CC BY
17
THE SPEED OF LI-FI TECHNOLOGY Orazova M.1, Yakubov M.2 (Turkmenistan)
1Orazova Mahym - Lecturer; 2Yakubov Muhammed - Student, PHYSICS FACULTY, TURKMENMAKHTUMKULI STATE UNIVERSITY, ASHGABAT, TURKMENISTAN
Abstract: in the article, the speed of Li-Fi technology in a data transmission system is expressed in terms of measurable optical quantities. The reliability of this technology has been studied in the case of secondary interference. Taking into consideration these circumstances, it is more convenient to install this technology in the red band. Data braking, which may be based on light absorption, must be considered when using this technology in vehicles. It is also important to have reliable data transmission with this technology even in harsh weather conditions. In terms of the speed of this technology, it is possible with the formulas given in this article. Keywords: Li-Fi technology, optical range of electromagnetic waves, data transfer rate, communication bandwidth, noise, secondary interference.
СКОРОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ LI-FI Оразова М.1, Якубов М.2 (Туркменистан)
Юразова Махым - преподаватель; 2Якубов Мухаммад - студент, факультет физики, Туркменский государственный университет им. Махтумкули, г. Ашгабад, Туркменистан
Аннотация: в статье скорость технологии Li-Fi в системе передачи данных выражается через измеримые оптические величины. Надежность этой технологии изучалась в случае вторичных помех. Учитывая эти обстоятельства, эту технологию удобнее устанавливать в красной полосе. Торможение данных, которое может быть основано на поглощении света, необходимо учитывать при использовании этой технологии в автомобилях. Также важно иметь надежную передачу данных с этой технологией даже в суровых погодных условиях. С точки зрения скорости этой технологии, это возможно с формулами, приведенными в этой статье.
Ключевые слова: технология Li-Fi, оптический диапазон электромагнитных волн, скорость передачи данных, пропускная способность связи, шум, вторичные помехи.
Скорость технологии Li-Fi
В данной статье рассматривается скорость технологии беспроводной передачи данных Li-Fi. В этой технологии информация передается в оптическом диапазоне электромагнитных волн. Этот диапазон имеет как преимущества, так и недостатки. Эта технология, в отличие от технологии Wi-Fi, передает сигналы данных без волноводов. Точнее, если информация кодирована двоичными кодами, то она передает информацию на основе модуляции искусственных источников света, что можно сделать с помощью светодиодов. Человеческий глаз не чувствует этого эффекта, потому что скорость вспышки искусственного света, полученного через светодиоды, очень высока.
В этой работе мы написали о расчете скорости передачи данных в помещении по технологии Li-Fi. Учитывая пропускную способность этой технологии и ее защиту от помех, можно определить способность технологии передавать информацию. Пропускную способность канала связи рассчитывают на основе теории Шеннона-Хартли. Эта теория позволяет определять пропускную способность Шеннона. Пропускная способность Шеннона - это максимальное значение информации, передаваемой в единицу времени из канала данных в случае возникновения помех [2].
Пропускная способность канала связи, т.е. максимальная скорость передачи информации, теоретически может быть определена по следующей формуле:
в этой формуле: С максимальная скорость передачи информации или пропускная способность Шеннона, ШГ/S; D пропускная способность связи, Gs.S - полная мощность сигнала в полосе передачи, WtN - шума в полосе передачи, Wt-
Приемник в этой технологии принимает сигнал сложным образом, т.е. одновременно принимает закодированный свет, идущий от отправителя, и отраженный свет, отраженный от внешних стен. В нем часть света, который он получает, приносит с собой необходимую ему информацию, а другая часть постоянно производит случайную информацию. В современных информационных системах эта информация называется шум [3].
Рассчитаем пропускную способность канала данных. Красный, зеленый и синий цвета, излучаемые светодиодами, используются в качестве оптических беспроводных каналов передачи данных на основе светодиодов. Это потому, что добавление определенных частей этих трех цветов в этот источник света дает белый цвет. Тогда технология Li-Fi позволяет осуществлять модуляцию каждого цвета. Исходя из этого, пропускная способность технологии равна сумме пропускных способностей каждого из трех цветов:
Полоса пропускания этих цветов варьируется в зависимости от показателей светодиодов.
С С
В =
1 т
Лт!п лтак
В этой технологии рассчитаем мощность сигнала. Можно принять поток света от лампы, идущий от отправителя, как сигнал к приемнику. Будем считать, что мощность сигнала равна световому потоку, указанному в индикаторе этой лампы:
где: начальная мощность сигнала. Основным источником помех для техники, установленной в светодиодах, являются естественные, искусственные источники и освещение стен. Предположим, мы защищены от естественных источников света. В нем препятствие «белый шум» создаст искусственные источники света и отраженный лучи от стены. Учитывая, что в помещении нет вторичных помех, таких как газ и пыль, мы облегчаем нашу проблему. Поскольку мощность помех трудно выразить в ваттах, ее удобнее выразить с помощью освещенности [1, 3].
Помеха вызывается отраженными лучами от стены. Тогда мощность «белого шума» можно выразить следующим выражением:
N ^вне
Р 4- Р
'-'иск. ист ' '-'□тр
Освещенность, создаваемая отраженными лучами, может быть записана следующей формулой:
^отр ^отр * ^ИСК. ист
Здесь ^0Тр коэффициент отражения стен;
Следуя этой информации, можно рассчитать пропускную способность или скорость передачи данных:
С = В 1од2 (1 + == (Вк + В3 + Вс)1од2 (1 +
'О
■ (1 ^отр)
'иск. ист '
Если рассматривать данную лампу как сферическую (с диаграммой Ламберта), можно найти энергию света через световой поток.
/ =
О
4тг
Нахождение освещенности на приемнике с помощью интенсивности может принимать скорость
передачи данных в зависимости от того, где находится приемник:
Этой формулой можно рассчитать максимальную скорость технологии при отсутствии второстепенных помех в любом месте помещения.
Теперь предположим, что есть вторичные помехи. То есть посчитаем скорость технологии Li-Fi в помехах, создаваемых частицами в воздухе, водяным паром и тому подобными микрообъектами.
В приведенной выше формуле скорость этой технологии выражена в оптических величинах. Его скорость зависит от интенсивности светового потока по логарифмической функции. Интенсивность
света, в свою очередь , уменьшается по экспоненциальному закону в соответствии с законом расстояния Бугера при возникновении вторичных возмущений. Квант светового пучка поглощается.
По закону Бугера изменение интенсивности света можно рассчитать следующим образом:
-
-
начальная интенсивность света,
где: I - интенсивность света, выходящего из участка,
коэффициент поглощения. Х- толщина слоя; [1]
Если подставить интенсивность света в вышеприведенную формулу, то получим:
-
где: ОС- коэффициент поглощения белого света. Нужна учитыват коэффициент поглощения в зависимости от длины волны. Это даст большую точность. Коэффициент поглощения зависит от характера микроорганизмов в воздухе и формулу следует формулировать следующим образом, учитывая различное поглощение разных цветов.
Различные исследования показали, что красный поглощает меньше, чем другие. Из-за большой длины волны красного цвета частицы, из которых состоит воздух, не имеют достаточно энергии, чтобы разбудить атомы.
Относительное изменение скорости этой технологии можно выразить следующей формулой:
'иск, кем
Вышеприведенная формула позволяет рассчитать относительную скорость этой технологии от вторичных помех только при наличии явления поглощения.
При отсутствии вторичных помех высокоскоростные технологии могут сыграть большую роль в системе передачи данных. Однако появление вторичной помех связано с тем, что энергия электромагнитного кванта, относящаяся к оптическому диапазону, способна оказывать атомарное воздействие на микрообъекты. Нельзя не заметить недостатки использования этой технологии в окружающей среде, то есть с целью передачи информации в автомобили. Как было сказано выше, этот технологический узел удобнее устанавливать в красном диапазоне. Это связано с тем, что коэффициент поглощения этого цвета меньше. Хотя эта технология не может полностью заменить Wi-Fi в будущем, она может сократить область ее использования. Предстоит проделать большую работу для будущего использования технологии Li-Fi.
Список литературы /References
1. Сивухин Д.В. Курс общей физики. М: Физматлит, 2005. Т. IV. Оптика. С. 636.
2. Неволин Д.Г., Петрус И.П. Помехоустойчивость беспроводных оптических локальных сетей передачи данных на основе светодиодов видимого диапазона. Монография. Екатеринбург. Ур ГУПС . 2017.
3. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.ted.com/talks/harald_haas_wireless_data_from_every_light_ bulb?language=ru/ (дата обращения: 10.02.2014).
