Investigation of Full-Duplex VLC Through Glass: An experimental study
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Undersökning av full-duplex VLC genom glas : En experimentell studie (Swedish)
Abstract [en]
As the radio spectrum faces escalating congestion from the increasing number of connected devices, Visible Light Communication (VLC) emerges as a promising alternative. Unlike Radio Frequency (RF) communication, VLC mitigates issues like interference, high latency, and setup complications, offering a more reliable and efficient communication solution. VLC is also unlicensed and operates in a spectrum that is 1000 times larger than the radio spectrum. While VLC has been extensively studied for various applications in contexts such as air and water, its potential for communication through glass remains relatively unexplored. This research aims to address this gap by investigating VLC’s capability for communication through glass. This thesis delves into implementing a prototype system capable of full-duplex communication using VLC through glass, employing UART as the communication protocol. The study assesses the system’s robustness against ambient light interference, especially sunlight, across diverse environments. Testing encompasses indoor and outdoor settings, examining range, communication speed, medium effects, and interference. Additionally, the research explores how the proximity between sender and receiver influences transmission quality. Experimental results demonstrate the system’s resilience against various light sources, including strong sunlight, achieving a maximum baud rate of 4 Mbit/s with zero bit errors throughout testing, highlighting its suitability for practical applications in real-world scenarios. The testing also demonstrates the system’s reliability over extended periods, as it was tested continuously for approximately 5 days, totaling 1,486,800,000 successful transmissions.
Abstract [sv]
Radiospektrumet står inför en ökad trängsel på grund av det ständigt växande antalet uppkopplade enheter. Kommunikation med synligt ljus (VLC) verkar vara ett lovande alternativ som till skillnad från radiokommunikation inte har problem med interferens, hög latens eller installations komplikationer och erbjuder därmed en mer pålitlig och effektiv kommunikationslösning. VLC är dessutom licensfritt och arbetar i ett spektrum som är 1000 gånger större än radiospektrumet. VLC har studerats omfattande för olika tillämpningar i sammanhang som luft och vatten däremot är dess potential för kommunikation genom glas relativt outforskad. Syftet med detta projekt är att adressera denna lucka i kunskap genom att undersöka VLCs förmåga att kommunicera genom glas. Detta arbete fördjupar sig i att implementera ett prototypsystem som kan kommunicera i full-duplex med hjälp av VLC genom glas och använder UART som kommunikationsprotokoll. Studien utforskar systemets motståndskraft mot interferens från omgivande ljus, särskilt solljus, i olika miljöer. Testningen omfattar både inomhus och utomhusmiljöer samt undersöker räckvidd, kommunikationshastighet, effekter av medium och interferens. Studien utforskar dessutom hur närheten mellan sändare och mottagare påverkar överföringskvaliteten. De experimentella resultaten visar att systemet är motståndskraftigt mot olika ljuskällor, inklusive starkt solljus, och uppnår en maximal baudhastighet på 4 Mbit/s med noll bitfel under testningen, vilket understryker dess lämplighet för praktiska tillämpningar i verkliga scenarier. Testningen visar också att systemet är tillförlitligt över långa perioder, systemet testades kontinuerligt i cirka 5 dagar och resulterade i totalt 1 486 800 000 framgångsrika överföringar.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 66
Series
TRITA-EECS-EX ; 2024:109
Keywords [en]
Visual light communication, Universal Asynchronous Receiver-Transmitter, Light Emitting Diode.
Keywords [sv]
Visuell ljuskommunikation, universal asynkron mottagare-sändare, lysdiod.
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-351661OAI: oai:DiVA.org:kth-351661DiVA, id: diva2:1888242
External cooperation
W5 Solutions
Subject / course
Embedded System Design
Educational program
Master of Science - Embedded Systems
Supervisors
Examiners
2024-08-132024-08-122024-08-13Bibliographically approved