混合RF-VLC系统可以降低无线网络的功耗

Josiah02

无线互联网支持着全球无数人的日常活动，从专业通信到互联网浏览和电影或电视剧的流媒体播放。无线互联网接入需求的激增伴随着更大的电力消耗，这反过来又增加了全球的碳排放。
未来的无线网络应能够支持许多现代应用程序和互联网服务的高计算需求，同时限制功耗。因此，一些研究人员一直在开发节能技术，以支持设备之间的通信以及在线共享媒体或其他信息。
其中一种解决方案就是可见光通信（VLC）。这是一种利用可见光传输数据，依靠发光二极管（LED）或其他人造光源实现高效无线通信的方法。
印度中央大学 (CU)、印度理工学院 (IIDM) 和印度查谟和克什米尔邦大学 (CU J&K) 的研究人员最近开发了一种新的混合方法，将 VLC 与 RF 通信相结合。他们提出的混合解决方案发表在《 IEEE绿色通信和网络学报》上，该方案可以在室内环境中实现可靠的通信，数据传输速率高，同时消耗更少的能源。
Haneet Kour、Rakesh Kumar Jha 和 Sanjeev Jain 在论文中写道： “我们需要减少大气中的碳足迹，同时确保网络安全可靠。我们提出了一种用于室内通信的 RF（射频）和 VLC（可见光通信）混合系统，该系统可以在提供照明的同时提供通信，并且功耗更低。混合网络是可行的，因为它根据用户需求使用功率，并保持特定应用所需的服务质量 (QoS) 和体验质量 (QoE)。”
该研究团队设计的无线通信系统有两个关键组件：发射机和接收机模块。这两个模块在物理上是分开的，但它们通过 VLC 信道连接。
顾名思义，发射器以 LED 发光的形式传输存储在其中的二进制数据。该团队还建议使用调制方案，以帮助维持连续的数据流，同时在整个通信过程中保持平均功耗为恒定值。
另一方面，接收器由光敏设备组成，可以是光电二极管或照相机。如果发射设备在其视线范围内，该设备可以提取接收器发出的光中包含的信息。
Kour、Kha 及其同事使用各种模拟平台对他们提出的室内无线通信系统进行了初步评估。他们的研究结果表明，该系统可以在同一室内环境中实现设备之间的稳定通信，并显著节省能源。
Kour、Jha 和 Jain 在他们的论文中写道： “对射频通信、混合（RF+ VLC）和纯 VLC 进行了比较分析，并使用 Python、Scilab 和 MathWorks 工具进行了模拟。”
“该提案实现了约 37 倍低比吸收率 (SAR) 的高能效、较低的入射和吸收功率密度、复杂性以及暴露于辐射的人体组织的温度升高。从获得的结果来看，它还可以延长移动设备电池的使用寿命，将电池寿命延长约 7 小时。”
该研究团队的最新研究有助于持续努力通过提高无线通信的能源效率来降低功耗和电磁辐射。他们进行的初步模拟凸显了他们的方法的前景，可以在未来的研究中进一步改进和测试。
更多信息： Haneet Kour 等人，绿色安全的 6G 无线网络：一种混合方法，IEEE 绿色通信和网络学报(2024)。DOI ：10.1109/TGCN.2024.3396162。在arXiv上：arxiv.org/pdf/2407.17512
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