Alternatív Li-Fi vezeték nélküli adatátvitel rövid és nagy távolságokra; Autóipari; Electronicsnet
2018. november 19., 9:21 | Dr.-tól Alexander Noack
A fedélzeti hálózati rendszerek költsége és súlya csökkenthető optikai adatkapcsolatokkal.
Az autógyártók nagy megbízhatóságot és kiterjesztett funkciókat, valamint költség- és súlycsökkenést várnak el egy elektromos rendszertől. A vezeték nélküli optikai adatátviteli technológia, a Light Fidelity lehetőséget kínál a kábelek és dugók optikai adatkapcsolatokkal történő cseréjére.
A mai gépkocsikban a vezetés, függetlenül attól, hogy segített-e vagy akár önálló, már nem az egyedüli hangsúly. Az információs és szórakoztató rendszerek is egyre fontosabb szerepet játszanak. Tehát nem csoda, hogy az elektromos rendszer ma már a jármű össztömegének jelentős részét teszi ki. A súly mellett vannak olyan tényezők is, mint a helyigény és az elektromágneses összeférhetőség problémái. Ezenkívül a vezetékes adatátviteli rendszerek néha elérik az adatátviteli sebesség határait. Új fogalmak, például a vezeték nélküli optikai átvitel segíthetnek a teher enyhítésében.
A vezeték nélküli optikai adatátviteli technológia - amelyet ma Light Fidelity (Li-Fi) néven ismerünk - a 1990-es évek Nagy nemzetközi elismerés, amikor kinyitották az ajtót az IrDa szabvány szerinti adatfelületként számos mobil eszközön megtalálható. Azóta a technológiát folyamatosan fejlesztették. Míg a teljesítmény jellemzői abban az időben néhány kilobit/másodperc volt néhány centiméteres átviteli úton, a rendszerek ma már kétszámjegyű gigabites tartományokat érnek el ugyanazon a távolságon. De a technológia ma nem csupán néhány centimétert ér el magas adatátviteli sebesség. Az adatátviteli sebességet a gigabites tartományban több méteres átviteli útvonalak esetében is elérik.
Az optikai adatátvitelnek számos előnye van
A nagy hajlítási sugarak és a terjedelmes csatlakozó geometriák nagy helyigényt és nagyobb integrációs erőfeszítést biztosítanak a vezetékes technológiák számára. Ezenkívül mindig problémát jelent a járművön belüli vonalak elektromágneses árnyékolása. A kábeleket és csatlakozókat szintén jellemzi a nagy kopásérzékenység, és egyes autóipari alkalmazásokban ezek már az adatátviteli sebesség szűk keresztmetszete. Ezenkívül a mozgó vagy akár forgó alkatrészekbe történő integrálás kihívást jelent, vagy néha egyáltalán nem lehetséges. A vezeték nélküli rendszerek enyhítik vagy megkerülik ezeket a problémákat. Sajnos a bevett rádióalapú átviteli szabványoknak általában más nehézségeik vannak, például az elektromágneses interferencia miatti nagy érzékenység az interferenciára.
A Li-Fi a fényspektrumban működik, ezért tisztán hagyja nagyobb sávszélesség, mint a rádióalapú technológiák is, ami lényegesen kevesebb korlátozást eredményez a nagy sebességű kapcsolatok vonatkozásában. A rádióalapú technológiákhoz képest a Li-Fi az adatátviteli sebességet tekintve már lépést tart az ötödik WLAN szabvány IEEE 802.11ac - más néven gyakran 5G WLAN - szabványával. Ezenkívül a fény útján történő átvitel kevésbé érzékeny az elektromágneses interferenciára. A 200 és 1600 nm közötti sávszélességre nincs világszerte szabályozás, ezért a használatért nem kell licencdíjat fizetni. A vezeték nélküli technológiák, mint például a WLAN, többnyire nem képesek valós idejű kezelésre, ezért nem teszik lehetővé az átvitelt előre meghatározott időn belül.
Természetesen a Li-Fi-nek is vannak hátrányai a vezeték nélküli RF technológiákhoz képest. A legnagyobb a látótávolság igénye. Ez a hátrány azonban számos alkalmazásban előnyt jelent, mert az adatok feltörése érdekében látóvonalra is szükség van, mivel az infravörös sugárzás és a látható fény nem hatolhat át a falakon vagy más akadályokon. Ez számos alkalmazásban jelentős előnyt jelenthet.
Hogyan működik a Li-Fi?
Li-Fi néven a Adatok továbbításaáltal a közeg könnyű kijelölt. A Gyakoriságok hazugság a látható területen nak,-nek 400 THz (750 nm) és 800 THz (375 nm) vagy be 400 THz és 200 THz közeli infravörös tartomány (1510 nm). Ha az átvitel a látható fény spektrumában történik, akkor gyakran használják a Visible Light Communication, vagy röviden VLC kifejezést is. Ha a közeli infravörös tartományban zajlik, akkor beszélhetünk infravörös kommunikációról, vagy röviden IRC-ről is.
1. ábra: A vezeték nélküli optikai átviteli kapcsolat felépítése.
A vezeték nélküli optikai kommunikáció zajlik adó és vevőegység között - Adóként vagy vevőként is ismert. Ábra mutatja az optikai átviteli kapcsolat vázlatos felépítését 1. kép Látható. A bitek formájában továbbítandó adatokat olyan forrásból kapják, mint egy Ethernet port. A meghajtó áramkör megváltoztatja az emitter emissziós intenzitását, és a bejövő elektromos jelet optikává alakítja. A gyakran használt sugárzók a lumineszcencia vagy a lézerdiódák. Az optikai adatátvitel során egyre inkább alkalmazzák az olyan speciális kiviteleket, mint az élkibocsátó LED-ek (ELED) vagy a függőleges üreges felület (VCSEL), mivel mindkét technológia előnyeit egyesítik.
Az adó megfelelő optikája segítségével a bejövő optikai sugárzás egy bizonyos területre koncentrálódik, ezáltal maximalizálja a kibocsátott jelszintet és a vevő oldalára irányított továbbítást. Az optikai jeleket a fotodetektoron rögzítik, felerősítik és visszaalakítják elektromos jellé. Megfelelő optoelektronikai átalakító kiválasztásakor a vevő oldalán olyan paraméterek, mint a hullámhossz-tartomány, a fényérzékenység, az időválasz és a jel-zaj arány, nagy jelentőséggel bírnak a lehető legnagyobb adatsebesség és átviteli út elérése érdekében.
Tüskediódák és lavinafénydiódák a legszélesebb körben használt detektorok. A vevő oldalon is speciális optikát alkalmaznak a bejövő optikai jelek koncentrálására és a fény egy irányba történő összekapcsolására, mert ez minimalizálja az idegen fény hatását. Annak érdekében, hogy a kétirányú kommunikációt a legkisebb helyeken is lehetővé tegyék, az adó-vevőket gyakran úgynevezett adó-vevővé alakítják.