RU2698403C1 - Способ беспроводного доступа к сети интернет посредством видимого и инфракрасного света и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ беспроводного доступа к сети интернет посредством видимого и инфракрасного света и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2698403C1 RU2698403C1 RU2018141758A RU2018141758A RU2698403C1 RU 2698403 C1 RU2698403 C1 RU 2698403C1 RU 2018141758 A RU2018141758 A RU 2018141758A RU 2018141758 A RU2018141758 A RU 2018141758A RU 2698403 C1 RU2698403 C1 RU 2698403C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- infrared
- module
- usb module
- internet
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G5/00—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
- G09G5/36—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators characterised by the display of a graphic pattern, e.g. using an all-points-addressable [APA] memory
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
- H04B10/114—Indoor or close-range type systems
- H04B10/116—Visible light communication
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области связи. Технический результат - обеспечение доступа устройства конечного пользователя к высокоскоростной широкополосной сети интернет посредством беспроводной системы связи по модулированному видимому и инфракрасному свету. Устройство содержит роутер, который преобразует данные из сети интернет и подает на матрицу белых светодиодов. С матрицы белых светодиодов модулированный оптический сигнал распространяется в свободном пространстве и достигает фотоприемника видимого света USB-модуля, демодулируется в USB-модуле и подается на устройство конечного пользователя. Данные из устройства конечного пользователя поступают в USB-модуль, где преобразуется и подаются на инфракрасный излучатель. Модулированное излучение инфракрасного диапазона проходит через свободное пространство и поступает на инфракрасный фотоприемный модуль, а электрический сигнал с инфракрасного фотоприемного модуля поступает в роутер, где демодулируется и по протоколу TCP/IP отправляется в глобальную сеть. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к области связи посредством видимого света, в частности, к области устройств точек доступа, предназначенных для обеспечения подключения к широкополосной высокоскоростной сети интернет в беспроводных системах связи по модулированному видимому и инфракрасному свету.
Одной из проблем современных беспроводных сетей с доступом в интернет по радиоканалу является ограниченность частотного диапазона от единиц МГц до 60 ГГц. Поэтому в последнее время начались разработки беспроводных систем связи, использующие на данный момент нерегламентированный электромагнитный частотный диапазон - 790 ТГц - 200 ТГц - видимый и инфракрасный свет. Такие системы используют светодиодное освещение и инфракрасные излучатели для образования двухсторонней передачи данных между пользователем и глобальной сетью.
Известен способ и устройство для осуществления связи посредством видимого света, патент РФ №2623492, 2013 г., патентообладатель ФИЛИПС ЛАЙТИНГ ХОЛДИНГ Б.В. (NL). В патенте RU 2623492 описан способ и устройство для передачи данных по видимому свету, представлен вид кодирования, позволяющий увеличить помехозащищенность. Недостатком данного способа и устройства является то, что в данном способе не поддерживаются современные виды OFDM-модуляций, которые увеличивают скорость передачи сигнала.
Наиболее близким к заявленному решению является способ и устройство для осуществления связи посредствам видимого света по международной заявке WO 2015116420 А1, опубл. 6 августа 2015 г., патентообладатель QUALCOMM INC [US], в которой описываются способ и устройство беспроводной передачи данных посредствам видимого света. В соответствии со способом, сигнал связи по видимому свету может быть передан от первого устройства второму устройству. Сигнал связи по видимому свету может содержать идентификатор первого устройства. В ответ на широковещательный сигнал может быть получена информация для инициирования соединения с третьим устройством. Во втором методе сигнал от первого устройства может быть получен на втором устройстве. Сигнал может содержать идентификатор первого устройства. В ответ на получение сигнала может быть передана информация для установления соединения между первым и третьим устройствами. Устройство для беспроводной связи, содержит средство передачи сигнала и средство для приема сигнала, а именно, средство для приема от первого устройства, на втором устройстве, сигнал связи видимого света (VLC), содержащий идентификатор первого устройства; и средство для передачи в ответ на прием сигнала VLC информации для инициирования соединения между первым устройством и третьим устройством. Недостатком данного способа и устройства является построение исключительно локальной сети передачи данных без возможности выхода в интернет.
Технической проблемой, решаемой с помощью предлагаемого изобретения, является обеспечение доступа пользователя к широкополосной высокоскоростной сети интернет посредством видимого и инфракрасного света.
Поставленная техническая проблема решается за счет того, что в способе беспроводного доступа к сети интернет посредством видимого и инфракрасного света, данные из сети интернет посредствам протокола TCP/IP передают на роутер, который преобразует их в модулирующий информационный сигнал и подает на матрицу белых светодиодов, с матрицы белых светодиодов модулированный оптический сигнал распространяется в свободном пространстве и достигает фотоприемника видимого света USB-модуля, электрический сигнал с фотоприемника видимого света USB-модуля, демодулируется в USB-модуле и подается на устройство конечного пользователя, а данные из устройства конечного пользователя поступают в USB-модуль, который преобразует их в модулирующий информационный сигнал и подает на инфракрасный излучатель, модулированное излучение инфракрасного диапазона проходит через свободное пространство и поступает на инфракрасный фотоприемный модуль, электрический сигнал с инфракрасного фотоприемного модуля поступает в роутер, где демодулируется и по протоколу TCP/IP отправляется в глобальную сеть. А также за счет того, что устройство доступа к сети интернет, содержащее средство передачи сигнала и средство для приема сигнала, дополнительно содержит роутер, подключенный к сети интернет, и выполненный в виде связки модулирующей/демодулирующей платы и платы преобразования частоты, матрицу белых светодиодов в качестве средства передачи сигнала, инфракрасный фотоприемный модуль, в качестве средства приема сигнала и USB-модуль, подключенный к устройству конечного пользователя, содержащий фотоприемник видимого излучения в качестве средства приема сигнала, внутренний инфракрасный излучатель в качестве средства передачи сигнала, внутреннюю плату преобразования частоты и плату модуляции/демодуляции сигнала. Кроме того, в качестве фотоприемников видимого излучения USB-модуля использованы кремниевые фотодиоды, чувствительные в диапазоне волн 350-1100 нм, в качестве фотоприемников инфракрасного фотоприемного модуля использованы фотодиоды, чувствительные в диапазоне длин волн 750-1750 нм, а в качестве инфракрасного излучателя использован лазерный диод с длиной волны излучения 1550 нм, мощностью 80 мВт.
Технический результат достигается за счет того, что в схему точки доступа включен роутер, который подключается через разъем UTP 8Р8С к сети интернет и поддерживает протокол TCP/IP, а также передает информационный высокочастотный сигнал на матрицу белых светодиодов, излучение которых попадает на USB-модуль, который подключается к устройству конечного пользователя (персональный компьютер, ноутбук, планшетный компьютер), реализуя канал беспроводной связи из глобальной сети к пользователю. Наличие роутера в светодиодном светильнике позволяет обеспечить доступ персонального компьютера к широкополосной высокоскоростной сети интернет по видимому свету. Матрица белых светодиодов служит точкой выхода в интернет посредством подачи информационного сигнала с роутера на светодиоды. Канал связи от конечного пользователя организуется с помощью USB-модуля, присоединенного к устройству (персональный компьютер, ноутбук, планшетный компьютер) через разъем USB 3.0 и имеющего в качестве передатчика инфракрасный излучатель. При этом в качестве устройства передачи сигнала выступают матрица белых светодиодов и излучатель инфракрасного света, расположенный в USB-модуле, а в качестве средства приема сигнала - фотоприемный инфракрасный модуль, который расположен рядом с матрицей белых светодиодов и фотоприемник видимого света, расположенный в USB-модуле.
Заявленное решение позволяет обеспечить доступ устройства конечного пользователя (персональный компьютер, ноутбук, планшетный компьютер) к высокоскоростной широкополосной сети интернет посредством беспроводной системы связи по модулированному видимому и инфракрасному свету. Основными преимуществами такой связи является: высокая безопасность и помехоустойчивость, благодаря необходимости размещения приемника и источника в зоне прямой видимости; большая частотная полоса, позволяющая обеспечить доступ в интернет одновременно большой группы пользователей; возможность развернуть сеть в местах, где использование радиочастотного диапазона Wi-Fi невозможно или ограничено.
Заявленное решение поясняется графическими материалами.
На фиг. 1 показана общая схема организации беспроводной сети посредством видимого и инфракрасного света.
На фиг. 1 позициями обозначены: 1 - глобальная сеть интернет, 2 - Ethernet-кабель, 3 - роутер, 3.1 - модулирующая/демодулирующая плата, 3.2 - плата преобразования частоты, 4 - матрица белых светодиодов, 5 - инфракрасный фотоприемный модуль, 6 - прохождение видимого света через свободное пространство, 7 - прохождение инфракрасного света через свободное пространство, 8 - USB-модуль, 8.1 - фотоприемник видимого света, 8.2 - излучатель инфракрасного света, 8.3 - плата преобразования частоты, 8.4 - модулирующая/демодулирующая плата, 9 - устройство конечного пользователя.
Устройство доступа к сети интернет содержит роутер 3, подключенный к сети интернет, и выполненный в виде связки модулирующей/демодулирующей платы 3.1 и платы преобразования частоты 3.2, матрицу белых светодиодов 4 в качестве средства передачи сигнала и, расположенный в зоне прямой видимости, инфракрасный фотоприемный модуль 5, в качестве средства приема сигнала. USB-модуль 8 подключен к устройству конечного пользователя и содержит фотоприемник видимого света 8.1 в качестве средства приема сигнала, внутренний инфракрасный излучатель 8.2 в качестве средства передачи сигнала, внутреннюю плату преобразования частоты 8.3 и плату модуляции/демодуляции сигнала 8.4. В качестве устройства передачи сигнала выступают матрица белых светодиодов 4 и излучатель инфракрасного света 8.2, который расположен в USB-модуле 8, а в качестве средства приема сигнала -инфракрасный фотоприемный модуль 5, который расположен рядом с матрицей белых светодиодов 4 и фотоприемник видимого света 8.1, который расположен в USB-модуле 8.
Способ беспроводного доступа к сети интернет посредством видимого и инфракрасного света реализуется следующим образом.
Беспроводная линия связи из глобальной сети (1) к конечному пользователю может быть организована следующим образом. Данные из интернета по Ethernet-кабелю (2) через разъем UTP 8Р8С посредствам протокола TCP/IP передаются на роутер (3). Модулирующая/демодулирующая плата (3.1) в роутере (3) кодирует данные таким образом, чтобы подготовить их отправку через свободное пространство. Плата преобразования частоты (3.2) понижает частоту сигнала до частоты работы матрицы белых светодиодов (4). Полученный модулирующий информационный сигнал подается на матрицу белых светодиодов (4). Далее модулированный оптический сигнал с матрицы белых светодиодов (4) распространяется в свободном пространстве (6), после чего достигает фотоприемника видимого света (8.1), расположенного на USB-модуле (8). Фотоприемник видимого света (8.1) преобразует оптический сигнал в электрический. Электрический сигнал с фотоприемника видимого света, поступает на плату преобразования частоты (8.3), где частота сигнала повышается до исходной. Далее сигнал поступает на модулирующую/демодулирующую плату (8.4), где кодируется согласно протоколу USB 3.0 и подается на устройство конечного пользователя (9).
Беспроводная линия связи от пользователя в глобальную сеть может быть организована следующим образом. Данные из устройства конечного пользователя (9) (персональный компьютер, ноутбук, планшетный компьютер) через разъем USB 3.0 поступают в USB-модуль (8). Модулирующая/демодулирующая плата (8.4) в USB-модуле (8) кодирует данные таким образом, чтобы подготовить их отправку через свободное пространство. Плата преобразования частоты (8.3) понижает частоту сигнала до частоты работы инфракрасного излучателя и подает на излучатель инфракрасного света (8.2). Модулированное излучение инфракрасного диапазона, проходит через свободное пространство (7) и поступает на инфракрасный фотоприемный модуль (5). Инфракрасный фотоприемный модуль (5) преобразует оптический сигнал в электрический. Электрический сигнал поступает на плату преобразования частоты (3.2), где частота сигнала повышается до исходной. Далее сигнал поступает на модулирующую/демодулирующую плату (3.1), где кодируется согласно протоколу TCP/IP и через разъем UTP 8Р8С по Ethernet-кабелю (2) уходит в глобальную сеть (1). Устройства приема и передачи сигнала как по-видимому, так и по инфракрасному свету должны располагаться в зоне прямой видимости друг от друга.
В качестве примера, светодиодная матрица реализована на основе белых светодиодов OSRAM 5630. В качестве роутера использована связка модулирующей/демодулирующей платы MikroTik и платы преобразования частоты. Роутер подключается к сети интернет посредством разъема UTP 8Р8С. В качестве фотоприемника инфракрасного фотоприемного модуля (5) использованы InGaAs фотодиоды фирмы ThorLabs FDGA-05, чувствительные в диапазоне длин волн от 750 нм до 1750 нм.
В качестве фотоприемников видимого света USB-модуля используются кремниевые фотодиоды фирмы ThorLabs FDS-100, чувствительные в диапазоне 350-1100 нм. Чипы Realtek RTL использованы в качестве модулирующей/демодулирующей платы USB-модуля. USB-модуль подключается к устройству конечного пользователя (персональный компьютер, ноутбук, планшетный компьютер) через разъем USB 3.0. В качестве инфракрасного излучателя используется лазерный диод фирмы ThorLabs FPL1055T с длиной волны излучения 1550 нм, мощностью 80 мВт.
Заявленное решение позволяет создать двухсторонний высокоскоростной широкополосный канал подключения пользователя к сети интернет посредством видимого и инфракрасного излучения.
Claims (5)
1. Способ беспроводного доступа к сети интернет посредством видимого и инфракрасного света, отличающийся тем, что данные из сети интернет посредствам протокола TCP/IP передают на роутер, который преобразует их в модулирующий информационный сигнал и подает на матрицу белых светодиодов, с матрицы белых светодиодов модулированный оптический сигнал распространяется в свободном пространстве и достигает фотоприемника видимого света USB-модуля, электрический сигнал с фотоприемника видимого света USB-модуля, демодулируется в USB-модуле и подается на устройство конечного пользователя, а данные из устройства конечного пользователя поступают в USB-модуль, который преобразует их в модулирующий информационный сигнал и подает на инфракрасный излучатель, модулированное излучение инфракрасного диапазона проходит через свободное пространство и поступает на инфракрасный фотоприемный модуль, электрический сигнал с инфракрасного фотоприемного модуля поступает в роутер, где демодулируется и по протоколу TCP/IP отправляется в глобальную сеть.
2. Устройство доступа к сети интернет, содержащее средство передачи сигнала и средство для приема сигнала, отличающееся тем, что оно содержит роутер, подключенный к сети интернет, и выполненный в виде связки модулирующей/демодулирующей платы и платы преобразования частоты, матрицу белых светодиодов в качестве средства передачи сигнала, инфракрасный фотоприемный модуль, в качестве средства приема сигнала и USB-модуль, подключенный к устройству конечного пользователя, содержащий фотоприемник видимого света в качестве средства приема сигнала, внутренний инфракрасный излучатель в качестве средства передачи сигнала, внутреннюю плату преобразования частоты и плату модуляции/демодуляции сигнала.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в качестве фотоприемников видимого света USB-модуля использованы кремниевые фотодиоды, чувствительные в диапазоне волн 350-1100 нм.
4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в качестве фотоприемников инфракрасного фотоприемного модуля использованы фотодиоды, чувствительные в диапазоне длин волн 750-1750 нм.
5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в качестве инфракрасного излучателя использован лазерный диод с длиной волны излучения 1550 нм, мощностью 80 мВт.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141758A RU2698403C1 (ru) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | Способ беспроводного доступа к сети интернет посредством видимого и инфракрасного света и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141758A RU2698403C1 (ru) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | Способ беспроводного доступа к сети интернет посредством видимого и инфракрасного света и устройство для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2698403C1 true RU2698403C1 (ru) | 2019-08-26 |
Family
ID=67733729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018141758A RU2698403C1 (ru) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | Способ беспроводного доступа к сети интернет посредством видимого и инфракрасного света и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2698403C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU199497U1 (ru) * | 2019-12-24 | 2020-09-03 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Устройство оптической беспроводной сети |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU101303U1 (ru) * | 2010-09-16 | 2011-01-10 | Александр Леонидович Куприн | Система обеспечения беспроводного доступа в интернет или к локальным сетям |
| US20130208184A1 (en) * | 2010-04-27 | 2013-08-15 | Interdigital Patent Holdings, Inc. | Inter-device communications using visible light |
| US20150147067A1 (en) * | 2013-11-25 | 2015-05-28 | Daniel Ryan | System and method for communication with a mobile device via a positioning system including rf communication devices and modulated beacon light sources |
| US20150223277A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Qualcomm Incorporated | Using visible light communication to manage wireless communications between devices |
| US20150280823A1 (en) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | Osram Sylvania Inc. | Techniques for selective use of light-sensing devices in light-based communication |
-
2018
- 2018-11-27 RU RU2018141758A patent/RU2698403C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130208184A1 (en) * | 2010-04-27 | 2013-08-15 | Interdigital Patent Holdings, Inc. | Inter-device communications using visible light |
| RU101303U1 (ru) * | 2010-09-16 | 2011-01-10 | Александр Леонидович Куприн | Система обеспечения беспроводного доступа в интернет или к локальным сетям |
| US20150147067A1 (en) * | 2013-11-25 | 2015-05-28 | Daniel Ryan | System and method for communication with a mobile device via a positioning system including rf communication devices and modulated beacon light sources |
| US20150223277A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Qualcomm Incorporated | Using visible light communication to manage wireless communications between devices |
| US20150280823A1 (en) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | Osram Sylvania Inc. | Techniques for selective use of light-sensing devices in light-based communication |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU199497U1 (ru) * | 2019-12-24 | 2020-09-03 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Устройство оптической беспроводной сети |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8208818B2 (en) | Optical free space transmission system using visible light and infrared light | |
| Wang et al. | Network architecture of a high-speed visible light communication local area network | |
| US9461741B2 (en) | Signal transmission method and apparatus | |
| CN102811091B (zh) | 基于可见光通信的宽带接入装置及方法 | |
| CN1174569C (zh) | 使用扩频法的光纤通信 | |
| Perwej | The next generation of wireless communication using Li-Fi (Light Fidelity) technology | |
| CN103368645B (zh) | 室内无线光高速双向通信系统 | |
| CN103427903A (zh) | 一种基于无线接入点的可见光通信系统 | |
| US20230224038A1 (en) | Trigger-based optical wireless communication system | |
| Hadi | Wireless communication tends to smart technology li-fi and its comparison with wi-fi | |
| Bhalerao et al. | Visible light communication: A smart way towards wireless communication | |
| US20220303004A1 (en) | Wireless communication system, wireless terminal equipment, wireless base station equipment and wireless communication methods | |
| Uysal | Visible light communications: from theory to industrial standardization | |
| RU2698403C1 (ru) | Способ беспроводного доступа к сети интернет посредством видимого и инфракрасного света и устройство для его осуществления | |
| CN103812560A (zh) | 基于可见光和无线电频的混合型通讯系统 | |
| Lorenz et al. | LiFi Towards 5G: Concepts Challenges Applications in Telemedecine | |
| Lee et al. | Design of a hybrid free space optical and visible light communication system for indoor wireless data broadcasting | |
| CN203827350U (zh) | 阅览器终端、阅览系统 | |
| Arinze et al. | Development of A Light Fidelity System for Improving Network Performance in a Wireless Local Area Network | |
| WO2022148686A1 (en) | Apparatus and methods for exchanging data in a hybrid optical wireless communication system | |
| CN208539904U (zh) | 一种室内无线光通信上行链路 | |
| Zhong et al. | Seamless integration of indoor VLC with WDM-PON based on hierarchically modulated constant envelope OFDM | |
| Nguyen et al. | On achievable rate region using location assisted coding (LAC) for FSO communication | |
| Kaushik et al. | Light fidelity: a new prototype in wireless communication | |
| CN211580245U (zh) | 实现光通信和照明于一体的装置、终端通信装置和系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201128 |