Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: XXVII Международной научно-практической конференции «Технические науки - от теории к практике» (Россия, г. Новосибирск, 30 октября 2013 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Информатика, вычислительная техника и управление

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции, Сборник статей конференции часть II

Библиографическое описание:
Петрусь И.П. ВОЗМОЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ НА Ж/Д ТРАНСПОРТЕ // Технические науки - от теории к практике: сб. ст. по матер. XXVII междунар. науч.-практ. конф. № 10(23). Часть I. – Новосибирск: СибАК, 2013.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов
Статья опубликована в рамках:

 

Выходные данные сборника:

 

 

ВОЗМОЖНОСТИ  ТЕХНОЛОГИИ  БЕСПРОВОДНОЙ  ОПТИЧЕСКОЙ  ПЕРЕДАЧИ  ДАННЫХ  НА  Ж/Д  ТРАНСПОРТЕ

Петрусь  Иван  Павлович

аспирант,  Уральский  Государственный  Университет  Путей  Сообщения,  г.  Екатеринбург

E-mail: 

 

CAPABILITIES  OF  THE  WIRELESS  OPTICAL  TECHNOLOGY  DATA  TRANSFER  IN  RAILWAY  TRANSPORT

Ivan  Petrus

graduate  student,  Ural  State  University  of  Railway  Transport,  Ekaterinburg

 

АННОТАЦИЯ

В  данной  статье  показана  возможность  практического  использования  технологии  беспроводной  оптической  передачи  данных  на  железнодорожном  транспорте,  как  способ  снижения  убыточности  пригородных  пассажирских  перевозок.

ABSTRACT

This  article  illustrates  possibility  of  practical  using  wireless  technology  optical  data  transmission  in  railway  transport  as  a  way  to  reduce  the  loss  of  commuter  traffic.

 

Ключевые  слова:  беспроводные  сети  передачи  данных;  коммуникационная  линия  в  видимом  свете;  светодиоды.

Keywords:  wireless  local  area  network;  visible  light  communication;  light-emitting  diode.

 

Существование  востребованной  гражданами  и  прибыльной  для  перевозчика  услуги  подключения  к  сети  интернет  во  время  нахождения  пассажиров  поезда  в  пути  не  вызывает  сомнения  на  сегодняшний  день.  C  учётом  убытков  холдинга  «Российские  железные  дороги»  от  пригородных  пассажирских  перевозок,  которые  по  данным  их  пресс-центра  в  2013  году  превысят  22  млрд.  рублей  [2],  отрасль  нуждается  в  способах  повышения  её  доходности  и  сокращения  её  расходов.  Так,  например,  возможность  одновременной  трансляции  видео  высокого  разрешения  всем  пассажирам,  которые  находятся  в  одном  вагоне  электропоезда  (или  в  купе,  если  речь  идёт  не  о  пригородных  пассажирских  перевозках),  на  их  собственные  мобильные  устройства,  являясь  платной  услугой,  может  повысить  доходность  пассажирских  перевозок. 

В  этом  на  помощь  нам  может  придти  не  дорогое  техническое  решение,  которое  позволит  реализовать  эти  сервисы  качественно,  а  именно  предоставить  беспрерывный  доступ  с  большой  пропускной  способностью  к  сети  беспроводной  передачи  данных  внутри  подвижного  состава.  Таким  решением  может  быть  построение  локальных  сетей  при  помощи  инновационной  VLC  технологии  (Visible  Light  Communication  —  коммуникационная  линия  в  видимом  свете),  которая  использует  в  роли  передатчика  данных  светодиоды  видимого  излучения.

VLC  технология  подразумевает  использование  видимого  спектра  электромагнитных  волн  в  качестве  среды  передачи  данных.  VLC  технологии  известны  уже  давно,  но  сравнительно  новой  и  показывающей  высокие  достижения  стала  её  вариация  с  использованием  светодиодов.  Суть  технологии  VLC  на  светодиодах  заключается  в  том,  что  при  помощи  модулятора  светодиоды  в  очень  быстрой  последовательности  включаются  и  выключаются,  таким  образом,  передавая  данные  в  двоичном  коде.  Для  человеческого  глаза  эти  модуляции  неуловимы,  поэтому  воспринимаются  просто  как  сплошной  поток  света  [5].

Иными  словами  такая  лампа  с  массивом  светодиодов  способна  освещать  помещение  и  одновременно  с  этим  передавать  данные  со  скоростью  до  800  Мбит/с  на  неограниченное  число  устройств  находящихся  в  зоне  достаточной  освещённости,  которая  на  сегодняшний  день  составляет  10  м2.  Таких  успехов  в  мае  2011  года  добилась  группа  инженеров  института  телекоммуникаций  Фраунгофера,  института  Генриха  Герца  (Fraunhofer  Institute  for  Telecommunications,  Heinrich  Hertz  Institute)  (Берлин,  Германия)  [4].

При  этом  сам  подвижной  состав  может  получать  доступ  к  сети  интернет,  например  через  ретрансляторы  сигналов  сотовой  связи  GSM/UMTS  (репитеры)  установленные  вдоль  пути  следования  поездов  или  через  сигнал  со  спутника,  что  уже  было  успешно  апробировано  в  конце  2012  года  на  направлениях  Москва-Санкт-Петербург,  Москва-Нижний  Новгород,  Москва-Хельсинки,  Санкт-Петербург-Нижний  Новгород  компанией  ОАО  «ФПК»  (дочернее  общество  ОАО  «РЖД»)  в  кооперации  с  оператором  сотовой  связи  «МегаФон»  [3].

Отмечу,  что  аналогичная  вариация  технологии  VLC  с  использование  светодиодов  для  передачи  данных  была  продемонстрирована  в  июне  2011  года  немецким  ученым,  профессором  университета  Эдинбург  (Великобритания)  и  почетным  профессором  университета  Jacob’s  University  города  Бремен  (Германия)  Гарольдом  Хаасом  (Harald  Haas)  в  рамках  проекта  D-Light.  В  котором  были  использованы  микросветодиоды  на  основе  нитрида  галлия  расположенные  на  матрице  размером  16х16  мм,  но  им  удалось  достичь  величины  пропускной  способности  лишь  100  Мбит/с  [5].

Дешевизна  построения  локальных  сетей  на  светодиодах  видимого  излучения  обусловлена  тем,  что  хватает  лишь  дополнительных  несколько  компонентов  для  подготовки  светодиодов  так,  чтобы  они  функционировали  в  качестве  передатчиков  данных.  Само  же  использование  ламп  с  массивом  светодиодов,  которые  имеют  больший  срок  службы  и  существенно  более  низкое  энергопотребление  по  сравнению  с  традиционными  лампами  накаливания  ведёт  к  повышению  энергоэффективности  и  как  следствие,  к  снижению  денежных  расходов  на  покупку  энергоносителей.  Низкие  затраты  также  определены  возможностью  встраивания  в  существующую  инфраструктуру,  ведь  осветительное  оборудование  присутствует  в  каждом  пассажирском  вагоне  и  в  каждом  купе.  Достаточно  установить  лишь  два  светодиодных  светильника  с  модуляторами  для  покрытия  беспроводной  оптической  сетью  передачи  данных  (WLAN)  всего  пассажирского  вагона  открытого  типа.

Кроме  того  эксплуатация  данной  технологии  не  требует  использования  частот,  занимаемых  другими  беспроводными  технологиями  передачи  данных,  поэтому  она  подходит  для  зон  чувствительных  к  радиоволнам  и  не  станет  вмешаться  в  производственный  процесс,  в  котором  участвуют  радиопередачи.  Также  она  может  быть  использована  в  системах  регулирования  дорожного  трафика  для  передачи  данных  между  поездом  и  светофором.

При  этом  односторонняя  передача  данных  не  является  существенной  преградой  для  реализации  технологии,  в  связи  с  тем,  что  с  возможна  комбинация  её  с  технологией,  например,  PowerLAN  (он  же  dLan  —  direct  Lan  или  PLC  —  Power  Line  Сommunication,  коммуникации  по  линии  электропередач)  для  обратного  направления,  которая  позволяет  передавать  данные  по  электросети.  Не  является  преградой  и  необходимость  размещения  фотоприемника  на  принимающих  устройствах  пользователей  (ноутбуках,  коммуникаторах,  планшетных  ПК,  смартфонах),  в  роли  которого  может  выступить  фотодиод. 

Следует  отметить,  что  препятствием  может  служить  высокое  влияние  шумов,  которые  возникают  из-за  естественного  и  постороннего  искусственного  окружающего  света,  ограничивает  использование  технологии  в  хорошо  освещаемых  солнечным  светом  помещениях  и  на  открытых  пространствах.  Наряду  с  этим  не  изучено  влияние  данной  технологии  на  организм  человека,  хотя  существуют  исследования  показывающие,  что  светодиодное  освещение  является  наиболее  комфортным  для  глаз,  нежели  иные  способы  искусственного  освещения  [1].

Совершенствование  технологии  изготовления  светодиодов  сделает  их  менее  дорогостоящими  и  соответственно  использование  технологии  менее  затратной,  а  потребность  в  высокоскоростной  передаче  данных  на  пользовательские  устройства,  несомненно,  возрастёт,  что  подчёркивает  ценность  возможности  её  обеспечения  на  железнодорожном  транспорте  уже  сегодня.

Положительный  эффект  от  реализации  данной  технологии  может  поспособствовать  её  экспансии  в  других  областях,  в  таких  как  автомобильный  и  авиакосмический  транспорт,  в  медицинской  сфере,  а  также  для  «общения»  мобильных  цифровых  устройств.

 

Список  литературы:

1.Никифоров  С.Д.  Физические  аспекты  восприятия  полупроводникового  света  человеческим  глазом  //  Компоненты  и  технологии.  —  2008.  —  №  89.  —  С.  84—94.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://elibrary.ru/item.asp?id=15143602  (дата  обращения:  30.10.2013).

2.Пресс-центр  ОАО  «РЖД»  Объемы  пригородного  сообщения  в  субъектах  РФ,  по  которым  проходит  Московская  железная  дорога,  будут  приводиться  в  соответствие  с  оплаченным  заказом  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://press.rzd.ru/news/public/ru?STRUCTURE_ID=656&layer_id=4069&refererPageId=704&refererLayerId=4067&id=82876  (дата  обращения:  30.10.2013).

3.Пресс-центр  ОАО  «РЖД»  ОАО  «ФПК»  (дочернее  общество  ОАО  "РЖД")  внедряет  беспроводной  Интернет  в  поездах  дальнего  следования  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://press.rzd.ru/news/public/ru?STRUCTURE_ID=654&layer_id=4069&id=80506  (дата  обращения:  30.10.2013).

4.Anagnostis  Paraskevopoulos  Data  are  traveling  by  light  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2011/august/data-traveling.html  (дата  обращения:  30.10.2013).

5.Harald  Haas  Wireless  data  from  every  light  bulb  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.ted.com/talks/harald_haas_wireless_data_from_every_light_bulb.htm  (дата  обращения:  30.10.2013).

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий