Дослідники з Токійського політехнічного університету представили недорогу систему передачі даних через видиме світло, яка ефективно працює навіть за яскравого сонячного освітлення. Технологія ґрунтується на звичайних світлодіодах і масово доступних електронних компонентах. Під час тестів система забезпечила стабільну передачу інформації зі швидкістю 3,48 Мбіт/с на відстані кількох метрів просто неба, повідомляє Interesting Engineering.
Основою розробки стала нова схема кодування 8B13B, яку науковці реалізували на програмованій логічній мікросхемі (Field-Programmable Gate Array, FPGA). Її з’єднали з мікрокомп’ютером Raspberry Pi через стандартний інтерфейс SPI. Таке технічне рішення дало змогу розв’язати дві ключові проблеми технології VLC (Visible Light Communication) — спотворення світлових сигналів і перешкоди від природного освітлення.
Технологія передачі даних через видиме світло привертає увагу фахівців як альтернатива класичним радіотехнологіям. На відміну від стандартного бездротового зв’язку, VLC використовує світлові імпульси від світлодіодів замість радіохвиль. Це дає змогу застосовувати систему в умовах, де радіочастотний спектр перевантажений або його використання обмежене технічними чи регуляторними вимогами.
Найперспективнішою сферою застосування VLC вважають транспортну інфраструктуру. Зокрема, технологію можна використовувати для передачі інформації від світлофорів чи вуличних світильників безпосередньо до автомобілів. Водночас практичному впровадженню раніше заважали високі вимоги до умов експлуатації — система була чутливою до зовнішнього освітлення й технічних особливостей світлодіодів.
Підписуйтесь на Mediasat у Telegram: тут найцікавіші новини ТБ та телекому
Науковці з Токійського політехнічного університету продемонстрували можливість подолання цих обмежень. Вони розробили спеціалізовану схему лінійного кодування 8B13B, адаптовану до специфіки VLC, і реалізували блоки передачі й приймання сигналів за допомогою мови опису апаратури Verilog на FPGA. Принципово важливо, що вся система складається виключно з комерційно доступних комплектувальних.
Запропонована схема кодування використовує формат «повернення до нуля» і забезпечує збалансовану кількість бітів високого та низького рівня. Це зменшує видиме мерехтіння світла й гарантує надійну синхронізацію. Передача інформації ґрунтується переважно на моментах увімкнення світлових імпульсів, що робить систему стійкою до варіацій їхньої тривалості, спричинених фізичними характеристиками світлодіодів.
Експериментальні випробування підтвердили високу надійність системи. Навіть на відстані близько трьох метрів при освітленості понад 90 тисяч люксів, що відповідає прямому сонячному світлу, передача даних лишалася стабільною. Щоб досягти такого результату, дослідники застосували приймач із кількома фотодіодами та вузькосмуговим оптичним фільтром, який ефективно придушує фонове освітлення.
Розробники зазначають широкі перспективи практичного застосування системи. У майбутньому технологію можна використовувати для передачі критично важливої інформації від дорожньої інфраструктури до транспортних засобів — наприклад, даних про стан перехресть або наявність «сліпих зон». Це підвищить безпеку дорожнього руху, зокрема й під час експлуатації автономних транспортних засобів.
Крім транспортного сектору, науковці пропонують використовувати розроблену систему як освітню платформу. Вона об’єднує аналогову електроніку, цифрову логіку й програмне забезпечення в єдиному технологічному комплексі, що робить її цінним інструментом для вивчення сучасних систем зв’язку.
