Abstract—This paper aims at talk
about the performance of optical wireless communication, where it
will be seen a use feasible, so it necessary replace the old way
of communication to the new way of communication. This new form
of communication is very fast because this system will use a
advanced technology of LED lighting and radio
frequency.
Index Terms—radio
frecuencia, wi-fi, ancho de banda, espectro
.
INTRODUCCIÓN
El desempeño por obtener una mejor transferencia
de datos ha ido mejorando en los últimos años,
convirtiendose en un medio sumamente importante, comparandose con
el gas, y la electricidad [1]. Es asi que en los últimos
tiempos ha habido un aumento del tráfico de datos
móviles dando como consecuencia una crisis de espectro en
radio frecuencia [2].
En la Fig.1 se observa la demanda del
trafico de datos moviles.
Figura 1. Baja, alta y media demanda del trafico de
datos móviles del espectro.[2]
Se tiene nuevas propuestas como es la
comunicación óptica inalámbrica que va
actuar como una tecnología prometedora para el
mejoramiento en la inovación de radio frecuencia. Esta
comunicación quiere cumplir con ciertos desafíos
para que pueda sobresalir esta tecnología
prometedora.
Los desafíos contractuales mas
importantes que retiene son cuatro, el primero
articula que esta nueva tecnología va obtener una
capacidad de aumentar el espectro, sin tener limitaciones tales
como las ondas de radio, la eficiencia de mejorar el consumo de
energía elevada, la seguridad ya que las ondas de radio
tienen la capacidad de traspasar las paredes, causando problemas
de inseguridad y por último tenemos la
disponibilidad en donde se pueda disponer del uso de esta
nueva tecnología.
Un sistema optimo que podrá resolver este
problema es el uso de la comunicación inalámbrica
óptico (OW). "Un sistema de comunicación
inalámbrico óptico depende de ra- diaciones
ópticas para transmitir información en el espacio
libre, con longitudes de onda que van desde el infrarrojo (IR) a
los rayos ultravioleta (UV), incluyendo el espectro de luz
visible".[4]Este sistema se caracteriza por estar conformado de
un transmisor o fuente que convierte una señal
eléctrica en señal óptica en cambio el
funcionamiento del receptor es transformar la óptica de
alimentación en una corriente eléctrica, diodos
emisores de luz o también llamdados LEDs, o diodo laser
[4].
COMUNICACIÓN VISIBLE POR
LUZ
Sus siglas en ingles (VLC) visible light comunication.
En la comunicación óptica inalámbrica se
trata de buscar una solución para lograr su alta velocidad
mediante el uso de la iluminación LED, una desventaja en
este tipo de comunicación su rango de transferencia es de
corto alcance [5]. El interés que se tiene por la
comunicación visible mediante la luz es debido a sus bajos
costos y por lo ya mencionado su alta velocidad, la región
espectral infrarroja nos ofrece un ancho de banda ilimitado a
diferencia de las ondas de radio poseen un ancho de banda
limitado a tal punto de saturarse la red, tiene un comportamiento
similar a la comunicación por infrarrojo, ya sea en
longitud de onda, ambos tipos de comunicación "son
absorbidos por objetos oscuros reflejados por objetos claros y
direccionalmente reflejada por superficies brillantes" [6]. En la
Fig.2 se observa la forma como se transmite los datos por una
comunicación visible por luz.
Figura 2. Comunicación Visible por
luz [7]
Gracias a los avances realizados en la tecnología
LED se ha fomentado el uso de la iluminación en el estado
sólido, siendo uno de los favoritos el uso de LEDS blancos
de alta potencia que no solo influirá en el uso de
iluminación, si no también en la transmisión
de datos que se ofrecerá[8].
Otro método para la comunicación visible
por luz es el uso del (VLC) usando sensores de imagen, esto
quiere decir que en lugar de realizar el uso de un fotodiodo
utilizo una cámara para obtener los mismo resultados,
siendo esto los receptores convencionales, En un VLC mediante
sensores de imagen no se denota la velocidad de datos, su
aplicación es la de determinar la fuente de
ubicación que se encuentra [9]. "Son capaces de separar
los datos enviados al mismo tiempo a partir de múltiples
fuentes de luz y para determinar la dirección de la
señal entrante, debido a que los datos de dos fuentes LED
separados se centra en diferentes píxeles de la matriz de
sensores".[9]. En la Fig.3 se ve la recuperación de la
información del sensor de imagenes en diferentes
objetivos.
Figura 3. Recuperación de la
información del sensor de imagen en diferentes
objetos.[9]
Esta nueva tecnología puede llegar a un avance
muy in- teresante que es la comunicación submarina, en los
últimos años su comunicación se basa en
forma de ondas de radio, provocando una limitación en su
ancho de banda, sufriendo altas tasas de error con una alta
latencia.[10].
Los LEDs de alta potencia blanca son de alta eficiencia
energética en cuanto a iluminación, además
de apelar con grandes propiedades de iluminación, sirve de
mucha ayuda en la transmisión de datos[11], se estima que
este tipo de tecnología aplicada a los diodos
LEDs tarde o temprano llegaría a sustituir a la
tradicional fuente de luz que se utiliza
diariamente[12].
Un problema que presenta el sistema VLC es
una baja modulación en un ancho de banda,
teniendo muchas soluciones para aminorar este problema, como
filtrar la luz, técnicas de modulación
espectralemente eficientes (OFDM), entrada óptica- salida
óptica (MIMO)[8].
OFDM
La modulación por división ortogonal de
frecuencia o nombrada como modulación por multitono
discreto, "es una modulación que consiste en enviar la
información modulando en QAM o en PSK un conjunto de
portadoras de diferentes frecuencias"[13].
Un QAM es una modulación en amplitud
y cuadratura, en pocas palabras quiere mencionarse
como una señal portadora que se va a modificar en amplitud
y fase, obteniendo distintas combinaciones de amplitud y
fase[14].
En la Fig.4 se contempla el
analizáis de este tipo de modulación
QAM
Figura 4. Analizis QAM.[14]
El OFDM expone como una solución para alcanzar
tasas altas de transmisión el uso de la dispersión
de canal e implementarlo de una manera digital, una de las
desventajas de estos sistemas no es eficiente en cuanto a
energía por el uso de corriente continua, lo que es
necesario suministrar una señal unipolar[15].
Una desventaja que sufre este tipo de
sistema es el alto factor de la señal en el
dominio del tiempo, comparando con el sistema tradicional que
requiere un rango alto para poder reducir la eficiencia de
energía.[16]
Diseño del sistema
Para la implementación de este
sistema se utiliza un proce- samiento de señales D/A, se
caracteriza por tener una precisión de 16 bits,
funcionando a una frecuancia de 8KHz. Ofrece un ancho de banda
que esta alrededor de los 4Khz con un muestreo de 125us; un mejor
detalle para el funcionamiento del sistema se encuentra en el
datashet de este dispositivo[17]. Trabajando en OFDM a 64 puntos,
la duración simbólica del proceso de las
señales es de (64 * 125us) = 0, 008s
haciendo que este sistema actué de una manera
rápida, en la Fig.5 se encuentra el sistema en forma de
diagrama de bloques.[18]
Figura 5. Diagrama de bloques de un
OFDM[18].
OPTICAL
MIMO
En la comunicación óptica
inalámbrica una de las posibili- dades para aumentar el
rendimiento es mediante la transmisión de datos en forma
paralela usando elementos de transmisión y
recepción[19]. Teniendo en cuenta que los LEDs deben estar
en forma de matriz para lograr un cierto de nivel de
iluminación, haciendo que el uso de las técnicas
MIMO pueda permitir la transmision paralela de una serie de LEDs
[19]. En la Fig. 6 se observa la transmisión de datos
serial y paralelo, indicando que la transmisión serial
emite menor información que una transmisión
paralela[3], [19].
Figura 6. (a) Transmisión de datos
serial, (b) Transmisión de datos paralelo.
Una técnica adecuada que fue propuesta como una
potencia y un ancho de banda eficiente en la comunicación
óptica inalámbrica es llamada (OSM)
modulación espacial óptica, esta considera
múltiples unidades Tx especialmente separadas, gracias a
esta técnica se mejoro el sistema optical MIMO
[20].
CONCLUSIONS
The Li-Fi technology is the new success to be put on the
market, this being more economical and efficient than Wi- Fi
communication, efficiency speak when transmitting data as Wi-Fi
uses an old system where hang reached saturation, leav- ing a
very poor communication. The high intensity LEDs will be
important in this process, are responsible for controlling the
transmission of data in a fastest way for innovative systems.
These systems either as OFDM or MIMO is to improve deserts
parameters such as the bandwidth of the transmission, improve the
quality of sending and receiving objects, etc.
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Autor:
Andrés
Pánchez
Universidad Politécnica Salesiana,
Sede Cuenca Electronica Analogica II