Estudo de viabilidade de utilização de VLC em infra-estruturas ITS baseadas em semáforos rodoviários a LEDs

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Os sistemas de telecomunicações evoluíram muito desde a antiguidade e atualmente, praticamente em qualquer local, existe a possibilidade de comunicar usando diferentes tecnologias, fazendo que cada vez mais pessoas queiram ter acesso à informação de uma maneira rápida e cómoda. Estanecessidade fez que as redes de telecomunicações se expandissem para poder fornecer vários serviços, entre os quais se destacam os serviços de voz, dados em Alta Velocidade e serviços de vídeo e voz (videoconferência); As redes de telecomunicações tornaram-se mais complexas originando o aparecimento de muitas tecnologias de acesso sem fios, baseado em RF (Rádio Frequência): GSM/Wap, 3G / UMTS, LTE, Wireless LAN 802.11, Wimax e Ultra Wide Band. Este tipo de acesso sem fios promove mobilidade e maior comodidade aos seus utilizadores, não sendo de estranhar que os sistemas RF proliferam entre as tecnologias mais usadas a nível comercial, tornando esta tecnologia cada vez mais acessível aos utilizadores e ganhando popularidade face a outros sistemas. Com um cada vez maior número de utilizadores a usar este tipo de tecnologia, surgiu o problema do espetro radiofónico estar cada vez mais preenchido, não havendo disponibilidade para mais operadores ou fornecedores de serviço. Para colmatar a escassez de espectro, está a ser desenvolvido um sistema de comunicação usando luz visível, o qual foi batizado por Visible Light Communication(VLC). O VLC é um sistema de comunicação usando luz visível, cuja transmissão é feita no comprimento de onda dos 400nm até aos 700nm. Para além de comunicação, este sistema poderá ser usado em conjunto com sistemas de iluminação a LEDs, sem problemas para a saúde pública. Outra questão que preocupa o quotidiano é o aumento da quantidade de viaturas nas vias rodoviárias e essas viaturas são cada vez mais velozes, aumentando a probabilidade de acidentes e por sua vez aumenta a taxa de sinistralidade rodoviária. Os atuais sistemas de controlo de tráfego estão a tornar-se obsoletos e ineficazes para combater essa sinistralidade, sendo necessário desenvolver novos mecanismos, inteligentes e autónomos, de controlo de tráfego. Com base no exposto, está a ser desenvolvido um sistema de transporte inteligente, conhecido como Intelligent Transportation Systems (ITS). Este sistema é inteligente com cálculo automatizado, usando as tecnologias da informação e comunicação para transportes terrestres e infraestruturas de modo a melhorar a segurança, confiabilidade, eficiência e qualidade das vias rodoviárias. Como este sistema necessita de infraestruturas de comunicação e tendo como problemática a falta de espectro, esta tese propõe-se a estudar a viabilidade da utilização do sistema de comunicação VLC nas infraestruturas ITS quando aplicada a semáforos a LEDs. Foi analisada a estrutura do sistema ITS e quais os fatores condicionantes do uso da comunicação VLC, nomeadamente alcance, taxa de transmissão e facilidade de implementação nas infraestruturas existentes. Foi descrito um modelo genérico do emissor e recetor de um sistema VLC, explicando-se qual a aplicabilidade no seio automóvel. Conclui-se que o uso de VLC em semáforos a LEDs é viável uma vez que a tecnologia LED está a avançar a um ritmo elevado e como não depende de ondas de rádio, é mais seguro para a saúde. Quando associada esta tecnologia ao sistema de iluminação rodoviária, será possível criar um sistema de rede ubíqua. No entanto,será necessário procedera mais estudos, nomeadamente a nível da ótica, no sentido de maximizar o rendimento dos LEDs, de modo a que se consiga um maior alcance e taxas de transmissão mais elevadas. Igualmente, verifica-se a necessidade de se procederà criação de protótipos de modo a testar os diversos componentes emissor-recetor em virtude de não ser possível simular todo o sistema, usando somente as informações disponibilizadas pelos fabricantes dos componentes eletrónicos.