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유비쿼터스 센서 네트워크용 LED 가시광통신 송수신 모듈 및 효율 연구
A LED Light Communication Transceiver Module for Ubiquitous Sensor Networks 원문보기 논문타임라인

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.7 no.6, 2012년, pp.1513 - 1518  

장태수 (원광대학교 정보통신공학과) ,  권재현 (원광대학교 정보통신공학과) ,  김용갑 (원광대학교 정보통신공학과) ,  박춘배 (원광대학교 정보통신공학과)

초록
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본 논문에서는 PC모듈 기반으로 LED(Light Emitting Diode)의 White조명을 이용한 VLC(Visible Light Communication) 송 수신기 모듈의 미디어 전송 시스템을 구현하고 전송 기술에 대해 성능 분석을 하기 위한 연구이다. LED가시광통신을 실현시키고자 송신부에는 1~12개의 LED발광소자와 수신부에는 가변 센서를 사용 하고자 한다. LED가시광통신을 하고자 개발이 이루어진 송 수신부의 초기 거리 값은 0~1m이상으로 하고 전체 시스템 전송 속도는 수천 kbps를 가지는 가시광 미디어 전송 시스템을 이루었다. 성능 분석을 위해서, PC 모듈에 LED 및 적외선센서를 구성하여 예측 및 통신 거리에 분석하여 응용 방법과 가능성에 대해서 확인하고자 한다. LED 모듈의 전체적인 효율 증가를 위하여 렌즈 착용시와 미착용시 각 성능을 측정하여 약 20%의 효율이 증가하였음을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper is implemented media transmission system of VLC transmitter and receiver module using LED of White lighting that is based on PC module and to transmission technology for performance analysis. To realize LED visible light communication receiver is used 1~12 LED light-emitting device and tr...

주제어

#발광다이오드   #가시광통신   #적외선센서   #미디어 전송  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 PC모듈 기반으로 LED의 White조명을 이용한 VLC 송·수신기 모듈의 미디어 전송 시스템을 구현하고 전송 기술에 대해 성능 분석을 하기 위한 연구이다.
  • 본 논문에서는 가시광 통신이 많이 적용되고 있는 LED의 조명 광 기반의 제작된 전송환경을 실내에 배치하여, 전송시에 발생되는 직접파와 간접파의 특성과 FOV(Field of view) 및 송수신기의 사이의 배치를 고정시킨 후 실험을 하고자 하며, PC 모듈에 LED 및 PD를 구성하여 LED 개수, 전송속도에 따른 최대 송수신의 통신 거리를 실험해 보고자 한다. 이를 통해 향후 차량 내 통신, 차량간 통신, 항공기내 통신, Mobile to Mobile 및 ITS등에 응용될 수 있다.
  • 이에 본 논문에는 LED의 광, 통신의 전송환경을 고려한, LED의 조명 광 기반의 제작된 전송환경을 송수신기의 사이의 배치를 이동거리 측정을 하고, PC 모듈에 LED 및 PD를 구성하여 LED 개수, 전송속도에 따른 최대 송·수신의 통신 거리를 실험해 보고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가시광통신이란 무엇인가? 가시광통신이란 사람의 눈으로 볼 수 있는 가시광 파장을 이용한 통신방식이며, LED의 On-Off을 점멸하면서 데이터 전송이 가능한 방식이다. 발광다오드인 LED 조명으로 교체되는 인프라를 사용하여 정보를 각 객체에 전송하고 이를 재이용하는 새로운 정보통신 기술이다[3,4]. 이러한 가시광통신은 언제 어디서나 이용 가능한 무선 통신으로 보조적인 역할을 수행할 수 있는 RF에 기초한 무선 통신 기술과 비교하여 많은 장점을 가지고 있다.
가시광 통신을 기반으로 한 융합시스템의 활용방안으로 인해 얻을 수 있는 효과는? 이러한 가시광통신은 언제 어디서나 이용 가능한 무선 통신으로 보조적인 역할을 수행할 수 있는 RF에 기초한 무선 통신 기술과 비교하여 많은 장점을 가지고 있다. 장점으로는 가시광 통신은 조명과 통신의 기능을 동시에 수행할 수 있어 기존 조명을 대처 할 수 있는 인프라 구조를 추가 비용 없이 무선 통신에 활용 할 수 있다는 점이 있다. 그리고 주파수 자원에 따른 희소성 때문에 사용시 허가를 받아야하는 반면, 가시광통신은 주파수 허가 없이 다른 용도의 간섭 없이 실질적으로 바로 사용 가능할 수 있다. 또한 가시광통신은 통신의 매체로 광을 사용하기 때문에 전자파가 나오질 않아 인체의 무해하여, 오작동이나 기능의 문제로 심각한 문제를 일으킬 수 있는 기내, 병원 내 등에 응용될 수 있다. 이러한 장점들을 기반으로 조명과 통신을 동시에 실현함으로써 융합시스템의 활용방안이 증가 할 것이다[5].
가시광통신 시스템에서 신호를 변복조하기 위해 사용되는 방식은? 송신부는 데이터 전송에 속한 LED를 바꾸기 위해 펄스 신호로 이루어진다. 광원의 세기 변조(Optical Intensity Moduleation : IM) 방식과 광검출 다이오드(Photodiode : PD)를 이용한 광세기 직접검출 (Direct Detection : DD) 방식으로 신호를 변복조한다[8].
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참고문헌 (12)
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  1. 강희조, "가시광 무선통신 시스템과 응용에 관한 연구", 디지털콘텐츠학회 논문지, 8권, 1호 pp. 425-430, 2007. 

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    특히 가시광통신(VLC : Visible Light Communication)이 관심을 끌고 있는 데 LED를 사용하는 가시광통신이 그 예이다[1,2].

  2. Sang-Kyu Lim, Tae-Gyu Kang, Dae Ho Kim, Ill Soon Jang, "Implementation and Demonstration of 4B6B Line Code for Nonflicker in VLC,"IEEE 802.15.7, IEEE 802.15-10-0059-00-0007, 2010. 

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    특히 가시광통신(VLC : Visible Light Communication)이 관심을 끌고 있는 데 LED를 사용하는 가시광통신이 그 예이다[1,2].

  3. 김성만, "빔포밍 기능을 가진 LED 무선 가시광 LAN 통신을 위한 MAC 프로토콜", 한국전자통신학회논문지, 6권, 5호, pp. 425-432, 2011. 

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    발광다오드인 LED 조명으로 교체되는 인프라를 사용하여 정보를 각 객체에 전송하고 이를 재이용하는 새로운 정보통신 기술이다[3,4].

  4. 이혜미, 류남훈, 김응곤, "증강현실에서 OOK 기법을 이용한 IR LED마커 표현기술", 한국전자통신학회논문지, 7권, 2호, pp. 433-438, 2012. 

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    발광다오드인 LED 조명으로 교체되는 인프라를 사용하여 정보를 각 객체에 전송하고 이를 재이용하는 새로운 정보통신 기술이다[3,4].

  5. 조상호, 한상규, 노정욱, 홍성수, 장병준, "조명용 LED 의 스위칭 구동 회로로 변조되는 가시광 통신 시스템의 구현", 한국전자파학회논문지, 21권. 8호, pp. 905-910, 2010. 

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    이러한 장점들을 기반으로 조명과 통신을 동시에 실현함으로써 융합시스템의 활용방안이 증가 할 것이다[5].

  6. 신현용, "SMPS 구동 대형교통 신호용 LED 신호등의 특성", 한국전자통신학회논문지, 6권, 5호, pp. 643-648, 2011. 

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    그리고 가시광통신에 있어PD(Photo Diode)의 광 신호를 전기적 신호로 전환되는 역할을 하는 소자로 LED로부터 스위칭을 빠른 속도로 인식하고 신호 0과 1이라는 데이터 신호를 복원하게 되는데, LED와 PD의 가시광 신호의 송수신 채널은 직접경로와 수많은 반사 경로들로 구성하게 된다[6,7].

  7. 김권우, 한동열, 이승호, 곽려혜, 김민규, 김정표, 박현덕, 이준탁, "고휘도 LED를 이용한 단거리 가시광 통신 모듈레이터 설계 및 제작", 대한전기학회 하계학술대회, pp. 2215-2216, 2010. 

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    그리고 가시광통신에 있어PD(Photo Diode)의 광 신호를 전기적 신호로 전환되는 역할을 하는 소자로 LED로부터 스위칭을 빠른 속도로 인식하고 신호 0과 1이라는 데이터 신호를 복원하게 되는데, LED와 PD의 가시광 신호의 송수신 채널은 직접경로와 수많은 반사 경로들로 구성하게 된다[6,7].

  8. 박인환, 김윤현, 김진영, "가시광 통신 시스템의 간섭 완화 성능", 통신위성우주산업연구회논문지, 6권, 1호, pp. 57-62, 2011. 

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    광원의 세기 변조(Optical Intensity Moduleation : IM) 방식과 광검출 다이오드(Photodiode : PD)를 이용한 광세기 직접검출 (Direct Detection : DD) 방식으로 신호를 변복조한다[8].

  9. Y. Tanaka, T. Komine, S. Haruyama, and M.Nakagawa, "Indoor visible light transmission system utiliaing white LED light", IECE Trans. on Commum. pp. 2440-2454, 2003. 

  10. T. Komine, M.Kakagawa, "Fundamental analysis for visible light communication system using LED light", IEEE Trans. on Consumer Electron. pp. 100-107, 2004. 

  11. T.D.C. Little, P.Did, K. Shah, N.Barraford, and B. Gallagher, "Using LED Lighting for Ubiquitous Indor Wireless Networking", Proc IEEE WINMOB2008, pp. 373-378, 2008. 

  12. J. Grubor, O. C Gaete Jamett, J. W. Walewski, S. Randal, K. -D. Langer. "High-speed wireless indoor communication", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 198, pp. 1445-1453, 2008. 

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