최근 LED 조명을 활용한 가시광 통신(VLC: Visible Light Communications)기술이 주목을 받고 있다. 가시광 통신 기술은 Bluetooth, ZigBee 등과 함께 새로운 인터넷 접속 기술로 활용될 수 있으나 전송 용량의 한계 때문에 실제 적용이 힘든 상황이다. 본 논문에서는 이 문제를 해결하기 위해 키-값 데이터베이스 패러다임을 적용한 가시광 통신 기반의 사물인터넷(IoT: Internet of Things) 모델을 제시한다. 제안하는 IoT 환경은 플렛폼 서버, 게이트웨이, VLC 송신기 및 VLC 수신기로 구성된다. IoT 통신을 위한 각 장비의 기능 및 프로토콜 스텍을 설계하고 실험 환경에서 각 장치의 초기화 절차 및 데이터 전송 과정을 검증하였다. 실험결과, 각 장비의 초기 구동 시간을 포함하여 1분 이내에 VLC 기반의 IoT 환경 구축이 가능함을 확인하였다.
This paper presents an indoor prototype for wireless digital signal transmission using Visible Light Communications (VLC) in which high power Light Emitting Diode (LED) is used. Using low cost and off-the-shelf components, the transmitter module is constructed using an AVR Atmega128 microcontroller and commercial white beam LEDs. Modulating the light intensity of the LED enables digital signals to be transmitted across the optical link. The receiver module employs a high speed PIN photodetector for optical signal detection and a recovery circuit for optical-electro signal conversion. By sending digitalized data via VLC technology, many applications can be realized in the areas of consumer advertising, traffic safety information and disaster control.
본 논문에서는 해양 환경에서 기후에 따른 가시광 무선통신 시스템에 대해 연구한다. 해양 환경에 적합한 대기 채널 모델인 Kim 모델을 이용하여 가시광 선명도에 따른 기후 조건을 맑음, 비, 폭풍, 안개로 구분하였고, OOK-NRZ 변조기법을 적용한 모의실험을 통해 기후 조건에 따른 BER 성능을 비교하였다. 또한 현장실험을 통해 실제로 가시광 통신에서 에러 비트를 측정하고 모의실험과 비교 분석을 통하여 해양 환경에서의 가시광 통신 유효성을 입증하였다.
종래의 LED(Light Emitting Diode) 조명을 사용한 가시광 통신에서 송수신기 회로 사이의 통신 거리가 증가함에 따라 가시광 채널의 페이딩과 채널의 경로손실 특성으로 인해 가시광 수신 회로의 포토다이오드에서 수신된 신호는 불규칙한 크기이며 감쇠된 특성을 가진다. 이런 문제점을 극복하기 위해, 이 논문에서는 가시광 통신의 통신거리 확장을 위해 반드시 필요한 거리 보상 회로가 내장된 비교기 문턱 전압 기반의 가시광 통신 회로를 제안하여 설계하고 가시광 시스템 시스템을 구현한다. 또한, 구현된 문턱값 기반 가시광 통신 시스템을 통신 거리와 통신 시스템 속도에 따라 종래 가시광 통신 시스템과 비교하여 제안된 방식시스템의 성능을 분석한다.
The IEEE 802.15.7r1 Task Group (TG7r1), known as the revision of the IEEE 802.15.7 Visible Light Communication standard targeting the commercial usage of visible light communication systems which mainly use either image sensors or cameras, is of interest in this paper. The vast challenge in Image Sensor Communications (ISC), as it has been addressed in the Technical Consideration Document (TCD) of the TG7r1, is the Image Sensor Compatibility to support the variety of different commercial cameras available on the market. The on-going ISC standard must adhere to compatible image sensors regulations. This paper brings an inside review of the TG7r1 and an inside look of related works on Image Sensor Communications. The paper analyzes the compatibility features by introducing a revised model of receiver to explain how those features are necessary. One of the most challenging but interesting features is the capability in being compatible to camera frame rates. The variation of camera frame rate is modeled from verified experimental results. Noticeably, three singular approaches to support frame rates compatibility, including temporal approach, spatial approach, and frequency-domain approach, are proposed on the paper along with concise definitions. Those schemes have been presented as valuable proposals on the call-for-proposal meeting series of the TG7r1 recently.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제35권1호
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pp.102-107
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2011
에너지 절감을 위한 백색 LED 기반 조명은 자유공간상의 광 무선통신 분야를 개척하는 기회를 제공하였다. 가시광 통신을 위한 트랜시버는 LED와 포토다이오드로 구성되므로 높은 대역폭과 신뢰성, 저 전력 등의 장점이 있어 기존의 무선통신과 양립할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 그러나 기존의 건축물이나 배와 자동차와 같은 구조물에 조명을 이용한 통신 네트워크를 설치한다는 것은 쉬운 일이 아니다. 본 연구에서는 자동차 또는 선박의 통신망으로 갖춰진 CAN 기반의 LED 통신시스템을 제안한다. 실내무선 네트워크를 위한 CAN 인터페이스 모듈과 트랜시버를 조명 시스템에 적용 가능함을 보였다.
가시광 통신은 반도체 LED를 이용하여 정보를 브로드캐스트 하며, 백색광 LED는 조명과 광무선 통신을 하나의 광원을 사용하여 제공할 수 있다. 본 논문에서는 단일칩 백색광 LED를 활용하여 조명과 통신에 적합한 조명기구를 제안한다. 백생광 LED 조명기구의 구조에 따른 수평 조도특성, 무선채널 대역특성, 심볼간 간섭현상, 신호대 잡음비 및 비트 에러율을 분석함으로써 장애물이 있는 경우 제안한 LED 조명이 기존의 조명보다 우수한 조명 및 통신 채널을 제공함을 보이고자 한다.
본 논문은 컬러 클러스터 MIMO 기술을 적용하여 육상과 해상 간의 저비용 고속 무선 데이터 전송이 가능한 해상 가시광 통신 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 각 컬러 클러스터에 50개의 RGB LED 로 구성되며, 온-오프키잉을 사용하여 변조한다. 수신기에서는 선택적 합성기술을 수행하여 컬러 클러스터의 다이버시티 효과를 얻어 비트오율 개선을 제공한다. 성능 실험에서는 해상 채널 구성을 위해 대기 난류 조건에서 바다 상태 데이터 (파고, 풍속 등)를 Pierson-Moskowitz 및 JONSWAP 스펙트럼에 적용하여 구현하였으며 해상 링크 품질을 통신거리와 비트 오율을 통해 분석하였다. 시뮬레이션 결과를 통하여 제안한 시스템은 국제항로표지협회의 해상 부표식에 충족하고, 고출력 LED를 사용하기 때문에 충분한 조명을 동시에 제공할 수 있는 효율적인 해상 가시광통신 기술임을 보여주고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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