專利名稱：可見光局域網(wǎng)雙工通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可見光局域網(wǎng)雙工通信方法。
背景技術(shù)：
可見光通信(Visible Light Communications, VLC)技術(shù)是以白光LED作為光源， 以光電變換器件或者光學(xué)成像器件作為光電探測器，以大氣為信道，將發(fā)送信號調(diào)制在LED 發(fā)出的可見光上進(jìn)行通信的無線光通信技術(shù)。這種技術(shù)隨著LED照明(即固體照明)技術(shù)的迅猛發(fā)展應(yīng)運而生。因為與白熾燈和日光燈等傳統(tǒng)光源相比，LED具有寬得多的調(diào)制帶寬，能以更高的頻率進(jìn)行開關(guān)切換，這使以LED作為光源進(jìn)行高速通信成為可能。由于調(diào)制頻率非常高，人眼覺察不到燈光的閃爍。通常，可見光通信可以作為LED燈的第二功能，在照明的同時完成
ififn?？梢姽饩钟蚓W(wǎng)就是以可見光通信技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)終端設(shè)備(Terminal，如計算機(jī)等)的局域網(wǎng)組網(wǎng)。在該網(wǎng)絡(luò)中，照明用LED燈在照明的同時充當(dāng)接入點(Access Point)。 該網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)雙工通信，下行鏈路(Down link)指由接入點到終端的傳輸鏈路，上行鏈路 (Up link)指由終端到接入點的傳輸鏈路。因為作為接入點的LED燈需要進(jìn)行照明，所以總亮著，總占據(jù)著通信媒質(zhì)，使終端無法在可見光波段發(fā)送數(shù)據(jù)。所以，通常下行鏈路工作在可見光波段，上行鏈路工作在紅外波段，這樣設(shè)置可以避免上下行鏈路之間的沖突。所有終端共享上行鏈路，為了避免多個終端在上行鏈路中發(fā)生沖突，上行鏈路采用載波監(jiān)聽多路訪問 / 沖突檢測(Carrier sense multiple access with collision detection,CSMA/ CD)的介質(zhì)訪問控制層協(xié)議(Media access control protocol, MAC)。多個終端和接入點一起構(gòu)成了一個局域網(wǎng)。接入點通過電力線通信技術(shù)(Power Line Communications,PLC) 或者以太網(wǎng)(Ethernet)與外部網(wǎng)絡(luò)連接，所以終端可以經(jīng)由接入點訪問外部網(wǎng)絡(luò)。但上下行鏈路采用可見光通信和紅外通信兩種不同的通信技術(shù)，這增加了系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜度，且上行采用CSMA/CD協(xié)議無法避免無線通信中的隱藏站問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可見光局域網(wǎng)雙工通信方法，其只采用可見光通信一種通信技術(shù)，降低了系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜度，并可避免無線通信中的隱藏站問題的發(fā)生，本發(fā)明還可在通信的同時進(jìn)行亮度可調(diào)的照明。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種可見光局域網(wǎng)雙工通信方法，在接入點滅燈時進(jìn)行數(shù)據(jù)的上行傳輸；在接入點亮燈時進(jìn)行數(shù)據(jù)的下行傳輸。 優(yōu)選地，所述方法在進(jìn)行數(shù)據(jù)的上行傳輸時，終端首先向接入點發(fā)送請求幀，在得到接入點的應(yīng)答幀后發(fā)送數(shù)據(jù)幀。優(yōu)選地，所述方法在進(jìn)行數(shù)據(jù)的下行傳輸時，把待發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制在接入點的燈光上廣播發(fā)送出去。優(yōu)選地，所述方法在進(jìn)行數(shù)據(jù)的上行傳輸時，使多個終端以CSMA/CA方式共享可見光波段。優(yōu)選地，所述方法通過調(diào)節(jié)下行驅(qū)動電流脈沖的占空比來調(diào)節(jié)接入點的亮度。優(yōu)選地，所述方法在進(jìn)行數(shù)據(jù)的下行傳輸時，使接入點獨占可見光波段。優(yōu)選地，所述方法通過在下行鏈路增加填充數(shù)據(jù)提高接入點的平均亮度，通過在上行方向增加空閑時長減小接入點的平均亮度。(三)有益效果本發(fā)明可使可見光局域網(wǎng)的上下行鏈路都工作在可見光波段，以避免上下行鏈路采用兩種不同的技術(shù)，從而減小該局域網(wǎng)的技術(shù)復(fù)雜度。本發(fā)明可在上行鏈路采用帶寬授權(quán)的CSMA/CA協(xié)議，避免了無線通信中的隱藏站問題的發(fā)生。本發(fā)明中接入點在通信的同時不影響照明，即人眼感覺不到燈光的閃爍，且作為接入點的LED燈的亮度可以調(diào)節(jié)。


圖1為本發(fā)明實施方式中所述可見光局域網(wǎng)雙工通信方法的示意圖；圖2為本發(fā)明實施方式中所述接入點和終端中的LED驅(qū)動電流圖；圖3為本發(fā)明實施方式中所述通過調(diào)節(jié)上下行驅(qū)動電流脈沖的占空比來調(diào)節(jié)接入點的亮度的原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖1-2所示，本發(fā)明所述的可見光局域網(wǎng)雙工通信方法，在接入點滅燈時進(jìn)行數(shù)據(jù)的上行傳輸；在接入點亮燈時進(jìn)行數(shù)據(jù)的下行傳輸。優(yōu)選地，所述方法在進(jìn)行數(shù)據(jù)的上行傳輸時，終端首先向接入點發(fā)送請求幀，在得到接入點的應(yīng)答幀后發(fā)送數(shù)據(jù)幀。優(yōu)選地，所述方法在進(jìn)行數(shù)據(jù)的下行傳輸時，把待發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制在接入點的燈光上廣播發(fā)送出去。在本發(fā)明的方法中，進(jìn)行數(shù)據(jù)的上行傳輸時，可使多個終端以帶有沖突避免的載波偵聽多路訪問(Carrier sense multiple access with collision avoidance，CSMA/CA) 方式共享可見光波段。上行帶寬的分配采用先向接入點發(fā)送請求，得到應(yīng)答后再發(fā)送數(shù)據(jù)的請求-授權(quán)機(jī)制，這樣可以避免無線通信中的隱藏站問題。在本發(fā)明的方法中，通過調(diào)節(jié)下行驅(qū)動電流脈沖的占空比來調(diào)節(jié)接入點的亮度， 如圖3所示。進(jìn)行數(shù)據(jù)的下行傳輸時，使接入點獨占可見光波段。通過在下行鏈路增加填充數(shù)據(jù)提高接入點的平均亮度，通過在上行方向增加空閑時長減小接入點的平均亮度。
在固體照明(即LED照明)系統(tǒng)中，為了延長LED的壽命，以及在調(diào)節(jié)亮度時使燈光不偏色，LED燈通常被脈沖寬度調(diào)制((Pulse Width Modulation,PWM)電流脈沖驅(qū)動。實際上，LED燈是在‘亮’與‘滅’之間不斷地進(jìn)行切換。為了使人眼感覺不到燈光的閃爍，切換的頻率通常要求在200Hz以上。因此，上行傳輸可以在接入點滅燈期間進(jìn)行。此時多個終端共享可見光波段，以CSMA/CA方式共享媒質(zhì)，上行帶寬的分配采用請求-授權(quán)機(jī)制，這樣可以避免無線通信中的隱藏站問題。下行傳輸在接入點亮燈時進(jìn)行，此時，所有的終端都停止發(fā)送，接入點獨占媒質(zhì)，把待發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制在LED的燈光上廣播發(fā)送出去，終端接收下行數(shù)據(jù)，根據(jù)目的地址過濾出發(fā)給本終端的分組。這樣就使可見光局域網(wǎng)的上下行鏈路都工作在可見光波段，減小了系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜度。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種可見光局域網(wǎng)雙工通信方法，其特征在于，在接入點滅燈時進(jìn)行數(shù)據(jù)的上行傳輸；在接入點亮燈時進(jìn)行數(shù)據(jù)的下行傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的可見光局域網(wǎng)雙工通信方法，其特征在于，在進(jìn)行數(shù)據(jù)的上行傳輸時，終端首先向接入點發(fā)送請求幀，在得到接入點的應(yīng)答幀后發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
3.如權(quán)利要求1所述的可見光局域網(wǎng)雙工通信方法，其特征在于，在進(jìn)行數(shù)據(jù)的下行傳輸時，把待發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制在接入點的燈光上廣播發(fā)送出去。
4.如權(quán)利要求1所述的可見光局域網(wǎng)雙工通信方法，其特征在于，在進(jìn)行數(shù)據(jù)的上行傳輸時，使多個終端以CSMA/CA方式共享可見光波段。
5.如權(quán)利要求1所述的可見光局域網(wǎng)雙工通信方法，其特征在于，通過調(diào)節(jié)下行驅(qū)動電流脈沖的占空比來調(diào)節(jié)接入點的亮度。
6.如權(quán)利要求1所述的可見光局域網(wǎng)雙工通信方法，其特征在于，在進(jìn)行數(shù)據(jù)的下行傳輸時，使接入點獨占可見光波段。
7.如權(quán)利要求1所述的可見光局域網(wǎng)雙工通信方法，其特征在于，通過在下行鏈路增加填充數(shù)據(jù)提高接入點的平均亮度，通過在上行方向增加空閑時長減小接入點的平均亮度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可見光局域網(wǎng)雙工通信方法，涉及可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，所述方法在接入點滅燈時進(jìn)行數(shù)據(jù)的上行傳輸，終端首先向接入點發(fā)送請求幀，在得到接入點的應(yīng)答幀后發(fā)送數(shù)據(jù)幀；在接入點亮燈時進(jìn)行數(shù)據(jù)的下行傳輸，把待發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制在接入點的燈光上廣播發(fā)送出去。本發(fā)明可使可見光局域網(wǎng)的上下行鏈路都工作在可見光波段，以避免上下行鏈路采用兩種不同的技術(shù)，從而減小該局域網(wǎng)的技術(shù)復(fù)雜度。本發(fā)明可在上行鏈路采用CSMA/CA協(xié)議，實現(xiàn)站點的多址接入，上行帶寬的分配可采用請求-授權(quán)機(jī)制，能夠避免無線通信中的隱藏站問題的發(fā)生。
文檔編號H04L5/14GK102412953SQ20111034444
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者張明倫 申請人:北京郵電大學(xué)