Resumen
En los últimos años, la demanda de conectividad inalámbrica ha aumentado exponencialmente, lo que ha puesto una mayor presión sobre las redes inalámbricas basadas en radiofrecuencia (RF). Como alternativa a las redes RF, la VLC (comunicación por luz visible) ha surgido como una posible solución para abordar la congestión de las redes inalámbricas.
Con el objetivo de diseñar, implementar y evaluar el enlace descendente de una red óptica híbrida cableada e inalámbrica utilizando POF (fibra óptica plástica) y VLC, se ha desarrollado un banco de pruebas para experimentos de transmisión y se ha caracterizado el enlace POF a VLC. En el desarrollo de la tesis se ha diseñado un modelo de sistema lineal para LEDs de alto flujo luminoso con recubrimiento de fósforo, donde se distingue el efecto eléctrico generado por el LED azul (incluyendo los elementos parásitos que surgen al conectar el LED en un entorno real de iluminación) del efecto óptico causado por el fósforo. A partir de este modelo, se ha propuesto también un modelo no lineal, basado en el comportamiento físico intrínseco del LED, que mejora la caracterización del comportamiento de los LEDs en un rango más amplio de potencias de transmisión.
A partir del modelo lineal del LED, se ha creado un modelo de simulación para un enlace VLC. Este modelo de simulación no solo incluye la respuesta en frecuencia (obtenida con el modelo lineal del LED), sino también los niveles de ruido generados por la fuente de iluminación y la electrónica de adquisición, así como la atenuación causada por el canal de propagación y la desalineación angular entre la fuente de luz y el fotorreceptor. Además, se ha desarrollado un método para caracterizar la configuración VLC empleada: LED utilizado, distancia y ángulo entre emisor y receptor.
Tanto los modelos de los LEDs (lineal y no lineal) como el modelo de simulación, han sido validados experimentalmente utilizando LEDs de iluminación de alto flujo luminoso montados en una configuración serie e implementados con tecnología COB (Chip On Board), consiguiendo caracterizar tanto la respuesta en frecuencia como la velocidad de trasnmisión transmitiendo señales moduladas con OFDM (multiplexación por división de frecuencia ortogonal) y CAP (modulación de amplitud y fase sin portadora).
Además, se ha caracterizado el enlace VLC atendiendo al consumo de potencia y se ha diseñado un controlador LED de bajo consumo energético, que desempeña un papel crucial en la optimización del rendimiento del sistema VLC.
Por último, la viabilidad de POF-VLC para transmisión de datos se ha demostrado con la implementación del enlace descendente de una red híbrida POF-VLC y su caracterización. Se ha obtenido tanto su respuesta en frecuencia como la velocidad de transmisión con OFDM y se ha demostrado que el enlace POF no afecta de manera considerable a la respuesta en frecuencia ni a la velocidad de transmisión del enlace VLC.
La combinación de todas estas contribuciones allana el camino para futuras investigaciones destinadas a mejorar la eficiencia de las redes ópticas híbridas y expandir su aplicación en varios entornos interiores.
Palabras clave
VLC, POF, LED, OFDM, POF-VLC network, energy efficiency
