可見光通信的組網(wǎng)系統(tǒng)及其組網(wǎng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及可見光通信的組網(wǎng)系統(tǒng)及其組網(wǎng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線網(wǎng)絡(luò)的普及與發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)量也迅猛攀升，為滿足未來大容量無線通信的發(fā)展需求，探索應(yīng)用新的頻譜乃至光譜資源以實(shí)現(xiàn)泛在寬帶無線通信已成為當(dāng)前世界范圍研究熱點(diǎn)和競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)?？梢姽馔ㄐ?Visible Light Communicat1n，簡(jiǎn)稱VLC)技術(shù)是一種寬帶無線接入技術(shù)，它通過發(fā)光二極管發(fā)出的肉眼察覺不到閃爍的高速明暗信號(hào)來傳輸信息，但能被光電探測(cè)器等器件捕獲并檢測(cè)，在提供照明的同時(shí)可傳輸數(shù)據(jù)，并能夠以極豐富的頻譜資源(超寬光譜頻段約375THz，lTHz = 1000GHz)提供大容量通信服務(wù)。與此同時(shí)，用于通信的照明光源可以安裝在任何地方，減少了覆蓋盲區(qū)。特別是它不受復(fù)雜電磁干擾的影響，對(duì)于煤礦安全生產(chǎn)、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、海洋勘探等核心應(yīng)用領(lǐng)域的信息化建設(shè)具有特殊意義。由此，可見光通信將為解決頻譜瓶頸和覆蓋盲區(qū)的問題提供有效的技術(shù)途徑。
[0003]目前，可見光通信網(wǎng)絡(luò)從廣域網(wǎng)向用戶接入還無法實(shí)現(xiàn)，這直接影響了可見光通信的普及，而且，由于可見光通信的需求前景巨大，在組網(wǎng)的同時(shí)，必須考慮每個(gè)用戶的可見光通信接入速率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種可見光通信的組網(wǎng)系統(tǒng)及其組網(wǎng)方法，使得可見光通信網(wǎng)絡(luò)中用戶的接入速率得以提高。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種可見光通信的組網(wǎng)系統(tǒng)，包含:中心局端子系統(tǒng)、傳輸單元和至少兩個(gè)可見光網(wǎng)絡(luò)單元，所述可見光網(wǎng)絡(luò)單元包含:可見光發(fā)射接收模塊和用戶端，所述可見光發(fā)射接收模塊和所述用戶端通過可見光通信；
[0006]所述中心局端子系統(tǒng)通過所述傳輸單元與各個(gè)所述可見光網(wǎng)絡(luò)單元中的所述可見光發(fā)射接收模塊連接，組成星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
[0007]其中，所述傳輸單元的傳輸媒介為:光纖。
[0008]本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種基于上述可見光通信的組網(wǎng)系統(tǒng)的可見光通信的組網(wǎng)方法，包含以下步驟:
[0009]利用所述傳輸單元將所述中心局端子系統(tǒng)的下行數(shù)據(jù)傳輸至各所述可見光發(fā)射接收模塊；
[0010]利用所述傳輸單元將各所述可見光發(fā)射接收模塊的上行數(shù)據(jù)傳輸至所述中心局端子系統(tǒng)；
[0011]其中，所述傳輸單元的傳輸媒介為:光纖。
[0012]本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，利用傳輸單元，將多個(gè)可見光網(wǎng)絡(luò)單元與一個(gè)中心局端子系統(tǒng)連接,組成星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，又由于傳輸單兀的傳輸媒介為光纖，也就是在本發(fā)明實(shí)施方式中的可見光通信的組網(wǎng)系統(tǒng)是通過光纖直接與可見光網(wǎng)絡(luò)單元內(nèi)的可見光發(fā)射接收模塊連接的方式，組成星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高各個(gè)可見光網(wǎng)絡(luò)單元的接入速率。
[0013]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述傳輸單元包含第一上行光纖、第二上行光纖、第一下行光纖、第二下行光纖和第一光耦合器；所述可見光發(fā)射接收模塊包含第一光調(diào)制器和第二激光器;
[0014]所述中心局端子系統(tǒng)需傳輸?shù)南滦袛?shù)據(jù)通過所述第一下行光纖經(jīng)所述第一光耦合器分路后，通過所述第二下行光纖傳輸下行數(shù)據(jù)至各所述可見光發(fā)射接收模塊；
[0015]所述可見光發(fā)射接收模塊需傳輸?shù)纳闲袛?shù)據(jù)通過所述第一上行光纖經(jīng)所述第一光耦合器合路后，通過所述第二上行光纖傳輸上行數(shù)據(jù)至所述中心局端子系統(tǒng)；其中，所述可見光發(fā)射接收模塊需傳輸?shù)纳闲袛?shù)據(jù)根據(jù)所述第二激光器產(chǎn)生的光載波經(jīng)所述第一光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制后，輸出至所述第一上行光纖。
[0016]對(duì)傳輸單元進(jìn)行了細(xì)化，利用下行光纖和光耦合器進(jìn)行從中心局端子系統(tǒng)向可見光發(fā)射接收模塊發(fā)送下行數(shù)據(jù)的傳輸，利用上行光纖和光耦合器進(jìn)行從可見光發(fā)射接收模塊向中心局端子系統(tǒng)發(fā)送上行數(shù)據(jù)的傳輸。使得可見光通信的組網(wǎng)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。
[0017]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述傳輸單元包含:第一雙向光纖、第二雙向光纖和第一光耦合器；所述中心局端子系統(tǒng)包含第一光環(huán)形器，所述可見光發(fā)射接收模塊包含第一光調(diào)制器、第二激光器和第二光環(huán)形器；
[0018]所述中心局端子系統(tǒng)需傳輸?shù)南滦袛?shù)據(jù)通過所述第一雙向光纖經(jīng)所述第一光耦合器分路后，通過所述第二雙向光纖傳輸至各所述可見光發(fā)射接收模塊；其中，所述中心局端子系統(tǒng)需傳輸?shù)南滦袛?shù)據(jù)經(jīng)第一光環(huán)形器輸出至所述第一雙向光纖，所述可見光發(fā)射接收模塊通過所述第二光環(huán)形器接收來自所述第二雙向光纖的所述下行數(shù)據(jù)；
[0019]所述可見光發(fā)射接收模塊需傳輸?shù)纳闲袛?shù)據(jù)通過所述第二雙向光纖經(jīng)所述第一光耦合器合路后，通過所述第一雙向光纖傳輸至所述中心局端子系統(tǒng)；其中，所述可見光發(fā)射接收模塊需傳輸?shù)纳闲袛?shù)據(jù)根據(jù)所述第二激光器產(chǎn)生的光載波經(jīng)所述第一光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制后，通過第二光環(huán)形器輸出至所述第二雙向光纖；所述中心局端子系統(tǒng)通過所述第一光環(huán)形器接收來自所述第一雙向光纖的所述上行數(shù)據(jù)。
[0020]提供了傳輸單元的另一種組成結(jié)構(gòu)，使得可見光通信的組網(wǎng)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。利用雙向光纖、光環(huán)形器和光f禹合器，使得上行傳輸和下行傳輸可以共用一根光纖，實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，在保證可見光通信網(wǎng)絡(luò)中用戶接入速率的前提下，減少光纖的使用數(shù)量，降低了可見光通信組網(wǎng)的硬件成本。
[0021]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述傳輸單元包含:第一雙向光纖、第二雙向光纖和第一光耦合器；所述中心局端子系統(tǒng)包含:第一激光器、第二光耦合器和第一光環(huán)形器，所述可見光發(fā)射接收模塊包含:第二光環(huán)形器和用于分離下行數(shù)據(jù)和上行載波的光濾波器；
[0022]所述中心局端子系統(tǒng)需傳輸?shù)南滦袛?shù)據(jù)通過所述第一雙向光纖經(jīng)所述第一光耦合器分路后，通過所述第二雙向光纖傳輸至各所述可見光發(fā)射接收模塊；其中，所述第二光耦合器將所述中心局端子系統(tǒng)需傳輸?shù)南滦袛?shù)據(jù)和第一激光器產(chǎn)生的載波耦合，生成下行光信號(hào)，經(jīng)所述第一光環(huán)形器輸出至所述第一雙向光纖；所述可見光發(fā)射接收模塊通過所述第二光環(huán)形器接收來自所述第二雙向光纖的所述下行光信號(hào)，經(jīng)所述光濾波器獲得所述下行數(shù)據(jù)；
[0023]所述可見光發(fā)射接收模塊需傳輸?shù)纳闲袛?shù)據(jù)通過所述第二雙向光纖經(jīng)所述第一光耦合器合路后，通過所述第一雙向光纖傳輸至所述中心局端子系統(tǒng)；其中，所述可見光發(fā)射接收模塊需傳輸?shù)纳闲袛?shù)據(jù)根據(jù)所述光濾波器分離出的上行載波經(jīng)所述第一光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制后，通過第二光環(huán)形器輸出至所述第二雙向光纖；所述中心局端子系統(tǒng)通過所述第一光環(huán)形器接收來自所述第一雙向光纖的所述上行數(shù)據(jù)。
[0024]提供了傳輸單元的另一種組成結(jié)構(gòu)，使得可見光通信的組網(wǎng)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。除了使用一根雙向光纖以降低硬件成本外，還利用載波抑制的方法，提取下行數(shù)據(jù)中沒有被調(diào)制的光波，并作為上行載波將上行數(shù)據(jù)調(diào)制其上，簡(jiǎn)化可見光發(fā)射接收模塊內(nèi)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低可見光通信組網(wǎng)的硬件成本。
[0025]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述可見光發(fā)射接收模塊還包含:第一光探測(cè)器、第一帶通濾波器、混頻器、低通濾波器、第一放大器、偏置器、LED、探測(cè)器、第二帶通濾波器、第二放大器；
[0026]所述第一光探測(cè)器接收來自所述傳輸單元的下行數(shù)據(jù)，依次經(jīng)所述第一帶通濾波器濾波，所述混頻器下變頻，所述低通濾波器濾波，所述第一放大器放大之后，通過所述偏置器調(diào)制至所述LED上，所述LED向用戶端發(fā)出攜帶下行數(shù)據(jù)的可見光；
[0027]所述探測(cè)器接收來自所述用戶端的上行數(shù)據(jù)，依次經(jīng)所述混頻器上變頻，所述第二帶通濾波器濾波，所述第二放大器放大之后，通過所述第一光調(diào)制器調(diào)制后輸出。
[0028]對(duì)可見光發(fā)射接收模塊進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，使得可見光發(fā)射接收模塊可以接收來自通信單元的下行數(shù)據(jù)，并變換到可見光上傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)，同時(shí)，可以將用戶的上行數(shù)據(jù)變換后可以利用光纖進(jìn)行上行傳輸。
[0029]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述中心局端子系統(tǒng)包含:調(diào)制編碼器、加法器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第三放大器、第三激光器和第二光調(diào)制器、第二光探測(cè)器、第四放大器和解調(diào)解碼器；
[0030]所述調(diào)制編碼器，用于將各用戶的下行數(shù)據(jù)調(diào)制編碼，經(jīng)所述加法器相加，經(jīng)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，經(jīng)所述第三放大器放大后，通過所述第二光調(diào)制器調(diào)制至所述第三激光器發(fā)出的光載波上，并通過所述傳輸單元發(fā)送至各所述可見光發(fā)射接收模塊；
[0031]所述第二光探測(cè)器接收來自所述傳輸單元的上行數(shù)據(jù)，經(jīng)所述第四放大器放大，所述解調(diào)解碼器解碼還原。
[0032]對(duì)中心局端子系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，進(jìn)一步說明可見光通信組網(wǎng)的可實(shí)現(xiàn)性。
【附圖說明】
[0033]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中可見光通信的組網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0034]圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中可見光通信的組網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式中可見光通信的組網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式中可見光通信的組網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式中可見光通信的組網(wǎng)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面