基于可見光通信的WiFi接入系統(tǒng)和數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于可見光通信的WiFi接入系統(tǒng)和該系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換方法，屬于通信技術(shù)中的局域網(wǎng)通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，可見光無線通信具有頻譜資源豐富、保密性好、綠色安全、無需許可證等優(yōu)點。然而，為了實現(xiàn)真正意義上的“LiFi”(Light Fidelity)，要求每個用戶終端設(shè)備上都配有可見光無線收發(fā)裝置，如LED燈、光信號檢測器等，目前距離該實現(xiàn)還有很長的一段時間。
[0003]當(dāng)前配置WiFi路由器時需通過有線方式連接到固定的以太網(wǎng)端口，其可移動性較低，影響了 WiFi路由器配置時的靈活性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供一種基于可見光無線通信的WiFi接入裝置，旨在解決當(dāng)前配置WiFi路由器時需通過有線方式連接到固定以太網(wǎng)端口的不便，提高了WiFi路由器配置時的靈活性。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的基于可見光通信的WiFi接入系統(tǒng)，包括光-以太網(wǎng)適配器和光-WiFi路由器，所述光-以太網(wǎng)適配器包括以太網(wǎng)接入控制器和第一可見光收發(fā)模塊，所述以太網(wǎng)接入控制器連接至英特網(wǎng)，所述以太網(wǎng)接觸控制器還通過雙絞線連接至所述第一可見光收發(fā)模塊，所述光-WiFi路由器包括WiFi接入控制器和第二可見光收發(fā)模塊，所述第二可見光收發(fā)模塊通過雙絞線與所述WiFi接入控制器相互連接，所述第一可見光收發(fā)模塊與第二可見光收發(fā)模塊之間通過可見光通信連接。
[0006]進(jìn)一步地，所述以太網(wǎng)接入控制器還包括數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊和幀緩沖差錯控制模塊，所述因特網(wǎng)連接至所述數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊，所述幀緩沖差錯控制模塊連接至所述第一可見光收發(fā)模塊，所述數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊與幀緩沖差錯控制模塊相互連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述WiFi接入控制器包括WiFi接入模塊、數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊和幀緩沖差錯控制模塊，所述數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊與幀緩沖差錯控制模塊相互連接，所述幀緩沖差錯控制模塊通過雙絞線分別連接至WiFI接入模塊和第二可見光收發(fā)模塊。
[0008]進(jìn)一步地，所述第一見光收發(fā)模塊包括第一發(fā)射機(jī)和第一接收機(jī)、第二可見光收發(fā)模塊包括第二發(fā)射機(jī)和第二接收機(jī)，所述第一發(fā)射機(jī)發(fā)送信號至所述第二接收機(jī)，所述第二發(fā)射機(jī)發(fā)送信號至所述第一接收機(jī)。
[0009]進(jìn)一步地，其特征在于，所述第一光收發(fā)模塊與第二光收發(fā)模塊相對設(shè)置。
[0010]進(jìn)一步地，其特征在于，所述的幀緩沖差錯控制模塊包括兩個收發(fā)緩沖隊列。
[0011]本發(fā)明還包括上述任一所述的基于可見光通信的WiFi接入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊的幀轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟:
[0012]I)接收數(shù)據(jù)幀，讀取接收數(shù)據(jù)幀的長度η ;
[0013]2)若η小于等于559字節(jié)，則執(zhí)行步驟3)，若η大于559字節(jié)，則執(zhí)行步驟4)；
[0014]3)將數(shù)據(jù)幀首部組成一個光鏈路幀，flag為0x01，存入發(fā)送緩沖隊列，返回步驟I);
[0015]4)若η小于等于1118字節(jié)，這執(zhí)行步驟5);若η大于1118字節(jié)，這執(zhí)行步驟6)；
[0016]5)將數(shù)據(jù)幀首部組成兩個光鏈路幀，flag分別為0x41和0x81，存入發(fā)送緩沖隊列，返回步驟I);
[0017]6)將數(shù)據(jù)幀加上三個幀首部組成三個光鏈路幀，flag分別為0x41、0xcl和0x81，存入發(fā)送緩沖隊列，返回步驟I)。
[0018]本發(fā)明還包括上述任一所述的基于可見光通信的WiFi接入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊的幀轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟:
[0019]I)檢查接收緩沖隊列，若有幀存在，就將隊列頭部的光鏈路幀取出；
[0020]2)判斷該幀是否與上一幀連續(xù)。若連續(xù)，則置全局變量sue = 1，否則，置sue =O ；
[0021]3)判斷幀首部flag字段的取值，若為0x01，則執(zhí)行步驟4);若flag為0x41，則執(zhí)行步驟5);若flag為Oxcl，則執(zhí)行步驟6);若flag為0x81，則執(zhí)行步驟7)；
[0022]4)該光鏈路幀能夠構(gòu)成一個完整的以太/WiFi幀，置程序的變量discard為0，表明該幀不被丟棄，然后，將還原后的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到以太網(wǎng)/WiFi網(wǎng)絡(luò)，返回步驟I);
[0023]5)該光鏈路幀為一個完整以太幀的第一個分段，后面還需接其它分段，先將該光鏈路幀的數(shù)據(jù)部分拷貝到所述幀緩沖差錯控制模塊的預(yù)留緩沖區(qū)send_buff偏移量為O的位置，并置變量discard = 0，m = 559，返回步驟I)；
[0024]6)該光鏈路幀需跟其前后兩個連續(xù)的幀組成一個以太/WiFi幀。首先判斷變量SUC是否等于1，若不是，則置discard = 1，說明該幀被丟棄；否則，置discard為0，并將該幀的數(shù)據(jù)部分拷貝到所述幀緩沖差錯控制模塊的預(yù)留緩沖區(qū)send_buff偏移量為559字節(jié)的位置，并令m = 559*2，返回步驟I)；
[0025]7)該光鏈路幀為一個完整以太/WiFi幀的最后一個分段，且前面需接其它分段。首先，判斷該幀是否連續(xù)(sue = I)且前一幀沒被丟棄(discard = O)，若是，則跟前面的幀一起構(gòu)成一個以太/WiFi幀，并發(fā)送到以太網(wǎng)/WiFi網(wǎng)絡(luò)；否則，直接置discard為0，相當(dāng)于丟棄整個以太/WiFi幀，返回步驟I)。
[0026]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:本發(fā)明提出的基于可見光無線通信的WiFi接入裝置，優(yōu)點是避免了 WiFi路由器配置時需通過有線方式連接到固定以太網(wǎng)端口的不便，提高了路由器配置時的靈活性。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明基于可見光通信的WiFi接入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0028]圖2為本發(fā)明基于可見光通信的WiFi接入系統(tǒng)的設(shè)置位置示意框圖；
[0029]圖3本發(fā)明以太/WiFi幀轉(zhuǎn)換為光網(wǎng)絡(luò)幀的流程圖，
[0030]圖4光網(wǎng)絡(luò)幀轉(zhuǎn)換為以太/WiFi幀的流程圖。
【具體實施方式】
[0031]下面對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實施例。
[0032]實施例1:
[0033]本發(fā)明將可見光無線通信與WiFi技術(shù)結(jié)合起來，通過在WiFi接入側(cè)和以太網(wǎng)接入側(cè)之間插入可見光通信鏈路，提出了一種基于可見光無線通信的WiFi接入裝置，包括光-以太網(wǎng)適配器和光-WiFi路由器兩個設(shè)備，具體又包括:
[0034]一個以太網(wǎng)接入控制器1，該接入控制器通過RJ45雙絞線與外部網(wǎng)絡(luò)相連，它包括一個數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊4和一個幀緩沖模塊5，通過RJ45雙絞線與第一可見光收發(fā)模塊3相連，與該第一可見光收發(fā)模塊3 —起構(gòu)成光-以太網(wǎng)適配器；
[0035]第一可見光收發(fā)模塊3，包括第一發(fā)射機(jī)8和第一接收機(jī)9。第二可見光收發(fā)模塊10同樣包括第二發(fā)射機(jī)11和第二接收機(jī)12.其中，發(fā)射機(jī)內(nèi)置LED燈，LED燈發(fā)出的光構(gòu)成可見光通信鏈路，該可見光收發(fā)模塊完成光信號的合成、調(diào)制、發(fā)送和接收、解調(diào)、解析；
[0036]—個WiFi接入控制器2，該接入控制器除了包括一個數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊13和一個幀緩沖模塊14外，還包括一個WiFi接入模塊6，它通過RJ45雙絞線與前兩者相連；此外，該WiFi接入控制器6還與第二可見光收發(fā)模塊10相連，二者一起構(gòu)成光-WiFi路由器。
[0037]上述方案中，所述的兩個可見光收發(fā)模塊的結(jié)構(gòu)和功能都是對等的，均包含發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，其中，發(fā)射機(jī)內(nèi)置LED燈和發(fā)射電路；接收機(jī)包含對光信號進(jìn)行檢測和處理的接收電路。
[0038]上述方案中，一個光-WiFi路由器與一個光-以太網(wǎng)適配器配套，二者中的可見光收發(fā)模塊在空間位置上相對，保證一方的LED燈發(fā)出的光線能夠被對方的光信號檢測器接收。
[0039]上述方案中，所述的以太網(wǎng)接入控制器和WiFi接入控制器中的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊及幀緩沖模塊的結(jié)構(gòu)和功能都是對等的。
[0040]上述方案中，數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊完成不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)幀格式的轉(zhuǎn)換，主要包括以太網(wǎng)-光網(wǎng)絡(luò)間的幀格式的轉(zhuǎn)換和WiFi網(wǎng)絡(luò)-光網(wǎng)絡(luò)間的幀格式轉(zhuǎn)換；其中，光網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)幀固定為564字節(jié)長度，幀首部占用5個字節(jié)，包括幀序號2個字節(jié)、分段標(biāo)志I個字節(jié)和數(shù)據(jù)長度2個字節(jié)三個字段，除了幀首部之外，剩下的559字節(jié)均為數(shù)據(jù)字段；以太網(wǎng)或WiFi網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)幀在轉(zhuǎn)換為光網(wǎng)絡(luò)幀格式后，如果不足564字節(jié)需填O補(bǔ)齊，如果超過則需要拆為兩幀或三幀，最后不足564字節(jié)的幀通過填O補(bǔ)齊。
[0041]上述方案中，幀緩沖模塊包括兩個收、發(fā)緩沖隊列，來自以太網(wǎng)或者WiFi網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)幀在通過數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成光網(wǎng)絡(luò)幀后，存入發(fā)送緩沖隊列中，逐個被取出并發(fā)送到可見光收發(fā)模塊，一旦發(fā)出即從發(fā)送緩沖隊列中刪除；對端從可見光收發(fā)模塊接收到光網(wǎng)絡(luò)幀后，將其存入接收緩沖隊列，數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊則將發(fā)送緩沖隊列中的光網(wǎng)絡(luò)幀恢復(fù)成以太幀或者WiFi幀。
[0042]上述方案中，WiFi接入控制器中的WiFi接入模塊，一側(cè)提供RJ45接口與數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊及幀緩沖模塊相連，另一側(cè)產(chǎn)生WiFi信號，通過軟AP實現(xiàn)多用戶接入時的信號控制、管理和數(shù)據(jù)傳輸。
[0043]上述方案中，可見光收發(fā)模塊中的發(fā)射機(jī)將電信號進(jìn)行調(diào)制，并轉(zhuǎn)換為光信號發(fā)送到光鏈路中進(jìn)行傳輸；對端的可見光收發(fā)模塊中的接收機(jī)在檢測、接收到光信號后，將其轉(zhuǎn)換為電信號并完成解調(diào)。
[0044]如附圖1所示，基于可見光無線通信的WiFi接入裝置由光-以太網(wǎng)適配器和光-WiFi路由器兩個設(shè)備組成，具體包括:一個以太網(wǎng)接入控制器，該接入控制器通過RJ45雙絞線與外部網(wǎng)絡(luò)相連，它包括一個數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊和一個幀緩沖模塊，通過RJ45雙絞線與一個可見光收發(fā)模塊相連，與該可見光收發(fā)模塊一起構(gòu)成光-以太網(wǎng)適配器；兩個可見光收發(fā)模塊，包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，其中，發(fā)射機(jī)內(nèi)置LED燈，LED燈發(fā)出的光構(gòu)成可見光通信鏈路，該可見光收發(fā)模塊完成光信號的合成、調(diào)制、發(fā)送和接收、解調(diào)、解析；一個WiFi接入控制器，該接入控制器除了包括一個數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換模塊和一個幀緩沖模塊外，還包括一個WiFi接入模塊，它通過RJ45雙絞線與前兩者相連；此外，該WiFi接入控制器還與另一個可見光收發(fā)模塊相連，二者一起構(gòu)成光-WiFi路由器。
[0045]如附圖1，2所示，其工作原理如下: