Hình 3.3: Kiến trúc thử nghiệm tích hợp VLC trong mạng 5G
Hệ thống được bao gồm ba Raspberry Pi 3 Model B +, 3 WeMos D1 mini, đèn giao thông, bộ phát VLC, bộ thu VLC và một số cảm biến IoT khác nhau:
Cảm biến lửa: Để mô phỏng một báo động cháy.
Con quay hồi chuyển/gia tốc kế: Để phát hiện sự cố giữa ô tô tới (mô hình tỷ lệ).
Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và áp suất: Để phát hiện sự hiện diện của băng trên đường. Hai bộ raspberries đầu tiên được sử dụng để thu thập dữ liệu đến từ các cảm biến và chuyển tiếp, thông qua mạng 5G, đến mạng VLC. Bộ raspberries thứ ba chỉ được sử dụng để hiển thị trên xe các giá trị cảm biến cũng như cảnh báo. Điều quan trọng là chỉ ra rằng các cảm biến nhiệt độ/độ ẩm/áp suất gửi dữ liệu theo định kỳ, trong khi các cảm biến khác chỉ gửi cảnh báo khi một sự kiện được kích hoạt. Các bộ raspberries được kết nối với thiết bị tiền đề khách hàng 5G (CPE), được cung cấp bởi nhà khai thác mạng 5G, thông qua cổng ethernet gigabit. Đèn giao thông và ô tô được kết nối bằng cách sử dụng các giai đoạn TX và RX được thiết kế tùy chỉnh dựa trên thiết bị Arduino nguồn mở [26]. Bộ raspberries thứ hai và khối VLC được kết nối bằng cáp nối tiếp (USB). Kết nối giữa các cảm biến và Raspberry là thông qua không khí: Raspberry cung cấp Điểm truy cập Wi-Fi và tất cả WeMos đều có địa chỉ IP. Tất cả mã trong bộ raspberries được viết bằng Python 3 và tất cả mã được sử dụng để điều khiển cảm biến — WeMos được viết bằng C/C ++. Bộ phát và
50
bộ thu VLC tuân thủ IEEE802.15.7 và chúng đã được thiết kế/tạo mẫu đặc biệt cho giao tiếp I2V. Thiết kế triển khai của bộ phát bao gồm điều chế khóa bật-tắt (OOK) với mã hóa Manchester, trong khi bộ thu thu thập ánh sáng bằng cách sử dụng hai thấu kính phi cầu không tráng phủ và nó được thiết kế để loại bỏ ánh sáng mặt trời. Bộ phận đắt tiền nhất là điốt quang. Mặc dù chi phí ban đầu của nguyên mẫu VLC có thể được coi là cao (vài trăm euro), nhưng sau khi công nghiệp hóa chi phí có thể giảm xuống còn vài chục euro.