본 고에서는 반도체 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 가시광 무선통신 기술에 대한 국내외 표준 동향을 기술한다. 가시광 무선통신은 조명 및 통신을 융합함으로써 녹색성장 저탄소의 효과가 있으며, 생활의 불편함이 없이 저탄소를 실현할 수 있다. 저탄소 LED는 조명 인프라를 바꾸는 신성장 기술로 급부상하고 있다. LED는 백열전등에 비하여 전기 절감 효과가 높고, 형광등에 비하여 수은을 사용하지 않아 친환경적이다. 통신 및 조명 환경 변화에 부응한 기술로서, LED 조명과 동시에 통신을 할 수 있는 가시광 무선통신 융합 기술이 등장하였다. 본 고에서는 조명과 통신의 전혀 다른 산업이 융합된 기술로 탄생하게 된 기술적 배경, 가시광 무선통신의 국내 TTA 표준 및 국제 IEEE 802.1.57 표준 동향 등을 설명한다.
본 논문에서는 조명용 LED와 솔라 셀을 사용하여 실내 무선광 통신이 가능함을 보인다. 조명용 LED를 광원으로 사용하면 조명과 신호의 송신을 겸할 수 있으며, 솔라 셀을 수광 소자로 이용하면 조명광을 수신하여 에너지를 축적하는 동시에 신호를 검출할 수 있기 때문에 별도의 통신 시설을 설치하지 않고 전송이 가능하여 매우 편리하다. 실험에서는 조명용 LED와 솔라 셀을 사용하여 9.6 kbps 속도로 무선광 데이터 전송을 실시하였다.
LED 무선 가시광 통신기술의 성능을 1Gb/s 이상으로 높이기 위해서는 실내환경에서 다중 반사로 인한 멀티패스 효과를 없애주어야 한다. 본 논문에서는 이러한 멀티패스 효과를 없애주기 위하여 빔포밍 기술을 접목한 LED 무선 가시광 LAN 통신을 위한 MAC 프로토콜을 제안하고자 한다. 본 MAC 프로토콜은 각 방향으로 빔포밍 된 빛을 각 방향에 대한 방향코드와 함께 송신하는 절차가 삽입되어 있는 것이 특징이다. 또한, 기존의 무선 LAN 과는 달리 충돌감지가 어려운 무선 가시광 통신의 특징을 감안하여 중앙 집중형 polling 기법을 사용하였다. 또한 본 논문에서 제안한 MAC 프로토콜의 성능을 평가하여 그래프로 나타내었다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제39권1호
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pp.63-67
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2015
백색 발광 다이오드는 조명과 통신이 동시에 가능하여 많은 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 고출력 백색 LED와 저가형 광 다이오드, 프레넬 렌즈로 구성된 가시광 통신의 특성을 연구하였다. LED 구동회로는 고전력 MOSFET과 MOSFET 전용 구동칩을 사용하여 LED가 고속으로 온오프 되게 스위칭 하였다. 사용한 LED의 대역폭은 8 MHz로 측정되었다. 그러나 실내 조명환경을 고려한 500 lx 조도 하에서 통신 속도는 PIN 광 다이오드인 SFH213의 낮은 스펙트럼 감도와 낮은 신호전력으로 인해 1 Mbps까지만 가능하였다. 시스템 대역폭을 확장하기 위하여 프레넬 렌즈를 적용한 경우 수신단의 PIN 광 다이오드에 LED의 집광된 광 전력이 입사되도록 하여 LED의 대역폭까지 변조될 수 있었다. 프레넬 렌즈에 의한 신호대 잡음비는 40 dB 이상 향상되었다.
LED 기반 가시광 통신 시스템은 RF통신과 달리 인체에 무해하며, 주파수 허가를 받을 필요가 없고, 주파수 간섭이 없으며, 넓은 가시광 대역을 사용할 수 있는 시스템이다. 또한 물리적 보안 기능을 제공하며, 고속 멀티미디어 데이터 전송이 가능한 장점을 지니고 있어 본 논문에서 가시광 통신 단말기를 구현하기 위한 적합한 변조기법을 제시하였고 구현하였다.
국내외 에너지 정책에 힘입어 LED 조명 보급이 늘어나면서 관련된 광 무선 기술이 주목받고 있다. 적외선 무선통신 포트를 장착한 상용 제품들이 수 년 전부터 공급되었다. 이들이 시장을 주도하지는 못했지만 LED 조명을 이용한 가시광 무선통신은 조명의 커버리지 안에서 안정된 출력과 채널 환경이 매력적이다. 하지만 조명 기능을 우선적으로 유지시켜야 하는 상황에서 광 신호를 다루는 해결책이 충분하지 않아 고속 통신에 제약이 따른다. LED 조명 융합 기술을 무선통신 기술 관점으로 접근하는 새로운 연구가 다양하게 이루어지고 있다. 무선통신은 RF 기반의 시스템이 대부분이지만, 무선 패킷 수요 증가를 고려하여 새로운 주파수 자원에 의한 근거리 무선 보조 수단으로 광 무선통신이 제안되고 있다. 이에 관하여 LED 조명과 연계한 광 무선통신 기술의 현황과 전망을 기술하였다.
빌딩 등 건물에너지 절약에 대한 관심이 전 세게적으로 날로 증가하고 있으며, BEMS(Building Energy Management System)을 효율적으로 운용하기 위한 IT 기술에 대한 연구를 지속적으로 진행하고 있다. 최근 LED 조명기술의 발전으로 LED를 제어하여 에너지 절감효과를 극대화 할 수 있으며 BEMS에 이러한 LED 조명 제어기술들이 개발되고 있다. 본 논문에서는 건물에 설치되어 있는 LED조명과 연동되어 있는 객체감지 센서를 ZigBee 통신을 활용하여 서버와 연결이 되며, 사용자가 서버와 연결된 PC를 통해 모니터링 및 제어가 가능한 시스템을 제안하였다. 설계한 구조를 기반으로 빌딩에서 객체를 감지하여 LED 조명을 실시간으로 모니터링 및 제어 가능한 기능을 제안하고, 관련 Software 개발을 통해 구현가능성을 입증하였다.
LED(Light Emitting Diode) 소자는 현대 기술의 발달로 형광등이나 전구보다 수명이 길고 전력소모가 작으며 제어가 쉽다는 장점을 가지고 있다. 이러한 이유로 LED 소자를 이용한 조명이 많이 사용되고 있다. LED를 이용한 광통신 기술은 LED를 이용한 조명기술이 발전하면서 무선통신으로 다시금 주목 받고 있는 기술이다. LED 조명을 이용하여 본 연구에서는 PC모듈 기반으로 LED의 White 조명을 이용한 VLC(Visible Light Communication) 송 수신기 모듈의 정보 전송 시스템을 구현하고 전송 기술의 성능을 분석하였다. 초기 거리 값은 ~ 50cm 이상으로 하여 정보를 전송할 수 있는 시스템을 이루었으며, LED 모듈의 효율을 증가시키기 위해 렌즈의 유무에 따라 효율이 다른 것을 확인할 수 있었으며, 구현된 연구의 성능을 분석하고 응용방법과 가능성에 대하여 확인하고자 한다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제36권8호
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pp.1111-1116
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2012
현재 LED 조명을 이용한 실내 광무선 통신 기술은 상당히 폭 넓게 연구되고 있다. 각 가정에 설치된 전력선 인프라를 조명통신에 접목할 경우 홈 네트워크의 광대역 접속에 대한 요구를 충족시 킬 수 있는 매우 유용한 방법으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 LED를 실내조명용과 원격제어를 위한 통신용의 두 가지 조건을 만족시키는 시스템을 설계하고, 광무선제어 성능을 검증하기 위하여 모형차를 제작하여 통신조건을 만족시키는 적절한 조도를 제시하였다. 간이 테스트베드를 이용하여 동작실험을 성공적으로 수행하였다. 가시권에서만 통신할 수 있는 제한에도 불구하고 제안된 기술은 원격제어 시스템이 필요한 전자파 장애지역에서 광무선 통신 기술을 적용하는 새로운 응용영역을 개척할 수 있을 것으로 기대된다.
본 논문에서는 고휘도, 신뢰성, 저 전력 소비, 긴 수명의 장점을 가진 조명으로 사용되는 LED를 이용한 실내 조명제어 가시광통신 시스템을 구현하기 위한 연구를 수행하였으며, 현재 가속화 되고 있는 유비쿼터스 등의 다양한 응용분야의 적용 가능성을 확인하고자 한다. 이러한 시스템을 구현하기 위해 컴퓨터 프로그래밍 언어를 사용하여 Date 신호를 전송하는 가시광 통신 송 수신기를 설계하여 통신 성능 실험을 하였다. 이번 연구 결과 원활한 Date의 송 수신이 이루어지는 실내 조명제어 가시광통신 구현이 가능함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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