CC BY
29
ВОЗМОЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ НА Ж/Д ТРАНСПОРТЕ
Петрусь Иван Павлович
аспирант, Уральский Государственный Университет Путей Сообщения,
г. Екатеринбург E-mail: petrus_ivan@mail. ru
CAPABILITIES OF THE WIRELESS OPTICAL TECHNOLOGY DATA TRANSFER IN RAILWAY TRANSPORT
Ivan Petrus
graduate student, Ural State University of Railway Transport, Ekaterinburg
АННОТАЦИЯ
В данной статье показана возможность практического использования технологии беспроводной оптической передачи данных на железнодорожном транспорте, как способ снижения убыточности пригородных пассажирских перевозок.
ABSTRACT
This article illustrates possibility of practical using wireless technology optical data transmission in railway transport as a way to reduce the loss of commuter traffic.
Ключевые слова: беспроводные сети передачи данных; коммуникационная линия в видимом свете; светодиоды.
Keywords: wireless local area network; visible light communication; light-emitting diode.
Существование востребованной гражданами и прибыльной для перевозчика услуги подключения к сети интернет во время нахождения пассажиров поезда в пути не вызывает сомнения на сегодняшний день. C учётом убытков холдинга «Российские железные дороги» от пригородных пассажирских перевозок, которые по данным их пресс-центра в 2013 году превысят 22 млрд. рублей [2], отрасль нуждается в способах повышения её доходности и сокращения её расходов. Так, например, возможность одновременной трансляции видео высокого разрешения всем пассажирам,
которые находятся в одном вагоне электропоезда (или в купе, если речь идёт не о пригородных пассажирских перевозках), на их собственные мобильные устройства, являясь платной услугой, может повысить доходность пассажирских перевозок.
В этом на помощь нам может придти не дорогое техническое решение, которое позволит реализовать эти сервисы качественно, а именно предоставить беспрерывный доступ с большой пропускной способностью к сети беспроводной передачи данных внутри подвижного состава. Таким решением может быть построение локальных сетей при помощи инновационной VLC технологии (Visible Light Communication — коммуникационная линия в видимом свете), которая использует в роли передатчика данных светодиоды видимого излучения.
VLC технология подразумевает использование видимого спектра электромагнитных волн в качестве среды передачи данных. VLC технологии известны уже давно, но сравнительно новой и показывающей высокие достижения стала её вариация с использованием светодиодов. Суть технологии VLC на светодиодах заключается в том, что при помощи модулятора светодиоды в очень быстрой последовательности включаются и выключаются, таким образом, передавая данные в двоичном коде. Для человеческого глаза эти модуляции неуловимы, поэтому воспринимаются просто как сплошной поток света [5].
Иными словами такая лампа с массивом светодиодов способна освещать помещение и одновременно с этим передавать данные со скоростью до 800 Мбит/с на неограниченное число устройств находящихся в зоне достаточной освещённости, которая на сегодняшний день составляет 10 м2. Таких успехов в мае 2011 года добилась группа инженеров института телекоммуникаций Фраунгофера, института Генриха Герца (Fraunhofer Institute for Telecommunications, Heinrich Hertz Institute) (Берлин, Германия) [4].
При этом сам подвижной состав может получать доступ к сети интернет, например через ретрансляторы сигналов сотовой связи GSM/UMTS (репитеры)
установленные вдоль пути следования поездов или через сигнал со спутника, что уже было успешно апробировано в конце 2012 года на направлениях Москва-Санкт-Петербург, Москва-Нижний Новгород, Москва-Хельсинки, Санкт-Петербург-Нижний Новгород компанией ОАО «ФПК» (дочернее общество ОАО «РЖД») в кооперации с оператором сотовой связи «МегаФон» [3].
Отмечу, что аналогичная вариация технологии VLC с использование светодиодов для передачи данных была продемонстрирована в июне 2011 года немецким ученым, профессором университета Эдинбург (Великобритания) и почетным профессором университета Jacob's University города Бремен (Германия) Гарольдом Хаасом (Harald Haas) в рамках проекта D-Light. В котором были использованы микросветодиоды на основе нитрида галлия расположенные на матрице размером 16х16 мм, но им удалось достичь величины пропускной способности лишь 100 Мбит/с [5].
Дешевизна построения локальных сетей на светодиодах видимого излучения обусловлена тем, что хватает лишь дополнительных несколько компонентов для подготовки светодиодов так, чтобы они функционировали в качестве передатчиков данных. Само же использование ламп с массивом светодиодов, которые имеют больший срок службы и существенно более низкое энергопотребление по сравнению с традиционными лампами накаливания ведёт к повышению энергоэффективности и как следствие, к снижению денежных расходов на покупку энергоносителей. Низкие затраты также определены возможностью встраивания в существующую инфраструктуру, ведь осветительное оборудование присутствует в каждом пассажирском вагоне и в каждом купе. Достаточно установить лишь два светодиодных светильника с модуляторами для покрытия беспроводной оптической сетью передачи данных (WLAN) всего пассажирского вагона открытого типа.
Кроме того эксплуатация данной технологии не требует использования частот, занимаемых другими беспроводными технологиями передачи данных,
поэтому она подходит для зон чувствительных к радиоволнам и не станет вмешаться в производственный процесс, в котором участвуют радиопередачи. Также она может быть использована в системах регулирования дорожного трафика для передачи данных между поездом и светофором.
При этом односторонняя передача данных не является существенной преградой для реализации технологии, в связи с тем, что с возможна комбинация её с технологией, например, PowerLAN (он же dLan — direct Lan или PLC — Power Line Сommunication, коммуникации по линии электропередач) для обратного направления, которая позволяет передавать данные по электросети. Не является преградой и необходимость размещения фотоприемника на принимающих устройствах пользователей (ноутбуках, коммуникаторах, планшетных ПК, смартфонах), в роли которого может выступить фотодиод.
Следует отметить, что препятствием может служить высокое влияние шумов, которые возникают из-за естественного и постороннего искусственного окружающего света, ограничивает использование технологии в хорошо освещаемых солнечным светом помещениях и на открытых пространствах. Наряду с этим не изучено влияние данной технологии на организм человека, хотя существуют исследования показывающие, что светодиодное освещение является наиболее комфортным для глаз, нежели иные способы искусственного освещения [1].
Совершенствование технологии изготовления светодиодов сделает их менее дорогостоящими и соответственно использование технологии менее затратной, а потребность в высокоскоростной передаче данных на пользовательские устройства, несомненно, возрастёт, что подчёркивает ценность возможности её обеспечения на железнодорожном транспорте уже сегодня.
Положительный эффект от реализации данной технологии может поспособствовать её экспансии в других областях, в таких как автомобильный
и авиакосмический транспорт, в медицинской сфере, а также для «общения» мобильных цифровых устройств.
Список литературы:
1. Никифоров С.Д. Физические аспекты восприятия полупроводникового света человеческим глазом // Компоненты и технологии. — 2008. — № 89.
— С. 84—94. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=15143602 (дата обращения: 30.10.2013).
2. Пресс-центр ОАО «РЖД» Объемы пригородного сообщения в субъектах РФ, по которым проходит Московская железная дорога, будут приводиться в соответствие с оплаченным заказом [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://press.rzd.ru/news/public/ru?STRUCTURE ID=656&layer id=4069&refe rerPageId=704&refererLayerId=4067&id=82876 (дата обращения: 30.10.2013).
3. Пресс-центр ОАО «РЖД» ОАО «ФПК» (дочернее общество ОАО "РЖД") внедряет беспроводной Интернет в поездах дальнего следования [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://press.rzd.ru/news/public/ru?STRUCTURE ID=654&layer id=4069&id= 80506 (дата обращения: 30.10.2013).
4. Anagnostis Paraskevopoulos Data are traveling by light [Электронный ресурс]
— Режим доступа. — URL: http://www.fraunhofer.de/en/press/research-
http://www.ted.com/talks/harald h m (дата обращения: 30.10.2013).
