광카메라통신의 변조방법과 읽기모드 특성 비교

송판,김소은,이충규 한국차세대컴퓨팅학회 2020 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.16 No.2

가시광을 통신 반송파로 사용하는 가시광 통신(Visible light communication)은 높은 대역폭과 보안 특성으로 인해 여러 해 동안 널리 연구되어 왔다. 시중의 상보성 금속산화물반도(CMOS) 이미지 센서는 전보다 높은 해상도와 처리 속도를 지원할 수 있게 되었다. 광검출기에 기반한 가시광 통신시스템과 비교하여, CMOS 이미지 센서를 광통신 수신 기에 사용하는 가시광 통신시스템도 가능하다. 이러한 가시광 통신시스템을 광 카메라통신 시스템이라고 하며, 최근 매우 높아진 스마트폰의 활용성에 의해 스마트폰에 응용 가능한 기술로서 큰 관심을 받는 기술 중 하나이다. 여러 종 류의 광 카메라 통신이 기술적으로 가능하므로, 다양한 응용분야를 개발하기 위해서 기술적 관점에서 광 카메라 통신 을 이해하는 것이 중요하다. 본 논문에서, 최근 광 카메라통신의 특성을 분류하고 광신호원과 감지소자의 물리적 특성 을 분석한다. 변조방법, 영상획득 및 읽기모드, 그리고 최근의 응용기술 특징 등을 고려하여, 전형적인 형태의 광 카메 라통신 시스템을 분석한다. 또한, 최근 개발되고 있는 광 카메라 통신시스템의 기술적 특징을 제시한다. Visible light communication, as a technology of using visible light as communication carrier, has been actively researched for many years because of its high bandwidth and security characteristics. Complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS)image sensors on the market now have higher resolution and higher processing speed than before. Compared with photon detector-based visible light communication (VLC) system, a kind of VLC system uses CMOS imagesensor as the optical communication receiver. The so-called optical camera communication (OCC) system has become a hot technologyin recent years due to its potential application to smartphones. Since there are different types of OCC systems, it is important to understand the OCC systems in technical viewpoints for developing applications based on OCC. In this paper, the characteristics of recent OCC systems are classified and investigated considering physical characteristics of optical source and detection device, Typical types of OCC systems are examined considering modulation methods, imaging and readout modes, and novel applications. Attracting applications of OCC systems in development are listed.

공간 분할 처리를 이용한 고속 가시광통신 시스템

박준형,이규진 중소기업융합학회 2018 융합정보논문지 Vol.8 No.6

There are various 'wireless communication technologies' around us. Wireless mobile communication has evolved through various stages, and its utilization is also diverse. However, due to the development of wireless communication technology, the demand for frequency resources is much higher than the supply, so frequency shortage is serious. Recently, 'visible light communication' has been attracting attention as an emerging communication technology that can solve the frequency shortage. 'Visible light communication' is a communication method based on serial data transmission / reception, and there is a difficulty in transmitting / receiving parallel data because the transmitter and the receiver are arbitrarily present. In this paper, we have studied parallel data processing of visible light communication. We could solve the problem by analyzing parallel data using image processing. Through this study, communication performance can be verified through I / O data comparison by implementing parallel data analysis method. It is expected that diversity in parallel data analysis will be presented through the results. 우리 주변에는 다양한 ‘무선 통신 기술’이 존재한다. 하지만 무선 통신 기술의 발달로 인해 주파수 자원을 필요로 하는 기술이 늘어나면서 주파수 부족 현상이 심각하게 대두되었다. 최근 이러한 문제를 해결할 수 있는 대안으로 떠오르는 통신기술로 ‘가시광 통신’이 주목받고 있다. ‘가시광 통신’은 직렬데이터 송수신을 기반으로 하는 통신 방법으로 발신부의 한계 및 포토다이오드를 이용하는 수신단의 문제 때문에 병렬데이터 송수신에 어려움이 있다. 본 논문에서는 이러한 가시광 통신의 병렬데이터 처리에 대하여 연구했다. 가시광 통신 시스템에 영상처리를 적용한 병렬데이터 분석을 통해 병렬데이터 분석 방법을 구현하였다. 제안 시스템에서 입출력 데이터 매칭 비교를 통해 병렬 통신 성능을 확인할 수 있었으며 병렬데이터 분석에 다양성을 제시할 것으로 기대된다.

가변적인 RGB Interleaving을 활용한 LED 기반의 가시광 통신에서 효율적인 데이터 전송 기법

서효덕,이규진 중소기업융합학회 2017 융합정보논문지 Vol.7 No.6

본 논문에서는 LED 기반의 가시광 통신 시스템에서 효율적인 데이터 전송을 하기 위해 가변적인 RGB 인터리빙 기법을 제안하였다. 빛을 데이터 전송의 자원으로 활용하는 가시광 통신 시스템은 빛의 성질과 빛의 3원색의 영향을 받게 된다. 그러나 빛의 반사, 회절 그리고 중첩과 같은 빛의 성질은 전송하고자 하는 데이터의 간섭을 발생시켜 데이터의 Burst error를 발생시키게 된다. 이러한 문제점은 가시광 통신 시스템의 BER 성능을 열하 시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 논문은 가변적인 RGB 인터리빙 기법을 활용하고자 한다. 가변적인 RGB 인터리빙을 통하여, 데이터의 Burst error를 줄일 수 있으며, 가시광 통신 시스템의 채널 간 간섭을 줄일 수 있다. 또한, 데이터의 중요도나 사용자의 요구사항에 따라 달라지는 QoS를 만족하기 위해 제안 시스템을 적용하면 사용자가 요구하는 QoS를 제공할 수 있으며 효율적인 데이터 전송을 할 수 있게 한다. In this paper, we propose a variable RGB interleaving technique for efficient data transmission in LED based visible light communication system. Visible light communication systems that utilize light as a resource for data transmission are affected by the nature of light and the three primary colors of light. However, the nature of light, such as light reflection, diffraction, and superposition, causes interference of the data to be transmitted, causing burst errors in the data. Such a problem causes the BER performance of the visible light communication system to degrade. To solve these problems, this paper attempts to utilize the variable RGB interleaving technique. Through variable RGB interleaving, data burst errors can be reduced and inter channel interference in a visible light communication system can be reduced. In addition, if the proposed system is applied to meet the QoS that depends on the importance of data or the requirements of the user, it can provide QoS requested by the user and enable efficient data transmission.

Micro LED-to-LED 무선 가시광 통신의 실험적 증명

권동윤(Dong-Yoon Kwon),김성만(Sung-Man Kim) 한국전자통신학회 2021 한국전자통신학회 논문지 Vol.16 No.2

LED-to-LED VLC(: Visible Light Communications) 기술은 기존의 VLC 기술과 달리 송신부와 수신부를 모두 LED로 사용한 기술이다. 본 논문에서는 Micro LED를 송신부로 사용한 Micro LED-to-LED VLC 기술을 연구하였다. Red, Yellow, Green, Blue, White 색상의 송/수신부 LED에 따라 통신 시스템의 상승 시간과 신호 대 잡음비를 측정하여 채널 용량을 비교하였다. 본 실험 결과에 따르면, 송신부 Micro LED가 Blue이고 수신부 LED가 Green일 때에 통신 시스템 중에서 가장 좋은 결과인 125 kbps의 채널 용량을 갖는 것을 확인하였다. 또한, OFDM(: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호를 사용하여 비트 에러율을 확인한 결과, 250 kbps까지는 통신이 가능함을 실험적으로 확인하였다. LED-to-LED VLC is a technology that uses LEDs as both a transmitter and a receiver unlike the typical VLCs. In this paper, we experimentally demonstrate a micro LED-to-LED VLC using Micro LED. We tested all the possible VLC cases using red, yellow, green, blue, and white color LED as both a transmitter and a receiver, and measured rise time and SNR. Then we calculated channel capacity depending on the LED color sets. Our experimental results show that the best channel capacity is 125 kbps when the transmitter micro LED was blue and the receiver LED was green. We also measured BERs of VLCs using OFDM signal, and we showed a successful micro LED-to-LED VLC upto 250 kbps.

가시광 통신에서 성능 저하 없는 보안 인코딩 연구

김민철 ( Minchul Kim ),서태원 ( Taeweon Suh ) 한국정보처리학회 2022 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.11 No.1

가시광 통신은 LED의 빠른 점멸을 통해 데이터를 보내는 통신 방법이며, 조명이 영향을 미치는 범위가 넓어 도청에 취약하다. IEEE 표준 802.15.7에서는 가시광 통신을 위해 OOK(On-Off Keying), VPPM(Variable Pulse Position Modulation), CSK(Color Shift Keying)를 모듈레이션을 정의한 다. 이 논문에서는 VPPM을 사용한 통신에서 보안을 위한 물리계층 암호화를 제안한다. VPPM은 4B6B를 사용하여 메시지를 인코딩하는데 16개의 출력을 6-bit를 사용해 표현한다. 제안하는 인코딩은 4B6B의 생성조건을 위배하지 않으며 복잡도를 높이기 위해 20개의 출력으로 확장한다. 그리고 확장된 4B6B 테이블의 각 출력을 vigenere cipher를 이용하여 암호화한다. 도청자가 암호화된 각 6-bit 데이터를 복호화할 확률은 1/20이다. 따라서 키의 개수가 n일 때 도청자는 메시지를 복호화하기 위해 최대 ∑ⁿ_k=120^k 만큼 전수조사해야 한다. PHY II의 OOK와 PHYIII의 CSK에서도 입력과 출력을 관리하는 테이블을 사용하기 때문에 제안하는 방식을 적용할 수 있다. 본 논문에서는 OOK와 CSK방식에서도 성능 저하 없이 사용할 수 있는 보안 인코딩에 대해 논의한다. Visible light communication (VLC) is a method of transmitting data through LED blinking and is vulnerable to eavesdropping because the illumination affects the wide range of area. IEEE standard 802.15.7 defines On-Off Keying (OOK), Variable Pulse Position Modulation (VPPM), and Color Shift Keying (CSK) as modulation. In this paper, we propose an encryption method in VPPM for secure communication. The VPPM uses an encoding method called 4B6B where 16 different outputs are represented with 6-bit. This paper extends the number of outputs to 20, to add complexity while not violating the 4B6B generation conditions. Then each entry in the extended 4B6B table is scrambled using vigenere cipher. The probability of decrypting each 6-bit data is 1/20. Eavesdropper should perform ∑ⁿ_k=120^k number of different trials to decrypt the message if the number of keys is n. The proposed method can be applied to OOK of PHY II and CSK of PHY III. We further discuss the secure encoding that can be used in OOK and CSK without performance degradation.

가시광 통신링크를 이용한 FPGA기반 차량 메시지 전송 시스템

김종영(Jong-Young Kim),조은별(Eunbyeol Cho),황성조(Sung-Jo Hwang),박봉석(Bong-Seok Park),이충규(Chung Ghiu Lee) 한국자동차공학회 2016 한국 자동차공학회논문집 Vol.24 No.4

A traffic message delivery system using visible light communication(VLC) link has been demonstrated. The system is proposed to deliver simple traffic messages between cars at low speed. The message set is programmed in an FPGA-based digital board and one of the messages is sent to the other car. Considering the outdoor and indoor environments, the effects of sunlight and fluorescent lamps on received signal waveforms are described. The delivered message is successfully recovered over 2 meter. The link for message delivery can be concatenated.

초고속 카메라 기반 가시광 통신을 위한 거리별 측정 데이터 및 분석

서현욱(HyunWook Seo),안강일(Kang-Il Ahn),김주영(Ju-Young Kim),오준규(JunKyu Oh),임해용(Hae-Ryong Lim),정성윤(Sung-Yoon Jung),장자순(Ja-Soon Jang) 한국자동차공학회 2012 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2012 No.5

We propose a analysis and measured data depend on distance for visible light communication based on high speed camera at intersection for ITS. In this paper, the communication between high-speed camera and a LED rear lamp is approached using LED rear lamp as the transmitter, and high-speed camera as the receiver. The LEDs in the transmitter are emitted with 4000Hz and the images of those emitting LEDs are captured with 8000fps by a high-speed camera for conducting asynchronous communication method. And experimental results using appropriate images and figures showed the effectiveness for the proposal.

MICE 행사를 위한 다수 참여형 양방향 소통 컨텐츠 및 UX 디자인 개발에 관한 연구

전관중 ( Kwanjoong Jeon ) 한국산업디자이너협회(한국인더스트리얼디자인학회) 2016 산업디자인학연구 Vol.10 No.4

MICE는 회의(Meeting), 포상관광(Incentives), 컨벤션(Convention), 이벤트와 전시(Events & Exhibition)의 머리글자를 딴 것이다. 국제회의를 뜻하는 '컨벤션'이 회의나 포상 관광, 각종 전시·박람회 등 복합적인 산업의 의미로 해석되면서 생겨난 개념이다. 국제회의와 전시회를 주축으로 한 유망 산업으로 참여자 중심의 보상관광과 메가 이벤트 등을 포함한 융·복합 산업이다. 이런 행사에 적합한 새로운 방식의 행사안내와 접수 컨텐츠가 필요하다. 모바일 App과 가시광 통신(Visible Light Communication)을 활용하여 메인 스크린과 양방향 소통을 함으로써 새롭고 편리한 컨텐츠를 개발하고자 한다. 본 연구는 가시광 통신 기술을 행사안내와 접수 컨텐츠에 접목하기 위해 MICE 회의에 방문한 사용자의 관찰과 심층면접을 통하여 다양한 니즈와 문제점을 파악하였다. 이를 토대로 컨텐츠에 필요한 가시광 통신 기술을 구현하고 양방향소통이 가능한 디자인을 개발하였으며 전문가의 검증을 거쳐 수정 보완하였다. 새로운 UX의 접근을 위해 VLC가 활용된 다수 참여형 양방향 소통 컨텐츠와 UX 디자인을 개발하였다. 차세대 성장동력으로 주목하고 있는 VLC기술은 빠른 전송 속도와 해킹 등 보안 부문에서 차별성을 보인다. 만물이 연결되는 사물인터넷(IoT) 시장의 성장이 VLC 기술의 상용화를 앞당길 것이고 이는 다양하고 새로운 UX 환경을 만들어 줄 것이다. 사물인터넷, 웨어러블, 헬스케어 시장 및 환경센서기반디바이스 시장이 확산되는 시점에서 본 연구가 의의를 가질 것으로 기대된다. MICE which stands for Meeting, Incentive trip, convention, Exhibition&Event is promising industry based on international conference and exhibition which includes user-centered incentive travel and mega events. We need to develop new exhibition contents and new way of meeting which are suited to this new events. Such as event information which use main screen and mobile app, new application contents using new Visible Light Communication. Digital screen and mobile app can share questions, Digital post allow people to show their preference, itinerary map can tell users plan and expose event results by using VLC and App. And these are two-way communication contents adequate for majority participation. UX design using VLC will induce new and various experience to users. New way of application and interesting contents for MICE could be participated in various channels such as VLC, mobile, main screen, variable sub-screen. A new way of application and development of contents came into request for two-way interactive service which use VLC transmitter and VLC receiver. I examined how technology using LED light called VLC could be used and approached in UX design. I hope adequate way of expression and research development for user experience are made by using new technology in related research field.

가시광 통신을 이용한 실내 사용자 단말 탐지 시스템

박영식(Young-Sik Park),황유민(Yu-Min Hwang),송유찬(Yu-Chan Song),김진영(Jin-Young Kim) 한국디지털콘텐츠학회 2014 한국디지털콘텐츠학회논문지 Vol.15 No.1

Wi-Fi fingerprinting system is a very popular positioning method used in indoor spaces. The system depends on Wi-Fi Received Signal Strength (RSS) from Access Points (APs). However, the Wi-Fi RSS is changeable by multipath fading effect and interference due to walls, obstacles and people. Therefore, the Wi-Fi fingerprinting system produces low position accuracy. Also, Wi-Fi signals pass through walls. For this reason, the existing system cannot distinguish users` floor. To solve these problems, this paper proposes a LED fingerprinting system for accurate indoor positioning. The proposed system uses a received optical power from LEDs and LED-Identification (LED-ID) instead of the Wi-Fi RSS. In training phase, we record LED fingerprints in database at each place. In serving phase, we adopt a K-Nearest Neighbor (K-NN) algorithm for comparing existing data and new received data of users. We show that our technique performs in terms of CDF by computer simulation results. From simulation results, the proposed system shows that a positioning accuracy is improved by 8.6 % on average.

백색 LED 기반 수중 및 수상-수중 간 광무선 통신시스템 연구

손경락(Kyungrak Sohn),손창우(Changwoo Sohn),김성호(Sungho Kim) 한국마린엔지니어링학회 2012 한국마린엔지니어링학회지 Vol.36 No.2