تا سال 2030، تقریباً 60 درصد از جمعیت جهان در محیط های شهری زندگی خواهند کرد، همانطور که صندوق جمعیت سازمان ملل متحد اشاره می کند که شهرنشینی اخیراً سرعت گرفته است. برای فراهم کردن شرایط زندگی با کیفیت بالا و پایدار و مدیریت منابع سودمند در مناطق شهری، روش‌های قابل تصوری برای حل و فصل نامزدهای متعدد جستجو می‌شوند. ساختمان های سبز هوشمند (SGBs) یک روند رو به رشد با طیف گسترده ای از راه حل های بالقوه است. با توسعه شبکه های دسترسی نسل بعدی، SGB توجه محققان را به عنوان یک ایده کلیدی در زمینه شهرهای هوشمند به خود جلب کرده است. یک بار دیگر، SGB از استقلال و هوش بالایی برخوردار است و قادر است محیط را به رسمیت بشناسد، اطلاعات مربوطه را جمع آوری و تجزیه و تحلیل کند، و به تغییرات در محیط و خواسته های مشتریان پاسخ دهد. با قابلیت های ذکر شده، SGB می تواند انواع خدمات هوشمند داخلی مانند موقعیت یابی، ردیابی و ناوبری را در اختیار سرنشینان قرار دهد. SGB ​​همچنین می تواند وضعیت کلی عملیات را زیر نظر داشته باشد و آن را مدیریت کند. بنابراین، اتصال قابل اعتماد و همچنین زیرساخت کارآمد برای پردازش داده ها برای انتقال و پردازش پراکنده برای به حداکثر رساندن مزایای SGB و ارائه خدمات مناسب به ساکنان بسیار مهم است. با این حال، ارتقاء SGB در عمل توسط دو موضوع فنی مهم محدود می شود: هوش بالا و قابلیت اطمینان بالا [1]، [2].

برای کیفیت سیستم های پخش سرویس برای SGB، شبکه نوری غیرفعال (PON) می تواند برای رفع این دو مشکل ایجاد شود. این تحقیق نشان داد که افزایش متوسط ​​ترافیک اینترنت به ZB در سال 2022 تأثیر منفی قابل توجهی بر مصرف انرژی سالانه دارد. در نتیجه ایجاد یک شبکه سازگار با محیط زیست برای ارتباط سرتاسری بسیار مهم است. این برنامه‌های مختلف را در یک چارچوب منسجم ترکیب می‌کند. مقدار انرژی مصرف شده در شبکه های دسترسی مرکزی و مترو واقع در مراکز داده عظیم به طور قابل توجهی در ادبیات گزارش شده است [3]. با این حال، اتخاذ بهترین تولید PON به طور قابل توجهی مصرف انرژی را با سهم قابل توجهی کاهش می دهد.

علاوه بر این، با توجه به مزایای متمایز شبکه‌های دسترسی نوری، دانشگاهیان، دولت‌ها و شرکت‌ها نسل بعدی PON مرحله 2 (NG-PON2) تایید شده زمان و تقسیم طول موج چندگانه (TWDM) را به‌عنوان مهم‌ترین راه‌حل در میان PON‌های متعدد انتخاب و شناسایی کرده‌اند. . کاهش مصرف انرژی، پرداخت به هنگام رشد و اثربخشی هزینه همگی از ویژگی های TWDM-PON هستند [4]. مجدداً، یک سیستم پخش داخلی در SGB ها نیاز به حفظ حریم خصوصی و محافظت در برابر موضوعات خارجی با افزایش جمعیت دارد. علاوه بر این، محدوده طیفی مشخص شده برای اتصالات TWDM برای مدیریت افزایش پیش‌بینی‌شده در جریان اطلاعات کافی نیست. برای رسیدگی صحیح به امنیت، انعطاف‌پذیری، کارایی و مشکلات تحویل کاملا ناهمزمان در SGB، یک مالتی پلکسی تقسیم طول موج یکپارچه (WDM) و تقسیم کد نوری (OCDM) به طور قابل توجهی برای PON مناسب‌تر است. برای تعداد کاربران مختلف در SGB، TWDM-PON هیبریدی مبتنی بر NG-PON2 با WDM-OCDM یکپارچه ممکن است انتقال سریعتر، مسافت طولانی تر و ایمن تر را فعال کند [5]، [6]، [7].

علاوه بر این، فناوری حمل و نقل برای حمل و نقل سنگین ترافیک اطلاعات بار دیگر به عنوان ارتباطات نور مرئی (VLC) مشاهده می شود. این بر اساس مکاتبات در ناحیه مرئی طیف الکترومغناطیسی است که دارای طول موج بین 380 نانومتر و 750 نانومتر است. این مدت‌ها باعث نگرانی بوده است، اما پتانسیل کامل آن به دلیل ناتوانی منابع نور معمولی در حفظ مدولاسیون سریع، هرگز محقق نشده است. معرفی دیودهای ساطع نور (LED)، به ویژه LED سفید، فرصت ها و راه های تحقیقاتی زیادی را در VLC باز کرد. بطور غیرقابل تغییر، منابع نوری مانند LEDها و همچنین دیودهای لیزری (LDs) اطلاعات را در یک سیستم نور مرئی [8]، [9] مخابره می کنند. VLC ها به دلیل گرایش به استقرار LED های کم مصرف و LED ها با زمان سوئیچینگ سریع میلی ثانیه ای مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. LED ها کم مصرف، جمع و جور، بادوام و سازگار با محیط زیست هستند [10]. LED ها در مقایسه با منابع نور معمولی مانند لامپ های رشته ای، عملکرد مدولاسیون و حساسیت بسیار بالایی دارند، همراه با سایر کیفیت هایی که آنها را برای انتقال و همچنین مدولاسیون مناسب می کند. جایگزین های جالبی برای فناوری های بی سیم سنتی مانند فرکانس رادیویی (RF) [11]، [12]، [13] فراهم می کند. علاوه بر این، استفاده از LED ها و کانال های بی سیم ایمن هزینه های اجرا را به حداقل رسانده و تشعشعات برد بصری را از هرگونه مشکل مرتبط با سلامت معاف می کند. از آنجایی که امواج RF وجود ندارد و شما باید در منطقه تحت پوشش محدود باشید، مسدود کردن داده ها دشوار است. بنابراین، ممکن است با حداکثر توان 5.6 گیگابیت در ثانیه در بیمارستان ها، هواپیماها و هر محیط محدود شده با RF کار کند [8]، [14]، [15] .

با این حال، تعدادی از مشکلات برای انتقال از ارتباطات نقطه به نقطه به شبکه های بی سیم کامل مبتنی بر ارتباطات VLC با چندین کاربر وجود دارد. در برخی موارد، پیش نیاز یک انتقال لینک بالا می تواند تکنیک متفاوتی از انتقال لینک پایین را نیز ایجاب کند. این به دلیل نیاز به مصرف انرژی کم در دستگاه های قابل حمل است و منبع نور مرئی دستگاه uplink تمایل کاربران را منحرف می کند. در نتیجه، به نظر می‌رسد که لینک بالا از استفاده از پرتوهای مادون قرمز بیشترین سود را خواهد برد [16]. اشعه مادون قرمز که برای انسان نامرئی است، می تواند با قرار گرفتن در معرض بیش از حد روی چشم و پوست مضر باشد. همچنین تشعشعات فروسرخ که در مقیاس جهانی به دام افتاده اند باعث گرم شدن کره زمین می شوند. انتقال داده از طریق پرتوهای مادون قرمز برای ارتباطات کوتاه برد بسیار رایج است [17]. اما سیستمی که از انتقال VLC استفاده می کند ویژگی های منحصر به فردی مانند انتقال با سرعت بالا (در گیگابیت بر ثانیه) از طریق نورهای مرئی، افزایش امنیت لایه فیزیکی، قابلیت استفاده در فضای طبیعی ایمن مانند سکوهای نفتی و کارخانه های پتروشیمی، روشنایی، مقرون به صرفه بودن، ارتباطات سازگار با محیط زیست را ارائه می دهد. ، امنیت بالا و غیره در مقایسه با فرکانس مادون قرمز یا رادیویی. همچنین، اگر بتوان در آینده به VLC گسترده دست یافت، هر چراغ ممکن است به عنوان یک هات اسپات شبکه با سرعت بالا استفاده شود. استفاده از منابع نور LED در هواپیما و قطارهای پرسرعت امکان دانلود داده ها توسط کاربران را فراهم می کند و در عین حال امکان اتصال به اینترنت پرسرعت را نیز فراهم می کند. با توجه به این مزیت‌های ارتباط VLC نسبت به ارتباطات فرکانس مادون قرمز/رادیویی، یک حوزه تحقیقاتی رو به رشد، ادغام شبکه‌های موجود با سیستم VLC مانند سیستم هیبریدی دو طرفه PON-VLC است. ترکیبی PON-VLC نقش مهمی در زمینه ارتباطات در آینده ایفا خواهد کرد و کمک قابل توجهی به رشد جامعه اطلاعاتی خواهد کرد [18].