СЕТИ – ТЕХНОЛОГИЯ БУДУЩЕГО VLC- Р.Ф. Старков

УДК: 004.7
VLC-СЕТИ – ТЕХНОЛОГИЯ БУДУЩЕГО
Р.Ф. Старков1, Н.Н. Конюхова2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Изучена новая технология, находящаяся в стадии разработки, проанализированы ее качества, приведены примеры возможного использования данной технологии.
Ил. 1. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: VLC-технология; беспроводные сети; светодиоды.
VLC NETWORKS - TECHNOLOGY OF THE FUTURE
R. Starkov, N. Konyukhova
National Research Irkutsk State Technical University,
83 Lermontov Str., Irkutsk, 664074
The article deals with the new technology being developed. The authors have analyzed its features and suggest the samples of possible application of this technology.
Illustrations: 1 fig. Sources: 4 refs.
Key words: VLC-technology, wireless network, light-emitting diode
Жизнь современного человека – это движение. Мобильность для нас становится одним из самых важных моментов работы, общения. Многие из нас сейчас уже не представляют жизнь без сотовых телефонов, которые из средства роскоши превратились в предмет, без которого жизнь современного человека стала просто немыслима. Многие уже оценили все преимущества Bluetooth, GPRS.
Эти устройства превратили наши телефоны из средств связи в незаменимых помощников в работе. К
сожалению, один из самых главных недостатков этих беспроводных технологий – малый радиус действия и низкая скорость передачи данных, что сейчас становится очень важным фактором для всех
нас.
Современные беспроводные технологии способны обеспечивать скорость свыше 300 Мбит/с.
За последние годы скорость передачи данных по беспроводным сетям увеличилась в 300 раз – с
первоначальных 2 Мбит/с до теоретически возможных 600 Мбит/с. Столь очевидный прогресс предполагает использование все более сложных технологий.
Беспроводная передача данных через видимый свет – среда передачи данных с использованием видимого света в диапазоне между 400 ТГц (длина волны 780 нм) и 800 ТГц (длина волны 375
нм). Видимый свет не вреден для зрения. Технология использует флуоресцентные лампы (обычные
лампы, а не специальные коммуникационные устройства) для передачи данных со скоростью 10
Кбит/с или светодиоды для передачи данных со скоростью до 500 Мбит/с. Была осуществлена низкоскоростная передача данных на расстояние 1 и 2 км.
Сигналы от таких источников света принимают специальные электронные устройства, обычно
содержащие фотодиод. В некоторых случаях можно использовать обычные камеры мобильного телефона и цифрового фотоаппарата, так как матрица изображения, которая в них применяется, представляет собой фактически массив фотодиодов. В некоторых приложениях это может быть даже
предпочтительнее, чем один фотодиод.
Одна из последних разработанных технологий называется VLC (VisibleLight Communication) и
подразумевает беспроводную передачу данных на фотодетекторы вместе с потоком света, излучаемым светодиодами.
Технология Visible Light Communication (VLC), которая предполагает использование светодиодов, обещает высокую пропускную способность. Передатчиками в новой сети должны стать маломощные светодиоды. Каждый такой светодиод является точкой доступа. Данные он передает, мигая
незаметно для глаза. Ученые ожидают, что их разработка позволит передавать данные со скоростью
от 1 до 10 Мбит/с.
1Старков
Рафик Федорович, д-р экон. наук, профессор кафедры «Управление промышленными предприятиями».
Starkov Rafik, Doctor of Economics, Professor of Enterprises Management Department.
2 Конюхова Наталья Николаевна, студентка 2 курса Института экономики, управления и права, e-mail:
ms.Natali13@gmail.com
Konyukhova Nataliya, a second-year student of Economics, Management and Law Institute, e-mail:
ms.Natali13@gmail.com
1
Беспроводная технология, работающая в видимом свете, позволяет объединять устройства в
освещенной комнате в так называемую "умную сеть". Включить в одну сеть передачи данных компьютер, смартфон, термостат и радиоприемник можно будет, включив свет в комнате (рисунок).
Разработчики утверждают, что такая сеть будет потреблять мало энергии и обеспечит большую надежность, чем традиционные беспроводные аналоги.
Visible Light Communication включает:
Светодиодную панель. Высокая скорость модуляции светового потока, исходящего от светодиодов, обеспечивает увеличение пропускной способности до 500 Мбит/с. Причем все эти процессы протекают незаметно для пользователя.
Передатчик. При отправке данных в обратном направлении осуществляется модуляция и
наложение информации на световой поток, излучаемый светодиодами.
Приемник. Только устройства, находящиеся в пределах светового конуса, могут принимать
данные. Это значительно повышает надежность WLAN. К тому же помехи, создаваемые соседними
сетями, больше не являются проблемой.
Согласно данным исследователей, для приведения в действие светодиодов, применяющихся
повсеместно, начиная от ламп освещения и заканчивая новогодними гирляндами, требуется всего
"несколько дополнительных электронных компонентов". Передающие информацию светодиоды размещаются на потолке помещения и имеют площадь покрытия, приблизительно равную 10 м 2. Свет от
светодиодов модулируется высокочастотным информационным сигналом. Приемник, состоящий из
нескольких светочувствительных фотодиодов, закрытых светофильтрами соответствующего цвета,
принимает световые сигналы и превращает их в последовательность электрических импульсов, в
"язык", понятный компьютерам и электронным устройствам. В обозримом будущем планируется выпуск ламп, которые смогут выполнять функции как источников света, так и передатчиков данных.
Ученые утверждают, что достигли скорости передачи данных 100 Мбит/с без потери пакетов,
используя светодиоды для точечного освещения площади около 10 м2 (или 90 кв. футов). Эта площадь одновременно определяет радиус оптимального покрытия, в зоне которого приемник – обычный
фотодиод на ноутбуке – может принимать качественный сигнал.
Во время лабораторных испытаний команда исследователей продвинулась еще дальше в
скорости передачи, когда использовала комбинацию красных, синих, зеленых и белых светодиодов.
Обмен данными таким способом достиг стремительных 800 Мбит/с, благодаря чему был установлен
рекорд в передаче данных посредством технологии VLC.
Проанализировав все качества, которыми, по мнению ученых будут обладать такие сети,
можно предположить, насколько распространено будет их применение. Так как VLC не создает помех,
2
то подобная технология была бы идеальным решением для транспорта (самолета или поезда), где
для выхода в интернет с ноутбука или смартфона достаточно будет включить индивидуальное освещение над креслом. Так же эти беспроводные сети прекрасно подходят для общественных мест
(вроде кафе, вокзалов и аэропортов), мест, где традиционные радио- или проводные сети разместить
тяжело, для офисных помещений и являются недорогим вариантом для сред, в которых организация
сетей на основе радиоволн нежелательна или невозможна, как, например, в больничных операционных или помещениях банков.
Это интересное решение имеет ряд плюсов: для использования такого вида связи не нужна
лицензия, как, например, для Wi-Fi сетей. Так же передача по световому излечению возможна лишь в
пределах комнаты, а это значит, что не будет лишних помех и информация будет надёжно защищена
от Wi-Fi-хакеров. Об ухудшении освещения можно не беспокоиться – мерцание света в тысячи раз
больше той частоты, которая заметна человеческому глазу, так что вы даже не заметите, когда подключитесь к интернету.
Один белый светодиод может обеспечить качественную передачу сигнала на расстояние до 5
м, а несколько светильников способны покрыть своим действием большое помещение. Скорость передачи (при приемлемых ошибках и потерях) составляет 100-230 Мбит/с. И, как гласит пресс-релиз
института Генриха Герца, в одном из опытов его сотрудники, при содействии специалистов Siemens,
достигли пиковой скорости передачи данных «по воздуху» через коммерческий белый светодиод даже в 500 Мбит/с.
Благодаря тому, что приемным устройством может быть световой датчик, легко оснастить
поддержкой VLC такие устройства, как ноутбуки, мобильные телефоны и МРЗ-плееры.
Эта беспроводная технология позволяет, например, скопировать данные, просто поместив их под
светодиодную лампу. Так как распространение света ограничено пределами помещения, сети больше
не будут подвержены влиянию соседних хот-спотов. К тому же сеть оказывается абсолютно защищенной от перехвата данных.
Расположение устройств может быть легко изменено, а сама идея не предполагает на это
больших затрат, оборудование может быть расположено в местах, где традиционные радио или проводные сети разместить тяжело. Ещё один плюс – это то, что нет никаких пределов в числе получателей информации от одного передатчика.
Как и у любой технологии у VLC-сетей есть свои недостатки. Первый из них – всякий раз, когда объект (например, рука) появляется между светом фотодиодом, передача нарушается. И второй
недостаток – это то, что для поддержания сети свет должен быть включен и днем и ночью. Но считается, что эти недостатки не принесут больших неудобств пользователю.
Нужно отметить то, что оптические беспроводные сети не задумываются как замена других
сетей, скорее это дополнительный недорогой вариант для сред, в которых организация сетей на основе радиоволн нежелательна или невозможна.
Библиографический список
1. Устройство сетей на основе светодиодов [Электронный ресурс]. Режим доступа:
http://venture-biz.ru/informatsionnye-tekhnologii/193-besprovodnye-seti-budushego
2. Разработка сетей на основе светодиодов [Электронный ресурс]. Режим доступа:
http://gsm.contrel.ru/news/show/led_network
3. Преимущества сетей на основе светодиодов [Электронный ресурс]. Режим доступа:
http://w7q.ru/novosti-windows-7/uchyonyie-izobreli-besprovodnuyu-set-iz-svetodiodov/
4. Беспроводные сети будущего [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.connectportal.info/wfsod.html
3