Альтернативна бездротова передача даних Li-Fi на короткі та великі відстані; Автомобільна; Electronicsnet

19 листопада 2018 р., 9:21 ранку | Від доктора Олександр Ноак

альтернативна

Вартість і вага бортових мережевих систем можна зменшити за допомогою оптичних ліній передачі даних.

Виробники автомобілів очікують високої надійності та розширених функцій, а також зниження вартості та ваги від електричної системи. Технологія бездротової оптичної передачі даних Light Fidelity пропонує можливість замінити кабелі та штекери оптичними лініями передачі даних.

У сучасних автомобілях водіння, як допоміжне, так і навіть автономне, більше не є єдиним акцентом. Інформаційно-розважальні системи також відіграють все більш важливу роль. Тож не дивно, що зараз електрична система становить значну частку від загальної ваги автомобіля. Окрім ваги, існують також такі фактори, як вимоги до простору та проблеми з електромагнітною сумісністю. Крім того, дротові системи передачі даних іноді досягають своїх меж щодо швидкості передачі даних. Нові концепції, такі як бездротова оптична передача, можуть допомогти зняти тягар.

Технологія бездротової оптичної передачі даних - відома сьогодні як Light Fidelity (Li-Fi) - отримала в 1990-ті Велике міжнародне визнання, коли вони відчинили двері як інтерфейс даних за стандартом IrDa знайдений у багатьох мобільних пристроях. З тих пір технологія постійно розвивалася. Хоча на той час характеристики продуктивності становили кілька кілобіт в секунду на шляху передачі в кілька сантиметрів, сьогодні системи вже досягають двозначних діапазонів гігабіт на тих самих відстанях. Але технологія сьогодні досягає не лише декількох сантиметрів високі швидкості передачі даних. Швидкості передачі даних у гігабітному діапазоні також досягаються для трактів передачі більше декількох метрів.

Оптична передача даних має багато переваг

Великі радіуси вигину та об’ємна геометрія роз’ємів забезпечують високі вимоги до простору та збільшені зусилля інтеграції для дротових технологій. Крім того, електромагнітне екранування ліній всередині автомобіля завжди є проблемою. Кабелі та з'єднувачі також характеризуються високою схильністю до зносу, і в деяких автомобільних додатках вони вже є вузьким місцем у швидкості передачі даних. Крім того, інтеграція в рухомі або навіть обертові компоненти є складною справою, а іноді взагалі не можлива. Бездротові системи пом’якшують або обходять ці проблеми. На жаль, встановлені стандарти радіопередачі зазвичай мають інші труднощі, наприклад високу сприйнятливість до перешкод через електромагнітні перешкоди.

Li-Fi працює у світловому спектрі і тому залишає його чітким вища пропускна здатність, ніж радіотехнології теж, що призводить до значно менших обмежень на швидкісні з'єднання. У порівнянні з радіотехнологіями, Li-Fi вже відповідає п’ятому стандарту WLAN IEEE 802.11ac, який також часто називають 5G WLAN, за швидкістю передачі даних. Крім того, світлопропускання менш чутливе до електромагнітних перешкод. Також не існує світового регулювання пропускної здатності від 200 до 1600 нм, саме тому за користування платою за ліцензію не потрібно платити. Бездротові технології, такі як WLAN, здебільшого не підтримують функцію реального часу, тому вони не дозволяють передавати інформацію за попередньо визначений період часу.

Звичайно, Li-Fi також має недоліки порівняно з бездротовими радіочастотними технологіями. Найбільша з них - потреба в прямій видимості. Однак цей недолік є перевагою у багатьох додатках, оскільки для злому даних необхідна також пряма видимість, оскільки інфрачервоне випромінювання та видиме світло не можуть проникати крізь стіни та інші бар'єри. Це може бути суттєвою перевагою у багатьох додатках.

Як працює Li-Fi?

Як і Li-Fi, Передача данихвід середовище світло призначений. Частоти брехати у видимій області з 400 ТГц (750 нм) та 800 ТГц (375 нм) або в ближній інфрачервоний діапазон 400 ТГц та 200 ТГц (1510 нм). Якщо передача відбувається у спектрі видимого світла, також часто використовується термін «Зв'язок видимого світла», або коротше VLC. Однак, якщо це відбувається в ближньому інфрачервоному діапазоні, це також називається інфрачервоним зв'язком, або коротко IRC.

Рисунок 1. Структура бездротового оптичного каналу передачі.

Проводиться бездротовий оптичний зв’язок між передавачем і приймачем - Також відомий як передавач або приймач. Схематична структура оптичного каналу передачі показана в Зображення 1 показано. Дані, що передаються у вигляді бітів, отримуються від такого джерела, як порт Ethernet. Схема драйвера варіює інтенсивність випромінювання випромінювача і перетворює вхідний електричний сигнал в оптичний. Часто використовуваними випромінювачами є люмінесценція або лазерні діоди. Спеціальні конструкції, такі як світлодіоди, що випромінюють край (ELED), або поверхня вертикальної порожнини (VCSEL) все частіше використовуються в оптичній передачі даних, оскільки вони поєднують переваги обох технологій.

За допомогою відповідної оптики на передавачі надходить оптичне випромінювання фокусується на певній ділянці, максимізуючи таким чином рівень випромінюваного сигналу та спрямовану передачу на сторону приймача. Оптичні сигнали реєструються на фотодетекторі, посилюються і перетворюються назад в електричний сигнал. При виборі відповідного оптоелектронного перетворювача на стороні приймача такі параметри, як діапазон довжин хвиль, світлочутливість, реакція часу та відношення сигнал/шум мають велике значення для досягнення максимально можливих швидкостей передачі даних і шляхів передачі.

Штифтові діоди та лавинні фотодіоди є найбільш широко використовуваними детекторами. На стороні приймача також використовується спеціальна оптика для концентрування вхідних оптичних сигналів і зв’язування світла в одному напрямку, оскільки це мінімізує вплив стороннього світла. Для того, щоб забезпечити двосторонній зв'язок у найменших просторах, передавачі та приймачі часто поєднуються, утворюючи так званий приймач.