Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ Институт радиоэлектроники, фотоники и цифровых технологий Кафедра электронных и квантовых средств передачи информации Разработка внутрикорпоративной Li-Fi системы связи Выполнила: студентка группы 5296 Королева Екатерина Научный руководитель: д.т.н., профессор Воронов В.И. Оптический метод контроля параметров агломератов дисперсных частиц в полимерных материалах Целью диссертационного исследования является анализ свойств конкретных источников Li-Fi систем, разработка моделей этих источников и расчет освещенности внутри помещений IT-компаний (то есть в сфере офиса), а также анализ шумовых воздействий на информационный сигнал Li-Fi системы Задачи работы: - Анализ современных беспроводных систем связи; - Изучение моделей излучения источников Li-Fi системы связи; - Численное моделирование светоизлучающего диода; параметров излучения одиночного - Изучение влияния шумовых воздействий на информационный сигнал LiFi систем. Особенность Li-Fi Wi-Fi Тип связи световой беспроводной Функционирование Li-Fi передает данные используя свет с помощью LED. Wi-Fi передает данные с помощью радиоволн с помощью Wi-Fi маршрутизатора. Препятствия Не конфликтует с другими точками доступа, как другие методы работающие на радиочастотах. Будут проблемы с помехами от близлежащих точек доступа (маршрутизаторов). Конфиденциальность В Li-Fi, свет блокируется стенами и, следовательно, обеспечит более безопасную передачу данных. В Wi-Fi радиочастотный сигнал не может быть заблокирован стенами и, следовательно, необходимо использовать методы для обеспечения безопасной передачи данных. Скорость передачи данных Около 1 Гбит/с. Беспроводная локальная сеть 150 Мбит/с, около 1 - 2 Гбит/с может быть достигнут с помощью WiGig/Giga-IR. Системные компоненты Модулятор, LED (лампа) и фотодетектор представляют собой полную систему Li-Fi. Требуется установить маршрутизаторы, абонентские устройства (Ноутбуки, КПК, настольные компьютеры) которые в последствии Структурная схема Li-Fi системы связи Параметры излучения светоизлучающих диодов 1. Световой поток светодиодного передатчика: люмены 𝐹𝑇 = 683 × ватт 750 нм 𝑆𝑇 (λ) × 𝑉 λ dλ 380 нм где 𝑆𝑇 λ - спектральная мощность излучения светодиода на всех длинах волн в видимом спектре, 𝑉 λ - чувствительность человеческого глаза к разным длинам волн. 2. Световой поток светодиодного передатчика: 𝐹𝑇 = Ωmax 2𝜋 × 𝐼𝑡 (θ)sinθdΩ 0 Где 𝐼𝑡 θ - нормированное пространственное распределение интенсивности света, sinθ – синус половинного угла излучения, Ωmax – угол свечения Результаты моделирования Рис.3.1. Распределение горизонтальной освещенности при φ=30° Рис.3.2. Распределение горизонтальной освещенности при φ=60° Рис.3.3. Распределение горизонтальной освещенности при φ=120° Математическое описание модели шумовых воздействий Передаваемая мощность светодиода: 𝑃𝑡𝑥 = 𝑃𝐿𝐸𝐷 ∗ 𝑅0(𝜙) где 𝑅0(𝜙) – ламбертовская интенсивность излучения, 𝑃𝐿𝐸𝐷 - мощность излучения светодиода 𝑃𝑟𝑥 = 𝑃𝐿𝑂𝑆 + 𝑃𝑑𝑖𝑓𝑓 𝑇𝑓 𝜓 𝑔(𝜓) Где 𝑇𝑓 𝜓 − коэффициент пропускания оптического фильтра, 𝑔(𝜓) − коэффициент усиления концентратора, 𝑃𝑑𝑖𝑓𝑓 - принимаемая рассеянная мощность Результаты моделирования Зависимость отношения сигнал/шум от поля зрения фотодетектора (FOV) Поле зрения фотодетектора (FOV) Отношение сигнал/шум (SNR), дБ 30° 112,7 40° 103,0411 45° 99,1318 50° 95,6898 60° 89,8476 70° 85,0779 80° 81,1198 90° 77,8064 100° 75,0249 110° 72,6961 120° 70,7628 Зависимость отношения сигнал/шум от поля зрения фотодетектора Выводы по работе • Численный анализ свидетельствует, что поскольку в Li-Fi системы межсимвольная интерференция зависит от поля зрения фотодетектора, то отношение сигнал/шум (SNR) обратно пропорционально полю зрения фотодетектора (FOV) и составляет величину в диапазоне от 70,7 дБ до 112,7 дБ; • Технология Li-Fi имеет огромное число преимуществ относительно других систем беспроводной связи, такие как емкость, эффективность, доступность и безопасность. Спасибо за внимание!