánh sáng. Hiện tượng phát xạ ở đây chủ yếu là
hiện tượng phát xạ tự phát.
GVHD: TH. S. Phan Thị Thanh Ngọc
SVTH: Nghiên Văn Toản
23
Hiện tượng này được mô tat như hình 2.2 dưới đây:
Hình 2.2: Nguyên lý hoạt động của LED.
Với mục đích kết hợp để chiếu sáng, loại LED được sử dụng trong VLC thường
là LED đơn sắc (một trong ba màu RGB) và LED phát ánh sáng trắng (White LED).
Có hai cách thông dụng để tạo ra ánh sáng trắng tương ứng với hai loại LED khác
nhau:
Loại thứ nhất sử dụng một chíp bán dẫn xanh (Blue) và sau đó được phủ thêm
một lớp Phosphor bên ngoài hay còn được gọi lên là “LED xanh trắng đơn
chip”. Khi dòng điện được cung cấp cho chip LED màu xanh, chip này sẽ phát
ra ánh sáng xanh, phosphor sau đó được kích thích bởi ánh sáng màu xanh thì
sẽ phát ra huỳnh quang màu vàng. Sự kết hợp giữa hai ánh sáng này sẽ tạo ra
ánh sáng trắng.
• Loại LED thứ hai cấu tạo với ba chíp màu riêng biệt: Red bước sóng 625 nm,
Green bước sóng 525 nm, Blue bước sóng 470 nm. Sau đó ba màu này sẽ được
trộn lại với nhau để tạo ra ánh sáng trắng.
•
Hình 2.3: Hai loại LED phát ánh sáng trắng.
GVHD: TH. S. Phan Thị Thanh Ngọc
SVTH: Nghiên Văn Toản
