Mô hình nghiên cứu thực nghiệm về truyền dữ liệu thời gian thực sử dụng ánh sáng đèn LED

Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015)
Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015)

Mơ Hình Nghiên Cứu Thực Nghiệm Về Truyền Dữ
Liệu Thời Gian Thực Sử Dụng Ánh Sáng Đèn LED
Đỗ Trọng Tuấn1†, Hà Duyên Trung1†, La Văn Thiện1, Phan Van Huy1, Lương Tuấn Hải2
1

2

Viện Điện tử Viễn thông, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Cục Thông tin liên lạc, Tổng cục Hậu cần kỹ thuật, Bộ Công an
†
Emails: {tuan.dotrong, trung.haduyen}@hust.edu.vn

Abstract— Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất và thực thi một
mơ hình thực nghiệm truyền thơng dữ liệu song công qua kênh
truyền ánh sáng trắng giữa hai thiết bị đầu cuối như
PC/Embedded Computer, smartphone/tablet. Các thiết bị này
được kết nối với các Front-End qua cổng Universal Serial Bus
(USB) 2.0 và một bộ chuyển đổi từ chuẩn USB sang RS232. Ở
phân lớp ứng dụng, chúng tôi phát triển một phần mềm được cài
trên thiết bị đầu cuối cho phép cấu hình các tham số và truyền
các dữ liệu (gồm chuỗi văn bản, ảnh) tới front-end. Ngồi ra,
chúng tơi sẽ trình bày kiến trúc hệ thống truyền thơng bằng ánh
sáng nhìn thấy (VLC-Visible Light Communications), nguyên
mẫu thiết kế một testbed VLC song công sử dụng môi trường
trong nhà. Các kết quả thực nghiệm đã đánh giá độ trễ truyền
thời gian thực phụ thuộc vào tốc độ và kích thước dữ liệu. Ngoài
ra, khoảng cách truyền dẫn sẽ được tăng lên nếu mơ hình chuyển
tiếp đa chặng VLC được áp dụng.

thơng bằng ánh sáng nhìn thấy lần đầu tiên được đề xuất bởi
Toshihiki Komine, Nhật Bản vào năm 2004 [1], sau khi ơng có
một nghiên cứu cơ bản về các đặc tính của đèn LED trong
chiếu sáng [2]. Và từ đó đến nay, cơng nghệ VLC được các
nhóm nghiên cứu trên thế giới tiếp tục phát triển mạnh mẽ như
hiệp hội truyền thơng bằng ánh sáng nhìn thấy tại Nhật Bản
(Visible Light Communications Consortium – VLCC) [3],
nhóm dự án OMEGA châu Âu [4], diễn đàn nghiên cứu thế
giới vô tuyến (the Wireless World Research Forum - WWRF)
[5] và rất nhiều nhóm nghiên cứu khác trên toàn thế giới. IEEE
đã đưa ra chuẩn 802.15 dành cho một thế hệ mạng không dây
mới trong đó có VLC [6]. Có thể khái quát một số định hướng
nghiên cứu chính của các nhóm VLC trên tồn thế giới như cải
thiện tốc độ và khoảng cách truyền dữ liệu [7-8], nghiên cứu về
các đặc tính kênh truyền [9-10], nghiên cứu các phương pháp
điều chế [11] và một số định hướng nghiên cứu khác.
Trong bài báo này, chúng tơi trình bày về kiến trúc hệ thống
truyền dữ liệu (chuỗi văn bản, hình ảnh) thời gian thực bằng
ánh sáng đèn LED trắng. Một nguyên mẫu đã được thiết kế
testbed VLC song công để truyền dữ liệu môi trường trong nhà.
Các kết quả thực nghiệm về tốc độ, kích thước dữ liệu và
khoảng cách truyền dẫn dữ liệu thời gian thực qua kênh truyền
ánh sáng trắng
Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau: phần II
trình bày mơ hình hệ thống VLC bao gồm kiến trúc hệ thống,
kênh truyền lý thuyết và mơ hình thực nghiệm hệ thống VLC
môi trường trong nhà. Phần III đưa ra thiết kế chi tiết dựa trên
mơ hình thực nghiệm trong thực tế và kết quả đạt được của mơ
hình đã triển khai. Cuối cùng, chúng tôi kết luận bài báo trong

phần IV.

Keywords- Kênh truyền ánh sáng, truyền thơng thời gian thực,
mơ hình thực nghiệm.

I.

GIỚI THIỆU

Trong những năm trở lại đây, công nghệ truyền thơng bằng
ánh sáng nhìn thấy (Visible Light Communications – VLC)
ngày càng được các nhà khoa học quan tâm và nghiên cứu. Ý
tưởng sử dụng Diode phát quang (Light Emitting Diode –
LED) cho cả triển khai hạ tầng chiếu sáng và truyền tin xuất
phát từ rất nhiều yếu tố thực tiễn. Hiện nay, LED được kỳ vọng
sẽ thay thế các nguồn chiếu sáng truyền thống như đèn sợi đốt
và đèn huỳnh quang bởi chúng có rất nhiều điểm ưu việt như:
cơng suất tiêu thụ thấp, bền, tính thẩm mỹ cao và linh hoạt
trong quá trình triển khai hạ tầng chiếu sáng… Do vậy, LED
hứa hẹn sẽ là thiết bị chiếu sáng thế hệ mới trong tương lai,
thay thế hoàn toàn các đèn sợi đốt và huỳnh quang. Bên cạnh
đó, cơng nghệ sử dụng sóng tần số vơ tuyến (Radio Frequency
- RF) đang bộc lộ rất nhiều nhược điểm như cạn kiệt tài nguyên
vô tuyến, băng thông hẹp và ảnh hưởng tới sức khỏe con
người, máy móc thơi thúc chúng ta đi tìm cơng nghệ mới giải
quyết các vấn đề trên. Ngồi ra, LED là thiết bị bán dẫn có khả
năng bật tắt ở tốc độ siêu cao. Bằng cách sử dụng ánh sáng
trắng để truyền tin, chúng ta có thể giải quyết được rất nhiều
vấn đề còn tồn đọng của công nghệ RF và mở rộng băng thông
được xuống cho các thiết bị đầu cuối. Như vậy, LED không chỉ

được sử dụng như một thiết bị chiếu sáng thông minh mà cịn
được sử dụng như một thiết bị truyền thơng băng siêu rộng.
Hiện tại có rất nhiều dự án nghiên cứu khoa học trên thế
giới về VLC đã và đang được triển khai. Cơng nghệ truyền

ISBN: 978-604-67-0635-9

II.

MƠ HÌNH HỆ THỐNG VLC

A. Kiến trúc hệ thống VLC
Mơ hình thiết kế kiến trúc hệ thống VLC song cơng được
biểu diễn trên Hình 1. Hệ thống bao gồm các front-ends được
kết nối với thiết bị đầu cuối để nhận dữ liệu từ lớp trên được
đưa xuống dưới dạng các tín hiệu điện hoặc đưa các tín hiệu
thích hợp để các đầu cuối xử lý và giải mã tín hiệu. Mỗi frontend cũng được kết nối với một LED và một Photodiode (PD)
để phát và thu tín hiệu quang. Dữ liệu được truyền nhận giữa
hai đầu cuối qua các front-ends.
Các đầu cuối cho phép người dùng truyền và nhận dữ liệu ở
là các chuỗi văn bản hoặc ảnh. Đầu cuối ở đây có thể là một

437
437


Thảo
Quốc
Gia
2015vềvềĐiện

ĐiệnTử,
Tử,Truyền
TruyềnThơng
Thơng và
TinTin
(ECIT
2015)
HộiHội
Thảo
Quốc
Gia
2015
và Cơng
CơngNghệ
NghệThơng
Thơng
(ECIT
2015)

PC (Personal Computer), máy tính nhúng hay thậm chí là các
smart phone. Một phần mềm được cài đặt tại mỗi thiết bị đầu
cuối truyền, nhận và hiển thị dữ liệu. Phần mềm này có nhiệm
vụ tạo ra các luồng bit nhị phân từ dữ liệu của người dùng và
đưa xuống lớp vật lý thành tín hiệu điện, qua một bộ chuyển
đổi chuẩn USB sang RS232 và đưa vào bộ phát của front-end.
Ở phía ngược lại, phần mềm có nhiệm vụ nhận luồng bit từ bộ
thu và khôi phục dữ liệu để hiển thị cho người dùng. Ngoài ra,
phần mềm này có khả năng tính tốn trễ và thơng lượng trễ khi
người dùng truyền một đoạn dữ liệu.

Model for VLC Full-Duplex
Circuit

Terminal

Bits Stream

n

Pr   Pri

(3)

i 1

Terminal

Bits Stream
Channel 1
LED

01010101010

Lens

Concentrator

PD

Hình 2: Mơ hình kênh truyền VLC

Sự phân bố năng lượng điện tại máy thu phụ thuộc vào sự
phân bố độ rọi của nguồn sáng. Độ rọi thể hiện độ sáng trên
một bề mặt được chiếu sáng. Cường độ sáng tại góc  được
tính theo (4) dựa trên định luật Lambert’s Cosine [12]

VLC Frontend

VLC Frontend

PD

Concentrator

01010101010

Lens

LED

Channel 2

Hình 1. Kiến trúc hệ thống VLC

I    I  0  cos m  

Trên thực tế, phần lớn các LED thương mại được sản xuất
theo định luật Lambert’s Cosine. Cường độ sáng giảm khi góc
tới  tăng. Trong đó I(0) là cường độ sáng trung tâm của LED,
 là góc bức xạ và m là bậc của sự phát thải Lumberton.

Độ rọi ngang Ehor tại điểm A(x,y) cho bởi [12]

Front-end là phần cứng bao gồm một bộ phát và một bộ
thu. Bộ phát nhận tín hiệu điện dạng xung theo dữ liệu truyền
đi, chuyển đổi sang tín hiệu điện phù hợp để điều khiển cường
độ sáng của LED thay đổi theo tín hiệu đầu vào. Bộ thu nhận
tín hiệu quang và chuyển đổi sang tín hiệu xung để đưa vào bộ
chuyển đổi RS232 sang USB. Ngồi ra, chúng tơi sử dụng
LENs cho đèn LED để tập trung ánh sáng vào một góc khối
nhỏ hơn nhằm tăng hiệu suất phát quang. Ở phía thu, một bộ
tập trung quang sử dụng ngay trước PD để giới hạn FOV (Field
of View) của PD nhằm hạn chế các nguồn ánh sáng khơng
mong muốn từ bên ngồi.

Ehor 

(m  1) Ar
2 D 2

cos cos m 

I  0  cos m   cos  
Dd2

(5)

Trong đó Dd là khoảng cách giữa LED và bề mặt đặt máy thu.
C. Mơ hình kênh truyền thực nghiệm
Trong phần này, chúng tôi tiến hành khảo sát kênh truyền ở
hai môi trường khác nhau nhằm đánh giá sự phụ thuộc của chất

lượng hệ thống VLC vào mơi trường thí nghiệm. Từ đó, có thể
rút ra kết luận về ưu nhược điểm của các môi trường kênh
truyền để điều chỉnh thiết kế hợp lý. Hình 3 và Hình 4 thể hiện
hai mơi trường thí nghiệm thực tế.

B. Kênh truyền VLC
Trong phần này, chúng tơi sẽ phân tích về lý thuyết về mơ
hình kênh LOS trong nhà (Hình 2). Các thơng số như suy hao
đường và công suất quang nhận được rút ra dựa vào các thông
số đo sáng. Đây là đại lượng quan trọng cho việc lựa chọn đặc
tính của các đèn LEDs thích hợp được sử dụng trong thử
nghiệm thực tế sau này.
Mối liên hệ giữa công suất thu và công suất phát cho kênh
truyền VLC được biểu thị qua công thức sau:
Pr  Pt LL
(1)
Trong đó: LL hệ số suy hao trên đường truyền, được xác định
bởi [1]

LL 

(4)

(2)
Hình 3. LED và PD đặt trong mặt phẳng nằm ngang

Trong đó Ar là diện tích vật lý bề mặt photodiode, D là khoảng
cách thu phát,  là góc bức xạ tại máy phát,  là góc tới phía

Hình 3 cho thấy LED và PD được đặt trên cùng một mặt

phẳng. Với môi trường này, chúng ta phải che chắn để tạo ra
một điều kiện thí nghiệm lý tưởng. Vì vậy, chúng có một số
nhược điểm như: (1) hệ thống không thể hoạt động nếu PD
hướng ra ngoài cửa sổ và chịu ảnh hưởng của các nguồn ánh
sáng không mong muốn. (2) Mặt phẳng thí nghiệm phải ít bị

thu, m là bậc của LED Lumberton, 1/ 2 là bán góc tại nửa cơng
suất phát, và nó xác định chiều rộng của chùm tia sáng của
LED.
Trong trường hợp có nhiều kênh LOS, cơng suất nhận được
bằng tổng các công suất thu của mỗi đường LOS

438
438


Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015)
Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015)

phản xạ và rất bằng phẳng để thỏa mãn điều kiện thẳng hàng
thu phát. Chính vì những lý do đó, rất khó để thiết lập thí
nghiệm và nếu có thể sẽ tốn rất nhiều thời gian.

muốn. Cuối cùng, tín hiệu đầu ra của mơ-đun thu chính là xung
điện để đưa vào bộ chuyển đổi RS232 sang USB (Hình 10).
TTL Signal
Differential signal

Receiver
Optical Channel

Decision

PD

01010101

USB to COM

Data

DC 5V-2A

Hình 10. Sơ đồ khối thiết kế phía thu

Sau khi thiết kế, Front-End được chế tạo và đóng gói như
minh họa trên Hình 11 để thuận tiện cho q trình thí nghiệm
và di chuyển.
Hình 8. LED và PD đặt trong mặt phẳng dọc

Chính vì vậy, mơ hình kênh truyền được thay đổi như trên
Hình 8. Trong mơ hình này, các nguồn nhiễu từ bên ngồi được
hạn chế đi vào phía thu do: (1) LED và PD được đặt theo trục
đứng, (2) PD được đặt trong một ống PVC với độ sâu 8cm. Với
mơ hình kênh truyền này, thí nghiệm có thể được thiết lập
nhanh chóng ở nhiều mơi trường. Điều này vơ cùng quan trọng
trong việc triển khai và đánh giá các testbed mới thiết kế.
III.

THIẾT KẾ CHI TIẾT VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Hình 11. Front-end VLC song công

A. Đầu cuối thu phát VLC song cơng
Trong phần này sẽ trình bày mơ hình thiết kế chi tiết của
front-end (đầu cuối thu phát) VLC song cơng có khả năng
truyền các dữ liệu đa phương tiện như văn bản hoặc hình ảnh.
Như đã đề cập ở các mục trước, front-end gồm hai phần: môđun phát và mơ-đun thu nên thiết kế sẽ được trình bày lần lượt
theo hai khối như vậy.
Dữ liệu đầu vào của mô-đun phát là các xung tín hiệu điện
0V-3.3V từ bộ chuyển đổi USB sang RS232 (Prolific PL2303)
biểu diễn luồng bit dữ liệu. Tín hiệu đi vào mơ-đun phát được
khuếch đại (OPA211-TI) và tạo thành tín hiệu điều khiển LED
1W Luxeon bật tắt. Đầu ra mơ-đun phát là tín hiệu quang của
đèn LED bật tắt theo xung đầu vào (Hình 9).
Differential signal

TTL Signal

B. Mơ hình thực nghiệm và kết quả đạt được
USB to TTL
Converter

COM PORT #1

0101010101

VLC Front - End

Full-duplex
Transfer
VLC

Testbed
@ASELab
between 2 PC

PC or Embedded
Computer

COM PORT #2

Transmitter Module

Channel
Data

USB to COM

01010101

LED

Amplifier

TTL to USB
Converter

0101010101

VLC Front - End

DC 5V-2A

Hình 12. Mơ hình truyền tin sử dụng một đầu cuối

Hình 12 chỉ ra mơ hình thiết lập thí nghiệm cho testbed đã
thiết kế. Hai front-ends khác nhau được kết nối với hai cổng
RS232 riêng biệt của cùng một máy tính. Do vậy, có thể xem
PC này mơ hình hóa hai PC ảo riêng biệt. Dữ liệu dạng văn bản
và hình ảnh được truyền trong thời gian thực giữa hai PC này.

Hình 9. Sơ đồ khối thiết kế phía phát

Dữ liệu đầu vào của mơ-đun thu là tín hiệu quang nhận
được từ phía phát. Qua một đổi chuyển quang điện (PD
Hamamastu S6968), tín hiệu sau đó đi qua một khối so sánh
(LM393 - TI) và quyết định để đưa ra dạng tín hiệu điện mong

439
439


Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015)
Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015)

vào file log (Hình 15); (3) Truyền hình ảnh song công với định
dạng khác nhau, độ phân giải và tốc độ bit khác nhau, hiện thị
hình ảnh nhận được, đo độ trễ truyền dẫn và lưu vào file log.

Hình 15. Nội dung của tập tin logPing.txt

Sau đây là các kịch bản thí nghiệm khác nhau đã được thực

hiện để đánh giá khả năng truyền tin của hệ thống testbed
VLC song công thời gian thực.
Kịch bản 1: Đo độ trễ bằng lệnh PING
Gửi lệnh “Ping” tại các tốc độ bit khác nhau. Tại mỗi tốc
độ bit, lặp lại 20 lần và lưu dữ liệu vào một file log theo định
dạng transmit_time; receive_times; transmission_delay.
Kịch bản 2: Truyền gói tin (văn bản, hình ảnh)
Truyền văn bản ở tốc độ bit khác nhau trên cả hai kênh
truyền VLC. Tại mỗi tốc độ bit, lặp lại 10 lần với mỗi kênh
VLC đoạn văn bản “Visible Light Communications” và lưu dữ
liệu vào một file log theo định dạng: transmit_time;
receive_time; transmission_delay.
Truyền hai hình ảnh phổ biến: Foreman có dung lượng
7.7kB; độ phân giải 248×203 pixels, và Lena có dung lượng
31.6kB; độ phân giải 200×200 pixels. Tại mỗi tốc độ bit, thí
nghiệm được lặp lại 10 lần truyền và lưu giữ liệu vào một file
log với định dạng: transmit_time; receive_time;
transmission_delay.

Hình 13. Giao diện phần mềm được cài trên đầu cuối: Text-transfer
mode

3

Hình 14. Giao diện phần mềm được cài trên đầu cuối: Image-transfer
mode

Mơ hình sử dụng một đầu cuối có một số ưu điểm ban đầu
như: (1) Dễ dàng thiết lập thí nghiệm, (2) dễ dàng lập trình để
tính tốn trễ và thơng lượng chính xác vì hai máy tính ảo (từ

một máy tính thật) sử dụng cùng một đồng hồ vật lý. Tuy
nhiên, chúng ta có thể thiết lập thí nghiệm với mơ hình hai đầu
cuối một cách đơn giản bằng cách thay đổi giao thức tính trễ
của phần mềm sử dụng cơ chế phản hồi (feedback). Lúc này
chúng ta sẽ vẫn tính tốn trên một đồng hồ vật lý của đầu cuối
phát dữ liệu và nhận feedback trở về.
Phần mềm được sử dụng trong các thí nghiệm VLC (Các
Hình 13 và Hình 14) được thiết kế cho thí nghiệm truyền dữ
liệu thời gian thực với những chức năng chính sau đây: (1) đo
độ trễ truyền thơng qua lệnh “Ping”. Các nhãn thời gian của
các gói tin “Ping” tại thời điểm bắt đầu phát gói tin ở máy phát
và thời điểm nhận được gói tin ở máy thu được ghi lại. Các giá
trị độ trễ được tính tốn dựa trên các nhãn thời gian và lưu vào
các file log, với mơ hình hai đầu cuối, chúng ta se thay đổi
giao thức bằng cách phía thu gửi một bản tin feedback về máy
phát, sau đó máy phát nhận được và ghi lại thời gian nhận
được gói feedback và tín hành tính tốn; (2) Truyền văn bản
song cơng với tốc độ bit khác nhau, đo độ trễ truyền và lưu

Baud rate=19,2 (kbps)
Baud rate=28,8 (kbps)

2.5

Delay (s)

2

1.5

1

0.5

0
0

1

2

3
4
Data (kbyte)

5

6

7

Hình 16. Độ trễ gói tin theo kích thước dữ liệu ở các tốc độ baud rate
khác nhau 19,2 kbps và 28,8 kbps, khoảng cách truyền dẫn 80 cm

Thực hiện đo độ trễ của q trình truyền dữ liệu các gói tin
truyền với hai tốc độ khác nhau lần lượt là 28,8kbps và
19,2kbps. Với mỗi tốc độ chúng tơi thực hiện thí nghiệm 7 lần.
Kích thướng gói tin tăng từ 1kbyte đến 7kbyte. Từ đó ta thu

440

440


HộiHội
Thảo
Quốc
Gia
2015
và Công
CôngNghệ
NghệThông
Thông
(ECIT
2015)
Thảo
Quốc
Gia
2015vềvềĐiện
ĐiệnTử,
Tử,Truyền
TruyềnThông
Thông và
TinTin
(ECIT
2015)
được đồ thị để so sánh độ trễ gói tin theo kích thước dữ liệu ở
2 baud rate trên. Kết quả được thể hiện Hình 16 cho thấy sự
sai khác về độ trễ truyền tin ở các tốc độ baud rate khác nhau.
Điều này được giải thích là khi tốc độ cao hơn cho ta độ trễ
nhỏ hơn vì bộ thu thực hiện tách dữ liệu nhanh hơn, kênh

truyền ít bị nhiễu hơn và ngược lại đối với tốc đọ baud rate
thấp hơn thì độ trễ sẽ tăng lên.

chung và VLC nói riêng khi tín hiệu có ích trên đường truyền
bị suy hao và can nhiễu theo khoảng cách.
3.5
3

C. Đề xuất mơ hình đa chặng song cơng sử dụng nút chuyển
tiếp
Trong các công nghệ truyền thống như vô tuyến (RF) hay
cáp sợi quang, mơ hình đa chặng được sử dụng rất nhiều để
tăng khoảng cách và chất lượng truyền tin. Đây là một giải
pháp rất hay vì chúng ta khơng cần phải thiết kế lại front-end
mà vẫn có thể kéo dài khoảng cách truyền tin. Vì vậy, sử dụng
các nút chuyển tiếp nhằm tăng khoảng cách truyền tin trong
công nghệ VLC là xu hướng tất yếu.
PC/Embedded Device

FRONT-END
Transmitter

COM #1

Receiver

COM #2

RELAY Device

OPTICAL Channel
PC/Embedded Device

FRONT-END
Transmitter

Source Device

Receiver

VLC RELAY
MODEL

Baud rate 19,2 (kbps)
Single-hop
Two-hop

Delay (s)

2.5
2

1.5
1
0.5
0
0

FRONT-END

1

2

Transmitter

3
4
Data (kbyte)

5

6

7

Hình 18. Độ trễ gói tin theo kích thước dữ liệu cho hệ thống đơn chặng
có khoảng cách truyền dẫn 80 cm và đa chặng (2 chặng) có khoảng cách
truyền dẫn 160 cm, ở cùng tốc độ baud rate 19,2 kbps.

Receiver

OPTICAL Channel

FRONT-END

IV.

PC/Embedded Device

VLC là giải pháp công nghệ truyền thông hứa hẹn nhiều
triển vọng, giải quyết được nhiều vấn đề về tài ngun, băng
thơng hay tính an tồn của cơng nghệ RF. VLC có thể trở thành
cơng nghệ truyền tin/chiếu sáng thể hệ mới và sẽ sớm được
ứng dụng vào thực tiễn. Trong bài báo này, chúng tôi đã đưa ra
kiến trúc một hệ thống VLC cơ bản, mơ hình kênh truyền mơi
trường trong nhà của VLC nhằm phân tích và đánh giá các tác
động môi trường ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống. Tiếp
theo, chúng tôi nghiên cứu và thiết kế front-end nhằm chứng
minh khả năng truyền tin của ánh sáng trắng, một số kết quả
thực nghiệm đã đánh giá độ trễ truyền thời gian thực phụ thuộc
môi trường, tốc độ và kích thước dữ liệu. Cuối cùng mơ hình
đa chặng song cơng được đề xuất nhằm làm tăng khoảng cách
truyền tin.

Transmitter
Receiver

KẾT LUẬN

Dest Device

Hình 17. Mơ hình chuyển tiếp đa chặng (2 chặng) song công sử dụng
nút chuyển tiếp trong VLC

Hình 17 là thể hiện của mơ hình đa chặng sử dụng nút
chuyển tiếp trong VLC. Trong mơ hình này, hai đầu cuối là
“Source Device” và “Dest Device” sẽ không truyền thông trực
tiếp mà thông qua một nút chuyển tiếp là “RELAY Device”.
Dữ liệu từ “Source Device” được đẩy xuống Front-End sau đó

được thu bởi front-end của “RELAY Device” từ cổng COM
#1. “RELAY Device” khơng trực tiếp chuyển tín hiệu điện
này sang cổng COM #2 mà sẽ giải mã sau đó mới truyền dữ
liệu xuống cổng COM #2 nhằm giảm thiểu sai sót tối đa. Q
trình tương tự khi “RELAY Device” truyền dữ liệu sang “Dest
Device”. Dữ liệu từ “Dest Device” được truyền sang “Source
Device” cũng bằng cách như vậy tuy nhiên theo hướng ngược
lại.
Thực hiện truyền dữ liệu gói tin trên cùng 1 tốc độ baud
rate 19,2kbps với hai kịch bản khác nhau: đơn chặng (80cm)
và hai chặng (160cm). Truyền dữ liệu đa chặng dựa trên đặc
tính chuyển tiếp khôi phục dữ liệu và bù công suất phát.
Chúng tơi thực hiện 7 lần truyền gói tin trong mỗi kịch bản
với kích thước gói tin tăng dần từ 1kbyte đến 7kbyte. Sau đó,
kết quả thu được như trên Hình 18 so sánh độ trễ giữa hai kịch
bản truyền dữ liệu đơn chặng và đa chặng khi tốc độ dữ liệu
cố định tại 19.2kbps. Nhìn vào đồ thị có sự khác biệt ở độ trễ
là do khoảng cách truyền nhận, nhiễu và khoảng thời gian khôi
phục , bù công suất gây ra.
Nhìn chung. mơ hình đa chặng là giải pháp để tăng khoảng
cách đối với bất cứ hệ thống thông tin vơ tuyến/hữu tuyến nói

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]
[2]

[3]
[4]
[5]
[6]

[7]

441
441

T. Komine, M. Nakagawa, “Fundamental analysis for visible light
communication system using LED lights”, IEEE Trans. on Consumer
Elec. 50 (2004) 100–107.
T. Komine, Y. Tanaka, S. Haruyama, “Basic study on visible-light
communication using light emitting diode illumination”, In: Proceedings
of 8th International Symposium on Microwave and Optical Technology,
2001, pp. 45–48.Haruyama, S.: Visible light communication. IEEE
Trans. on IEICE J86-A (2003) 1284–1291.
VLCC, “Visible Light Communications Consortium”, Japan 2008.
“Home Gigabit Access project”, funded by European Framework 7,
/>“Wireless World Research Forum.” />IEEE, “IEEE P802.15 Working Group for Wireless Per-sonal Area
Networks (WPANs)” 2008.
J. Vucic, C. Kottke, S. Nerreter, K. Habel, A. Buttner, K. D. Langer and
J. W. Waleski, “125 Mbit/s over 5 m Wireless Distance by Use of OOK-


HộiHội
Thảo
Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015)
Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015)
Modulated Phosphorescent White LEDs”, Processing of 35th European
Conf. of Opt. Commun. (2009).
[8] G. Cossu, A. M. Khalid, “3.4 Gbit/s Visible Optical Wireless
Transmission Based on RGB LED”, Optics Express, Vol. 20, No. 26,
2012, pp. B501-B506.Y. Zheng and M. Zhang, Visible Light

Communications Recent Progresses and Future Outlooks, Proc. of
Photonics and Optoelectronics Conf. (2011) 1-6.
[9] X. Zhang, K. Cui, “Experimental Characterization of Indoor Visible
Light Communcation Channels” 8th IEEE International Symposium on
Communications Systems, 2011.
[10] R. Cheng, X. Yan, “Indoor multi-source channel characteristic for
visible light communication”, The Jounal of China University of Posts
and Telecommunications, 2013.
[11] R. Mesleh, H. Elgala and H. Hass, “Optical Spatial Modulation,”
Journal of Optical Communications and Networking, Vol. 3, No. 3,
2011.

[12] Z. Ghassemlooy, W. Popoola, S. Rajbhandari. Optical Wireless
Communication: System and Channel Modelling with Matlab. 2012,
CRC Press.

442
442