Su altında görünür ışık haberleşmesi

Abstract

Günümüzde su altında haberleşme için yüksek maliyetli ve çevresel donanımlara bağlı çözümler kullanılmaktadır. Öte yandan, görünür ışık ile iletişim (VLC) yeni nesil iletişim teknolojilerinden olup elektromanyetik spektrumun görünür bölgesindeki ışığı kullanarak veri iletimini amaçlayan bir teknolojidir. Radyo Frekans (RF) teknolojisinin su altı ortamda yetersiz olmasından dolayı en önemli rakibi olan VLC teknolojisi veri iletimi açısından çok daha avantajlıdır. Bu çalışmada tasarlanan VLC sisteminde ışığın doğrusal yönlülük özelliği kullanılarak sadece hedeflenen alıcı ile iletişim gerçekleştirilmektedir. Gizli bir faz kaydırmalı anahtarlama yöntemi ile verinin şifrelendiği, VLC ile veri gönderimi gizlilik protokolü üzerine çalışmalar yapılmıştır. Haberleşme, tasarlanan verici ve alıcı devreler ile gizli anahtarlama kodlaması kullanılarak çift-yönlü veri iletimi gerçekleştirilebilecek mikroişlemci aracılığıyla sağlanmaktadır. Su altı ortamında RF ve optik haberleşmeyi ayıran en önemli fark su ortamının RF tarafından iletken olarak algılanırken, VLC için dielektrik olarak algılanmasıdır. Çalışmanın odak noktası olan su ortamı için önerilen protokol, deneysel olarak farklı tuzlu derişimlere sahip su altı ortam şartlarında, alıcı – verici arası farklı yönlendirme açılarında, veri paketi teslim oranı ve gecikme süresi başarım ölçümleri dikkate alınarak test edilmiştir. Yapılan testler bir SCD sensör ile karakterize edilmiş ve simülasyonları sağlanarak motor kontrolü ve sesli uyarı ikaz sistemi geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu çalışmada VLC’nin su altı haberleşme performansı 1 metrelik bir akvaryumda farklı derişimlerde tuz konsantrasyonu için deneysel olarak tartışılmıştır.

Today, high-cost and peripheral solutions are used for underwater communication. On the other hand, visible light communication (VLC) is one of the new generation communication technologies and aims to transmit data using light in the visible region of the electromagnetic spectrum. Due to the inadequacy of Radio Frequency (RF) technology in the underwater environment, VLC technology, which is its most important competitor, is much more advantageous in terms of data transmission. In the VLC system designed in this study, communication is carried out only with the targeted receiver by using the linear directionality of the light. Studies have been done on data transmission confidentiality protocol with VLC, in which data is encrypted with a secret phase shift keying method. Communication is provided by the designed transmitter and receiver circuits and the microprocessor, which can perform bidirectional data transmission using secret keying coding. The most important difference that separates RF and optical communication in the underwater environment is that the water environment is perceived as a conductor by RF, while it is perceived as a dielectric for VLC. The proposed protocol for the aquatic environment, which is the focus of the study, has been experimentally tested in underwater environments with different saline concentrations, at different routing angles between the receiver and transmitter, considering the data packet delivery rate and latency performance measurements. The tests performed were characterized by an SCD sensor and it was aimed to develop a motor control and audible warning system by providing simulations. In this study, the underwater communication performance of VLC is discussed experimentally for different concentrations of salt in a 1 meter aquarium.