nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy vlc cho mạng 6g

VLC không chỉ đơn thuần là một phương tiện truyền dẫn dữ liệu, mà còn là một cách tiếp cận mới mẻ và đầy tiềm năng để giải quyết các vấn đề phức tạp trong việc truyền thông không dây.-Kh

NCKH SINH VIÊN CẤP TRƯỜNG NĂM 2024

Lại Văn Hoàn Lớp: KTVT K61 Khoa: Điện – Điện tử Nguyễn Văn Đạt Lớp: KTVT K61 Khoa: Điện – Điện tử Dương Hữu Cường Lớp: KTVT K61 Khoa: Điện – Điện tử Phạm Thừa Phong Lớp: KTVT K61 Khoa: Điện – Điện tử Nguyễn Thanh Tâm Lớp: KTVT K61 Khoa: Điện – Điện tử

 Tính cấp thiết của đề tài

Việc lựa chọn nghiên cứu về Visible Light Communication trong mạng 6G đến từ nhận biết sâu

sắc về tiềm năng của công nghệ này trong việc cải thiện hiệu suất và tính ổn định của mạng

truyền thông VLC không chỉ đơn thuần là một phương tiện truyền dẫn dữ liệu, mà còn là một

cách tiếp cận mới mẻ và đầy tiềm năng để giải quyết các vấn đề phức tạp trong việc truyền

thông không dây.

- Khắc phục các hạn chế của mạng 5G.

- Tận dụng các ưu điểm của VLC.

- Phát triển các ứng dụng mới.

- Góp phần phát triển mạng 6G.

NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

Lịch sử phát triển mạng di động:

•1G: Công nghệ analog, hỗ trợ cuộc gọi thoại cơ bản.

•2G: Công nghệ kỹ thuật số, hỗ trợ SMS, cải thiện chất lượng cuộc gọi.

•3G: Truyền dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (email, hình ảnh).

•4G: Mạng 4G cung cấp tốc độ nhanh (100 Mbps - 1 Gbps), hỗ trợ 300-400 người

dùng/trạm phát, và cho phép trải nghiệm mượt mà với video Full HD và 4K.

•5G: Mạng 5G hoạt động trong dải tần số 30-300 GHz, hỗ trợ 1 triệu thiết bị/km²,

tốc độ cao hơn 10 lần so với 4G, và giải quyết vấn đề tốc độ chậm trong các sự kiện đông người.

•6G:Mạng 6G cung cấp vùng phủ sóng toàn cầu, tốc độ truyền dữ liệu cực cao lên

đến 1 Tbps, độ trễ cực thấp cỡ micro giây và tích hợp AI, tạo ra bước đột phá trong viễn thông.

CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG

BẰNG ÁNH SÁNG VÀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG VLC

 2.1 Công nghệ truyền thông bằng ánh sáng (OWC).

 2.2 Công nghệ truyền thông không dây sử dụng ánh sáng

nhìn VLC.

 2.3 Hạn chế chiếu sáng LED.

 2.4 Đặc điểm Photodiode ảnh.

 2.5 Liên kết lan truyền.

 2.6 Tạp âm trong hệ thống VLC.

 2.7 Dung lượng kênh

2.1 Công nghệ truyền thông bằng ánh sáng (OWC)

- Giao tiếp không dây quang học (OWC) cho phép kết nối không dây sử dụng các dải hồng ngoại, khả kiến hoặc tia cực tím.

- Hứa hẹn sẽ thay đổi đáng kể thị trường không dây chủ yếu bị thống trị bởi công nghệ tần số vô tuyến (RF).

- OWC có thể được áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, y tế, giao thông vận tải, những nơi công cộng

Trong đó :

•Công nghệ truyền thông không dây quang tự

do (FSOWC).

•Công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn

thấy (VLC).

Sự khác biệt giữa các loại công nghệ dựa trên truyền thống không

Tốc độ dữ liệu 6Gbps cho IEEE

802.11 & Tần số khoảng 60 GHz

Trong phạm vi vài 10 Gbps

40 Gbps

Dải quang phổ Sóng radio Ánh sáng nhìn thấy

được

Ánh sáng hồng ngoại/

Ánh sáng nhìn thấy được

Quy định quang phổ Có quy định Không kiểm soát Cao

Mất đường dẫn Cao Rất cao đối với NLOS Giao tiếp

Ứng dụng chính Truyền thông & Định

vị

Truyền thông & Ánh sáng

Bị ảnh hưởng nặng nề bởi môi trường

Hạn chế Bị ảnh hưởng bởi sự

can thiệp bên ngoài

Chủ yếu là liên lạc khoảng cách ngắn

Chưa được triển khai rộng ,chi phí cao

2.2 Công nghệ truyền thông không dây sử dụng ánh sáng

nhìn VLC

 VLC, viết tắt của Visible Light Communication, là một công nghệ truyền thông không dây sử dụng ánh sáng nhìn thấy để truyền dữ liệu.

 Công nghệ VLC sử dụng hai thành phần chính là nguồn phát và thiết bị thu:

• Nguồn phát là một thiết bị phát ánh sáng nhìn thấy: LED, đèn huỳnh quang, hoặc thậm chí là màn hình máy tính.

• Thiết bị thu là một thiết bị có thể nhận và giải mã dữ liệu được truyền bằng ánh

sáng nhìn thấy.

2.3 Hạn chế chiếu sáng LED

 Kiểm soát độ mờ

 Kiểm soát màu sắc

 Giao tiếp không nhấp nháy

 Các hạn chế về ánh sáng LED rất quan trọng đối với việc điều chế và xử lý tín

hiệu cho hệ thống VLC

 Photodiode PN: bao gồm một loại p mỏng, có độ bền cao lớp pha

tạp và chất nền loại n

 Photodiode PIN: một vùng imrinsic bổ sung được kẹp giữa vùng

loại p và vùng loại n trong photodiode PIN để cải thiện đáp ứng tần số và hiệu suất tần số cao

 Photodiode tuyết lở (APD): các sóng mang do photon tạo ra tạo

ra nhiều hơn cặp lỗ trống electron do va chạm với các eleetron giới hạn,

2.4 Đặc điểm Photodiode ảnh

 Photodiode được sử dụng làm bộ thu quang để truyền tín hiệu quang tới điện tín hiệu trong truyền thông ánh sáng nhìn thấy.

 Photpho dựa trên Si todiodes thường được sử dụng trong các hệ thống VLC Có nhiều loại photodiode khác nhau như :

 LOS liên kết

 NLOS liên kết không theo đường ngắm

2.5 Liên kết lan truyền

 Dựa vào việc có tồn tại đường dẫn dòng (LOS) giữa máy phát hay không và máy thu, các liên kết truyền có thể được phân thành 1 hai loại:

 Tạp âm lượng tử.

 Tạp âm bức xạ nền

 Tạp âm nhiệt

 Nhiễu 1/f

 Tạp âm hiện tại tối

2.6 Tạp âm trong hệ thống VLC

 Nhiễu tồn tại trong hệ thống VLC có thể được phân thành hai loại: nhiễu từ ánh sáng bao gồm nhiễu lượng tử (hoặc nhiễu dao động photon) từ chính tín hiệu quang và

nhiễu bức xạ nền từ ánh sáng xung quanh và nhiễu từ các thiết bị thu như nhiễu dòng điện tối, nhiễu nhiệt và nhiễu 1/f

 Các loại tạp âm khác nhau trong hệ thống VLC:

-Đối với các hệ thống VL dựa trên phát hiện trực tiếp được điều chế theo cường độ

(IM/DD).

-Công thức dung lượng kênh Shannon cổ điển được xem xét, tức là :

C = log(1 + SNR).

-Trong những năm gần đây, dung lượng của các mô hình kênh quang không dây

khác nhau đã được nghiên cứu:

+Ví dụ:*kênh cường độ quang không gian tự do

*kênh Poisson thời gian rời rạc và kênh cường độ quang không gian tự do cải tiến.

-Một số giới hạn côngsuất được rút ra dựa trên ba ràng buộc:

+Ràng buộc không âm, được minh họa như sau: P(x < 0) = 0.

+Giới hạn công suất cực đại, được đưa ra bởi: P(x > A) = 0.

+Ràng buộc công suất trung bình, được biểu thị bằng: E(x) ≤ P.

2.7 Dung lượng kênh

VLC sử dụng băng thông siêu cao trong dải tần 400-800 THz, lớn hơn nhiều bậc so với băng thông tần số vô tuyến (RF), do đó tạo thành một

kỹ thuật phù hợp cho các tình huống này trong 6G Ứng dụng VLC trong 6G

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG VLC TRONG

MẠNG 6G

• Ưu điểm lớn nhất của VLC là có thể cung cấp tốc độ truyền cao hơn các hệ

thống khác

• Hệ thống VLC tốc độ cao phân thành 2 loại: xử lý ngoại tuyến và xử lý thời

gian thực

• Hiện nay, nhiều công ty đang tập trung đưa VLC tốc độ cao vào thị trường

thương mại PureLiFi đã phát triển giao diện quang học hoạt động với các giải

pháp băng tần cơ sở 802.11 để tích hợp LiFi vào các thiết bị thông minh

Ứng dụng VLC trong 6G

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG VLC TRONG

MẠNG 6G

Hệ thống VLC không gian tự do dựa trên xử lí thời gian thực

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG VLC TRONG

MẠNG 6G

Hệ thống VLC không gian tự do dựa trên xử lí thời gian thực

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG VLC TRONG

MẠNG 6G

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG VLC TRONG

MẠNG 6G

Những thách thức và triển vọng của VLC trong 6G

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

– UVLC đã đạt được tốc độ truyền cao hơn trên khoảng cách truyền lớn hơn

Tuy nhiên, các điều kiện bất lợi của môi trường dưới nước, chẳng hạn như sự

suy giảm và tán xạ của ánh sáng nhìn thấy, sự thay đổi nhiệt độ nước, bong

bóng dưới nước và sự chuyển động không đều của nước, có thể gây ảnh hưởng

tới trạng thái và hiệu suất của kênh UVLC

– Hiện nay, các nghiên cứu về VLC đã được cập nhật trong tiêu chuẩn IEEE

802.15.7 và phần mở rộng của IEEE 802.11 cho truyền thông quang (IEEE

802.11bb)

– cần triển khai rộng rãi hơn các hệ thống VLC, không chỉ nhằm đạt đến các kỷ

lục tốc độ mới mà còn để chứng minh hệ thống hoạt động tốt trên thực tế với

các thành phần phổ biến và không đắt tiền Ngoài ra, việc phát triển và triển

khai thêm hệ thống lai ghép quang - vô tuyến sẽ khiến VLC trở thành một

trong những công nghệ không dây quan trọng của 6G

NHÓM EM XIN CẢM ƠN THẦY CÔ VÀ

CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI