Comunicação de dados por luz visível através de LEDs usados na iluminação de ambientes

Bryan Lucas Gonçalves dos Santos

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

Lívia de Carvalho Campos Lins

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

Lincoln Machado de Araújo

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

Luís Romeu Nunes

ORCID iD Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

Rossana Moreno Santa Cruz

ORCID iD Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

Resumo

Este trabalho propõe um sistema de Comunicação por Luz Visível (Visible Light Communication, VLC), de baixo custo e fácil implementação, para aplicações, por exemplo, em Internet das Coisas (Internet of Things, IoT). São apresentados resultados de simulações, ressaltando os pontos fortes e fracos da arquitetura proposta. Os resultados obtidos são baseados no uso de Diodos Emissores de Luz (Light Emitting Diodes, LED) para a iluminação de ambientes empregando a modulação ASK (Amplitude Shift Keying). O sistema possui a capacidade de transmissão simplex de informações multimídia de maneira eficiente, de acordo com a técnica de modulação e o protocolo de comunicação empregados, utilizando um clock óptico de 4 MHz e alcançando uma taxa de transmissão efetiva de 3,2 Mbits/s.

Palavras-chave


comunicação por luz visível; diodo emissor de luz; iluminação ambiente; Internet das Coisas


Texto completo:

Referências


ADVANCED PHOTONIX. Plastic photodiode packages with leads. PDB-C156. Camarillo, CA, USA: Advanced Photonix, 2020. Disponível em: https://www.yic-electronics.gr/datasheet/86/W-HT-1921.pdf. Acesso em: 2 jul. 2020.

AGRAWAL, G. P. Sistemas de comunicação por fibra óptica. 4. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014.

ARNON, S. Visible light communication. Cambridge: Cambridge University Press, 2015.

BINH, P. H.; HUNG, N. T. High-speed visible light communications using ZnSe-based white light emitting diode. IEEE Photonics Technology Letters, v. 28, n. 18, p. 1948-1951, 2016. DOI: https://doi.org/10.1109/LPT.2016.2578964.

CEVIK, T.; YILMAZ, S. An overview of visible light communication systems. International Journal of Computer Networks & Communications (IJCNC), v. 7, n. 6, p. 139-150, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.5121/ijcnc.2015.7610.

CISCO. Cisco visual networking index: global mobile data traffic forecast update, 2017–2022. San José, CA, USA: CISCO, 2019. Disponível em: https://s3.amazonaws.com/media.mediapost.com/uploads/CiscoForecast.pdf. Acesso em: 3 abr. 2021.

CREE LED. Xlamp XP-G3. Durham, NC, USA: CREE LED, 2020. Disponível em: https://cree-led.com/products/xlamp-leds-discrete/xlamp-xp-g3. Acesso em: 2 jul. 2020.

DIMITROV S.; HAAS, H. Principles of LED light communications: towards networked Li-Fi. Cambridge: Cambridge University Press, 2015.

FUADA, S.; PUTRA, A. P.; ASKA, Y.; ADIONO, T. Trans-impedance amplifier (HA) design for Visible Light Communication (VLC) using commercially available OP-AMP. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON INFORMATION TECHNOLOGY, COMPUTER, AND ELECTRICAL ENGINEERING (ICITACEE), 3., 2016, Semarang. Proceedings […]. Semarang: IEEE, 2016. p. 31-36. DOI: https://doi.org/10.1109/ICITACEE.2016.7892405.

GREEN, T.; SEMIG, P.; WELLS, C. Analog engineer’s circuit cookbook: Amplifiers. 2. ed. Dallas, TX, USA: Texas Instruments, 2019. Disponível em: https://www.ti.com/seclit/eb/slyy137a/slyy137a.pdf. Acesso em: 5 jul. 2020.

GRUBOR, J.; RANDEL, S.; LANGER, K.-D.; WALEWSKI, J. W. Broadband information broadcasting using LED-based interior lighting. Journal of Lightwave Technology, v. 26, n. 24, p. 3883-3892, 2008. DOI: https://doi.org/10.1109/JLT.2008.928525.

HUA, L.; ZHUANG, Y.; QI, L.; YANG, J.; SHI, L. Noise analysis and modeling in visible light communication using Allan variance. IEEE Access, v. 6, p. 74320-74327, 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2883737.

IBHAZE, E.; ORUKPE, P. E.; EDEKO, F. O. High capacity data rate system: review of visible light communication technology. Journal of Electronic Science and Technology, v. 18, n. 3, p. 100055, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnlest.2020.100055.

KAHN, J. M.; BARRY, J. R. Wireless infrared communications. Proceedings of the IEEE, v. 85, n. 2, p. 265-298, 1997. DOI: https://doi.org/10.1109/5.554222.

KHAN, L. U. Visible light communication: applications, architecture, standardization and research challenges. Digital Communications and Networks, v. 3, n. 2, p. 78-88, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dcan.2016.07.004.

MARTI, A.; BALENZATEGUI, J. L.; REYNA, R. F. Photon recycling and Shockley’s diode equation. Journal of Applied Physics, v. 82, n. 8, p. 4067-4075, 1997. DOI: https://doi.org/10.1063/1.365717.

MATHEUS, L. E. M.; VIEIRA, A. B.; VIEIRA, L. F. M.; VIEIRA, M. A. M.; GNAWALI, O. Visible light communication: concepts, applications and challenges. IEEE Communications Surveys & Tutorials, v. 21, n. 4, p. 3204-3237, 2019. DOI: https://doi.org/10.1109/COMST.2019.2913348.

MOREIRA, A. J. C.; VALADAS, R. T.; DUARTE, A. M. O. Optical interference produced by artificial light. Wireless Networks, v. 3, n. 2, p. 131-140, 1997. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1019140814049.

OSBORNE, A. An introduction to microcomputers: basic concepts. 2. ed. Berkeley, CA, USA: Osborne Publishing, 1982.

PIMPUTKAR, S.; SPECK, J. S.; DENBAARS, S. P.; NAKAMURA, S. Prospects for LED lighting. Nature Photonics, v. 3, n. 4, p. 180-182, 2009. DOI: https://doi.org/10.1038/nphoton.2009.32.

RAJAGOPAL, S.; ROBERTS, R. D.; LIM, S.-K. IEEE 802.15.7 visible light communication: modulation schemes and dimming support. IEEE Communications Magazine, v. 50, n. 3, p. 72-82, 2012. DOI: https://doi.org/10.1109/MCOM.2012.6163585.

REA, M. S. The IESNA Lighting handbook: reference & application. 9. ed. New York: Illumination Engineering Society of North America (IESNA), 2000.

RIBEIRO, J. A. J. Comunicações ópticas. São Paulo: Érica, 2003.

SCHOUHAMER, K. A.; PATROVICS, L. Performance assessment of DC-free multimode codes. IEEE Transactions on Communications, v. 45, n. 3, p. 293-299, 1997. DOI: https://doi.org/10.1109/26.558690.

SCHMID, S.; ARQUINT, L.; GROSS, T. R. Using smartphones as continuous receivers in a visible light communication system. In: WORKSHOP ON VISIBLE LIGHT COMMUNICATION SYSTEMS, 3., 2016, New York. Proceedings [...]. New York: ACM, 2016. p. 61-66. DOI: https://doi.org/10.1145/2981548.2981558.

SCHUBERT, E. F. Light-emitting diodes. 3. ed. Troy, NY, USA: Fred Schubert, 2018.

THOMPSON, M. Intuitive analog circuit design. 2. ed. Waltham, MA, USA: Newnes: Elsevier, 2006.

WANG, Z.; WANG, Q.; HUANG, W.; XU, Z. Visible light communications: modulation and signal processing. Hoboken, NJ, USA: Wiley, 2017.

WIDMER, A. X.; FRANASZEK, P. A. A DC-balanced, partitioned-block, 8B/10B transmission code. IBM Journal of Research and Development, v. 27, n. 5, p. 440-451, 1983. DOI: https://dx.doi.org/10.1147/RD.275.0440.

WU, H.; FAN, Q. Study on LED visible light communication channel model based on Poisson stochastic network theory. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON WIRELESS COMMUNICATIONS AND SMART GRID (ICWCSG), 2020, Qingdao. Proceedings […]. Qingdao: IEEE, 2020. p. 5-9. DOI: https://doi.org/10.1109/ICWCSG50807.2020.00009.

YOO, J.-H.; LEE, R.; OH, J.-K.; SEO, H.-W.; KIM, J.-Y.; KIM, H.-C.; JUNG, S.-Y. Demonstration of vehicular visible light communication based on LED headlamp. International Journal of Automotive Technology, v. 17, n. 2, p. 347-352, 2016. DOI: https://doi.org/10.1007/s12239-016-0035-8.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2021id5384

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