الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۱۹۴
کد مقاله
ELC194
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
تحلیل عملکرد سیستم ارتباطات نور مرئی برای لینک ارتباطاتی نوری فضای آزاد
نام انگلیسی
Performance Analysis of Visible Light Communication System for Free Space Optical Communication Link
تعداد صفحه به فارسی
۱۷
تعداد صفحه به انگلیسی
۷
کلمات کلیدی به فارسی
ارتباطات نور مرئی, اپتیک فضای نوری, ال ای دی، لای فای
کلمات کلیدی به انگلیسی
Visible light communication, Free space optics, LED, Li-Fi
مرجع به فارسی
کنفرانس بین المللی در خصوص رویه های نوظهور مهندسی، علوم و فناوری (ICETEST)
دپارتمان مهندسی الکترونیک و ارتباطات، کالج مهندسی، کرالا، هندوستان
الزویر
مرجع به انگلیسی
International Conference on Emerging Trends in Engineering, Science and Technology; Dept. of Electronics and Communication Engineering, Govt. Engineering College Wayanad, Kerala, India; Elsevier
کشور
هندوستان
تحلیل عملکرد سیستم ارتباطات نور مرئی برای لینک ارتباطاتی نوری فضای آزاد
چکیده
رشد سریع کاربرد ابزارها و توسعه سیستم های کاربردی سبب شده است تا محققان بسیاری نگاه خود را فراتر از وای فای (Wi-Fi) معطوف دارند. احتمال کاربرد نور مرئی برای ارتباطات برد کوتاه به وسیله محققین متعددی مورد بررسی قرار گرفته است [۱]. بر این اساس، یک سرنام مرتبط تحت عنوان Li-Fi (هماندهی با نور) به وسیله محققین متعددی در مباحث معاصر جهت توصیف این مفهوم بکار گرفته شده است. نور تقریبا در کلیه مناطق قابل دسترسی می باشد، بنابراین ارتباطات را می توان از طریق بکارگیری نور به صورت آسان تری انجام داد. از طریق بهره گیری از نور مرئی به عنوان یک رسانه انتقالی، Li-Fi قابلیت ارائه ارتباطات داخلی بی سیم را فراهم می آورد. از آن جایی که سرعت سوئیچینگ دیود نوری کمتر از ۱ میکروثانیه می باشد، آن ها را می توان به صورت سریع روشن و خاموش نمود، به گونه ای که چشم انسان قابلیت تشخیص هیچ گونه سوسو زدگی به واسطه خاموش و روشن شدن نور را نداشته باشد، بنابراین این منبع نوری به عنوان یک ویژگی پایدار و مناسب در نظر گرفته شده است. این عمل متوالی روشن و خاموش شدگی سبب می شود تا بتوان از فرایند انتقال اطلاعات به صورت کد های باینری یا دودویی استفاده نمود. با روشن شدن یک ال ای دی (LED) می توان به باینری عدد “۱” دست یافت و مقابل آن به هنگام خاموش شدن کد عددی “۰” حاصل می شود. به علاوه از طریق تنظیم میزان سوسوزنی LED ها قابلیت حاصل آوردن یک توالی مطلوب ۱ ثانیه ای و ۰ ثانیه ای نیز وجود خواهد داشت. یک تشخیصگر نوری را می توان جهت بازیافت داده های اولیه بکار گرفت. این روش انتقال بی سیم اطلاعات با استفاده از پالس های سریع نور تحت عنوان ارتباطات نور مرئی خوانده میشود. قابلیت آن جهت به چالش کشیدن وای فای (Wi-Fi) متعارف خود سبب بروز و تقویت علایق به سمت بهره گیری از لای فای (Li-Fi) شده است. بر این مبنا، مطالعه ای جهت تحلیل عملکرد سیستم ارتباطات نوری مرئی در مبحث ارتباطات بی سیم نوری ارائه گردیده که بر اساس آن یک نرخ داده ای ۱۰ کیلو بیت در ثانیه در یک فاصله ۴۰ سانتیمتری حاصل گردیده است.
کلمات کلیدی:ارتباطات نور مرئی، اپتیک فضای نوری، ال ای دی (LED)، لای فای (Li-Fi)
سیستم ارتباطات نور مرئی برای لینک ارتباطاتی نوری فضای آزاد
۱- مقدمه
ترافیک ویدئویی اینترنت با یک نرخ رشد سالیانه ۴۸% در حال افزایش می باشد. در نتیجه، استفاده مجدد فضایی و تداخل هم- کانالی طیف RF بطور گسترده ای افزایش یافته، که خود به عنوان یک عامل محدودکننده اصلی ظرفیت به شمار آمده، و منجر به کمبود طیف RF شده است. به علاوه، مسایل متعدد دیگری در ارتباط با طیف الکترومغناطیسی نظیر ظرفیت، امنیت، دسترس پذیری، کارایی و غیره وجود دارند. جهت حل این مشکلات، هر یک از راه حل های ذیل را می توان مورد استفاده قرار داد:
مشخص سازی یک طیف یا باند جدید
ارتقای استفاده مجدد از طیف (سلول های کوچک تر) یا
بهره گیری از موارد ۱ و ۲ به صورت توامان.
ارتباطات نور مرئی (VLC) خود به عنوان یک راهکار انتقال اطلاعات با استفاده از منبع نور تلقی می شود. شدت و توان کاربردی این فرآیند، در مقایسه با چشم انسان، قایل توجه بوده و از تغییر سریع تری در در این مبحث برخوردار است. سیستم ارتباطاتی بی سیم سریع و ارزان تر، تحت عنوان لای فای، به یک معادل نوری سیستم وای فای اشاره دارد. داده های دیجیتال بر مبنای وضعیت چراغ های LED مشخص می گردند. در صورتی که این وضعیت روشن باشد، یک عدد دیجیتال “۱” انتقال یافته و در غیر این صورت عدد “۰” انتقال می یابد [۲]. کدگذاری اطلاعات در نور اعمال می گردد تا از این طریق قابلیت ارائه توالی های متمایز ۱ و ۰ ثانیه ای ممکن گردد. LED ها را می توان به سرعت به صورت پیمانه ای ارائه نمود. بنابراین چشم انسان قابلیت مشخص سازی سوسوشدگی را نداشته و منبع نوری به صورت یکپارچه و پایدار به نظر می رسد. نرخ اطلاعات VLC را می توان با استفاده از روش های پیچیده تری افزایش داد.
به جای آن که امواج رادیویی در این سیستم قابلیت انتقال اطلاعات را داشته باشد، VLC از پالس های نوری برای انتقال داده ها استفاده می کند. به علاوه، به جای استفاده از مسیریاب های وای فای، VLC از چراغ های LED در تناسب گیرنده و فرستنده استفاده می کند که قابلیت روشن سازی یک اتاق و همچنین انتقال اطلاعات به صورت توام با هم را فراهم می سازد [۳]. تعداد نقاط دسترسی را می توان به صورت متعدد با توجه به منابع نوری ساده مورد استفاده در نظر گرفت. این فناوری از یک باند طیف الکترومغناطیسی، طیف مرئی استفاده می کند که تاکنون به طور زیادی از آن بهره گیری نشده است. به علاوه، پهنای باند انتقال در دسترس آن ۱۰۰۰۰ برابر است و به علاوه قابلیت ضرب در ۱۰۰۰۰ هزار و دسترس پذیری بیشتر با توجه به منابع مورد استفاده را خواهد داشت [۴].
سیستم ارتباطات نور مرئی برای لینک ارتباطاتی نوری فضای آزاد
۲- تحقیقات مرتبط
جدول ۱ نشان دهنده برخی از تلاش های اخیر به وسیله گروه های مختلف در زمینه حاصل آوردن سرعت بیشتر با استفاده از VLC می باشد. مقاله ارائه شده در مرجع [۷] از حالت پیمانه سازی OOK استفاده نموده و نرخ داده بالایی را تحت شاخص طراحی شده و فیلترینگ آبی در بخش گیرنده نشان می دهد. مدولاسیون OFDM در مرجع [۸] ارائه شده است که منجر به فراهم آوری نرخ داده ۱/۲ گیگابیت در ثانیه گردیده است. اما این محدوده با وجود آن که دارای یک ویژگی کنترل شده در بخش گیرنده می باشد محدوده آن اندک گزارش شده است. در مقاله جاری، ما یک نرخ داده بالای ۱۰ کیلوبیت در ثانیه حتی تحت شرایط نور روز طبیعی را حاصل آورده ایم که خود مؤکد آن است که ویژگی نور رسانی در گیرنده به عنوان مرتبط ترین پارامتر طراحی برای عملکرد انتقال می باشد. به علاوه، این محدوده تا ۴۰ سانتیمتری نیز افزایش می یابد.
سیستم ارتباطات نور مرئی برای لینک ارتباطاتی نوری فضای آزاد
۳- میزان روشنایی
پروتوتایپ نشان داده شده در شکل ۱ جهت بررسی عملکرد سیستم ارتباطات نور مرئی بکار گرفته شده است. این مجموعه متشکل از بخش های فرستنده و گیرنده می باشد. آزمایشات با استفاده از دو رایانه شخصی ۳۰/۲ گیگاهرتزی دارای پرادازنده اینتل Core i3 CPU و با ۲ گیگابایت حافظه اعمال شدند. الگوریتم ها نیز با استفاده از برنامه متلب MATLAB 8.1 (R2013a) پیاده سازی گردیدند.
۳- ۱٫ فرستنده
فرستنده شامل یک کامپیوتر است که از طریق آن داده ها ارسال می شوند. داده ها می توانند به صورت کاراکتر یا یک فایل متنی یا تصویری ذخیره شده بر روی کامپیوتر باشند. در این تحقیق، پورت های RS 232 جهت انتقال داده ها از کامپیوتر مورد استفاده قرار گرفتند. پورت های RS 232 را می توان با استفاده از محیط متلب برنامه نویسی نمود و قابلیت بهره گیری از آن جهت انتقال داده ها به صورت سریال وجود دارد. LED بکار گرفته شده نیز یک LED سفید است که دارای طول موج انتشار در طیف مرئی می باشد. تکنیک پیمانه ای سازی یا مدولاسیون بکار گرفته شده به صورت کلیدگذاری خاموش- روشن (OOK) می باشد [۵- ۶].
۳- ۲٫ گیرنده
آشکارساز های نوری برای تشخیص نور سفید بکار گرفته شدند، که شامل داده های انتقالی می باشد. دیود های نوری نیز به عنوان آشکارساز ها مورد استفاده قرار گرفتند. سیگنال تشخیص داده شده متعاقبا با استفاده از آمپلی فایر امپدانس انتقالی تقویت شد. فرایند کدبرداری از داده های دریافتی نیز در کامیپوتر گیرنده با استفاده از برنامه متلب انجام شد. پین RX مبدل سریال به USB نیز قابلیت انتقال داده ها به رایانه را فراهم می آورد [۶].
سیستم ارتباطات نور مرئی برای لینک ارتباطاتی نوری فضای آزاد
۴- آزمایشات و نتایج
یک تصویر ۳۲ × ۳۲ بدون نویز ۱ کیلوبایتی ارسال شد. آزمایشات در یک اتاق ۳m × ۳m × ۳m تحت شرایط نور روز معمولی انجام شدند. تصویر انتقالی در شکل ۲ نشان داده شده است. تصاویر حاصله در فواصل مختلف نیز در جدول ۲ مشخص گردیده اند.
برآورد های کیفیت تصویر
کیفیت تصاویر دریافتی جهت مشخص سازی تاثیر گوناگونی کانال بر روی انتقال داده ها مورد تحلیل قرار گرفت. یک سیگنال تصویری که کیفیت آن مورد ارزیابی قرار گرفته است را می توان به عنوان یک مجموعی از سیگنال مرجع غیر تحریفی و سیگنال تحریف شده مدنظر قرار داد. برآورد های کیفیت مختلف تصویر نظیر PSNR، MSE و BER نیز در این تحلیل مورد استفاده قرار گرفتند.
۴- ۱٫ خطای میانگین مربعات و PSNR
یک فرضیه کلی آن است که از دست دادن کیفیت مفهومی و قابلیت تشخیص سیگنال خطا از جمله موارد کاملا مرتبط به شمار می آیند. خطای میانگین مربعات (MSE) به عنوان ساده ترین رویه پیاده سازی این ایده به شمار می آید، که به صورت مشخصی قابلیت برآورد کیفیت سیگنال های منقضی یا سپری شده را خواهد داشت. MSE قابلیت برآورد جامعیت یا تناسب سیگنال را خواهد داشت. هدف این اندازه گیری تحلیل دو سیگنال از طریق ارائه یک نمره کمّی می باشد که تشریح کننده سطح مشابهت/ جامعیت یا به طور معکوس سطح خطا/ اعوجاج بین آن ها می باشد.
۴- ۲٫ BER
تعداد خطا های بیتی بر حسب واحد زمانی با استفاده از نرخ خطای بیت (BER) محاسبه می شود. BER به عنوان نسبت بین تعداد بیت ها به صورت خطا با مجموع تعداد بیت های انتقال یافته در خلال دوره زمانی مطالعه می باشد. BER به عنوان یک واحد به شمار می آید که در حقیقت دربردارنده یک میزان درصدی است.
تکنیک های کدگذاری و پیمانه ای سازی در ارتباط با عملکرد BER است. ضریب توان و مشخصه سادگی کلیدزنی روشن و خاموش (OOK) در این نمونه ارائه شده است. چنین موردی را می توان به عنوان یک طرح پیمانه ای سطح باینری تلقی نمود که متشکل از دو علامت می باشد. با درنظرگیری یک ها و صفر ها که به صورت بالسویه هستند، BER را میتوان به شرح ذیل محاسبه و مشخص ساخت:
سیستم ارتباطات نور مرئی برای لینک ارتباطاتی نوری فضای آزاد
۵- نتیجه گیری
تحلیل عملکرد ارتباطات نوری مرئی در لینک ارتباطات فضای آزاد انجام شده و در فواصل مختلفی مورد آزمایش قرار گرفته است. تحت شرایط نور عادی روز و بدون هر گونه مکانیزم فیلترینگ، ما نرخ داده بالای ۱۰ کیلوبیت در ثانیه با توجه به فاصله تا ۴۰ سانتیمتری را حاصل نموده ایم.
نتایج ملموس در این زمینه بسیار بوده و بنابراین قابلیت بررسی متعاقب این موضوع وجود دارد. VLC را می توان به عنوان یک ویژگی دو تابعه تحت عنوان مشخصه های اتصال پذیری نوری و داده ای در نظر گرفت. بنابراین برای سیستم های کاربردی آتی با درنظرگیری ویژگی کوتاه برد، VLC یک چشم انداز قابل توجه و منطقی است. با این حال، روش های مطمئن ارتباطاتی برای سیستم های نوری فضای آزاد را می بایست در ارتباط با مشخصه های دو مسیره و همچنین ارتباطات چند نقطه ای تعمیم داد. رشته سیستم های ارتباطاتی نوری فضای آزاد عمدتا به عنوان یک رشته جدید و دست نخورده تحقیقاتی به شمار می آید که دارای مزیت های قابل توجهی در مقایسه با روش های موجود ارتباطات داده پرسرعت می باشد.
به هنگامی که این فناوری از نقطه نظر عملی اعمال شود، هر مسیریاب وای فای را می توان به وسیله منابع نوری جایگزین نمود. چنین موردی سبب تضمین یک آینده آشکار تر، امن تر و روشن تر خواهد شد. این مورد همچنین به ما در زمینه فایق آمدن بر مشکلاتی نظیر کمبود پهنای باند طیف رادیویی کمک نموده و متعاقبا قابلیت کمک به مشخصه های وبی که در آن ها اتصالات بی سیم رادیو مبنای موجود محدود هستند، به طور مثال خطوط هواپیمایی را بیمارستان ها، را خواهد داشت.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
