최근 그린 무선통신 서비스가 주목 받으면서 가시광통신에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 현재 가시광통신은 주로 송신에 LED를 이용하고, 수신에 PD(Photo Diode)를 사용하여 통신을 한다. 그러나 이러한 시스템 방식은 응용에 한계가 있다. 본 논문에서 제안 개발된 시스템의 주요한 특징과 기여도는 다음과 같다. 첫째, LED만을 이용하여 송수신을 하는 LED-to-LED 가시광통신 시스템이며, 아날로그 스위치로 송수신회로를 교체하는 방식을 사용한다. 둘째, 단방향 통신과 양방향 통신을 함께 지원한다. 단 방향 통신은 멀티 홉을 지원한다. 성능평가 환경은 보통의 형광등이 비추는 곳에서 실험을 하였다. 단 방향 통신은 거리와 보드레이트를 변화 시키며 전송 성공여부를 측정 하였고, 양방향 통신은 거리에 따라 양방향 통신 성공여부를 확인 하였다. 본 논문에서 제안 설계한 LED-to-LED 가시광통신 시스템을 이용하여 더 많은 분야에 응용 할 수 있을 것으로 기대 된다.
최근 그린 무선통신 서비스가 주목 받으면서 가시광통신에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 현재 가시광통신은 주로 송신에 LED를 이용하고, 수신에 PD(Photo Diode)를 사용하여 통신을 한다. 그러나 이러한 시스템 방식은 응용에 한계가 있다. 본 논문에서 제안 개발된 시스템의 주요한 특징과 기여도는 다음과 같다. 첫째, LED만을 이용하여 송수신을 하는 LED-to-LED 가시광통신 시스템이며, 아날로그 스위치로 송수신회로를 교체하는 방식을 사용한다. 둘째, 단방향 통신과 양방향 통신을 함께 지원한다. 단 방향 통신은 멀티 홉을 지원한다. 성능평가 환경은 보통의 형광등이 비추는 곳에서 실험을 하였다. 단 방향 통신은 거리와 보드레이트를 변화 시키며 전송 성공여부를 측정 하였고, 양방향 통신은 거리에 따라 양방향 통신 성공여부를 확인 하였다. 본 논문에서 제안 설계한 LED-to-LED 가시광통신 시스템을 이용하여 더 많은 분야에 응용 할 수 있을 것으로 기대 된다.
Recently, visible light communication(VLC) is being actively researched as green wireless communication services are drawing attention. Currently, VLC mostly uses LED for transmission and PD(Photo Diode) for receiving. However, this kind of system has limited applications. Therefore, we design and p...
Recently, visible light communication(VLC) is being actively researched as green wireless communication services are drawing attention. Currently, VLC mostly uses LED for transmission and PD(Photo Diode) for receiving. However, this kind of system has limited applications. Therefore, we design and propose in this paper, a LED-to-LED two way VLC system that doesn't use PD(Photo Diode). This system has the following features and contributions. First, this system uses just LED at both transmitter and receiver with analog switch, Second, this system support both one-way communication and two way communication together. One way communication can support multi-hop communication. The performance evaluation of the proposed system is conducted at a place with standard light. We test the success or failure of one way communication by changing distance and baud rate while test the success and failure of two way communication by changing distance. We expect that the proposed LED-to-LED system in this paper can be applied for various application fields.
Recently, visible light communication(VLC) is being actively researched as green wireless communication services are drawing attention. Currently, VLC mostly uses LED for transmission and PD(Photo Diode) for receiving. However, this kind of system has limited applications. Therefore, we design and propose in this paper, a LED-to-LED two way VLC system that doesn't use PD(Photo Diode). This system has the following features and contributions. First, this system uses just LED at both transmitter and receiver with analog switch, Second, this system support both one-way communication and two way communication together. One way communication can support multi-hop communication. The performance evaluation of the proposed system is conducted at a place with standard light. We test the success or failure of one way communication by changing distance and baud rate while test the success and failure of two way communication by changing distance. We expect that the proposed LED-to-LED system in this paper can be applied for various application fields.
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문제 정의
본 논문에서는 LED-to-LED 단방향 가시광통신 시스템 및 LED-to-LED 양방향 가시광통신 시스템을 제안 개발하고 시스템의 성능을 평가한다[7～9]. 본 논문은 다음과 같이 구성 되어 있다.
가설 설정
LED-to-LED 양방향 가시광통신 시스템은 텍스트 데이터를 RS-232방식을 이용하여 전송하는 방법을 취한다. LED는 송신과 수신을 동시에 하지 못 한다. 본 연구에서는 송신과 수신을 동시에 하지 못하는 LED의 단점을 해결하고자 송신 상태와 수신 상태 2가지 상태의 회로를 구성하고, 이를 아날로그 스위치로 제어하여 데이터를 주고받는다.
제안 방법
성능 평가 결과에서 보면 홉이 작을수록, 거리는 가까울수록 전송 성공률이 높음을 알 수 있다. 또 양방향 가시광통신 시스템 모델을 제안 설계하여, 거리 변화에 따른 전송 성공률을 실험 하였다. 성능 평가 결과에서 보면 대략적으로 6cm까지 전송이 원활이 이루어지는 것을 알 수 있다.
본 논문에서는 PD를 사용하지 않고 LED만을 사용하여 가시광통신 시스템을 제안 하였다. 먼저 단방향 가시광통신 시스템 모델을 제안 설계하고, 멀티 홉으로 구성하여 거리 변화에 따른 전송 성공여부를 실험 하였다. 성능 평가 결과에서 보면 홉이 작을수록, 거리는 가까울수록 전송 성공률이 높음을 알 수 있다.
본 논문에서 제안한 시스템은 보통의 형광등이 비추는 실험실에서 성능평가를 수행 하였다.
본 논문에서는 PD를 사용하지 않고 LED만을 사용하여 가시광통신 시스템을 제안 하였다. 먼저 단방향 가시광통신 시스템 모델을 제안 설계하고, 멀티 홉으로 구성하여 거리 변화에 따른 전송 성공여부를 실험 하였다.
그림 12는 LED-to-LED 양방향 가시광통신 시스템 성능평가 환경을 나타낸 것이다. 양방향 통신의 성능평가는 각 모듈의 거리를 변화 시키며 송수신 성공률을 알아보았다.
성능/효과
따라서 본 연구에서 제안하는 LED-to-LED 단방향 가시광통신 시스템과 LED-to-LED 양방향 가시광통신 시스템은 전송 거리가 짧을수록, 홉이 적을수록 전송이 원활히 이루어진다. LED의 특성상 수신하는 데, 거리 및 보드레이트 측면에서 한계가 있음을 알 수 있다. 본 연구로 LED-to-LED 가시광통신의 가능성을 확인하였고, 가시광통신을 좀 더 다양한 분야에서 확장 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
성능 평가 결과에서 보면 대략적으로 6cm까지 전송이 원활이 이루어지는 것을 알 수 있다. 단방향 전송 때와 전송거리가 약 2배 정도 차이가 나는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 연구에서 제안하는 LED-to-LED 단방향 가시광통신 시스템과 LED-to-LED 양방향 가시광통신 시스템은 전송 거리가 짧을수록, 홉이 적을수록 전송이 원활히 이루어진다.
단방향 전송 때와 전송거리가 약 2배 정도 차이가 나는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 연구에서 제안하는 LED-to-LED 단방향 가시광통신 시스템과 LED-to-LED 양방향 가시광통신 시스템은 전송 거리가 짧을수록, 홉이 적을수록 전송이 원활히 이루어진다. LED의 특성상 수신하는 데, 거리 및 보드레이트 측면에서 한계가 있음을 알 수 있다.
또 양방향 가시광통신 시스템 모델을 제안 설계하여, 거리 변화에 따른 전송 성공률을 실험 하였다. 성능 평가 결과에서 보면 대략적으로 6cm까지 전송이 원활이 이루어지는 것을 알 수 있다. 단방향 전송 때와 전송거리가 약 2배 정도 차이가 나는 것을 확인할 수 있다.
먼저 단방향 가시광통신 시스템 모델을 제안 설계하고, 멀티 홉으로 구성하여 거리 변화에 따른 전송 성공여부를 실험 하였다. 성능 평가 결과에서 보면 홉이 작을수록, 거리는 가까울수록 전송 성공률이 높음을 알 수 있다. 또 양방향 가시광통신 시스템 모델을 제안 설계하여, 거리 변화에 따른 전송 성공률을 실험 하였다.
후속연구
LED의 특성상 수신하는 데, 거리 및 보드레이트 측면에서 한계가 있음을 알 수 있다. 본 연구로 LED-to-LED 가시광통신의 가능성을 확인하였고, 가시광통신을 좀 더 다양한 분야에서 확장 사용할 수 있을 것으로 판단된다. 앞으로 본 연구진들은 LED-to-LED 양방향 가시광통신 시스템에 다양한 통신 프로토콜을 적용하여 양방향 가시광통신을 개선할 계획이다.
본 연구로 LED-to-LED 가시광통신의 가능성을 확인하였고, 가시광통신을 좀 더 다양한 분야에서 확장 사용할 수 있을 것으로 판단된다. 앞으로 본 연구진들은 LED-to-LED 양방향 가시광통신 시스템에 다양한 통신 프로토콜을 적용하여 양방향 가시광통신을 개선할 계획이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
LED의 특징은?
가시광통신은 기존에 RF(radio frequency) 기술에 의해서 사용되었던 단거리, 실내 무선통신 서비스 등에 효과적으로 적용이 가능하다[1～3]. LED (Light Emitting Diode)는 긴 수명, 작은 크기와 저 전력 소모 등과 같은 특징을 가지고 있다. LED는 교통 조명 등에 많이 사용되고 있을 뿐만 아니라, 점진적으로 전통적인 조명 시스템들이 LED 조명으로 대체되고 있다[4].
LED-to-LED 양방향통신 시스템의 응용분야는?
또한 LED는 밝기를 주기적으로 조절이 가능해 데이터를 전송할 수 있으며, 발광뿐만 아니라 포토다이오드(Photo Diode)처럼 들어오는 빛을 수신해 수신기로 사용이 가능하다[1]. LED-to-LED 양방향통신 시스템은 별도의 수신기가 필요가 없어 네트워크 구성을 단순하게 하고, 센서네트워크, 홈 네트워크, 스마트 조명 등에 응용이 가능하다. LED-to-LED 양방향 통신은 기존의 적외선통신과 RF 통신에서 사용하는 통신방식을 가시광통신에 응용할 수 있는 확장성을 가진다[2,5～6].
LED의 단점은 무엇인가?
LED-to-LED 양방향 가시광 통신 시스템은 텍스트 데이터를 RS-232방식을 이용하여 전송하는 방법을 취한다. LED는 송신과 수신을 동시에 하지 못 한다. 본 연구에서는 송신과 수신을 동시에 하지 못하는 LED의 단점을 해결하고자 송신 상태와 수신 상태 2가지 상태의 회로를 구성하고, 이를 아날로그 스위치로 제어하여 데이터를 주고받는다.
참고문헌 (9)
P. Dietz, W. Yerazunis, and D. Leigh, "Very Low-Cost Sensing and Communication Using Bidirectional LEDs," in TR2003-35, 2003.
N. O. Tippenhauer, D. Giustiniano, and S. Mangold, "Toys communicating with LEDs: Enabling Toy Cars Interaction," Proc. of CCNC 2012, January 2012.
T.D.C. Little, Senior Member, IEEE, P. Dib, K. Shah, N. Barraford, and B. Gallagher, "Using LED Lighting for Ubiquitous Indoor Wireless Networking," Proc. of IEEE International Conference on Wireless & Mobile Computing, Networking & Communication 2008, October 2008.
Wang Rui, Duan Jing-yuan, Shi An-cun, Wang Yong-jie, Liu Yu-liang, "Indoor Optical Wireless Communication System Utilizing White LED Lights," Proc. of APCC 2009, October 2009.
Giustiniano, Domenico Tippenhauer, Nils Ole Mangold, Stefan, "Low-complexity Visible Light Networking with LED-to-LED communication," IFIP Wireless Days 2012.
Schmid, S., Disney Res., Zurich, Switzerland, Corbellini, G., Mangold, S., Gross, T.R. "An LED-to-LED Visible Light Communication system with software-based synchronization," Globecom Workshops (GC Wkshps 2012), 2012.
Seung Wan Jo, Le The Dung, and Beongku An, "LED Communication based Multi-hop Audio Data Transmission Network System," The Journal of IEEK, vol. 50, no.6, pp. 1496-1503, June 2013.
Seung Wan Jo, Le-The Dung, Beongku An, "LED Communication-based Multi-hop Wireless Transmission Network System," Journal of IWIT, vol.12, no.4, pp.37-42, August 2012.
Kyusung Shim, Le The Dung, Beongku An, "LED Communication-based PC-PC Transmission System," Journal of IWIT, vol. 12, no.4, pp.181-187, February 2012.
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