Optyczne bezprzewodowe łącze LED w sieci Ethernet DOI:10.15199/59.2015.8-9.45
W referacie przedstawiono opis bezprzewodowego
łącza LED, pozwalającego ma transmisję pakietów sieci
Ethernet. Zaproponowano i wykonano układy nadajników
i odbiorników pozwalające na przesyłanie sygnałów w
standardzie 10BASE-T i 100Base-T poprzez łącze bezprzewodowe
optyczne. Opublikowano wyniki pomiarów.
1. WSTĘP
Bezprzewodowa transmisja danych oparta na modulacji
światła widzialnego (Visible Light Communications
- VLC) jest szybko rozwijającą się alternatywą dla
radiowej transmisji bezprzewodowej (Wi-Fi), szczególnie
wewnątrz pomieszczeń [1], [2]. Szczególną zaletą
jest łatwość kontrolowania zasięgu emisji, potencjalnie
znacznie większa przepływność oraz zwolnienie zasobów
radiowych (pasma).
Najbardziej atrakcyjnym rozwiązaniem jest wykorzystanie
światła białych diod LED, używanych coraz
powszechniej do celów oświetlenia jako nośnika dla
bezprzewodowej transmisji danych. W białych diodach
LED strumień światła niebieskiego pobudza warstwę
luminoforu do świecenia światłem o widmie zbliżonym
do światła białego. Niestety proces konwersji cechuje
duża bezwładność, prowadząca do zniekształcenia modulacji
w świetle białym. Z tego względu do wykorzystania
w odbiorniku nadaje się tylko resztkowy komponent
niebieski (rys. 1), zaś składnik biały musi być usunięty
przez odpowiedni filtr optyczny [1], [2].
W niniejszym referacie przedstawiono opis i uzyskane
praktyczne rezultaty implementacji dupleksowego
łącza optycznego, wykorzystującego w transmisji sygnały
standardu Ethernet 10Base-T i 100Base-T, które są
zwykle używane w połączeniach kablowych. Celem
projektu było opracowanie układu pozwalającego na
transmisje poprzez łącze optyczne sygnału Ethernet bez
ingerencji w ten sygnał
2. KONCEPCJA ROZWIĄZANIA
2.1. Ogólne założenia
Założono wykorzystanie symetrycznego łącza
optycznego opartego o światło widzialne, przy czym dla
osiągnięcia separacji pomiędzy kierunkami transmisji
(down-link i up-link) zostały zastosowane różne dług[...]
WYKORZYSTANIE METOD STEGANOGRAFICZNYCH W WARSTWIE FIZYCZNEJ SIECI OPTYCZNYCH DOI:10.15199/59.2015.8-9.100
W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących
wykorzystania steganografii w warstwie fizycznej
sieci optycznych. Celem eksperymentu było wprowadzenie
do medium transmisyjnego ukrytych danych w taki sposób,
aby pozostały one niewidoczne w torze światłowodowym,
przy jednoczesnej możliwości ich wykrycia na wyjściu
układu. Do ukrycia informacji wykorzystano sekwencje
sygnału jawnego oraz szumy występujące w sieciach
optycznych. Uwzględniono różne przepustowości sygnału
ukrytego, stosunek mocy optycznej propagujących sygnałów
oraz różne postacie szumu.
1. WSTĘP
W dzisiejszych czasach wszystkie sieci są narażone
na różnorodne ataki. Sieci optyczne nie są wyjątkiem.
Zwykle stosuje się metody kryptograficzne w celu zabezpieczenia
poufnych danych. Nie dają one jednak
gwarancji stuprocentowej ochrony. Mając na uwadze
ciągły rozwój zdolności obliczeniowej komputerów
oczywistym jest, że to tylko kwestia czasu, kiedy dojdzie
do złamania dotychczasowych metod szyfrowania. Alternatywą,
polegająca na dodatkowej ochronie transitowanych
danych, wydaje się być steganografia. W niniejszej
pracy skupiono się na wykorzystaniu metod steganograficznych
w sieciach optycznych. Należy nadmienić,
że literatura dotycząca tematyki steganografii
optycznej jest nad wyraz uboga. Pierwszą wzmianką o
możliwościach użycia steganografii w sieciach optycznych
jest praca [1]. W ostatnich latach skupiono się na
sposobach ukrycia tajnych danych w warstwie fizycznej
sieci optycznych. Wszystkie koncepcje opierają się na
wykorzystaniu szumu będącego nieodzownym elementem
każdej transmisji światłowodowej, wydaje się to być
najlepszym sposobem, aby ukryć transmisję [2]. W dokumentach
[3], [4] przedstawiono metodę, dzięki której
udało się w satysfakcjonujący sposób ukryć poufne informacje.
W owej koncepcji zaproponowano, aby ukryty
sygnał rozciągnąć w dziedzinie czasu. W ten sposób
zredukowano stosunek mocy optycznej sygnału ukrytego
do sygnału publicznego. Dodatk[...]
Wydajność zaawansowanych formatów modulacji w łączu wykorzystującym jako nadajniki diody oświetleniowe DOI:10.15199/59.2015.8-9.5
W ostatnich latach obserwuje się znaczny wzrost wykorzystania
diod elektroluminescencyjnych LED (Light Emitting Diode)
do oświetlenia: mieszkań, biur, placówek medycznych i oświatowych.
Oświetlenie to jest bardziej wydajne energetycznie niż
żarówki czy świetlówki, charakteryzuje się większą żywotnością,
nie przyczynia się do wytwarzania substancji szkodliwych dla
środowiska i wspierane jest przez urzędy regulacyjne (np. Unii
Europejskiej). Oprócz wspomnianych zalet, diody LED mogą
być stosunkowo szybko modulowane, a zatem oprócz funkcji
oświetleniowej mogą być wykorzystane jako nadajniki bezprzewodowego
sygnału szerokopasmowego (VLC - Visible Light Communications).
Pojedyncza dioda oświetleniowa pokrywa jednak
niewielki obszar pomieszczenia. Jest to zarazem wada i zaleta:
zbiega się to z obserwowanym kurczeniem się powierzchni komórek
w systemach radiowych (postulowane są piko- czy femtokomórki),
przez co udaje się zwiększyć przepływność oferowaną
użytkownikom. Kolejnym stopniem tego procesu mogłyby się
stać attokomórki wykorzystujące światło białe, co postuluje jedna
z ostatnich prac na temat technik, które zostaną zastosowane
w systemie telefonii komórkowej 5. generacji (5G) [1].
Najpopularniejszym i zarazem najtańszym rodzajem diody
oświetleniowej jest niebieska dioda LED pokryta warstwą fosforu,
której zadaniem jest konwersja części niebieskich fotonów
emitowanych przez półprzewodnik na fale dłuższe (kolor żółty).
W efekcie suma obu komponentów (niebieskiego i żółtego) daje
światło postrzegane jako białe. Niestety, światło żółte, pochodzące
z fluorescencji, w warstwie fosforu ma kilkakrotnie większą
stałą czasową, przez co nie może być modulowane tak szybko,
jak sam półprzewodnik. Dlatego w odbiorniku takiego systemu
powinien być umieszczony filtr niebieski, którego zadaniem jest
usunięcie światła wygenerowanego w warstwie fosforu i pozostawienie
jedynie szybkozmiennego komponentu światła niebieskiego.
Pomimo tego, pozio[...]