우리나라 가시광통신 기술에 관한 가시광통신 연구

산업정보기술부의 시험과 인증을 거쳐 최근 우리나라의 '가시광 통신 시스템 핵심 기술 연구'가 실시간 통신 속도를 50Gbps로 높이는 획기적인 성과를 거두었습니다. (초당 비트), 이는 0.2초에 해당합니다. 고화질 영화 다운로드를 완료합니다.

가시광통신은 반도체 조명(LED 조명)의 빛을 이용해 '빛으로 인터넷 접속'을 구현하는 새로운 고속 데이터 전송 기술이다. 가시광선 통신 기술은 친환경 저탄소 기술로 에너지 소비가 거의 0에 가까운 통신을 달성할 수 있으며, 무선 통신에서 전자기 신호 누출과 같은 약점을 효과적으로 방지하고 간섭 및 차단에 강한 안전한 정보 공간을 신속하게 구축할 수 있습니다. .

우리나라 정보 분야의 저명한 전문가이자 중국 공정원 원사인 우장싱(Wu Jiangxing)은 현재 전 세계적으로 약 440억 개의 조명 네트워크가 있으며, 수백억 개의 LED 조명 장비를 다른 장비와 통합하면 거대한 가시광 통신 네트워크가 구축됩니다. 장래에 대규모 가시광 통신이 실현되면 각 램프는 고속 네트워크 핫스팟으로 사용될 수 있으며, 사람들은 버스를 기다리는 동안 가로등 아래에서 몇 편의 영화를 다운로드할 수도 있습니다. 비행기, 고속철도에서 무선 초고속 인터넷에 접속하기 위한 LED 광원, 실내 네트워크, 사물 인터넷, 차량 인터넷, 인더스트리 4.0, 보안 결제, 스마트 시티 등 네트워크 단말의 무선 통신 요구 사항을 충족합니다. 국방 통신, 무기 및 장비, 전자파에 민감한 지역 등을 보호하고 새롭고 저렴한 인터넷 접속 방법을 제공합니다.

우장싱(Wu Jiangxing)은 향후 수십 년 안에 전송되는 정보의 양이 기존 무선 스펙트럼의 전송 용량을 초과할 것이라고 예측합니다. 가시광 통신 기술은 무선 스펙트럼 자원의 심각한 부족을 효과적으로 극복할 수 있으며, 광범위한 응용 전망. 차세대 무선 통신 기술 중 하나로 연간 생산량이 수조 달러에 달하는 전략적 신흥 산업을 형성할 수 있습니다.

가시광통신 분야에서는 늘 고속전송이 화두 중 하나였다. 인민해방군 정보공학대학 유홍이 연구개발팀은 광학적, 전기적 공동처리 방식을 사용했다. 가시광선 공간 기술의 상호 간섭을 효율적으로 억제하는 등 핵심 문제를 해결하고 통합 및 소형화 설계 및 구현 단계로 진입합니다. 본 대학은 가시광선 통신 기술 연구개발에 종사하는 중국 최초의 과학 연구 단위 중 하나입니다. 2013년에 중국 최초의 가시광선 863 프로젝트를 주도적으로 진행하고 "중국 가시광선 통신 산업 기술"을 확립했습니다. 동맹". 3년 이상의 과학기술 연구 끝에 "가시광선 주문형 TV 사업", "가시광선 신무선 방송", "가시광선 정밀 측위" 등 응용 실증 시스템 개발에 성공했습니다.

LED 무선통신 연구는 일본에서 최초로 진행됐다.

가시광선 무선통신 시스템에 LED 조명을 접목한 연구는 일본에서 처음 진행돼 주목을 받았다. 일본 정부의. 과학기술일보(Science and Technology Daily)는 2006년 11월 28일에 다음과 같이 보도했습니다: "일본 총무성은 NTT 연구소 및 NEC Corporation과 협력하여 조명을 사용하여 고속으로 전송하는 "가시광 통신" 시스템을 공동 개발할 계획입니다. 일본 정부는 이 기술이 차세대 광대역 네트워크로 대중화돼 5년 안에 실용화될 것으로 예상하고 있다”고 말했다.

실내 백색광 LED 무선통신에 대한 연구는 일본에서 처음으로 이뤄졌다. 2000년에 KEIO 대학의 Tanaka et al.과 SONY 컴퓨터 과학 연구소의 Haruyama는 LED 조명을 무선 정보 전송을 위한 통신 기지국으로 사용하는 실내 통신 시스템을 제안했습니다. 그들은 Gfeller와 Bapst의 실내 광 전송 채널을 전송 모델로 사용하고 채널을 직접 채널과 반사 채널의 두 부분으로 나누었으며 LED 광원이 Lambertian 조명 형식을 만족하고 강도 변조 직접 감지(IM- DD) 광 변조 형태에 대해 모델링과 시뮬레이션을 수행하여 데이터 전송률, 비트 오류율 및 수신 전력 간의 관계를 구했습니다. 전송 데이터 속도가 10Mbps 이하일 때 시스템이 가능하다고 판단된다. ISI(Inter-Symbol Interference)와 다중 경로 효과는 시스템 성능에 영향을 미치는 두 가지 주요 요소이다.

2001년에 Tanaka 등은 OOK_RZ 변조 방법과 OFDM 변조 방법을 사용하여 원래 기반으로 시스템을 시뮬레이션했습니다. 결과는 전송 데이터 속도가 100Mbps 미만인 경우 두 가지 변조 기술이 모두 가능하다는 것을 보여줍니다. 데이터 속도가 100Mbps보다 크면 OFDM 변조 기술이 OOK_RZ 변조 기술보다 우수합니다.

Tanaka와 Komine 등의 상세 분석

2002년 Tanaka, Komine 등은 LED 가시광선 무선 통신 시스템에 대한 상세 분석을 수행했습니다[7]. 광원 속성 채널 모델, 잡음 모델, 실내의 다양한 위치에서의 신호 대 잡음비 분포 등을 기반으로 시스템에 필요한 LED 유닛 조명의 기본 전력 요구 사항을 구하고 시뮬레이션 분석을 수행했습니다. 각각 OOK_RZ, OOK_NRZ, m-PPM 변조 방식을 사용하여 서로 다른 조건에서 결과를 얻었습니다. 비트 오류율. 같은 해에 Komine 등은 OOK, 2-PPM, 4-PPM 및 8-PPM 변조 방법을 사용하여 벽 반사로 인한 다중 경로 효과를 연구했습니다. : 데이터 속도가 60Mbps 미만인 경우 수신 시야가 50도 미만인 경우 8-PPM 변조 방법은 벽 반사로 인한 다중 경로 효과를 효과적으로 극복할 수 있습니다. 앞으로도 코미네 등은 LED 유닛 조명의 디자인 레이아웃, 가시광 전파 채널(직접 채널과 반사 채널 두 부분으로 나뉜다), 실내 사람들이 돌아다니면서 발생하는 반사 그림자, 벽 반사광, 코드 간 간섭이 시스템 성능에 미치는 영향 [8]은 다양한 수신 필드 각도와 다양한 데이터 전송 속도에서 시스템 성능에 대한 다양한 요인의 영향 곡선을 얻었습니다. 같은 해 Komine 등은 전력선 캐리어 통신과 LED 가시광 통신을 결합한 데이터 전송 시스템을 제안했습니다 [9]. 2005년에 Komine 등은 ISI(Inter-Symbol Interference)를 극복하기 위해 최소 평균 제곱 오차 알고리즘을 기반으로 하는 적응형 등화 기술을 사용했습니다. 시뮬레이션에서는 데이터 전송률이 400Mbps 미만일 때 FIR 이퀄라이저와 DFE 이퀄라이저 모두 ISI의 영향을 효과적으로 줄일 수 있음을 보여줍니다. 데이터 전송률이 400Mbps보다 높으면 DFE 이퀄라이저가 ISI를 극복하는 데 더 효과적입니다.

적용 전망은 매우 밝습니다

이 분야에 대한 국내 연구가 이제 막 시작되었습니다. 진안대학교 광전자 공학과 Chen Changying 교수는 실내 LED 발광 특성에 대한 연구를 진행했습니다. 통신 링크 및 채널 모델.

요컨대 LED 조명 무선 통신은 해외에서 아직 초기 단계이자 탐색 단계이지만 실내 무선 액세스뿐만 아니라 모바일 내비게이션 및 도시에도 적용 전망이 매우 밝습니다. 포지셔닝은 완전히 새로운 접근 방식을 제공합니다. 자동차 조명은 기본적으로 LED 조명을 사용하는데, 이는 자동차와 교통 통제 센터, 신호등과 자동차, 자동차와 자동차 간의 통신 링크를 형성할 수 있습니다. 이는 지능형 교통 시스템에서 LED 가시광선 무선통신의 발전 방향이기도 하다.