Underwater wireless light communication system is quite necessary to retrieve recorded data from underwater devices or the black box without taking back it body. In this paper, a research on the light sensor technology in underwater wireless light communication under turbid sea was studied. A noise source under turbid sea for light communication was analysed, and a sensor system for light sensing using the reference light signal to remove the noises and to improve the output swing power wasstudied. Also, an underwater communication system was manufactured to validate the good performance of the development system, and using the system, the good performance of the developed system was validated through the light communication test in the tank containing the turbid sea water was presented.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.38
no.7
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pp.923-928
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2014
Communication underwater is severely limited when compared to communications in air because water is essentially opaque to electromagnetic radiation except in visible range. Acoustic systems are capable of long range communication, but offer limited data rates and significant latency due to the speed of sound in water. On the other hand, optical wireless communication has been proposed as one of the best alternatives to meet the requirements of the underwater observation and subsea monitoring systems. It will help In this study, we are developing an underwater optical communication system that integrates with a depot ship floating on the water. An interface between LED lighting communication system and Bluetooth module is presented to support the underwater-to-air communications. Error free image and text transmission at 3 m of water were achieved at bit rates of 230.4 kbps. This development effort will enhance infrastructure to efficiently interconnect between underwater wireless systems and command ship networks for underwater monitoring.
Underwater optical wireless communication (UOWC) is a good candidate for high-speed underwater wireless communication. In this work, we compare the performance of several modulation techniques for a UOWC system consisting of a light-emitting diode (LED) with an operating wavelength of 405 nm and a Si avalanche photodiode (APD). In this work, we consider six modulation schemes: 4-quadrature amplitude modulation (QAM), 8-QAM, quadrature phase shift keying (QPSK), binary phase shift keying (BPSK), on-off keying (OOK), and 4-pulse amplitude modulation (PAM). We also consider the cases of pure water and seawater for the working conditions. Our results show that 4-QAM and 8-QAM perform the best, in terms of communication distance and transmission power efficiency, for all water types considered.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.2
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pp.309-314
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2012
In this paper, we present surface-to-underwater visible light communication systems using white LEDs. Pulse position modulation (PPM)-based analogue data communications and on-off keying-based digital data communications systems are developed. Inexpensive and commercial power-LEDs and photo-diodes are used to construct two types of systems. We report the experimental results obtained from the prototype systems to show the possibility of an optical underwater visible light transceiver as a basis for short range underwater wireless network. Their performance deteriorates more than the atmosphere's one because of attenuation and scattering of the light in water, but these results are promising for the potential to create more robust network interface that improve medium performance such as a LED modulation and a photo-detector demodulation.
Jeong-Min Lee;Sung Yong Seo;Young Soo Lim;Kang-Jun Baeg
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.36
no.2
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pp.143-150
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2023
Underwater wireless communication is a challenging issue for realizing the smart aqua-farm and various marine activities for exploring the ocean and environmental monitoring. In comparison to acoustic and radio frequency technologies, the visible light communication is the most promising method to transmit data with a higher speed in complex underwater environments. To send data at a speedier rate, high-performance photodetectors are essentially required to receive blue and/or cyan-blue light that are transmitted from the light sources in a light-fidelity (Li-Fi) system. Here, we fabricated high-performance organic phototransistors (OPTs) based on P-type donor polymer (PTO2) and N-type acceptor small molecule (IT-4F) blend semiconductors. Bulk-heterojunction (BHJ) PTO2:IT-4F photo-active layer has a broad absorption spectrum in the range of 450~550 nm wavelength. Solution-processed OPTs showed a high photo-responsivity >1,000 mA/W, a large photo-sensitivity >103, a fast response time, and reproducible light-On/Off switching characteristics even under a weak incident light. BHJ organic semiconductors absorbed photons and generated excitons, and efficiently dissociated to electron and hole carriers at the donor-acceptor interface. Printed and flexible OPTs can be widely used as Li-Fi receivers and image sensors for underwater communication and underwater internet of things (UIoTs).
The paper presents a numerical underwater channel model developed in MATLAB for estimating the optical link budget between a light emitting diode (LED) based optical transmitter and a photo diode (PD) receiver when operated in the harbor, coastal and deep waters locations in the Bay of Bengal. The water samples are collected at different locations in the Bay of Bengal using a water sampler during an offshore research cruise. The optical attenuation, the main inherent parameter determining the range of the optical communication link is identified for the different waters using an underwater irradiance measurement system in the laboratory. The identified parameters are applied to the numerical model and found that a 10 W LED and a photo diode based system can provide the optical budget required for a horizontal underwater communication range of about 0.5, 14 and 35 m in the harbor, coastal and deep waters locations respectively. By increasing the transmitter power to 50 W, the operating range of the communication link could be increased up to 53 m in deep water locations in the Bay of Bengal.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.17
no.5
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pp.853-858
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2022
In this paper, we show a simultaneous transmission of underwater optical wireless power transfer and underwater optical wireless communication. A laser diode is used for electric-to-optic conversion at the transmitter and a solar cell is used for optic-to-electric conversion at the receiver. We optimized the transmitter and receiver for the best performance. The laser diode is a 100-mW laser diode and showed a conversion efficiency of 18.5%. The experimental results showed a 0.33-% DC-to-DC underwater power transfer efficiency at 5 m and a data rate of 100 kbps at 1 m.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2016.10a
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pp.579-582
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2016
Recently, wireless communication system has been widely used in a variety of fields along with the remarkable advancement of communication technology. Sound communication system in underwater wireless communication is utilized in underwater communication since it has better transmission capacity than the existing RF. However, sound communication system has the problems such as low speed communication, transmission delay and limited bandwidth, and the studies have been actively conducted on the visible light communication underwater to improve these problems. Therefore, the visible light communication underwater using ASK modulation is suggested for the effective communication in this article.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.37
no.5
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pp.527-532
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2013
The wireless visible light communication technology has received great attention for high-data rate services in the room and underwater. However, performance of a visible light seawater link is limited by multiple constraints from the current light source and detector technology, and underwater channel conditions. In this paper, performance of the line of sight underwater link was analyzed in terms of signal to noise ratio and bit error rate of the detector. Roles of different parameters such as data rate, transmission distance, and attenuation coefficient, are studied. Through the modeling and simulation of the OOK and L-PPM modulation technologies for undersea environment application, the advantages and limitations are described in detail.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.37
no.4
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pp.425-430
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2013
Robust and high speed underwater communication is severely limited when compared to communications in terrestial. In free space, RF communication operates over long distances at high data rates. However, the obstacle in seawater is the severe attenuation due to the conducting nature. Acoustic modems are capable of long range communication up to several tens of kilometers, but it has low data-rate, high power consumption and low propagation speed. An alternative means of underwater communication is based on optics, wherein high data rates are possible. In this paper, the characteristics of underwater channel in the range of visible wavelength is investigated. And the possibility of optical wireless communication in underwater is also described. The LED-based transceiver and CMOS sensor module are integrated in the system, and the performance of image transmission was demonstrated.
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