Transmisie alternativă de date Li-Fi fără fir pentru distanțe scurte și lungi; Automobile; Electronicsnet
19 noiembrie 2018, ora 9:21 | De la Dr. Alexander Noack
Costul și greutatea sistemelor de rețea la bord pot fi reduse cu ajutorul legăturilor optice de date.
Producătorii de automobile se așteaptă la fiabilitate ridicată și funcții extinse, precum și la reducerea costurilor și a greutății de la un sistem electric. Tehnologia de transmisie optică a datelor fără fir Light Fidelity oferă potențialul de a înlocui cablurile și mufele cu legături optice de date.
În automobilele de astăzi, conducerea, indiferent dacă este asistată sau chiar autonomă, nu mai este singurul obiectiv. Sistemele de infotainment joacă, de asemenea, un rol din ce în ce mai important. Așadar, nu este de mirare că rețeaua de la bord reprezintă acum o proporție considerabilă din greutatea totală a vehiculului. Pe lângă greutate, există și factori precum cerințele de spațiu și problemele legate de compatibilitatea electromagnetică. În plus, sistemele de transmisie de date prin cablu își ating uneori limitele în ceea ce privește rata de date. Noile concepte precum transmisia optică fără fir pot ajuta la ameliorarea sarcinii.
Tehnologia de transmisie optică fără fir a datelor - cunoscută astăzi sub numele de Light Fidelity (Li-Fi) - a câștigat în Anii 1990 O mare apreciere internațională când au deschis ușa ca interfață de date conform standardului IrDa găsite în multe dispozitive mobile. De atunci, tehnologia a fost dezvoltată continuu. În timp ce caracteristicile de performanță de la acea vreme erau de câțiva kilobiți pe secundă pe o cale de transmisie de câțiva centimetri, sistemele obțin astăzi deja game de gigabit de două cifre pe aceleași distanțe. Dar tehnologia nu ajunge astăzi doar la câțiva centimetri rate de transfer de date ridicate. Viteza de date din gama gigabitului este atinsă și pentru legăturile de transmisie pe mai mulți metri.
Transmiterea optică a datelor are multe avantaje
Razele mari de îndoire și geometriile voluminoase ale conectorilor asigură un spațiu ridicat și un efort sporit de integrare pentru tehnologiile cu fir. În plus, ecranarea electromagnetică a liniilor din vehicul este întotdeauna o problemă. Cablurile și mufele se caracterizează, de asemenea, printr-o sensibilitate ridicată la uzură și, în unele aplicații auto, acestea sunt deja blocajul în rata de date. În plus, integrarea în componente mobile sau chiar rotative este o provocare sau uneori nu este posibilă deloc. Sistemele wireless atenuează sau ocolesc aceste probleme. Din păcate, standardele de transmisie bazate pe radio stabilite au de obicei alte dificultăți, de exemplu o susceptibilitate ridicată la interferențe datorate interferențelor electromagnetice.
Li-Fi funcționează în spectrul luminii și, prin urmare, îl lasă clar lățimi de bandă mai mari decât tehnologiile bazate pe radio de asemenea, ceea ce duce la restricții semnificativ mai mici la conexiunile de mare viteză. În comparație cu tehnologiile bazate pe radio, Li-Fi ține deja pasul cu cel de-al cincilea standard WLAN IEEE 802.11ac - denumit adesea 5G WLAN - în ceea ce privește ratele de date. În plus, transmisia prin lumină este mai puțin sensibilă la interferențele electromagnetice. În plus, nu există o reglementare la nivel mondial pentru lățimea de bandă de la 200 la 1600 nm, motiv pentru care nu trebuie plătite taxe de licență pentru utilizare. Tehnologiile wireless, cum ar fi WLAN, nu sunt în mare parte capabile în timp real, deci nu permit transmiterea într-o perioadă de timp predefinită.
Desigur, Li-Fi are și dezavantaje în comparație cu tehnologiile RF fără fir. Cea mai mare este nevoia de linie de vedere. Cu toate acestea, acest dezavantaj este un avantaj în multe aplicații, deoarece pentru a pirata datele, este necesară și o linie de vedere, deoarece radiația infraroșie și lumina vizibilă nu pot pătrunde în pereți sau alte bariere. Acesta poate fi un avantaj semnificativ în multe aplicații.
Cum funcționează Li-Fi?
Ca Li-Fi, Transmiterea datelorde mediu ușoară desemnat. Frecvențe minciună în zona vizibilă de 400 THz (750 nm) și 800 THz (375 nm) sau în raza de infrarosu aproape de 400 THz si 200 THz (1510 nm). Dacă transmisia are loc în spectrul luminii vizibile, este adesea folosit termenul Comunicare lumină vizibilă sau VLC pe scurt. Cu toate acestea, dacă are loc în domeniul infraroșu apropiat, se vorbește și despre comunicarea în infraroșu sau IRC pe scurt.
Figura 1. Structura unei legături de transmisie optică fără fir.
Comunicația optică fără fir are loc între unitatea emițător și receptor - De asemenea, cunoscut sub numele de emițător sau receptor. O structură schematică a unei legături de transmisie optică este prezentată în Imaginea 1 afișate. Datele care trebuie transmise sub formă de biți sunt primite de la o sursă, cum ar fi un port Ethernet. Un circuit driver variază intensitatea emisiilor emițătorului și convertește semnalul electric de intrare într-unul optic. Emițătorii folosiți frecvent sunt diodele cu luminiscență sau laser. Proiecte speciale, cum ar fi LED-urile cu emiție de margini (ELED) sau Suprafața cavității verticale (VCSEL), sunt utilizate din ce în ce mai mult în transmisia optică de date, deoarece combină avantajele ambelor tehnologii.
Prin intermediul unui sistem optic adecvat de pe transmițător, radiația optică de intrare este focalizată pe o anumită zonă, maximizând astfel nivelul semnalului emis și o transmisie direcționată către partea receptorului. Semnalele optice sunt înregistrate la fotodetector, amplificate și convertite înapoi în semnal electric. Pentru a selecta un convertor optoelectronic adecvat pe partea receptorului, parametrii precum lungimea de undă, fotosensibilitatea, răspunsul în timp și raportul semnal-zgomot sunt de mare importanță pentru a obține cele mai mari rate de date și căi de transmisie posibile.
Diodele pin și fotodiodele de avalanșă sunt cele mai utilizate detectoare. Și pe partea receptorului, optica specială este utilizată pentru a concentra semnalele optice primite și pentru a cupla lumina dintr-o direcție, deoarece acest lucru minimizează influența luminii străine. Pentru a permite comunicarea bidirecțională în cel mai mic spațiu, emițătoarele și receptoarele sunt adesea combinate pentru a forma așa-numitul transceiver.