| dc.description.abstract | RESUMEN:
Las comunicaciones actuales han explorado nuevas alternativas en el espectro de frecuencias, obteniendo una serie de soluciones inmediatas en las frecuencias pertenecientes al rango visible (380-750 Hz). La tecnología de Light-Fidelity (LiFi) surge como consecuencia del agotamiento de radio frecuencias(RF) en las comunicaciones, esta tecnología actualmente es utilizada para interiores y exteriores, teniendo en ambos sectores un gran número de aplicaciones.
La tesis que se presenta a continuación propone el estudio de un cruce vial. En dicho cruce el semáforo funge como un servidor, el cual a su vez, se supone en un entorno de comunicación LiFi con los vehículos; todos los elementos descritos son pensados específicamente para una Ciudad Inteligente.
El comportamiento del cruce es modelado mediante un proceso Markoviano, obteniendo una cadena continua de Markov del sistema. La cadena de Markov es resuelta numéricamente, empleando la Teoría de Colas por medio de un sistema M/M/1 para la obtención de la longitud promedio de la cola. El retardo promedio es calculado aplicando el Teorema de Little a partir de la solución de la cadena.
Se propone también la expresión matemática de la descarga de datos a través de la longitud promedio de la cola, teniendo en cuenta el retardo promedio de la cola, las velocidades de transmisión y tamaños de paquetes a transmitir.
En adición, se presentan dos experimentos de propósito general para las Comunicaciones de Luz Visible(VLC); un codificador-decodificador que modula la información con un disco que interrumpe los rayos de luz polarizada entre transmisor-receptor y un sistema sonoro que funciona con luz visible, procesando la energía con transductores que permiten cambiar el medio de transmisión a través del sistema.
El escrito esta estructurado en siete capas comunicaciones actuales han explorado nuevas alternativas en el espectro de frecuencias, obteniendo una serie de soluciones inmediatas en las frecuencias pertenecientes al rango visible (380-750 Hz). La tecnología de Light-Fidelity (LiFi) surge como consecuencia del agotamiento de radio frecuencias(RF) en las comunicaciones, esta tecnología actualmente es utilizada para interiores y exteriores, teniendo en ambos sectores un gran numero de aplicaciones.
La tesis que se presenta a continuación propone el estudio de un cruce vial. En dicho cruce el semáforo funge como un servidor, el cual a su vez, se supone en un entorno de comunicación LiFi con los vehículos; todos los elementos descritos son pensados específicamente para una Ciudad Inteligente.
El comportamiento del cruce es modelado mediante un proceso Markoviano, obteniendo una cadena continua de Markov del sistema. La cadena de Markov es resuelta numéricamente, empleando la Teoría de Colas por medio de un sistema M/M/1 para la obtención de la longitud promedio de la cola. El retardo promedio es calculado aplicando el Teorema de Little a partir de la solución de la cadena.
Se propone también la expresión matemática de la descarga de datos a través de la longitud promedio de la cola, teniendo en cuenta el retardo promedio de la cola, las velocidades de transmisión y tamaños de paquetes a transmitir.
En adición, se presentan dos experimentos de propósito general para las Comunicaciones de Luz Visible(VLC); un codificador-decodificador que modula la información con un disco que interrumpe los rayos de luz polarizada entre transmisor receptor y un sistema sonoro que funciona con luz visible, procesando la energía con transductores que permiten cambiar el medio de transmisión a través del sistema.
El escrito esta estructurado en siete capítulos principales. En el primer capitulo se realiza un esbozo de los orígenes de las tecnologías ópticas y las ciudades inteligentes, en el segundo capítulo se presentan los trabajos actuales relacionados a estos dos tópicos, así como su aportación en redes vehiculares, teniendo como tecnología óptica LiFi. En este mismo capítulo se detallan las propiedades, características y principios de funcionamiento de la tecnología LiFi. Los experimentos de propósito general (descritos en párrafos anteriores) son mostrados en el tercer capítulo.
Los procesos de Poisson, cadenas de Markov, teoría de colas, teorema de Little y las especificaciones del protocolo IEEE 802.15.7 son abordadas en el cuarto capítulo con el propósito de proporcionar al lector la teoría necesaria para el entendimiento de los capítulos de desarrollo y análisis de resultados (capítulos quinto y sexto respectivamente). En estos dos capítulos se detallar´a el sistema general de estudio, la cadena de Markov deducida y los parametros obtenidos a partir de su solución.
En el séptimo capítulo se presentan las conclusiones del estudio, las aportaciones y el trabajo a futuro del sistema estudiado y de la tecnología LiFi. Al final del trabajo se anexa la estructura del programa perteneciente a la solución numérica de la cadena de Markov y el manual de usuario de la interfaz gráfica de descarga de datos en el sistema.
Tıtulos principales. En el primer capítulo se realiza un esbozo de los orígenes de las tecnologías ópticas y las ciudades inteligentes, en el segundo capítulo se presentan los trabajos actuales relacionados a estos dos tópicos, así como su aportación en redes vehiculares, teniendo como tecnología óptica LiFi. En este mismo capítulo se detallan las propiedades, características y principios de funcionamiento de la tecnologıa LiFi. Los experimentos de propósito general (descritos en párrafos anteriores) son mostrados en el tercer capítulo.
Los procesos de Poisson, cadenas de Markov, teoría de colas, teorema de Little y las especificaciones del protocolo IEEE 802.15.7 son abordadas en el cuarto capítulo con el propósito de proporcionar al lector la teoría necesaria para el entendimiento de los capítulos de desarrollo y análisis de resultados (capítulos quinto y sexto respectivamente). En estos dos capítulos se detallar´a el sistema general de estudio, la cadena de Markov deducida y los parámetros obtenidos a partir de su solución.
En el séptimo capítulo se presentan las conclusiones del estudio, las aportaciones y el trabajo a futuro del sistema estudiado y de la tecnología LiFi. Al final del trabajo se anexa la estructura del programa perteneciente a la solución numérica de la cadena de Markov y el manual de usuario de la interfaz gráfica de descarga de datos en el sistema.
ABSTRACT:
Currently new alternatives in the frequency spectrum have been explored, obtaining a serie of immediate solutions in the frequencies belonging to the visible range (380-750 Hz). The Light-Fidelity(LiFi) technology arises as a result of the depletion of radio frequencies (RF) for communications, this technology is currently used for indoor and outdoor, having in both sectors a large number of applications.
The thesis presented here proposes the study of a road junction. This road junction, con- tains a traffic light that serve as a server, which is assumed in a LiFi communication environment with the vehicles; all the elements described are designed specifically for a Smart City.
The behavior of the road junction is modeled by a Markovian process, obtaining a conti- nuous Markov chain from the system. The Markov chain is numerically solved, applying the Queueing Theory with an M / M / 1 system in order to achieve the average queue length. Little’s theorem was applied to calculate the average delay.
Besides, the mathematical expression of the data throughput through the average length of the queue is proposed, taking into account the average delay of the queue, the trans- mission speed and packet sizes in the transmitions.
Additionally, general experiments for Visible Light Communications (VLC) are presen- ted; a encoder-decoder that modulates the information with a disk that interrupts the polarized rays of light between transmitter-receiver and a sound system that works with visible light, processing the energy with transducers that allow to change the transmission medium across the system.
This work is structured in seven main chapters. The first chapter is an outline of the origins of optical technologies and smart cities, the second chapter presents the current work related to these two topics and its contribution in vehicular networks, having LiFi as optical technology. This chapter details the properties, characteristics and operating principles of LiFi technology. The general purpose experiments (described in previous pa- ragraphs) are shown in the third chapter. The Poisson processes, Markov chains, queuing
theory, Little theorem and the IEEE 802.15.7 protocol specifications are approached in
the fourth chapter to provide to the reader the necessary theory to understand the chap- ters of development and analysis of results (chapters fifth and sixth respectively). In these two chapters will be detailed the general system, the deduced Markov chain and the pa- rameters obtained from its solution.
The seventh chapter presents the conclusions of the study, the contributions and the fu- ture work of the system and LiFi technology. At the end of the work, the program of the numerical solution of the Markov chain and the user manual of the graphical interface of downloading data in the system are attached. | |
