Earticle

LED 통신은 LED(Light Emitting Diode)에서 나오는 가시광선을 이용해 정보를 전송하는 무선통신기술로 RF(Radio Frequency) 통신의 문제점인 주파수 할당, 인체 내 유해성, 보안의 취약성, 전자기기 간 간섭 등을 극복할 수 있는 기술이다. LED를 이용하여 조명과 통신을 동시에 사용할 수 있는 융합 기술로 유비쿼터스 환경에 적합하다. 본 논문에서는 LED, PD(Photodiode) 및 MCU(Micro Controller Unit)를 이용한 LED 통신 시스템의 데이터 전송 알고리즘을 개발하였고 구현하는 과정을 소개한다.

LED communication is a wireless communication technology to transmit information using visible light coming out from the LED(Light Emitting Diode). It is a technique that can overcome RF(Radio Frequency) communication problems that are frequency allocations, human body hazards, security vulnerabilities, and interference between electronic devices. As a technique that can be used as lighting and communications with using LED, LED communication is suitable for ubiquitous environment. This paper introduces the process of data transmission algorithm for LED communication systems algorithm using LED, PD(Photodiode), and MCU(Micro Controller Unit).

본 논문에서는 사용자가 존재할 때만 LED 조명을 활성화해서 통신 기능을 수행하고 사용자가 없을 때에는 자동으로 LED 조명을 비활성화 할 수 있는 종합 제어 시스템 기반 기술을 디자인하고 구현하였다. 이 시스템은 마이크로 콘트롤러를 이용한 사용자 감지 기능을 수행하는 HW 모듈과 웹을 통한 종합 제어 시스템 SW 모듈로 구성된다. 마이크로 콘트롤러 보드는 ATMega2560를 이용하 여 설계하고, 적외선과 초음파 센서를 이용하여 사용자 유무를 판단하였으며, 웹 기반의 모니터링 시스템은 스마트 디바이스를 통해 서 제어할 수 있도록 구성하였다. 두 모듈의 연동 테스트를 통해서 본 시스템의 유효성을 검증하였다.

In this paper, we implemented total monitoring system in which LED light turned on only when user detected and LED light turned out only when user disappeared. This system is composed of two modules, one is HW board based on Micro Controller and the other is SW control system based on Web server. Micro controller board is based on ATMega2560 chip which is connected with Infra Red and Ultra sonic sensors. Web based monitoring system was designed can be used in smart device. The validity of this monitoring system was proved by integration test of two modules.

LED-to-LED visible light communication (VLC) is a technology that LEDs are used as both transmitters and receivers. In this paper, we studied a micro-LED-to-micro-LED VLC since micro LEDs have faster modulation speed and are used in various applications recently. The frequency responses and SNRs were measured for all possible combinations of four LED colors (red, green, blue, and white) in the transmitter and the receiver. Through this, the theoretical maximum channel capacity was estimated for each combination case. Finally, we conducted an experiment with the optimal transmitter and receiver LED set and investigated its performance.

LED communication is a communication technology to transmit data using visible light coming out from the light emitting diode(LED). It is a technique that can overcome radio frequency(RF) communication problem that is an interference between electronic devices. As a technique that can be used as lighting and communications with using LED, LED communication systems are suitable for ubiquitous environment. This paper introduces the process of data transmission algorithm for LED-ID systems algorithm using LED, photodiode(PD), and micro controller unit(MCU) and analyzes the performance of the algorithm.

본 논문에서는 스텝핑 모터와 연동하여 방향 제어되는 LED 빔 포밍 통신 시스템을 HW로 구현하였다. ATMega1284 MCU를 이용하여 제어 보드를 구성하였으며, PC와 연결되는 RS232 IO와 스텝핑 모터 구동 보드 제어용 포트(Port)를 이용하여 외부 인터페이스를구성하였다. 스텝핑 모터는 200 PWM으로 360도 회전하고 동시에 반경이 커지는 아르키메디스의 소용돌이(Archimedian Spiral) 방식을 적용하여 목표하는 지점을 선택적으로 조명할 수 있도록 하였다. 이 빔 포밍은 RS232와 연결된 PC 툴(tool)에 의해서 제어되며,ATMega1284 MCU 보드가 호스트(host) 역할을 하였다. 빔 포밍의 동작은 실제 구현된 HW/SW 기반으로 그 유용성을 검증하였다.

In this paper, we implemented LED beam forming communication system controlled by stepping motor. ATMega1284 was used as a MCU of main control board which has two main external IO, one is RS232 for connection with PC, the other is PORT for connection with motor driving board. Stepping motor rotated 360 degree when provided 160 clock and its rotation radius was increased by Archimedian Spiral. So LED can provide its light anywhere in the space and its beam forming was controlled by PC connected with RS232 of main control board. The action of beam forming was verified via actual HW/SW implementation.

본 논문에서는, 실내 환경 LED-ID 통신 시스템에서의 고속 데이터 전송을 위한 라인코딩 기법에 대해 연구하였다. LED-ID 기술은 LED를 통해 방사되는 가시광을 이용한 차세대 통신 시스템으로, 유비쿼터스 네트워크 서비스 구축 시 에너지 절감 효과를 가져올 수 있다. 또한 LED-ID 통신 시스템은 기존 인프라를 활용하여 고출력 전송이 가능하며 유지 보수 비용을 절감할 수 있다. 그러므로, 기존 RF 시스템에 비해 실내 무선 통신 구축에 있어서 다양한 장점을 가진다. 이러한 장점을 바탕으로, 본 논문에서는 실내 환경의 LED-ID 통신 채널을 분석하고, 분석된 채널에 적합한 라인 코딩 (NRZ, AMI, 4B5B, HDB3, 8B10B)을 도출하여 고속 데이터 전송을 실현하고자 한다.

In this paper, we studied line coding technology tendency for high speed data communication at LED-ID (Identification) communication system in indoor environment. A LED-ID technology is a communication using visible ray (RGB) that come out in LED device. It is energy curtailment effect and possible in ubiquitous network service applications. The LED-ID system has the above advantages about that the communication throughout the whole room is enabled by high power lighting and lighting equipment with white colored LED which are easy to install and have good outward appearance. Therefore, the transmission by light waves is more suitable for wireless networks than by radio waves. We compared with the NRZ, AMI, 4B5B, HDB3, 8B10B line coding for efficient in error detection and serves data transmission of high speed.

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 지니 고 있어 본 논문에서 가시광 통신 단말기를 구현하기 위한 적합한 변조기법을 제시하였고 구현하였다.

Visible light communication is a novel way of green communication. In this paper, we present the novel idea of wireless communication services such as indoor navigation systems, where users can tell where they are by detecting a signal from LED lights.

본 논문에서는 LED 기반의 가시광 통신 시스템에서 효율적인 데이터 전송을 하기 위해 가변적인 RGB 인터리빙 기법을 제안하였다. 빛을 데이터 전송의 자원으로 활용하는 가시광 통신 시스템은 빛의 성질과 빛의 3원색의 영향을 받게 된다. 그러나 빛의 반사, 회절 그리고 중첩과 같은 빛의 성질은 전송하고자 하는 데이터의 간섭을 발생시켜 데이터의 Burst error를 발생시키게 된다. 이러한 문제점은 가시광 통신 시스템의 BER 성능을 열하 시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 논문은 가변적인 RGB 인터리빙 기법을 활용하고자 한다. 가변적인 RGB 인터리빙을 통하여, 데이터의 Burst error를 줄일 수 있으며, 가시광 통신 시스템의 채널 간 간섭을 줄일 수 있다. 또한, 데이터의 중요도나 사용자의 요구사항에 따라 달라지는 QoS를 만족하기 위해 제안 시스템을 적용하면 사용자가 요구하는 QoS를 제공할 수 있으며 효율적인 데이터 전송을 할 수 있게 한다.

In this paper, we propose a variable RGB interleaving technique for efficient data transmission in LED based visible light communication system. Visible light communication systems that utilize light as a resource for data transmission are affected by the nature of light and the three primary colors of light. However, the nature of light, such as light reflection, diffraction, and superposition, causes interference of the data to be transmitted, causing burst errors in the data. Such a problem causes the BER performance of the visible light communication system to degrade. To solve these problems, this paper attempts to utilize the variable RGB interleaving technique. Through variable RGB interleaving, data burst errors can be reduced and inter channel interference in a visible light communication system can be reduced. In addition, if the proposed system is applied to meet the QoS that depends on the importance of data or the requirements of the user, it can provide QoS requested by the user and enable efficient data transmission.

사물인터넷(IoT, Internet of Things)은 전자기기뿐만 아니라 모든 사물을 인터넷에 연결해 사물과 사물간, 그리 고 사물과 사람 간 상호작용을 하는 것을 뜻한다. 본 논문에서는 실험단계를 거쳐 최종적으로 WiFi에 의한 통신모듈이 완벽하게 동작하여 빨간, 초록, 파란색의 LED가 점멸됨을 확인하였다. 해외에서 각광을 받고 있는 사물인터넷 기반의 ‘개방형 플랫폼’인 아두이노(Arduino)와 통신모듈을 이용하여 LED Dimming 제어을 수행하였다.

The Internet of Things (IoT) refers to the interaction of objects and objects, as well as electronic devices, with all things connected to the Internet. In this paper, it is confirmed that red, green and blue LEDs are blinking because the communication module by WiFi finally operates through the experimental stage. LED dimming control was carried out using Arduino, a 'open platform' Internet-based object, which is in the limelight from overseas and a communication module.

This article describes a LED illumination infrastructure for ubiquitous society based on the Visible Light Communication technology. The VLC is one of the advanced communication system using “Visible Light”. The VLC system has a lot of advantageous features and can be used in various places for the next future generation. So, we analyzed ubiquitous service model based on the VLC system and some applications. And we renewed discussion about LED illumination infrastructure for u-Society.

본 연구에서는 최근 각광받고 있는 융합기술 중의 하나인 가시광 통신 기술을 개발하고 실제 시제품을 구현하 기 위한 시스템 기술에 대해서 기술한다. 본 논문에서는 현재 개발 중인 LED기반 VLC 시스템 기술을 송신부로 서 아날로그 LED 드라이브 모듈, 디지털 변조 모듈 및 수신부로 광신호 센싱모듈, 신호복조 모듈로 분류하고 개 별 모듈에 대한 구체적인 개발 시스템에 대해서 소자 및 주요 부품의 특성을 기반으로 제시하고 분석한다. 또한 통신 검증을 위해 VLC 송·수신 시뮬레이터를 설계하여 디밍 조절과 플리커 현상에 대한 부분까지 검증 가능하도 록 개발하였다. 실제 개발된 시스템을 통해 약 0.5m 거리에서 약 12Mbps의 고속 데이터 전송이 가능함을 확인하 였고, 다양한 멀티미디어 데이터까지 실시간으로 전송 가능함을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 기술은 가정 내 또는 실내 주차장 등과 같이 실내 측위 또는 조명과 함께 다양한 융합 데이터 서비스 등에서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

In this study, we design and develop a VLC test-bed system which has been recently issued and focused as good convergence technology in the world. We classify the developed system into transmission part including analog LED driver module, digital signal modulation module, and receiver part with light sensing module and signal demodulation module. Then we introduce important characteristics and components. We analyze some factors for each module. To validate the communication of the designed VLC system, we develop a VLC sender-receiver simulator which can control the dimming factor and flicker-free effect. From the developed system, we observed about 12Mbps of data transmission rate with 0.5m~1m of distance, without packet loss. We verified the real-time communication with multimedia streaming which can be considered as very high date rate. The developed system and technology will be useful for some converged data services like indoor positing, home appliances, and indoor parking system.

본 논문에서는 최근 VLC 기반 전송 시스템 및 응용 기술들에 대하여 주요한 이슈들 측면에서 성능평가 파라 미터들을 사용하여 분석을 한다. 첫째, VLC의 특징 및 다른 기술들과의 비교를 기술한다. 둘째, VLC 기술의 최근 이 슈를 설명한다. 셋째, 지금까지 연구개발 발표된 VLC 기반 전송 시스템들 중에서 대표적인 것들을 통신 및 전송 측면 에서 분류하고 각각의 전송 시스템들을 특징 및 장단점들을 중심으로 설명한다. 넷째, 분류 설명된 VLC 기반 전송 시 스템들을 정성적으로 그 성능을 평가 한다. 그리고 마지막으로 VLC의 주요한 응용 기술들에 대하여 설명을 한다.

In this paper, we summarize and analyze recent VLC based transmission systems and application technologies by identifying the main issues and challenges and by using several performance parameters. First, we explain the main characteristics of VLC as well as the comparisons of VLC with other technologies. Second, we describe the current issues for VLC technology. Third, we classify and explain the several technologies among VLC based transmission systems in the state of arts in the view points of features, advantages and disadvantages. Fourth, we make a quantitative comparison table for the selected current VLC based transmission systems. Finally, we explain the main application technologies of VLC.This paper.

본 논문에서는 VLC를 이용한 멀티 홉 멀티미디어 데이터 전송 시스템을 제안개발 한다. 제안된 시스템의 주 요한 기여도 및 특징은 다음과 같다. 첫째, 본 연구의 기여도는 LED 통신 기반으로 멀티 홉 기술을 사용하여 멀티미 디어 데이터를 장거리 전송이 가능한 전송네트워크 시스템을 개발하는 것이다. 둘째, 개발된 시스템은 다음과 같은 주 요한 특징이 있다. 전송부에서 오디오 데이터와 비디오 데이터를 두 개의 채널을 통하여 멀티 홉을 경유하여 전송된다. 오디오 채널의 릴레이에서는 전송된 신호를 포토다이오드로 데이터를 수신 받아 에러체크 및 증폭을 하여 수신부로 전 송한다. 수신부에서는 포토다이오드로부터 받은 인코딩된 오디오 데이터를 디코딩 및 증폭을 하여 아날로그 오디오 신 호로 컨버팅을 하여 스피커를 통해 오디오 데이터를 출력한다. 비디오 채널의 릴레이에서는 전송된 신호를 포토다이오 드로 데이터를 수신 받아 OP-AMP로 신호를 증폭하여 LED를 통하여 수신부로 신호를 전송한다. 수신부에서는 포토 다이오드로부터 받은 비디오 데이터 신호를 OP-AMP로 증폭을 하여 모니터를 통해서 비디오 데이터를 출력한다. 제 안된 시스템의 성능평가는 형광등이 켜져 있는 실험실에서 진행되었다. 성능평가 결과 제안된 시스템은 멀티미디어 데 이터를 멀티 홉 네트워크를 경유하여 효과적으로 전송할 수 있음을 보여 주었다. 반면에 사용된 색깔에 따라서 전송된 멀티미디어 성능에 약간의 차이가 있음을 알 수 있었다.

In this paper, we propose VLC(visible light communication) based multi-hop multimedia data transmission system. The main contributions and features of the proposed system are as follows. First, the contribution of this research is to develope the LED communication based multi-hop transmission network system which can transmit multimedia data(audio data, video data) with long distance. Second, the developed system has the following features: In transmitter, audio data and video data are transmitted via multi-hops using two channels. The relay in audio channel receives digital audio signal by using photo diode and then transmits the signal to receiver after error checking and amplifying. The receiver receives the encoded audio data via photo diode and then converts to analog audio signal by using decoding and amplifying. The relay in video channel receives video signal by using photo diode and then amplify the video signal using OP-AMP and then transmits the signal to receiver. The receiver amplifies the received signal from photo diode and then sends it to the monitor. The performance evaluation of the proposed system is conducted in the laboratory with fluorescent light source. The results of the performance evaluation confirm that the system can provide high quality multimedia data transmission from transmiter to receiver via multi-hop relays in a long distance while we can see there are differences in the transmitted multimedia(audio and video) quality according to the used LED colors.

In this paper, the simulator for LED communication channel in indoor was studied. Indoor circumstance was supposed that the shape was hexahedron type and LEDs were located on the ceiling and receiver could be located anywhere. Simulator UI was designed so that upper considered parameters could be easily set. Channel characteristics was composed of LOS(Line Of Sight) and NLOS(Non LOS) LED signal which navigated through indoor after starting at LEDs. Finally channel characteristics which was delay time and attenuated power of received signal was saved as a text file and the result graph was displayed after post-processing.

논문에서는 조명용 LED를 사용하여 실내 무선광 통신이 가능함을 보인다. 조명용 LED를 광원으로 사용하면 조명과 신호의 송신을 겸할 수 있으며, LED를 발광소자 및 수광 소자 로 겸용할 수 있으면 포토다이오드나 포토트랜지스터 등, 별도의 소자나 장치가 없이도 송수신기를 구현할 수 있기 때문에 별도의 통신 소자를 사용하지 않고 전송이 가능하여 장치구조가 매우 단순화 된다. 본 연구에서는 동시특성을 실험적으로 확인하고 소자의 주파수 특성을 실험을 통해 데이터를 수집하였다. 그 결과 조명용 LED를 발광/수광겸용 소자로 사용하여 무선광 데이터 전송을 할 수 있는 특성이 있음을 제시하였다. 새로운 방식의 가시광 통신이 가능함을 제시하였고, 처리 주파수도 기존 방식보다도 높은 데이터 전송이 가능함을 보여주었다.

In this paper, we demonstrate that indoor wireless optical communication is possible with lighting LEDs without a photo diode or a solar cell. A LED is used for both light emitting and light signal detection. This scheme is very useful because transmission is possible without any additional communication systems. In experiments, wireless optical communication will be carried out at a higher signal frequency of 5MHz using a lighting LEDs with both light emitting and light detection characteristics in the future.

LED는 빛을 내는 반도체 이다. 최근 친환경적 산업이 발전함에 따라 LED조명의 연구가 활발하게 진행되어가고 있다. 특히 LED를 이용한 통신기법인 LED 통신에 대한 활발한 연구가 진행 중이다. 본 논문에서는 LED 통신기반 멀티 홉 무선 전송네트워크시스템을 설계 구현하였다. 설계된 시스템은 LED를 이용한 송신부 회로, PD와 OP-Amp를 이용한 수신부 회로 및 멀티 홉 지원을 위해서 PD, OP-Amp 및 LED로 구성된 릴레이로 시스템이 구성된다. 설계된 시스템의 실험은 다음처럼 진행되었다. 송·수신부 양 끝단에 컴퓨터를 연결하고, 중간 노드로서 두 개의 릴레이를 송·수신 컴퓨터 사이에 연결한다. 그리고 텍스트 전송프로그램을 이용하여 텍스트를 연속적으로 전송하였다. 이때 보드 레이트, 전송거리 등 다양한 변화를 주면서 실험을 진행하였다.

LED is just a semiconductor which can produce light. Currently, there are active research works on LED lighting technologies according to the growth of energy-saving environmental industry. Especially, LED communication is one of the active research works in these fields. In this paper, we design a LED communication-based multi-hop transmission wireless network system. The designed system consists of a transmission circuit system(transmitter) using LED and a receiving circuit system(receiver) using PD(photo detector) and OP-Amp, and relay system which can support multi-hop wireless network service with PD, OP-Amp, and LED, respectively. The experiments for the designed system are performed as follows. One computer is connected at the end of transmitter and receiver, respectively. There are two relays between transmitter and receiver, and text files are transmitted continuously by using text transmission programming. In this experiment, we test the performance with various baud rates, transmission ranges.

LED는 빛을 내는 반도체 이다. 최근 친환경적 산업이 발전함에 따라 LED조명의 연구가 활발하게 진행되어가고 있다. 특히 LED를 이용한 통신기법인 LED 통신에 대한 활발한 연구가 진행 중이다. 본 논문에서는 LED 통신을 이용한 PC-PC 전송시스템을 구현하였다. LED를 이용한 송신부 회로구성 및 PD와 OP-Amp를 이용한 수신부 회로를 구성하였다. 실험은 다음처럼 진행되었다. 송·수신부 양 끝단에 컴퓨터를 연결한 다음, 텍스트 전송프로그램을 이용하여 텍스트를 전송하였다. 이때 보드 레이트(baud rate), LED 색깔, 전송거리 등 다양한 변화를 주면서 실험을 진행하였다.

LED is just a semiconductor which can produce light. Currently, there are active research works on LED lighting technologies according to the growth of energy-saving environmental industry. Especially, LED communication is one of the active research works in these fields. In this paper, we design a LED communication-based PC-PC transmission system. A transmission circuit system(transmitter) using LED and a receiving circuit system(receiver) using PD(photo detector) and Op-amp are designed, respectively. The experiments for the designed system are performed as follows. One computer is connected at the end of transmitter and receiver, respectively, and text files are transmitted by using text transmission programming. In this experiment, we test the performance with various baud rates, LED colors, transmission ranges.

LED(Lighting emitted diode)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 효율이 좋고 수명이 길어서 차세대 조명으로 관심 받고 있으며, 최근에 자동차의 후미등, 신호등, 실내등에 사용되고 있다. 부가적인 기능으로서 LED를 이용하여 데이터 정보를 조명과 동시에 전송하는 융합(Convergence) 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 실내 환경을 1mm 단위의 격자 형태로 분할하고 LED에서 출발한 광입자가 격자에 도달한 후에 반사되어 직선 운동을 하다가 포토다이오도(PD)에 도달하는 원리를 이용하여 LED 무선 채널의 특성을 연구한다.

LED is in the spotlight as next generation's lighting due to the fact that it has good efficiency on converting electricity to light and has long life time. Recently it expands the scope up to taillight of car, signal lamp and indoor light. Additionally it can send data information simultaneously with lighting, which is called lighting -communication convergence. In this paper, the channel characteristics of LED wireless communication is studied in the condition that indoor is latticed with 1mm span and photons started from LED are firstly arrived at each lattice after that these move as straight line before meeting photodiode(PD).