Investigación de comunicación de luz visible de mi país sobre tecnología de comunicación de luz visible

Después de las pruebas y la certificación del Ministerio de Industria y Tecnología de la Información, la "Investigación de tecnología clave sobre sistemas de comunicación de luz visible" de mi país ha logrado recientemente un gran avance: la velocidad de comunicación en tiempo real se ha incrementado a 50 Gbps. (bits por segundo), lo que equivale a 0,2 segundos Completar la descarga de una película de alta definición.

La comunicación por luz visible es una nueva tecnología de transmisión de datos de alta velocidad que utiliza la luz de iluminación semiconductora (luces LED) para lograr el "acceso a Internet con luz". La tecnología de comunicación de luz visible es ecológica y baja en carbono, puede lograr una comunicación con un consumo de energía casi nulo y también puede evitar de manera efectiva debilidades como la fuga de señales electromagnéticas en las comunicaciones por radio y construir rápidamente un espacio de información seguro que sea resistente a interferencias e intercepciones. .

Wu Jiangxing, un conocido experto en el campo de la información en mi país y académico de la Academia China de Ingeniería, dijo que actualmente existen aproximadamente 44 mil millones de redes de iluminación en el mundo, y la La integración de decenas de miles de millones de equipos de iluminación LED con otros equipos creará una enorme red de comunicación de luz visible. Es concebible que después de que se realice la comunicación de luz visible a gran escala en el futuro, cada lámpara pueda usarse como un punto de acceso a la red de alta velocidad. Las personas también podrán descargar algunas películas debajo de la farola mientras esperan el autobús. Fuentes de luz LED para acceder a Internet inalámbrico de alta velocidad en aviones y trenes de alta velocidad, para satisfacer las necesidades de comunicación inalámbrica de terminales de red como redes interiores, Internet de las cosas, Internet de los vehículos, Industria 4.0, pago seguro, ciudades inteligentes, comunicaciones de defensa nacional, armas y equipos, áreas electromagnéticas sensibles, etc., y proporcionar un método de acceso nuevo y económico a Internet.

Wu Jiangxing predice que en las próximas décadas, la cantidad de información transmitida superará la capacidad de carga del espectro radioeléctrico existente. La tecnología de comunicación de luz visible puede superar eficazmente la grave escasez de recursos del espectro radioeléctrico y lo ha hecho. Amplias perspectivas de aplicación. Una de las tecnologías de comunicación inalámbrica de próxima generación, puede formar una industria emergente estratégica con un valor de producción anual de billones.

La transmisión de alta velocidad siempre ha sido uno de los temas de interés en el campo de la comunicación por luz visible. El equipo de I+D de Yu Hongyi de la Universidad de Ingeniería de la Información del Ejército Popular de Liberación utilizó un método de procesamiento colaborativo de óptica y. electricidad para superar cuestiones clave como la supresión eficiente de la interferencia mutua en la tecnología de los canales espaciales de luz visible, entrando en la etapa de diseño e implementación integrados y miniaturizados. Esta universidad es una de las primeras unidades de investigación científica de China dedicada a la investigación y el desarrollo de tecnología de comunicación de luz visible. En 2013, tomó la iniciativa en la realización del primer proyecto 863 de luz visible de mi país y estableció la "Tecnología de la industria de comunicación de luz visible de China". Alianza". Después de más de tres años de investigación científica y tecnológica, hemos desarrollado con éxito sistemas de demostración de aplicaciones como "negocio de televisión bajo demanda con luz visible", "nueva transmisión inalámbrica con luz visible" y "posicionamiento preciso con luz visible".

La investigación sobre comunicación inalámbrica LED se llevó a cabo por primera vez en Japón

La investigación sobre la integración de iluminación LED en un sistema de comunicación inalámbrica de luz visible se llevó a cabo por primera vez en Japón y ha recibido la atención del gobierno japonés. El Science and Technology Daily informó el 28 de noviembre de 2006: "El Ministerio de Asuntos Internos y Comunicaciones de Japón planea unir fuerzas con el Instituto de Investigación NTT y NEC Corporation para desarrollar conjuntamente un sistema de "comunicación por luz visible" que utilice iluminación para transmitir señales de alta velocidad. información El gobierno japonés Esta tecnología se popularizará como la red de banda ancha de próxima generación y se espera que se ponga en práctica dentro de cinco años ".

La investigación sobre la comunicación inalámbrica LED con luz blanca en interiores se llevó a cabo por primera vez en Japón. En 2000, Tanaka et al. de la Universidad KEIO y Haruyama del Instituto de Ciencias de la Computación SONY propusieron un sistema de comunicación interior que utiliza iluminación LED como estación base de comunicación para la transmisión inalámbrica de información [4]. Utilizaron el canal de transmisión óptica interior de Gfeller y Bapst como modelo de transmisión, dividieron el canal en dos partes: canal directo y canal de reflexión, y creyeron que la fuente de luz LED satisface la forma de iluminación lambertiana y utiliza detección directa por modulación de intensidad (IM- DD). Se realizaron modelos y simulaciones para la forma de modulación óptica y se obtuvo la relación entre la velocidad de datos, la tasa de error de bits y la potencia recibida. Se considera que el sistema es factible cuando la velocidad de transmisión de datos es inferior a 10 Mbps. La interferencia entre símbolos (ISI) y el efecto de trayectorias múltiples son dos factores principales que afectan el rendimiento del sistema.

En 2001, Tanaka et al. utilizaron el método de modulación OOK_RZ y el método de modulación OFDM para simular el sistema sobre la base original [6]. Los resultados mostraron que: cuando la velocidad de transmisión de datos es inferior a 100 Mbps, ambas tecnologías de modulación son factibles. cuando la velocidad de datos es superior a 100 Mbps, la tecnología de modulación OFDM es mejor que la tecnología de modulación OOK_RZ.

Análisis detallado de Tanaka y Komine et al.

En 2002, Tanaka, Komine et al llevaron a cabo un análisis detallado del sistema de comunicación inalámbrica de luz visible LED [7], incluyendo. Modelo de canal de atributos de fuente de luz. Con base en el modelo de ruido, la distribución de la relación señal-ruido en diferentes ubicaciones de la habitación, etc., se obtuvieron los requisitos de energía básicos de las luces de la unidad LED requeridas por el sistema y se realizó un análisis de simulación. utilizando los métodos de modulación OOK_RZ, OOK_NRZ y m-PPM respectivamente, y se obtuvieron los resultados en diferentes condiciones. Tasa de error de bits. Ese mismo año, Komine et al. estudiaron el impacto de los efectos multitrayecto causados ​​por la reflexión de la pared en sistemas inalámbricos de luz visible. Realizaron simulaciones utilizando métodos de modulación OOK, 2-PPM, 4-PPM y 8-PPM. : cuando la velocidad de datos es inferior a 60 Mbps, cuando el campo de visión de recepción es inferior a 50 grados, el método de modulación de 8 PPM puede superar eficazmente el efecto de trayectoria múltiple causado por el reflejo de la pared. En el futuro, Komine y otros continuaron estudiando el diseño de las unidades de luces LED, los canales de propagación de la luz visible (divididos en dos partes: canales directos y canales de reflexión), las sombras reflejadas causadas por las personas que se mueven en el interior, la luz reflejada en las paredes y la impacto de la interferencia entre códigos en el rendimiento del sistema [8], y obtuvieron las curvas de influencia de varios factores en el rendimiento del sistema bajo diferentes ángulos de campo de recepción y diferentes velocidades de transmisión de datos. En el mismo año, Komine et al. propusieron un sistema de transmisión de datos que combina comunicación por línea eléctrica y comunicación por luz visible LED [9]. En 2005, Komine et al. utilizaron tecnología de ecualización adaptativa basada en el algoritmo de error cuadrático medio mínimo para superar la interferencia entre símbolos (ISI) [10]. La simulación muestra que cuando la velocidad de datos es inferior a 400 Mbps, tanto el ecualizador FIR como el ecualizador DFE pueden reducir eficazmente el impacto de ISI. Cuando la velocidad de datos es superior a 400 Mbps, el ecualizador DFE es más eficaz para superar ISI.

Las perspectivas de aplicación son muy prometedoras

La investigación nacional en esta área acaba de comenzar. El profesor Chen Changying del Departamento de Ingeniería Optoelectrónica de la Universidad de Jinan realizó un estudio sobre las características luminosas de los LED en interiores. Enlaces de comunicación y modelos de canales. Estudio preliminar [11].

En resumen, la comunicación inalámbrica con iluminación LED aún se encuentra en su etapa inicial y exploratoria en el extranjero, pero sus perspectivas de aplicación son muy prometedoras. No solo se puede utilizar para el acceso inalámbrico en interiores, sino también para la navegación móvil y urbana. La navegación del vehículo ofrece un enfoque completamente nuevo. La iluminación de los automóviles utiliza básicamente luces LED, que pueden formar enlaces de comunicación entre los automóviles y los centros de control de tráfico, los semáforos con los automóviles y los automóviles con los automóviles. Esta es también la dirección de desarrollo de la comunicación inalámbrica con luz visible LED en sistemas de transporte inteligentes.