Nghiên cứu giải pháp công nghệ truyền thông sử dụng ánh sáng nhìn thấy trong mạng 5g TT

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN HỒNG VĂN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY TRONG MẠNG 5G CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VIỄN THƠNG MÃ SỐ: 8.52.02.08 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS ĐẶNG THẾ NGỌC HÀ NỘI - 2021 Luận văn hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: PGS TS ĐẶNG THẾ NGỌC Phản biện 1: TS Hoàng Mạnh Kha Phản biện 2: TS Phạm Xuân Nghĩa Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: 11 45 ngày 15 tháng 01 năm 2022 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng MỞ ĐẦU Hiện nay, truyền thông không dây hát triển nhanh toàn Thế Giới trở thành phần sống lợi ích mà mang lại vơ to lớn Tuy nhiên, cách truyền thông tin không dây ngày chủ yếu sóng vơ tuyến tồn số nhược điểm băng thông dần bị sử dụng hết, hạn chế sử dụng số môi trường đặc biệt bệnh viện, máy bay,…Mặt khác, phát triển mạnh diode phát quang LED với ưu điểm hiệu chiếu sáng cao, độ bền cao tiết kệm lượng mở hướng truyền thơng khơng dây truyền thơng sử dụng ánh sáng nhìn thấy VLC VLC lên công nghệ truyền thông tin tương lai đặc biệt cho mạng 5G, mà sử dụng nguồn phát bóng đèn LED vừa dùng để chiếu sáng, vừa dùng để truyền thơng tin với độ tin cậy cao Những nghiên cứu VLC tương đối có nhiều khả mở rộng nghiên cứu Với mục đích đưa tiến cơng nghệ vào phục vụ cho sống, xin chọn đề tài nghiên cứu “NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY TRONG MẠNG 5G” Tổng quan vấn đề nghiên cứu Hoạt động thương mại 5G dự kiến bắt đầu toàn cầu vào năm 2021, với đời Internet of Things (IoT) dịch vụ UHD thực tế, truyền thơng di động hệ ước tính cung cấp công suất gấp 1000 lần hỗ trợ thiết bị thông minh gấp 100 lần so với mạng di động Sự gia tăng ngoạn mục kêu gọi cải thiện mạnh mẽ khả mạng di động mạng 3G/4G tới hệ tiêu chuẩn vô tuyến không dây Thế hệ thứ tới (5G) coi tích hợp hệ thống kết hợp hệ thống truyền thông không dây triển khai cụ thể là, LTE Wi-Fi giao diện vơ tuyến hồn tồn Từ mạng 5G giúp cơng nghệ quan trọng như: xe tự lái, phương tiện giao thông thông minh trở nên phổ biến Đặc biệt, công nghệ truyền sử dụng ánh sáng nhìn thấy VLC cung cấp tốc độ liệu cao, tiêu thụ lượng thấp, độ trễ chi phí triển khai thấp Như vậy, công nghệ VLC không dây trở thành lựa chọn hấp dẫn dành cho liên lạc phương tiện , thơng tin truyền qua lại cách sử dụng ánh sáng đèn đèn giao thơng, đèn xe,… Mục đích nghiên cứu - Nắm bắt tổng quan mạng 5G di động - Có nhìn cụ thể cơng nghệ truyền thơng sử dụng ánh sáng nhìn thấy ứng dụng mạng 5G - Đưa số khảo sát, đánh giá hiệu hệ thống truyền thông sử dụng ánh sáng nhìn thấy Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ truyền thơng sử dụng ánh sáng nhìn thấy - Phạm vi nghiên cứu: Công nghệ truyền thông sử dụng ánh sáng nhìn thấy ứng dụng mạng di động 5G Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết, tìm hiểu công nghệ truyền thông sử dụng ánh sáng nhìn thấy ứng dụng mạng 5G - Sử dụng công cụ mô phỏng, khảo sát đánh giá tập liệu có sẵn Bố cục luận văn - Nội dung luận văn bao gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan mạng 5G Chương 2: Công nghệ truyền thông sử dụng ánh sáng nhìn thấy Chương 3: Giải pháp tích hợp cơng nghệ truyền thơng sử dụng ánh sáng nhìn thấy vào mạng 5G 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 5G 1.1 Giới thiệu chung mạng di động 5G Hình 1.1: Mạng di động qua hệ 1.2 Cấu trúc mạng 5G Mạng 5G cần đáp ứng đòi hỏi xã hội di động hoàn toàn kết nối Sự gia tăng đối tượng thiết bị kết nối mở đường cho loạt dịch vụ mơ hình kinh doanh liên quan cho phép tự động hóa ngành cơng nghiệp khác thị trường dọc (ví dụ lượng, sức khỏe điện tử, thành phố thông minh, xe kết nối, sản xuất cơng nghiệp, v.v.) Ngồi ứng dụng tập trung vào người, phổ biến thực tế ảo thực tế tăng cường, truyền video 4K, v.v., mạng 5G hỗ trợ nhu cầu liên lạc ứng dụng kiểu “máy máy” để làm sống trở nên an toàn thuận tiện Hình 1.3 Kiến trúc mạng 5G theo phân vùng kiểu kết nối 1.3 Một số kịch mạng di động 5G 1.3.1 Những kịch mạng di động 5G Hình 1.5: Ba kịch mạng di động 5G - Băng rộng di động nâng cao: Dịch vụ di động băng rộng ví dụ điển hình cho trường hợp sử dụng 5G hướng tới người, nhằm truy cập nội dung đa phương tiện, dịch vụ hay liệu Nhu cầu băng rộng di động tiếp tục tăng, dẫn đến tăng cường di động băng thông rộng Kịch sử dụng băng rộng di động nâng cao kèm với lĩnh vực ứng dụng yêu cầu vượt khả ứng dụng băng rộng di động cho hiệu suất cải thiện trải nghiệm người dùng ngày liền mạch - Truyền thông độ trễ thấp cực đáng tin cậy: Trường hợp sử dụng có yêu cầu nghiêm ngặt khả thiết bị mạng lưới thơng lượng, độ trễ tính khả dụng Một số ví dụ kể đến bao gồm kiểm sốt khơng dây sản xuất cơng nghiệp quy trình sản xuất, phẫu thuật y tế từ xa, tự động hóa phân phối lưới điện thơng minh, an tồn giao thông, v.v - Truyền thông kiểu máy số lượng lớn: Trường hợp sử dụng đặc trưng số lượng lớn thiết bị kết nối thường truyền kiểu liệu không nhạy cảm với chậm trễ Các thiết bị u cầu phải có chi phí thấp có thời lượng pin dài 5 1.3.2 Những yêu cầu kỹ thuật mạng di động 5G Hình 1.6: Khác biệt từ tiêu chuẩn IMT-Advanced lên IMT-2020 Hình 1.7 Hình 1.7: Vai trị khả kịch khác 1.4 Kết luận chương Với phát triển mạng thông tin di động qua hệ từ 1G đến 5G, thuê bao di động ngày có nhiều thay đổi Theo trường hợp sử dụng, dịch vụ yêu cầu mạng 5G, mạng di động hệ không người trung tâm Ngày với xuất cách mạng công nghiệp 4.0 dẫn đến loạt thay đổi khác số lượng thiết bị đầu cuối tăng nhanh, nhiều dịch vụ đời Internet kết nối vạn vật, trí tuệ nhân tạo, lái xe tự động…do mạng di động hệ thứ thật gặp phải yêu cầu thách thức lớn 5G cung cấp lợi ích khổng lồ thay đổi cách nhìn cho người sử dụng điện thoại di động, chí với nhà khai thác di động CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ TRUYỀN THƠNG SỬ DỤNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY 2.1 Tổng quan công nghệ VLC 2.1.1 Khái niệm công nghệ VLC VLC (Visible Light Communication) công nghệ truyền thơng tin khơng dây cách sử dụng sóng mang ánh sáng nhìn thấy phát từ bóng đèn LED Ánh sáng nhìn thấy (Visible Light) dạng sóng với bước sóng nằm khoảng mắt người nhìn thấy từ 380 nm đến 750 nm Hình 2.1 7 Hình 2.1: Quang phổ ánh sáng nhìn thấy 2.1.2 Những ưu điểm cơng nghệ VLC - Băng thơng lớn: Phổ tần sóng ánh sáng nhìn thấy ước tính lớn gấp 10,000 lần so với phổ sóng vơ tuyến hồn tồn miễn phí sử dụng - Chi phí thấp: Cơng nghệ VLC tận dụng dịng điện (địa phương) ánh sáng sở hạ tầng văn phòng, nhà cửa, - Sử dụng đèn LED vừa để chiếu sáng, vừa để truyền thơng tin có hiệu cao: tiêu thụ lượng thấp, hiệu chiếu sáng cao, giá thành tương đối rẻ độ bền cao - Truyền thông nước: việc truyền thông tin nước sóng vơ tuyến khó khăn, đơi với cơng nghệ VLC thực việc dễ dàng - An tồn sức khỏe người - Việc truyền dẫn sóng ánh sáng khơng gây nhiễu máy bay, khơng gây nhiễu với máy móc sử dụng bệnh viện - Vì truyền thơng sóng ánh sáng tập trung khu vực định, đâm xuyên qua vật thể nên khó để thu thập hay thám tín hiệu thông tin - Không cần phương pháp bảo mật phức tạp, ánh sáng nhìn thấy nên việc quản lý truyền dẫn thông tin vô dễ dàng 8 2.2 Ứng dụng công nghệ VLC 2.2.1 LiFi 2.2.2 Giao tiếp phương tiện hệ thống giao thông thông minh 2.2.3 Giao tiếp nước 2.2.4 Truyền thông môi trường đặc biệt 2.2.5 Mạng cục WLAN 2.3 Mơ hình hệ thống VLC Hình 2.3: Mơ hình sở hệ thống VLC Một hệ thống VLC bao gồm thành phần chính: Hệ thống phát, kênh truyền hệ thống thu 9 Hình 2.4: Sơ đồ khối hệ thống VLC 2.3.1 Bộ phát hệ thống VLC Thành phần phát hệ thống VLC thành phần có chức đưa thơng tin cần truyền vào ánh sáng phát từ đèn LED, sau phát ánh sáng mơi trương khơng gian Mơ hình thành phần phát sau: Hình 2.5: Mơ hình thành phần nguồn phát hệ thống VLC 10 2.3.2 Mơ hình kênh thơng tin VLC Truyền thông VLC sử dụng phương pháp điều chế cường độ tách sóng trực tiếp IM/DD, thơng tin mã hóa cách thay đổi cường độ quang tức thời nguồn phát Như vậy, kênh truyền VLC kênh băng gốc tuyến tính với đáp ứng kênh ℎ(𝑡), nhiễu cộng độc lập với tín hiệu mơ hình hóa dạng kênh tạp âm Gaussian trắng cộng AWGN Hình 2.7: Mơ hình hóa kênh VLC với IM/DD 2.3.3 Bộ thu hệ thống VLC Hình 2.8: Mơ hình thu tín hiệu VLC 2.4 Những phương pháp điều chế sử dụng hệ thống 2.4.1 Giới thiệu Để truyền liệu qua LED cần phải điều chế thông tin vào tín hiệu sóng mang Chuẩn IEEE802.15.7 cho VLC bao trùm tầng vật lý (PHY) tầng điều khiển truy nhập môi trường (MAC), tập trung vào tầng vật lý Tầng vật lý chia thành ba loại: PHY I, PHY II PHY III Mỗi tầng vật lý chứa phương thức điều chế khác 11 2.4.2 Cơ chế điều chế khóa đóng mở (OOK) Kỹ thuật điều chế đóng mở dạng đơn giản kỹ thuật điều chế dịch biên độ mà biểu diễn tín hiệu liệu xuất vắng mặt sóng mang Trong dạng đơn giản nó, xuất sóng mang cho khoảng cụ thể biểu diễn bit 1, vắng mặt khoảng biểu diễn bit Một vài chế phức tạp thay đổi khoảng để truyền thêm thông tin OOK tương tự mã đường truyền đơn cực 2.4.2 Phương pháp điều chế vị trí xung biến đổi (Variable Pulse Position Modulation – VPPM) Phương pháp điều chế vị trí xung biến đổi phương pháp điều chế hơn, kết hợp hai phương thức điều chế: điều chế vị trí xung (2 Pulse Position Modulation – 2PPM) điều chế độ rộng xung (Pulse Width Modulation – PWM) 2.4.4 Phương pháp điều chế Khóa dịch màu (Color-Shift Keying) Như ta biết, ánh sáng trắng từ LED tạo theo hai cách, cách thứ sử dụng LED đơn chip xanh phủ phosphor Tuy nhiên, lớp phosphor làm chậm trình đáp ứng LED Phương pháp khắc phục nhược điểm sử dụng LED RGB loại LED này, dùng phương pháp điều chế khóa dịch màu CSK Phương pháp điều chế CSK xem gần tương đồng với phương pháp điều chế khóa dịch tần (Frequency-Shift Keying – FSK) chỗ đoạn bit mã hóa với màu sắc (bước sóng) Ví dụ điều chế 4-CSK (hai bit cho ký hiệu), bốn bước sóng thích hợp (màu sắc) sử dụng cho cặp bit Trong phương pháp điều chế CSK sử dụng không gian màu CIE 1931 Ủy bạn quốc tế chiếu sáng công bố để ánh xạ liệu đầu vào thành cặp giá trị tọa độ màu (xp, yp) 2.5 Kết luận chương Chương trình bày khái quát hệ thống truyền thơng ánh sáng nhìn thấy với đặc điểm quan trọng, thành phần cụ thể ứng dụng công nghệ Đồng thời phân tích giải thích động lực triển khai hệ thống VLC đưa lý nghiên 12 cứu ứng dụng VLC hệ thống giao thông thông minh ứng dụng mạng di động 5G CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP TÍCH HỢP CƠNG NGHỆ TRUYỀN THƠNG SỬ DỤNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY VÀO TRONG MẠNG 5G 3.1 Giải pháp tích hợp VLC mạng 5G Ngày nay, xu hướng phát triển hướng tới hệ thứ năm (5G) hệ thống không dây Do đó, 5G hình dung có khoảng cách cơng nghệ đáng kể so với mạng di động trước đây: tốc độ liệu cao, độ trễ cực thấp, dung lượng di động cao, số lượng lớn thiết bị kết nối, đảm bảo lượng tiết kiệm chi phí Do đó, truyền thơng phổ sóng milimet (mmWave), với phạm vi ngắn băng thông lớn, coi công nghệ 5G quan trọng Đặc biệt, giao tiếp ánh sáng khả kiến (VLC) coi công nghệ bổ sung đầy hứa hẹn cho mmWave, cho kịch giao tiếp tầm ngắn, cung cấp tốc độ liệu cao, tiêu thụ lượng thấp, độ trễ thấp chi phí triển khai thấp Trong đó, với phát triển xã hội việc tăng dân số việc tăng số lượng phương tiện tham gia giao thông dẫn đến việc tắc nghẽn gây ảnh hưởng nhiều đến sống tổn hao đến kinh tế việc nghiên cứu hệ thống giao thơng minh tập chung nghiên cứu Như vậy, mạng 5G với ưu điểm truyền thông độ trễ thấp, cực đáng tin cậy giúp hệ thống giao thông thông minh nhiều Đặc biệt, với giải pháp tích hợp VLC vào mạng 5G sử dụng kịch xe cộ, VLC cung cấp đèn chiếu sáng thành phố (thông minh), mạng 5G cung cấp kết nối với đèn giao thông Mỗi đèn giao thơng kết nối với mạng 5G có khả tạo tín hiệu VLC phía phương tiện giao thông tới giúp phương tiện giao tiếp với tăng độ an tồn tham gia giao thơng giảm số lượng tai nạn giao thông tăng hiệu đèn tín hiệu giao thơng 13 3.1.1 Giới thiệu hệ thống giao thông thông minh (ITS) 3.1.1.1 Sự cần thiết hệ thống giao thông thông minh 3.1.1.2 Đặc tính quan trọng hệ thống giao thơng thơng minh  Tính tự động Tính tốn tự động yêu cầu quan trọng ITS Hệ thông giao thông tương lai u cầu phải tính tốn tự động, phân tích thơng tin hoạt động đầu vào, bắt đầu hoạt động phối hợp để nâng cao chất lượng hệ thống Nhu cầu cho tính linh động tự lựa chọn khía cạnh quan trọng khác phía người sử dụng Việc thiếu tính linh động hệ thống giao thơng giới hạn tiềm người sử dụng liên quan đến dịch vụ cá nhân ITS nên mở linh động, phương án khác lựa chọn điều khiển, dịch vụ cá nhân Khi hệ thống giao thông đặc biệt phụ thuộc vào topo mạng đặc điểm khác, hệ thống thông minh trở nên cần thiết Các công nghệ truyền thông mới, bao gồm di động, không dây mạng ad-hoc cải thiện hạ tầng cách đáng kể, giúp chúng trở thành phần tích cực có tính tương tác hệ thống  Kiến trúc phân tán Kiến trúc phân tán giải thích cho bất đồng bộ, thuật toán điều khiển, thành phần tự động quản lý phối hợp, lĩnh vực nghiên cứu ITS Có vài u cầu cần phải thỏa mãn từ trung tâm người sử dụng tới chức dựa dịch vụ, làm cho hệ thống giao thông thông minh trở nên phức tạp không đồng Những nghiên cứu gần xem xét việc hệ thống ITS phải tìm kiếm thuật tốn phân tán sử dụng thơng tin bên ngồi từ nguồn khác nhau, làm cho sử dụng khả không đồng song song thực thể 3.1.2 Truyền thông mạng lưới phương tiện 14 3.1.3 Ứng dụng VLC vao hệ thống giao thông thông minh 3.1.3.1 Kịch thứ Trong trường hợp V2V, phương tiện đứng trước đèn tín hiệu giao thơng nhận thơng tin an tồn đưa tới đèn pha phía sau phương tiện Chúng ta chí hình thành mạng ad-hoc phương tiện chia sẻ thông tin chúng Tương tự nhu vậy, ô tô chạy u cầu thơng tin từ trạm thu phát cố định bên đường RSUs sử đụng đèn pha phía trước dựa LED hình thành hệ thống thông tin song công hai chiều 3.1.3.2 Kịch thứ hai Ánh sáng đèn giao thông dựa LED lựa chọn phù hợp RSU tích hợp với phát triển hệ thống ITS Một kịch việc tương tác truyền tin từ RSU tới phương Thông tin giao thông vận chuyển theo thời gian thực ghi trước xử lý qua điều khiển giao thơng (traffic controller) Dựa tín hiệu này, thông tin qua hệ thống máy phát VLC tới đèn giao thông để phát liệu với báo hiệu Có nhiều cơng nghệ truy nhập đề xuất cho hạ tầng ITS VLC dựa LED sử dụng Thêm vào đó, khối điều khiển (monitor unit) hệ thống để hỗ trợ thông tin với RSUs 3.1.4 Thử nghiệm mạng 5G 3.1.4.1 Kiến trúc mạng Kiến trúc mạng 5G triển khai cho thử nghiệm dựa phương pháp phân chia mạng Mạng cắt lát coi trụ cột hệ thống 5G Các chức cụ thể thiết kế để tạo quản lý mạng logic end-to-end chuyên dụng mà khơng làm tính kinh tế theo quy mơ sở hạ tầng vật lý chung Mỗi mạng logic điều chỉnh để cung cấp dịch vụ cụ thể và/hoặc cung cấp cho đối tượng thuê cụ thể mức tài nguyên mạng đảm bảo định Do đó, hệ thống 5G hỗ trợ nhiều loại thị trường, tạo nhiều loại dịch vụ 15 3.1.4.2 Kiến trúc vật lý Trong sở hạ tầng triển khai, phương pháp tiếp cận mạng truy cập vơ tuyến điện tốn đám mây (RAN) áp dụng BS cấu tạo số phần tử tần số vô tuyến gọi đơn vị ăng ten tích cực (AAU) đơn vị băng tần sở (BBU) phần tử xử lý BBU tập trung điểm ảo hóa đám mây đại diện cho phần tử thông minh BS cần thiết bị RF đơn giản biên mạng Các AAU hoạt động tần số khác nhau, mạng đa chế độ triển khai Cụ thể, kiến trúc di động 5G đa lớp không đồng coi nơi ô vùng phủ sóng khác chồng lên cung cấp dịch vụ dải tần khác (ví dụ: 3,7 GHz mmWave) với cơng nghệ truy cập khác (ví dụ: 5G-NR , WiFi VLC) Trong trường hợp này, phương pháp kết nối kép áp dụng AAU 5G-NR hoạt động dải tần số thấp cung cấp dịch vụ diện rộng, tế bào nhỏ hoạt động phổ mmWave ánh sáng nhìn thấy cung cấp dịch vụ tốc độ liệu cao nhà điểm nóng 3.1.4.3 Ứng dụng sử dụng mạng di động 5G thông minh Nền tảng di động thơng minh có hai mục tiêu chính: (1) Giám sát đường: điểm đỗ xe sạc điện triển khai nhằm mục đích giám sát trạng thái mặt đường (sự diện khoảng trống, độ dốc, điều kiện giao thông, v.v.) hoạt động thường ngày cách lắp đặt phương tiện a hộp đen chứa mô-đun 5G để truyền thông tin theo thời gian thực tới trung tâm xử lý liệu Xe ô tô điện trang bị hệ thống định vị tồn cầu GPS lập đồ vị trí địa lý lỗ tìm thấy trình sử dụng xe thường xuyên với độ xác đến cm (2) Khả tồn nâng cao: phương tiện chia sẻ liệu với phương tiện khác với trung tâm điều khiển nơi thông tin liệu giao thông kết hợp thông minh với thông tin khác nhiệt độ thành phố, trạng thái đường thơng tin cảm biến khác Mục đích sử dụng thông tin thời gian thực để tăng cường sức khỏe, thoải mái phong cách lái xe ô tô người lái xe để giảm thiểu giao thông đường bộ, tắc nghẽn phát thải hậu 16 3.2.1 Mơ hình tích hợp VLC mạng 5G Hình 3.1: Mơ hình cấu trúc liên kết mạng VLC-5G Mơ hình trình bày Hình 3.1 Cụ thể, VLC cung cấp đèn chiếu sáng thành phố (thông minh), mạng 5G cung cấp kết nối với đèn chiếu sáng Giả sử tập hợp {1,…, s,…, S} đèn chiếu sáng phục vụ tập hợp {1,…, u,…, U} gồm người sử dụng phương tiện giao thông Mỗi đèn giao thông kết nối với mạng 5G có khả tạo tín hiệu VLC phía phương tiện tới Mỗi đèn giao thônh giả định nằm phạm vi phủ sóng tế bào 5G Các phương tiện cho trang bị thu VLC Vì đèn giao thơng có chùm thị, giả định đèn giao thông không gây nhiễu lẫn nhau, tức băng thơng VLC sử dụng lại Tỷ lệ tín hiệu nhiễu (SNR) cho người dùng uth phục vụ đèn giao thông thứ s thông qua liên kết VLC viết là:  u ,s  RPD H u , s Ps  17 3.2.2 VLC cho dịch vụ giao thông thông minh Các ứng dụng mạng xe cộ hình dung để hưởng lợi từ hội giao tiếp ánh sáng khả kiến Giao tiếp ánh sáng nhìn thấy (VLC) cho thấy ưu điểm khơng có cơng nghệ dựa RF, ví dụ: quang phổ lớn khơng có giấy phép, mạnh mẽ chống nhiễu nhiễu nhiều VLC cơng nghệ xanh lượng tương tự sử dụng để chiếu sáng báo hiệu đường sử dụng để giao tiếp với phương tiện Một thử nghiệm sơ thực Đại học Florence truyền thơng I2V liên quan đến tín hiệu VLC (Hình 3.2) Một đèn giao thông thực, nằm đường đô thị thực, sử dụng làm máy phát VLC Một máy thu VLC di chuyển lưới điểm, khoảng cách khác nhau, trước đèn giao thông Các thử nghiệm cung cấp tốc độ liệu 200 kb/giây lên đến 40 m Nguyên mẫu bao gồm trình điều khiển LED tùy chỉnh cài đặt đèn giao thơng thơng thường Hình 3.2: Chiến dịch đo I2V sử dụng đèn giao thông dựa VLC 18 3.2.3 Kiến trúc thử nghiệm tích hợp VLC mạng 5G Hình 3.3: Kiến trúc thử nghiệm tích hợp VLC mạng 5G Hệ thống bao gồm ba Raspberry Pi Model B +, WeMos D1 mini, đèn giao thông, phát VLC, thu VLC số cảm biến IoT khác nhau:  Cảm biến lửa: Để mô báo động cháy  Con quay hồi chuyển/gia tốc kế: Để phát cố tơ tới (mơ hình tỷ lệ)  Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm áp suất: Để phát diện băng đường 3.3 Phân tích đánh giá Hình 3.4: Độ trễ tối đa đo từ đầu cuối 19 Hình 3.5: Độ trễ tối thiểu đo từ đầu cuối Hình 3.6: Phân phối thực nghiệm độ trễ liên kết 5G tệp PDF phân phối phù hợp 20 Hình 3.7: Phân phối thực nghiệm độ trễ hệ thống tổng thể (liên kết 5G liên kết VLC) tệp PDF phân phối phù hợp Hình 3.8: CDF CDF lỗi độ trễ cho liệu thực nghiệm phân phối phù hợp Chỉ liên kết 5G 21 Hình 3.9: CDF CDF lỗi độ trễ cho liệu thực nghiệm phân phối phù hợp Hệ thống tổng thể (liên kết 5G liên kết VLC) 3.4 Kết luận chương Chương giới thiệu thử nghiệm việc sử dụng chung mạng 5G VLC để cung cấp thông tin cho ô tô Dữ liệu từ cảm biến đường mạng 5G thu thập sau gửi đến mạng VLC để di chuyển tới ô tô thông qua đèn chiếu sáng Ngoài ra, liệu từ báo động khẩn cấp theo yêu cầu thực Thử nghiệm nhằm đo lường độ trễ tổng thể Kết cho thấy đạt tổng độ trễ khoảng 12 ms Đặc biệt, độ trễ thường xuyên liên kết 5G khoảng 9,5 mili giây, liên kết VLC khoảng 2,5 mili giây Đóng góp liên quan đến phần mạng 5G, cần tối ưu hóa, đặc biệt với việc triển khai kiến trúc SA 5G 22 KẾT LUẬN Luận văn tập chung phân tích tổng quan mạng 5G, cấu trúc hệ thống kịch mạng 5G Cùng với tìm hiểu cơng nghệ truyền thơng sử dụng ánh sáng nhìn thấy VLC để đưa ưu điểm vượt trội tốc độ lên tới hàng Gb/s, thân thiện với người, nhiều ứng dụng hấp dẫn Dựa kiến thức này, nêu giải pháp kịch tích hợp VLC vào mạng để cung cấp thông tin cho phương tiên thơng qua đèn chiếu sáng Từ khảo sát đánh giá hiệu suất thực tế việc tích hợp mạng 5G hệ thống giao thông thông minh dựa VLC Ngồi ra, luận văn cịn đưa phân phối liệu thực nghiệm độ trễ cho mạng 5G cho hệ thống tổng thể tích hợp VLC vào mạng 5G, phân phối phù hợp có cách sử dụng tiêu chí thơng tin Bayes (BIC), hàm mật độ xác suất (PDF) liệu thực nghiệm tệp PDF phù hợp Ngồi ra, chức phân phối tích lũy (CDF) chức lỗi CDF cung cấp tích hợp cơng nghệ VLC vào mạng 5G Thách Thức: Vấn đề triển khai hệ thống: nhà quản lý thành phố, quan pháp luật, đèn tín hiệu giao thơng, phương tiện người sử dụng Để triển khai hệ thống VLC cho hoạt động hiệu cần phải tuân theo chuẩn hướng dẫn chuẩn cần thiết cho việc sửa chữa cài đặt đèn tín hiệu giao thơng Ảnh hưởng môi trường điều kiện thời tiết Vấn đề công nghệ: Giới hạn khoảng cách truyền dẫn dài, Thiết kế đường lên, Tăng tốc độ liệu Hướng nghiên cứu tiếp theo: Nghiên cứu chi tiết thành phần phía thu hệ thống VLC để hỗ trợ cho hệ thống giao thơng thơng minh ITS Tìm hiểu chế tối ưu ánh sáng để thích nghi với điều kiện mơi trường, thời tiết nhiều sương mù, khói, bụi với mục tiêu làm tăng hiệu truyền thông từ đèn tín hiệu giao thơng tới phương tiện, từ phương tiện tới phương tiện hệ thống giao thông thông minh ITS  ... nhìn thấy - Phạm vi nghiên cứu: Công nghệ truyền thông sử dụng ánh sáng nhìn thấy ứng dụng mạng di động 5G Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết, tìm hiểu cơng nghệ truyền thơng sử dụng ánh. .. ứng dụng mạng 5G - Đưa số khảo sát, ? ?ánh giá hiệu hệ thống truyền thơng sử dụng ánh sáng nhìn thấy Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Cơng nghệ truyền thơng sử dụng ánh sáng nhìn. .. Chương 2: Công nghệ truyền thơng sử dụng ánh sáng nhìn thấy Chương 3: Giải pháp tích hợp cơng nghệ truyền thơng sử dụng ánh sáng nhìn thấy vào mạng 5G 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 5G 1.1 Giới