Fénytávközlő rendszerek és alkalmazások



Hasonló dokumentumok
Szabadtéri optikai összeköttetés

Adatátviteli eszközök

Fénytávközlő rendszerek és alkalmazások

Az optika és a kábeltv versenye a szélessávban. Előadó: Putz József

Kábel nélküli hálózatok. Agrárinformatikai Nyári Egyetem Gödöllő 2004

Intelligens Közlekedési Rendszerek 2

A Li-Fi technológia. Bagoly Zsolt. Debreceni Egyetem Informatika Kar február 13.

HÍRADÁSTECHNIKA I. Dr.Varga Péter János

Tipikus megvilágítás szintek a szabadban (délben egy napfényes napon) FISHER LED

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Építészmérnöki Kar. Világítástechnika. Mesterséges világítás. Szabó Gergely

DOCSIS és MOBIL békés egymás mellett élése Putz József Kábel Konvergencia Konferencia 2018.

Kromatikus diszperzió mérése

Szenzorkommunikációs lehetőségek az IoT világában. Dr. Fehér Gábor BME Távközlési és Médiainformatikai Egyetem

DÖNTÉSHOZÓKÉNT VÁLASSZA ÖN IS A KORSZERŰ LED-ES VILÁGÍTÓ TESTEKET!

Infokommunikáció a közlekedésben (VITMJV27)

HungaroLux Light Kft. a Gandalf Csoport tagja

HÍRADÁSTECHNIKA I. Dr.Varga Péter János

Infravörös melegítők. Az infravörös sugárzás jótékony hatása az egészségre

Fényvezető szálak és optikai kábelek

Spektrográf elvi felépítése. B: maszk. A: távcső. Ø maszk. Rés Itt lencse, de általában komplex tükörrendszer

E1/50. 4W lm LALB4W LAL4W LALD4W. VILÁGÍTÁSTECHNIKA - VILÁGÍTÓ- ÉS LÁMPATESTEK LED asztali világítótestek. 5 steps. LED asztali világítótestek

A jelen fényforrása a LED

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

MERRE TART A HFC. Koós Attila Gábor, Veres Zoltán , Balatonalmádi

INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK ÉS ALKALMAZÁSOK

Interferencia jelenségek a BME permanens állomásán

Készítette: Bagosi Róbert Krisztián Szak: Informatika tanár Tagozat: Levelező Évfolyam: 3 EHA: BARMAAT.SZE H-s azonosító: h478916

This project is implemented through the CENTRAL EUROPE Programme co-financed by the ERDF.

Abszorpciós spektroszkópia

Hálózati architektúrák és protokollok

Számítógép-hálózat fogalma (Network)

Irányítástechnika fejlődési irányai

Távközlő hálózatok és szolgáltatások Optikai hozzáférési hálózatok

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

A kommunikáció evolúciója. Korszerű mobil rendszerek

MESTERSÉGES VILÁGÍTÁS 2. A természetes fényforás a helyiségen kívül található, méretei nagységrendekkel nagyobbak mint a helyiség.

Tartalomjegyzék LED hátterek 3 LED gyűrűvilágítók LED sötét látóterű (árnyék) megvilágítók 5 LED mátrix reflektor megvilágítók

SZIPorkázó optikai hálózatok telepítési és átadás-átvételi mérései

Fejezetek az Információ-Technológia Kultúrtörténetéből. Az elektromos fényelőállítás története

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

Wireless hálózatépítés alapismeretei

Hálózatok. Alapismeretek. A hálózatok célja, építőelemei, alapfogalmak

Wi-Fi technológia a műtőben

II. Szakmai alap- és szakismeretek, gyakorlati alkalmazásuk 11. Világítástechnika Hunyadi Sándor

A BLOWER DOOR mérés. VARGA ÁDÁM ÉMI Nonprofit Kft. Budapest, október 27. ÉMI Nonprofit Kft.

Cellák. A cella nagysága függ a földrajzi elhelyezkedéstől és a felhasználók számától, ill. az általuk használt QoS-től! Korszerű mobil rendszerek

Kábeltelevíziós és mobil hálózatok békés egymás mellett élése. Előadó: Putz József

DistanceCheck. Laser nm

ÚTMUTATÓ AZ ÜZLETI INTERNETKAPCSOLATRÓL

Fényerő Fókuszálás Fénymező mérete. Videó kamerával (opció)

Wi-Fi alapok. Speciális hálózati technológiák. Date

Színes kültéri. Reklámtábla installáció

Click to edit Master title style

MWS-3.5_E1 pont-pont adatátviteli mikrohullámú berendezés

Fejezetek az Információ-Technológia Kultúrtörténetéből. Az elektromos fényelőállítás története

Gerhátné Udvary Eszter

FUL LED..light to the future..

PROFESSZIONÁLIS LED VILÁGÍTÁS

SIEMENS GPON rendszer mérése

területi szervező területi képviselő szervező területi szervező területi képviselő szervező területi szervező területi képviselő szervező

Út a megvilágosodás felé. Fisher LED termékek alkalmazása ipari és háztartási környezetben, az Új Széchenyi Terv tükrében

Hangterjedés szabad térben

Kommunikációs rendszerek programozása. Wireless LAN hálózatok (WLAN)

A fény természetes evolúciója Natural Evolution of Light

OPTIKAIKÁBEL ILLESZTŐ INT-FI

A légköri sugárzás. Sugárzási törvények, légköri veszteségek, energiaháztartás

Frekvenciagazdálkodás és ami mögötte van

Optikai kábelek. Brunner Kristóf

pacitási kihívások a mikrohullámú gerinc- és lhordó-hálózatokban nkó Krisztián

HÍRKÖZLÉSTECHNIKA. 2.ea. Dr.Varga Péter János

EGYLAKÁSOS VIDEO KAPUTELEFON SZETT

Világítástechnika a környezettudatosság tükrében. Dodog Zoltán Szent István Egyetem Gépészmérnöki Kar

Időjárásállomás külső érzékelőjétől érkező rádiójel feldolgozása

Hálózati alapismeretek

Felhasználói kézikönyv

Menetrend. Eszközök, telepítés, beállítás

Sorbaépíthető jelző, működtető és vezérlőkészülékek

E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic

OPTIKA. Hullámoptika Diszperzió, interferencia. Dr. Seres István

PenCure Nagy teljesítményű, párhuzamos sugarú, polimerizációs lámpa

HÍRKÖZLÉSTECHNIKA. 7.ea. Dr.Varga Péter János

aresa led lensoflex THE GREEN LIGHT

Hálózatok I. (MIN3E0IN-L) ELŐADÁS CÍME. Segédlet a gyakorlati órákhoz. 2.Gyakorlat. Göcs László

Tájékoztató. Értékelés. 100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 40%.

HiCap a legjobb megoldás ha Gigabit Ethernetről

GNSS a precíziós mezőgazdaságban

TESZT A LELKE AZ FTTX / XPON HÁLÓZATNAK IS

Wireless technológiák Meretei Balázs

A Planck-eloszlásokról és a fényforrások ekvivalens színhőmérséklet -eiről Erbeszkorn Lajos

2011. május 19., Budapest UWB ÁTTEKINTÉS

13. KOMMUNIKÁCIÓS HÁLÓZATOK

Használati útmutató. Autós CB rádió PNI Escort HP 9001

FIGYELMEZTETÉS! : Az eszközben lévő optikai modul segítségével lehetőség van a sugarak +/- 90 vízszintes és a +/- 5 függőleges irányú állítására!

Ugye Ön is tudta már? Kérdések és válaszok a bázisállomás működése kapcsán

A szférák zenéjétől és az űridőjárásig. avagy mi a kapcsolat az Antarktisz és a műholdak között. Lichtenberger János

MIKRO-TÜKÖR BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY

Rövid ismertető. Modern mikroszkópiai módszerek. A mikroszkóp. A mikroszkóp. Az optikai mikroszkópia áttekintése

Hegyi Ádám István ELTE, április 25.

Informatikai hálózattelepítő és - Informatikai rendszergazda

Átírás:

Fénytávközlő rendszerek és alkalmazások 2015 ősz Szabadtéri optikai összeköttetés

Bevezetés A szabadtéri optikai átvitelt (FSO- free space optic) jelenleg ígéretes alternatív megoldásnak tartják a sávszélesség igényes alkalmazásokban, különösen a hozzáférési hálózatok utolsó szakaszában FSO alkalmazási példák: Cellás rendszerekben a bázisállomások közötti kapcsolat megvalósítása Épületek közti összeköttetés multicampus egyetemi hálózat Repülőterek, kórházak Nagy sebességű, nagy kapacitású tartalék link, katasztrófa utáni link FSO előnyök: Gyors telepítés (nem szükséges árokásás ) Frekvenciaengedély nélkül használható Hátrányok: Érzékeny a hőmérsékletre (turbulencia), a ködre, stb. => változó csillapítás Történelem i.e. 800: tűz (görögök, rómaiak), i.e.150: füst (indiánok) 1880 photophone (Alexander Graham Bell) 20m 1960-as évek közepe: a NASA hélium-neon lézert használt kommunikációra a földi állomás és műhold, illetve repülőgép között 1980-as évek eleje: légierő (U.S.Air Force) hordozható rendszerként haditengerészet (U.S.Navy) tengeri kommunikációra használta 1980-as évek: műholdas kommunikációs (Németország, Franciaország, Japán) 1990-es évek: megjelenik a magánszektorban

Rendszer felépítése Alapvetően pont-pont összeköttetés Rendszer felépítése Full duplex

Környezeti problémák Levegőben történő kommunikáció miatt Terjedési csillapítás Épületek mozgása madarak köd, pára Eső, hó Szcintilláció (felszálló forró levegő) elnyelés Ablak csillapítása akadályok Alacsony felhők az épületek mozgásából és a légköri turbulenciákból származó sugár-vándorlás ne okozzon gondot a kommunikációban Az adóoptikából a vevő felé haladó sugár nem a lézermutatóknál megszokott vékony párhuzamos sugár, hanem annál jóval nagyobb átmérőjű és széttartó, amelynek foltmérete meghaladja a vevőoptikáét az időjárási viszonyokból, légköri zavarokból fizikai kitakarásból (pl. átrepülő madár) eredő zavaró tényezők hatása minél kisebb legyen az átvitel minőségére a vevőoptikának a mérete lehetőleg minél nagyobb méretű A jól megválasztott sugárszéttartás kulcsfontosságú tényezője a könnyű üzembehelyezésnek és a hosszútávú üzembiztos működésnek. 1,5-4 mrad sugárszéttartás

Csillapítás Légköri csillapítás 850nm 1060nm 1250nm 1550nm Hullámhossz [µm] csillapítás látótávolság Tiszta időjárás 0.2 1 db/km 10 25 km Rayleigh szórás Eső 3 9 db/km 2 4 km Geometriai szórás Hó 7 12 db/km 1 2 km Köd, pára 30 80 db/km 200 500 m Mie szórás Erős köd 300 db/km 50 m 500m távolság alatt annyira erőteljesek a lézer megoldások, hogy jellemző alkalmazásoknál még backup rendszereket sem építenek ki hozzá. 500m távolság fölött a légköri tényezők átlagosan (földrajzi elhelyezkedéstől függően) 10-25 óra / naptári ÉV erejéig, megszakíthatják a lézer link működését. Ahol ez az időtartam zavaróan sok (jellemzően a kora reggeli és esti időszakokra korlátozódik, s abból is az átlag felettien ködös részeire), ott mindenképpen érdemes egy backup rendszer beépíteni (pl. Wi-Fi, mikrohullámú link) amire a rendszer szükség esetén automatikusan átáll

Problémák Csak az alábbi problémák merül(het)nek fel - sugár diszperzió - légköri diszperzió - Eső - Hó - Szél - köd(10-100db/km is lehet) - ragyogás, tükröződés - háttérbeli fények, szórt fények - Árnyékolás - Dilattáció - hőmérséklet ingadozás - Légszennyezés - Nap ha pont az egyik adó mögé kerül (K-NY tájolás) - Élőlények (madarak) - Légmozgás - Távolság - szomszédok Előnyök Átlátszó, protokoll független, nagy sávszélesség gyorsan telepíthető, áthelyezhető nem szükséges frekvencia engedély Fény: szabályozás alá eső frekvencia sávokon kívül esik interferencia mentes működés Az adatátvitelhez használt lézer fény érzéketlen a környezet elektromágneseszavarairaésnemokozinterferenciátmáseszközökben, beleértvea vezetéknélküliösszeköttetéseketis. A minimális távolságot és/vagy irányszöget megtartva az FSO link más lézeres összeköttetésekre sincs hatással még akkor sem, ha sugaraik keresztezik egymást. full duplex átvitel alacsony egészségkárosító hatás kiemelkedő adatbiztonság Az alkalmazott lézersugár keskeny és láthatatlan, detektálása a sugáron kívül sem megfigyeléssel sem műszerekkel nem lehetséges. A két végpont között a levegőben a sugár megcsapolása a gyakorlatban nem megoldhatóvagyazonnalészlelhető. A lézerfejmegfelelőelhelyezésévelilletvetakarópanel alkalmazásávala sugárcélhelyszínentúliterjedésemegakadályozható. Még a sugárhoz való hozzáférés esetén is precízen beállított, állványra szerelt lehallgató berendezésre lenne szükség, amely ráadásul csak az egyik irányba folyó adatokat tudná elfogni.

Egészségkárosító hatás? Látás védelem (laser eye safety) 10s ideig közelről belenézve nem károsodik a szem A távolság növekedésével ennek hatása logaritmikusan csökken 1550 nm esetében 50X nagyobb lézer jelerővel lehet dolgozni. Mint 850nm-en (17dB) 400 1400 nm: a fénysugár átmegy a szaruhártyán és a szem lencséken és egyenesen a retinában végződik 1400 nm fölötti hullámhosszon a fény jórészt eltűnik a szaruhártyán és a szem lencséken és így nem zavarják a retinát Nagyobb hullámhossz => kisebb fotonenergia Ugyanakkora teljesítmény nagyobb hullámhosszon több fotont jelent => detekció után több elektron (pl. kétszeres hullámhossz, kétszeres elektronszám) Sebesség, szabvány Sebesség - alacsony (1-10 Mbps) - közepes (10-100 Mbps) - nagy (100-2,5 Gbps; WDM 10 Gbps; teszt: 160 Gbps) Kapcsolatok - E1/T3/E4 - Ethernet, FE, GE - STM, SDH - FDDI, ATM - iscsi, FC - G.703/G.723 -

Optical Wireless Communication (OWC) VLC (Visible Light Communication) Kommunikáció látható fénnyel adatátvitel látható fénnyel, tipikusan a megvilágításra is használt eszközök segítségével VLC motiváció Közösségi kommunikáció, trendek Széles körben használt (mindenhol, mindig kapcsolatban) Biztonság (nehezen lehallgatható) LED trendek LED technológia (hatékonyság, fényesség) LED ár Környezeti trendek Nincsenek ismert egészségügyi kockázatai Energiahatékony Egyéb (VLC tulajdonságok) láthatóság Nincs interferencia a kommunikációra használt elektromágneses jelekkel Nincs szabályzás erre a frekvenciasávra Multifunkcionális (világítás + kommunikáció)

LED tulajdonságai, fejlődése Light Emitting Diode (LED) más fényforrásokkal szemben Kis méret Páratartalomra magas tolerancia Relatív hosszú élettartam Minimális hőtermelés Alacsony teljesítmény igény Relatív gyors válaszidő Ár/ Fényerő arány 100 10 1 Ár és minőség változása => LED lámpák elterjedése 0 Izzó Lámpa 2003 LED Halogén Lámpa 2005 LED 2010 LED Fénycső HID (nagy intenzitású kisülőlámpa) 2015 LED 50 100 150 Fényerő/ teljesítmény arány Lehetséges alkalmazási területek Terület szerint Kültéri Beltéri Sebesség szerint Kissebesség Helymeghatározás (ID) Elektronikus fizetés Ajtónyitás (kulcs nélküli ajtó) Járművek közti kommunikáció(vvlc) Víz alatti kommunikáció Nagysebesség Li-Fi Funkció szerint Külső megjelenítés Adatszórás Biztonság (RF kapcsolat nem megengedett) Nagysebességű internet

Alkalmazási példák Repülőtér & Vasútállomás Érkezési & indulási adatok Helyi információs pontok Világítási infrastruktúra Földi járművek - repülőgép Bevásárló központ Reklám, elektromos kuponok, stb. Cégtábla Reklám, menüs rendszer Lámpa & mobil Pl. közlekedési információk Otthon & iroda & kávéház, stb Internet, otthoni hálózat Repülőgép & kórház RF kommunikáció nem megengedett (EMI) Door Lock Sign Board Chinese English Korean Chinese Korean English Li-Fi Lefelé: VLC Felfelé VLC Infra?

Beltéri alkalmazás LED Illumination Infrastructure Mindenhol jelenlévő Fixed-to-Infra Mobile-to-Infra Mobile-to-Fixed Mobile-to-Mobile Biztonság

Kültéri alkalmazás Közlekedés vezérlése Kültéri reklámtáblák Vehicle-to-Infra Vehicle-to-Vehicle Reklám bevásárlókocsi LED lámpa elhelyezkedése Plafonon Földön, fagyasztó alsó részén, stb.

Kihívások: moduláció sebesség R+G+B LED Fehér fény előállítása Kék LED+Foszfor réteg - Drága - RGB egyensúly beállítása nehéz Világítástechnikában nem kedvelt - Nagyobb sávszélesség (100Mbps) - WDM technológia lehetősége - Olcsó => Világítástechnikában népszerű - Foszforréteg lassú válaszideje korlátozza a sávszélességet (10Mbps) - Moduláció a szín eltolódását okozhatja Sávszélesség javítása Csak kék használata kommunikációra (szűrés) Sávszélesség javul => Teljesítmény kb. 10% => SNR romlás, hossz csökken 1 0.9 0.8 0.7 db Relative response 0-5 -10-15 -20-25 0 10 20 30 40 50 freq MHz White response Blue response normalised Intensity 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Wavelength nm

Kihívások: Zaj (optikai zajok) Napfény DC fotóáramot hoz létre Vevőben AC csatolással blokkolható Sötétzajt okoz Egyéb optikai zajok Fénycső, izzólámpa Elektromos interferencia miatt AC fotóáram komponensek jelennek meg Hatás csökkenthető Optikai szűrés Kivéve: a kívánt jel hullámhosszán Elektromos szűrés

Víz alatti kommunikáció látható fény segítségével Olajfúró kutaknál történő alkalmazás (olaj/gázmezők) Kikötők védelme Környezeti paraméterek megfigyelése éghajlat, szennyeződés, katasztrófa előrejelzés Víz alatti felderítések segítése Természeti erőforrások Tengeri jelenségek Mélytengeri régészet Búvárok közti kommunikáció Tudományos adatgyűjtés Víz alatti keresés Tárgyak detektálása Óceán alján képalkotás & térképészet Víz alatti kommunikáció - kihívások Nagyfrekvenciás RF Extrém magas csillapítás a vízben Kisfrekvenciás RF Elfogadható csillapítás Limitált sávszélesség (távolságfüggő) Akusztikus (hang) Az adó jele irányítatlan (körsugárzó) Hang terjedési sebesség alacsony a vízben Magas fogyasztás veszteség: energia terjedés & hangelnyelés Terjedési veszteség => csak távolságtól függ Hangelnyelés => távolság és frekvencia függvényében növekszik => korlátozza a sávszélességet LASER Egyirányú VLC Körsugárzó / kevésbé irányított Vízben fényelnyelés minimuma van

Miért VLC? Csillapítási minimum: Kék (400-450nm)