專利名稱：一種多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明白光LED技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于照明白光LED的多 用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前白光半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED以其綠色環(huán)保、低功耗正在逐步取代傳統(tǒng)的熒光 燈和鹵素?zé)簦蔀橄乱淮彰鞴庠?。而LED有別于其它照明光源的另一個(gè)重要特點(diǎn)是，它可 以被高速調(diào)制(MHz)。以照明白光LED作為信號發(fā)射器，可實(shí)現(xiàn)自由空間光學(xué)無線通信。較 目前主流的射頻無線技術(shù)，這種光學(xué)無線具有帶寬高、無電磁污染、保密性較好等優(yōu)勢。目前國內(nèi)外已提出基于照明白光LED的單向傳輸系統(tǒng)或者簡單的點(diǎn)對點(diǎn)雙向傳 輸系統(tǒng)，存在較大局限性，只有構(gòu)建一個(gè)本地多點(diǎn)接入的光學(xué)無線網(wǎng)絡(luò)，才能滿足用戶的實(shí) 際需求，但目前尚無解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線 雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法，以實(shí)現(xiàn)基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù) 據(jù)通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)接入控制器1，該接入控制器1連接于外部網(wǎng)絡(luò)6 ；多個(gè)白光LED照明光源2，該白光LED照明光源2連接于該接入控制器1 ；多個(gè)光學(xué)探測器3，該光學(xué)探測器3連接于該接入控制器1 ；多個(gè)適配器4;以及多個(gè)用戶設(shè)備5，該用戶設(shè)備5連接于該適配器4，并通過該適配器4進(jìn)行數(shù)據(jù)的 發(fā)送和接收；其中，該接入控制器1和該適配器4中均包含有一個(gè)光學(xué)無線通信協(xié)議模塊，該光 學(xué)無線通信協(xié)議模塊控制數(shù)據(jù)幀在自白光LED照明光源2到適配器4的下行鏈路以及自適 配器4到光學(xué)探測器3的上行鏈路中進(jìn)行傳輸。上述方案中，所述接入控制器1用于驅(qū)動白光LED照明光源2和光學(xué)探測器3，實(shí) 現(xiàn)電學(xué)信號與光學(xué)信號相互轉(zhuǎn)換，且該接入控制器1具備與外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信接口，執(zhí)行 數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議。上述方案中，所述適配器4具有發(fā)射光源和光學(xué)探測器，且能夠驅(qū)動自身具有的 發(fā)射光源和光學(xué)探測器，具備與不同用戶設(shè)備交換數(shù)據(jù)的接口，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議。上述方案中，所述適配器4具有的發(fā)射光源是符合人眼安全標(biāo)準(zhǔn)的LED或激光器。上述方案中，所述適配器具有的發(fā)射光源，其發(fā)射的光學(xué)信號至少覆蓋到一個(gè)與接入控制器1連接的光學(xué)探測器3。
上述方案中，所述適配器具有的光學(xué)探測器至少在一個(gè)白光LED照明光源2光學(xué) 信號的覆蓋范圍內(nèi)，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種基于照明白光LED的光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通 信方法，該方法針對不同的用戶設(shè)備，將其本地?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號，由接入控制器或適配 器對光學(xué)信號進(jìn)行收發(fā)和處理，采用光學(xué)無線通信協(xié)議控制各用戶設(shè)備之間以及各用戶設(shè) 備與外部網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。上述方案中，所述接入控制器1接收到各用戶設(shè)備5通過適配器4以光信號形式 發(fā)出的上行數(shù)據(jù)后，立即發(fā)送至外部網(wǎng)絡(luò)6，并通過白光LED照明光源2進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。上述方案中，所述接入控制器1或所述適配器4每經(jīng)過一個(gè)時(shí)隙，檢查接收信號， 以此來判斷信道狀態(tài)，時(shí)隙長度的定義是，在光學(xué)無線通信網(wǎng)內(nèi)的接入控制器或適配器在 一個(gè)時(shí)隙開始時(shí)發(fā)送信號接入信道，那么在下一個(gè)時(shí)隙開始時(shí)，接入控制器和其它適配器 就都能檢測到信道已轉(zhuǎn)變?yōu)槊B(tài)。上述方案中，所述接入控制器1接收到各用戶設(shè)備5通過適配器4以光信號形式 發(fā)至外部網(wǎng)絡(luò)6的上行數(shù)據(jù)幀后，若正確接收，經(jīng)過短幀幀間間隔后，通過白光LED照明光 源2發(fā)送確認(rèn)幀；若接收有錯(cuò)誤，不發(fā)送確認(rèn)幀，在等待一段時(shí)間后，用戶設(shè)備5通過適配器 4重傳該上行數(shù)據(jù)幀。上述方案中，所述各適配器4收到源站即外部網(wǎng)絡(luò)6或用戶設(shè)備5發(fā)送給自己的 數(shù)據(jù)幀后，若正確接收，經(jīng)過短幀幀間間隔，發(fā)送確認(rèn)幀；若接收有錯(cuò)誤，不發(fā)送確認(rèn)幀，等 待一段時(shí)間后，源站如果沒有收到正確的確認(rèn)幀，源站將通過接入控制1或適配器4重傳該 數(shù)據(jù)幀。上述方案中，在所述短幀幀間間隔時(shí)間段內(nèi)，接入控制器1或適配器4由接收方式 切換到發(fā)送方式，如果收發(fā)能同時(shí)進(jìn)行，則短幀幀間間隔等于零。上述方案中，所述接入控制器1在有來自外部網(wǎng)絡(luò)6的數(shù)據(jù)發(fā)送請求時(shí)，在一定時(shí) 隙個(gè)數(shù)范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)退避時(shí)間，若監(jiān)聽到上行信道空閑，且經(jīng)過長幀幀間間隔后，上 行信道依舊空閑時(shí)，則退避計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)；否則，凍結(jié)退避計(jì)數(shù)器剩余時(shí)間，重新等待信道 變?yōu)榭臻e并再經(jīng)過長幀幀間間隔后，從剩余時(shí)間開始倒計(jì)時(shí)，直到倒計(jì)時(shí)為零，將數(shù)據(jù)幀發(fā) 送出去，等待對方的確認(rèn)幀，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，如果沒收到，將該數(shù)據(jù)幀當(dāng)作新的數(shù)據(jù)發(fā) 送請求處理，并記錄已發(fā)送次數(shù)。上述方案中，所述適配器4在有來自用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送請求時(shí)，在一定時(shí)隙個(gè) 數(shù)范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)退避時(shí)間，若監(jiān)聽到下行信道空閑，且經(jīng)過長幀幀間間隔后，下行信 道依舊空閑時(shí)，則退避計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)；否則，凍結(jié)退避計(jì)數(shù)器剩余時(shí)間，重新等待下行信道 變?yōu)榭臻e并再經(jīng)過長幀幀間間隔后，從剩余使時(shí)間開始倒計(jì)時(shí)，直到倒計(jì)時(shí)為零，將數(shù)據(jù)幀 發(fā)送出去，然后等待確認(rèn)幀，在一定時(shí)間按范圍內(nèi)，如果沒收到，將該數(shù)據(jù)幀當(dāng)作新的數(shù)據(jù) 發(fā)送請求處理，并記錄已發(fā)送次數(shù)。上述方案中，所述長幀幀間間隔比短幀幀間間隔多至少一個(gè)時(shí)隙。上述方案中，所述接入控制器1或所述適配器4在發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀之前，應(yīng)查詢該 數(shù)據(jù)幀的已發(fā)送次數(shù)，若超過預(yù)設(shè)值，則應(yīng)予以丟棄，預(yù)設(shè)值的大小根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)置。(三)有益效果
從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供的這種基于照明白光LED的光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn) 了基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信。


圖1是依照本發(fā)明實(shí)施例基于照明白光LED的光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 示意圖；圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例基于照明白光LED的光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中接入 控制器和適配器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例基于照明白光LED的光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù) 幀發(fā)送流程圖；圖4是依照本發(fā)明實(shí)施例基于照明白光LED的光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中網(wǎng)內(nèi) 各用戶數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)臅r(shí)間關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，圖1是依照本發(fā)明實(shí)施例基于照明白光LED的光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通 信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括一個(gè)接入控制器1，該接入控制器1連接于外部網(wǎng)絡(luò)6 ；多個(gè)白光LED照明光源2，該白光LED照明光源2連接于該接入控制器1 ；多個(gè)光學(xué)探測器3，該光學(xué)探測器3連接于該接入控制器1 ；多個(gè)適配器4;以及多個(gè)用戶設(shè)備5，該用戶設(shè)備5連接于該適配器4，并通過該適配器4進(jìn)行數(shù)據(jù)的 發(fā)送和接收；其中，該接入控制器1和該適配器4中均包含有一個(gè)光學(xué)無線通信協(xié)議模塊，該光 學(xué)無線通信協(xié)議模塊控制數(shù)據(jù)幀在自白光LED照明光源2到適配器4的下行鏈路以及自適 配器4到光學(xué)探測器3的上行鏈路中進(jìn)行傳輸。接入控制器1用于驅(qū)動白光LED照明光源2和光學(xué)探測器3，實(shí)現(xiàn)電學(xué)信號與光學(xué) 信號相互轉(zhuǎn)換，且該接入控制器1具備與外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信接口，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議。適配器4具有發(fā)射光源和光學(xué)探測器，且能夠驅(qū)動自身具有的發(fā)射光源和光學(xué)探 測器，具備與不同用戶設(shè)備交換數(shù)據(jù)的接口，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議。適配器4具有的發(fā)射 光源是符合人眼安全標(biāo)準(zhǔn)的LED或激光器。適配器具有的發(fā)射光源，其發(fā)射的光學(xué)信號至 少覆蓋到一個(gè)與接入控制器1連接的光學(xué)探測器3。適配器具有的光學(xué)探測器至少在一個(gè) 白光LED照明光源2光學(xué)信號的覆蓋范圍內(nèi)，接入控制器1接收到各用戶設(shè)備5通過適配器4以光信號形式發(fā)出的上行數(shù)據(jù) 后，立即發(fā)送至外部網(wǎng)絡(luò)6，并通過白光LED照明光源2進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。接入控制器1接收到各 用戶設(shè)備5通過適配器4以光信號形式發(fā)至外部網(wǎng)絡(luò)6的上行數(shù)據(jù)幀后，若正確接收，經(jīng)過 短幀幀間間隔后，通過白光LED照明光源2發(fā)送確認(rèn)幀；若接收有錯(cuò)誤，不發(fā)送確認(rèn)幀，在等待一段時(shí)間后，用戶設(shè)備5通過適配器4重傳該數(shù)據(jù)幀。 各適配器4收到源站即外部網(wǎng)絡(luò)6或用戶設(shè)備5發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)幀后，若正確 接收，經(jīng)過短幀幀間間隔，發(fā)送確認(rèn)幀；若接收有錯(cuò)誤，不發(fā)送確認(rèn)幀，等待一段時(shí)間后，源 站如果沒有收到正確的確認(rèn)幀，源站將通過接入控制1或適配器4重傳該數(shù)據(jù)幀。在短幀幀間間隔時(shí)間段內(nèi)，接入控制器1或適配器4可由接收方式切換到發(fā)送方 式，如果收發(fā)能同時(shí)進(jìn)行，則短幀幀間間隔等于零。請?jiān)賲⒄請D1，接入控制器連接有若干個(gè)白光LED燈和若干個(gè)光學(xué)探測器。在LED 燈和探測器的覆蓋范圍內(nèi)，有多臺有數(shù)據(jù)收發(fā)的用戶設(shè)備(如計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī))。每 臺用戶設(shè)備連接一個(gè)適配器。接入控制器可以連接到外部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)本地網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換。適配器 中有光源和光學(xué)探測器，可實(shí)現(xiàn)光學(xué)發(fā)射和接收。接入控制器連接的LED燈和光學(xué)探測器 的數(shù)目取決于白光LED和適配器中光源的發(fā)射功率、探測器接收靈敏度和環(huán)境參數(shù)。接入控制器和適配器的模塊組成基本相同，如圖2所示，在模塊具體功能上有差 另IJ。外部接口處理不同接口協(xié)議下的數(shù)據(jù)流，完成數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換?？刂茀f(xié)議實(shí)現(xiàn)多個(gè)用 戶設(shè)備按一定規(guī)則占用信道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。調(diào)制驅(qū)動連接光源，實(shí)現(xiàn)信號的光學(xué)發(fā)射。探 測濾波連接光學(xué)探測器，實(shí)現(xiàn)光學(xué)信號的接收。在圖1中，當(dāng)設(shè)備A有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，其數(shù)據(jù)經(jīng)過連接的適配器處理，按照一定規(guī) 貝1J，在某一時(shí)間通過適配器的光源發(fā)射出去。受限于功耗及人眼安全性問題，適配器的光源 功率較小、方向性較強(qiáng)。設(shè)備A的發(fā)射不能被設(shè)備B和C感知監(jiān)聽，只能被接入控制器接連 接的光學(xué)探測器接收到。接入控制器捕獲到信號后，立即將數(shù)據(jù)通過其連接的照明白光LED 轉(zhuǎn)發(fā)，這時(shí)設(shè)備B和C收到該轉(zhuǎn)發(fā)信號，于是知道上行信道被占用。接入控制器連接的照明 LED燈和光學(xué)探測器有較大的覆蓋范圍，和接入控制器的接收轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制保證了網(wǎng)內(nèi)各接入 用戶設(shè)備的信道監(jiān)聽。本發(fā)明還提供了一種基于照明白光LED的光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信方法，該方法針 對不同的用戶設(shè)備，將其本地?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號，由接入控制器或適配器對光學(xué)信號進(jìn) 行收發(fā)和處理，采用光學(xué)無線通信協(xié)議控制各用戶設(shè)備之間以及各用戶設(shè)備與外部網(wǎng)絡(luò)之 間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。接入控制器接收到各用戶設(shè)備通過適配器以光信號形式發(fā)至外部網(wǎng)絡(luò)的上行數(shù) 據(jù)幀后，立即發(fā)送至外部網(wǎng)絡(luò)，并通過白光LED照明光源進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。若正確接收，轉(zhuǎn)發(fā)完閉 后，經(jīng)過短幀幀間間隔，通過白光LED照明光源發(fā)送確認(rèn)幀；若接收有錯(cuò)誤，不發(fā)送確認(rèn)幀， 在等待一段時(shí)間后，用戶設(shè)備通過適配器重傳該數(shù)據(jù)幀。適配器收到源站即外部網(wǎng)絡(luò)或用戶設(shè)備發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)幀后，若正確接收，經(jīng) 過短幀幀間間隔，發(fā)送確認(rèn)幀；若接收有錯(cuò)誤，不發(fā)送確認(rèn)幀，等待一段時(shí)間后，源站如果沒 有收到正確的確認(rèn)幀，源站將通過接入控制或適配器重傳該數(shù)據(jù)幀。短幀幀間間隔的定義是，在該間隔時(shí)間內(nèi)，接入控制器或適配器可由接收方式切 換到發(fā)送方式，如果收發(fā)能同時(shí)進(jìn)行，則短幀幀間間隔等于零。接入控制器或適配器每經(jīng)過一個(gè)時(shí)隙，檢查接收信號，以此來判斷信道狀態(tài)，時(shí)隙 長度的定義是，在光學(xué)無線通信網(wǎng)內(nèi)的接入控制器或適配器在一個(gè)時(shí)隙開始時(shí)發(fā)送信號接 入信道，那么在下一個(gè)時(shí)隙開始時(shí)，接入控制器和其它適配器就都能檢測到信道已轉(zhuǎn)變?yōu)槊B(tài)。 接入控制器在有來自外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)發(fā)送請求時(shí)，在一定時(shí)隙個(gè)數(shù)范圍內(nèi)產(chǎn)生一 個(gè)隨機(jī)退避時(shí)間，若監(jiān)聽到上行信道空閑，且經(jīng)過長幀幀間間隔后，上行信道依舊空閑時(shí)， 則退避計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)；否則，凍結(jié)退避計(jì)數(shù)器剩余時(shí)間，重新等待信道變?yōu)榭臻e并再經(jīng)過長 幀幀間間隔后，從剩余時(shí)間開始倒計(jì)時(shí)，直到倒計(jì)時(shí)為零，將數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去，等待對方的 確認(rèn)幀，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，如果沒收到，將該數(shù)據(jù)幀當(dāng)作新的數(shù)據(jù)發(fā)送請求處理，并記錄 已發(fā)送次數(shù)。適配器在有來自用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送請求時(shí)，在一定時(shí)隙個(gè)數(shù)范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨 機(jī)退避時(shí)間，若監(jiān)聽到下行信道空閑，且經(jīng)過長幀幀間間隔后，下行信道依舊空閑時(shí)，則退 避計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)；否則，凍結(jié)退避計(jì)數(shù)器剩余時(shí)間，重新等待下行信道變?yōu)榭臻e并再經(jīng)過長 幀幀間間隔后，從剩余使時(shí)間開始倒計(jì)時(shí)，直到倒計(jì)時(shí)為零，將數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去，然后等待 確認(rèn)幀，在一定時(shí)間按范圍內(nèi)，如果沒收到，將該數(shù)據(jù)幀當(dāng)作新的數(shù)據(jù)發(fā)送請求處理，并記 錄已發(fā)送次數(shù)。長幀幀間間隔比短幀幀間間隔多至少一個(gè)時(shí)隙。接入控制器或適配器在發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀之前，應(yīng)查詢該數(shù)據(jù)幀的已發(fā)送次數(shù)，若 超過預(yù)設(shè)值，則應(yīng)予以丟棄，預(yù)設(shè)值的大小根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)置。圖3示出接入控制器和適配器中協(xié)議控制幀傳輸?shù)牧鞒虉D。當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸請求 時(shí)，先查詢該數(shù)據(jù)幀的已發(fā)送次數(shù)，即重傳次數(shù)，若超過該預(yù)設(shè)值，丟棄，否則進(jìn)入下一步處 理。首先在一定范圍內(nèi)，產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的退避時(shí)間。然后查詢信道，如果空閑，則再過一個(gè) 長幀幀間間隔(LonglnterFrame Space, LIFS)，退避倒計(jì)時(shí)啟動；如果忙碌，退避計(jì)數(shù)器凍 結(jié)剩余時(shí)間，重新等待信道變?yōu)榭臻e并再經(jīng)過LIFS后，從剩余使時(shí)間開始倒計(jì)時(shí)。直到退 避計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)為0，退避完成，則立即發(fā)送數(shù)據(jù)幀。在圖1的網(wǎng)絡(luò)組成基礎(chǔ)上，圖4為基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線通信網(wǎng)內(nèi) 的數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)臅r(shí)間關(guān)系。設(shè)備A、B、C在不同時(shí)間分別有一幀數(shù)據(jù)(幀1、2、3)上行發(fā)送 到外部網(wǎng)絡(luò)，接入控制器有來自外網(wǎng)的發(fā)送給設(shè)備C的下行數(shù)據(jù)幀(幀4)。以設(shè)備C發(fā)送 幀3為例，發(fā)送過程如下當(dāng)設(shè)備C有數(shù)據(jù)發(fā)送請求時(shí)，監(jiān)聽到接入控制器正在轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備A 的數(shù)據(jù)幀(Z幀1)，由此判斷上行信道忙，于是隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)退避時(shí)間，并凍結(jié)。當(dāng)設(shè)備A的 數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，經(jīng)過短幀幀間間隔(Short InterFrameSpace, SIFS)，接入控制器發(fā)送確認(rèn) 幀(Acknowledge，ACK)。當(dāng)ACK幀發(fā)送完畢之后，設(shè)備C監(jiān)聽到信道空閑，再經(jīng)過LIFS后， 退避計(jì)數(shù)器開始倒計(jì)時(shí)直到零，退避完成，立即將數(shù)據(jù)(幀3)發(fā)送出去。接入控制器對該 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)(Z幀3)，使得其它設(shè)備，包括接入控制器中來自外網(wǎng)的數(shù)據(jù)請求都凍結(jié)退避。發(fā) 送完畢后，經(jīng)過SIFS，接入控制器發(fā)送ACK幀。設(shè)備C正確接收，幀3傳輸結(jié)束。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括一個(gè)接入控制器(1)，該接入控制器(1)連接于外部網(wǎng)絡(luò)(6)；多個(gè)白光LED照明光源(2)，該白光LED照明光源(2)連接于該接入控制器(1)；多個(gè)光學(xué)探測器(3)，該光學(xué)探測器(3)連接于該接入控制器(1)；多個(gè)適配器(4)；以及多個(gè)用戶設(shè)備(5)，該用戶設(shè)備(5)連接于該適配器(4)，并通過該適配器(4)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；其中，該接入控制器(1)和該適配器(4)中均包含有一個(gè)光學(xué)無線通信協(xié)議模塊，該光學(xué)無線通信協(xié)議模塊控制數(shù)據(jù)幀在自白光LED照明光源(2)到適配器(4)的下行鏈路以及自適配器(4)到光學(xué)探測器(3)的上行鏈路中進(jìn)行傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其 特征在于，所述接入控制器⑴用于驅(qū)動白光LED照明光源⑵和光學(xué)探測器(3)，實(shí)現(xiàn)電 學(xué)信號與光學(xué)信號相互轉(zhuǎn)換，且該接入控制器(1)具備與外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信接口，執(zhí)行數(shù) 據(jù)傳輸控制協(xié)議。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其 特征在于，所述適配器(4)具有發(fā)射光源和光學(xué)探測器，且能夠驅(qū)動自身具有的發(fā)射光源 和光學(xué)探測器，具備與不同用戶設(shè)備交換數(shù)據(jù)的接口，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其 特征在于，所述適配器(4)具有的發(fā)射光源是符合人眼安全標(biāo)準(zhǔn)的LED或激光器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其 特征在于，所述適配器具有的發(fā)射光源，其發(fā)射的光學(xué)信號至少覆蓋到一個(gè)與接入控制器 ⑴連接的光學(xué)探測器(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其 特征在于，所述適配器具有的光學(xué)探測器至少在一個(gè)白光LED照明光源(2)光學(xué)信號的覆 蓋范圍內(nèi)。
7.一種基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1所 述的系統(tǒng)，其特征在于，該方法針對不同的用戶設(shè)備，將其本地?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號，由接 入控制器或適配器對光學(xué)信號進(jìn)行收發(fā)和處理，采用光學(xué)無線通信協(xié)議控制各用戶設(shè)備之 間以及各用戶設(shè)備與外部網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信方法，其 特征在于，所述接入控制器(1)接收到各用戶設(shè)備(5)通過適配器(4)以光信號形式發(fā)出 的上行數(shù)據(jù)后，立即發(fā)送至外部網(wǎng)絡(luò)(6)，并通過白光LED照明光源(2)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信方法，其 特征在于，所述接入控制器或所述適配器每經(jīng)過一個(gè)時(shí)隙，檢查接收信號，以此來判斷信道 狀態(tài)，時(shí)隙長度的定義是，在光學(xué)無線通信網(wǎng)內(nèi)的接入控制器或適配器在一個(gè)時(shí)隙開始時(shí) 發(fā)送信號接入信道，那么在下一個(gè)時(shí)隙開始時(shí)，接入控制器和其它適配器就都能檢測到信 道已轉(zhuǎn)變?yōu)槊B(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，所述接入控制器(1)接收到各用戶設(shè)備(5)通過適配器(4)以光信號形式發(fā)至 外部網(wǎng)絡(luò)(6)的上行數(shù)據(jù)幀后，若正確接收，經(jīng)過短幀幀間間隔后，通過白光LED照明光源 (2)發(fā)送確認(rèn)幀；若接收有錯(cuò)誤，不發(fā)送確認(rèn)幀，在等待一段時(shí)間后，用戶設(shè)備(5)通過適配 器(4)重傳該數(shù)據(jù)幀。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信方法，其 特征在于，所述適配器(4)收到源站即外部網(wǎng)絡(luò)(6)或用戶設(shè)備(5)發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)幀 后，若正確接收，經(jīng)過短幀幀間間隔，發(fā)送確認(rèn)幀；若接收有錯(cuò)誤，不發(fā)送確認(rèn)幀，等待一段 時(shí)間后，源站如果沒有收到正確的確認(rèn)幀，源站將通過接入控制(1)或適配器(4)重傳該數(shù) 據(jù)幀。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信方法， 其特征在于，在所述短幀幀間間隔時(shí)間段內(nèi)，接入控制器⑴或適配器⑷由接收方式切換 到發(fā)送方式，如果收發(fā)能同時(shí)進(jìn)行，則短幀幀間間隔等于零。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信方法，其 特征在于，所述接入控制器在有來自外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)發(fā)送請求時(shí)，在一定時(shí)隙個(gè)數(shù)范圍內(nèi) 產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)退避時(shí)間，若監(jiān)聽到上行信道空閑，且經(jīng)過長幀幀間間隔后，上行信道依舊空 閑時(shí)，則退避計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)；否則，凍結(jié)退避計(jì)數(shù)器剩余時(shí)間，重新等待信道變?yōu)榭臻e并再 經(jīng)過長幀幀間間隔后，從剩余時(shí)間開始倒計(jì)時(shí)，直到倒計(jì)時(shí)為零，將數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去，等待 對方的確認(rèn)幀，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，如果沒收到，將該數(shù)據(jù)幀當(dāng)作新的數(shù)據(jù)發(fā)送請求處理， 并記錄已發(fā)送次數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信方法， 其特征在于，所述適配器在有來自用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送請求時(shí)，在一定時(shí)隙個(gè)數(shù)范圍內(nèi)產(chǎn) 生一個(gè)隨機(jī)退避時(shí)間，若監(jiān)聽到下行信道空閑，且經(jīng)過長幀幀間間隔后，下行信道依舊空閑 時(shí)，則退避計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)；否則，凍結(jié)退避計(jì)數(shù)器剩余時(shí)間，重新等待下行信道變?yōu)榭臻e并 再經(jīng)過長幀幀間間隔后，從剩余使時(shí)間開始倒計(jì)時(shí)，直到倒計(jì)時(shí)為零，將數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去， 然后等待確認(rèn)幀，在一定時(shí)間按范圍內(nèi)，如果沒收到，將該數(shù)據(jù)幀當(dāng)作新的數(shù)據(jù)發(fā)送請求處 理，并記錄已發(fā)送次數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信 方法，其特征在于，所述長幀幀間間隔比短幀幀間間隔多至少一個(gè)時(shí)隙。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信方法，其 特征在于，所述接入控制器或所述適配器在發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀之前，應(yīng)查詢該數(shù)據(jù)幀的已發(fā) 送次數(shù)，若超過預(yù)設(shè)值，則應(yīng)予以丟棄，預(yù)設(shè)值的大小根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括一個(gè)接入控制器，連接于外部網(wǎng)絡(luò)；多個(gè)白光LED照明光源，連接于該接入控制器；多個(gè)光學(xué)探測器，連接于該接入控制器；多個(gè)適配器；以及多個(gè)用戶設(shè)備，連接于該適配器，并通過該適配器進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；其中，該接入控制器和該適配器中均包含有一個(gè)光學(xué)無線通信協(xié)議模塊，該光學(xué)無線通信協(xié)議模塊控制數(shù)據(jù)幀在自白光LED照明光源到適配器的下行鏈路以及自適配器到光學(xué)探測器的上行鏈路中進(jìn)行傳輸。利用本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了基于照明白光LED的多用戶光學(xué)無線雙向數(shù)據(jù)通信。
文檔編號H04B10/24GK101873176SQ20101018340
公開日2010年10月27日 申請日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者劉育梁, 施安存, 段靖遠(yuǎn), 王銳, 金鈺 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所