Development of a visible light communications versatile research platform with potential application on vehicular networks

Abstract

Las redes vehiculares ad-hoc (VANets) son un nuevo paradigma en comunicación móvil que se plantea que podría permitir el despliegue de sistemas de transporte inteligente (ITS), más seguros, eficientes y amigables con el medioambiente. Se cuenta con el estándar DSRC de comunicaciones vehiculares pero no está comprobado que sea capaz de ofrecer la robustez y seguridad que necesitan los ITS. Las comunicaciones por luz visible (VLCs), son tecnologías de comunicación inalámbricas basadas en la modulación de intensidad de luz. Se realizan con dispositivos opto-electrónicos como diodos LED y foto-diodos. Se plantea que éstas podrían complementar a las radio-frecuencias (RF), como las del protocolo DSRC, por ejemplo, y permitir a las VANets entregar un mejor servicio, sobre todo en ambientes congestionados. En el presente trabajo, se realizó el desarrollo de una plataforma con herramientas para prototipado de enlaces VLC con aplicación en VANets bajo la hipótesis que las tecnologías existentes de illuminación en automóviles y señales de tránsito son una infraestructura que permite implementar VLCs en ambientes vehiculares. Primero se consultó el estado del arte de VANets y de VLCs, enfocado en entender el origen del interés por la implementación de redes vehiculares, así como sus desafíos y cómo las VLCs pueden mejorar el desempeño de dichos sistemas. Se estudiaron tecnologías aplicables a los sistemas de información y comunicaciones de las redes vehiculares con enfoque en las VLC. Un grupo fueron las plataformas de hardware programable como radios definidas por software (SDRs) y las placas Arduino. Otro tema fue la red de control interna de los vehículos y cómo existen interfaces para acceder a ella y obtener mediciones de los sensores e incluso dar instrucciones a los actuadores del auto. También, se revisaron los transductores de una red VLC: los diodos LED y fotodiodos, incluyendo la electrónica necesaria para su funcionamiento. Finalmente, se implementó un sistema de comunicaciones por VLC, basado en SDRs y optoelectrónica, y también un sistema adquisición de datos para la red de control del vehículo, basado en Arduino y un circuito integrado ELM327. Ambos sistemas se diseñaron modulares y se construyeron robustos. Se logró con ellos la transmisión de datos por luz y la lectura de datos del area de control del vehículo. Actualmente, el sistema desarrollado está en manos de un grupo de investigación que se dedica a estudiar las tecnologías de comunicación vehicular. También se está trabajando en una publicación con la evaluación de los sistemas implementados.