CN103716908A - 基于可见光通信的室内融合网络系统及通信接入方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于可见光通信的室内融合网络系统及通信接入方法，包括：可见光光源；可见光室内基站，包括无线通信模块组和通用链路处理模块，无线通信模块组由包括多种无线通信模块构成，包括可见光通信模块、无线蜂窝通信模块等，以支持多种异构无线接入技术，通用链路处理模块，用于对无线通信模块组所转发的数据进行处理，生成统一格式的上行IP数据包，并为蜂窝网络系统中的核心网外部网络发送的下行IP数据包分配链路，传输下行IP数据包至可见光终端；可见光室内网关，将上行IP数据包发送至核心网，并将核心网发送的下行IP数据包转发至可见光室内基站。因此，本申请实现了可见光通信与现有无线通信系统的有效融合。

Description

基于可见光通信的室内融合网络系统及通信接入方法

技术领域

本申请涉及无线网络技术网络融合领域，特别涉及一种基于可见光通信的室内融合网络系统及通信接入方法。

背景技术

当前，随着3GPP和LTE/LTE Advanced等通信标准的成熟渗透，大范围的网络覆盖已基本得到解决，如何利用有限的频谱资源来满足随时增长的数据业务和对移动通信网容量的迫切需求逐渐成为新的研究热点。尤其在室内环境下，人们的工作和娱乐需求导致流媒体、视频点播、在线游戏等高速业务不断丰富，对无线接入速率要求越来越高。研究当前移动通信网运营状况发现：室内场所吸收了超过60％的话音业务和80％的数据业，移动用户有近70％的时间都处在室内场所，因此良好的室内无线数据服务将是未来移动通信网络获得成功的关键。

面对用户的迅速增加及人们对高速、宽带多媒体通信的需求，电磁波的可用频带范围已变得越来越有限，而LED（发光二极管，Light-Emitting Diode）可见光无线通信使用光频段传输信息具有宽广的通信带宽，避免了电磁干扰冲突又无需申请无线频谱，能满足下一代多媒体通信的要求。在这种应用背景下，基于LED的可见光通信引起了人们的广泛关注和研究。可见光通信是一种在白光LED技术上发展起来的新兴的光无线通信技术。在完成传统的照明功能的同时，该LED灯还能实现高速的无线通信，具有功耗低、寿命长、尺寸小、易驱动、绿色环保等优点，被视为第四代节能环保型的照明产品。同时，白光LED的响应灵敏度非常高，具有良好的调制特性，因此可以用白光LED进行超高速数据通信。与传统的射频通信和其它光无线通信相比，可见光通信具有发射功率高、无电磁干扰、节约能源等优点，因而可见光通信技术具有极大的发展前景。

虽然可见光通信的优点诸多，但是却未能与现有的无线接入技术进行有效的融合，使现有的无线通信网络系统的整体性能得不到提升，从而不能为室内用户提供更高速的无线数据业务。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种基于可见光通信的室内融合网络系统及通信接入方法，以达到实现可见光通信与其他无线接入技术的融合的目的，技术方案如下：

一种基于可见光通信的室内融合网络系统，包括：

可见光光源，用于为可见光终端提供可见光信号覆盖，作为所述可见光终端使用可见光通信技术的基础，所述可见光终端支持多种无线接入技术，以支持可见光通信技术为主；

可见光室内基站，包括无线通信模块组和通用链路处理模块，其中，所述无线通信模块组用于接收和发送所述可见光终端使用不同无线接入技术时需要传输的业务数据，所述无线通信模块组包括多种无线通信模块，其中，以可见光通信模块为主；

所述通用链路处理模块，用于对所述无线通信模块组所转发的可见光终端需要传输的业务数据进行处理，生成统一格式的上行IP数据包，并为蜂窝网络系统中的核心网发送的下行IP数据包分配链路，传输所述下行IP数据包至可见光终端；

可见光室内网关，用于将所述上行IP数据包发送至所述核心网，并将所述核心网发送的下行IP数据包转发至所述可见光室内基站。

优选的，所述无线通信模块组除了包括所述可见光通信模块之外，还包括：

蜂窝网络通信模块或无线局域网通信模块。

优选的，所述通用链路处理模块位于无线接口协议栈的链路层和网络层之间。

优选的，所述通用链路处理模块包括：

建立单元，用于根据各种无线接入技术各自对应的链路的业务指标，建立各个链路的效用函数；

确定单元，用于根据各种无线接入技术各自对应的链路的当前链路信道状态，估计所述可见光终端当前申请业务在各个链路上的效用函数值，并根据估计的效用函数值选取出符合当前申请业务服务质量QoS需求的链路，作为传输链路；

更新单元，用于在各种无线接入技术各自对应的链路的当前链路信道状态发生变化时，重新估计各个链路的效用函数值并更新。

优选的，还包括：Iu-ps接口，用于作为可见光室内网关和蜂窝网络的连接接口，由基于可见光通信的室内融合网络承载所述蜂窝网络的分组业务。

优选的，所述可见光室内网关包括：

检测模块，用于依据可见光室内基站的准入列表，检测所述可见光终端是否可以接入蜂窝网络，若是，执行注册模块，若否，执行返回模块；

注册模块，用于将所述可见光终端注册至所述蜂窝网络；

返回模块，用于返回拒绝接入的原因值至所述可见光室内基站的准入列表。

优选的，还包括：

可见光适配器，安装在可见光终端上，作为所述可见光终端和所述可见光室内基站进行可见光通信的基础功能模块，能够完成可见光信号与电信号间的有效转换，实现可见光通信的信号发送和接收。

优选的，所述可见光光源包括：

LED光源。

优选的，还包括：

接入服务器，作为所述可见光室内网关和互联网Internet连接的接口，对可见光室内网关进行认证和鉴权，将所述可见光室内基站接入Internet。

一种可见光室内通信接入方法，基于如上述任意一项所述的可见光室内融合网络系统，包括：

可见光室内基站中的无线通信模块组接收可见光终端使用不同的无线接入技术时需要传输的业务数据；

所述无线通信模块组将所述可见光终端使用不同的无线接入技术时需要传输的业务数据转发至通用链路处理模块；

所述通用链路处理模块对所述无线通信模块组转发的可见光终端需要传输的业务数据进行处理，生成统一格式的上行IP数据包；

可见光室内网关，将所述上行IP数据包发送至蜂窝网络系统中的核心网；

所述可见光室内网关接收所述核心网发送的下行IP数据包；

所述可见光室内网关将所述核心网的下行IP数据包转发至所述可见光室内基站；

所述可见光室内基站中的通用链路处理模块为所述核心网发送的下行IP数据包分配链路，通过所述无线通信模块组传输至相应链路，传输所述下行IP数据包至可见光终端。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

在本申请中，可见光室内基站包括无线通信模块组和通用链路处理模块，其中，无线通信模块组用于接收和发送所述可见光终端使用不同无线接入技术时需要传输的业务数据，保证室内融合网络系统能够支持多种无线接入技术，且通用链路处理模块可以对可见光终端使用不同的无线接入技术时需要传输的业务数据进行统一的标准化处理，生成统一格式的上行IP数据包，屏蔽了各种无线接入技术的物理层和链路层的差异，实现无缝接入。可见，可见光室内基站通过集成多种无线通信模块和通用链路处理模块，将以可见光通信为主的多种无线接入技术融合到室内融合网络系统中，实现了可见光通信与其他无线接入技术的融合，使得可见光通信作为现有的无线通信网络系统的有益补充，提升现有的无线通信网络系统的速率和容量，为室内用户提供更高速、高质的无线数据业务。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的基于可见光通信的室内融合网络系统的一种结构示意图；

图2是本申请提供的通用链路处理模块的一种结构示意图；

图3是本申请提供的基于可见光通信的室内融合网络系统的另一种结构示意图；

图4是本申请提供的一种接入示意图；

图5是本申请提供的另一种接入示意图；

图6是本申请提供的通信接入方法的一种流程图；

图7是本申请提供的通信接入方法的一种子流程图；

图8是本申请提供的通信接入方法的另一种子流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

一个实施例

请参见图1，其示出了本申请提供的基于可见光通信的室内融合网络系统的一种结构示意图，室内融合网络系统包括：可见光光源11、可见光室内基站12和可见光室内网关13。

可见光光源11，用于为可见光终端提供可见光室内信号覆盖，作为所述可见光终端进行可见光通信技术的基础。

需要说明的是，在本实施例中，可见光终端为安装有可见光适配器的终端。可见光终端为多模终端，能够支持多种不同的无线接入技术，以支持可见光通信技术为主。

可见光通信技术为其中一种无线接入技术。

可见光终端包括笔记本电脑、电视等，其中以可见光移动终端最具普遍性和代表性。

可见光室内基站12包括无线通信模块组121和通用链路处理模块122。

无线通信模块组121用于接收和发送所述可见光终端使用不同无线接入

技术时需要传输的业务数据。

无线通信模块组121包括多种无线通信模块，每种无线通信模块各自对应一种无线接入技术，其中，无线通信模块组121中以可见光通信模块为主。

无线通信模块组121中的每种无线通信模块用于接收各自对应的无线接入技术类型的数据和发送各自对应的无线接入技术类型的数据。

在本实施例中，无线通信模块组121除了包括可见光通信模块之外，还可以根据网络的实际部署需要加入蜂窝网络通信模块，或无线局域网通信模块，以支持可见光终端可通过其他无线接入技术接入室内融合网络。

在可见光终端使用不同的无线接入技术时需要传输的业务数据，都可以由可见光室内基站12中的相应无线通信模块完成接收。例如，可见光终端使用可见光通信技术时需要传输的业务数据，由可见光室内基站12中的可见光通信模块接收；可见光终端使用无线局域网技术时需要传输的业务数据，由可见光室内基站12中的无线局域网通信模块接收；可见光终端使用蜂窝网络技术时需要传输的业务数据，由可见光室内基站12中的蜂窝网络通信模块接收。

通用链路处理模块122，用于对无线通信模块组121所转发的可见光终端需要传输的业务数据进行处理，生成统一格式的上行IP数据包，并为蜂窝网络系统中的核心网发送的下行IP数据包分配链路，传输所述下行IP数据包至可见光终端。

在本实施例中，通用链路处理模块122位于无线接口协议栈的链路层和网络层之间，即位于无线接口协议栈的链路层之上，网络层之下。

在本实施例中，通用链路处理模块122可以对无线通信模块组121所转发的可见光终端使用不同无线接入技术接入室内融合网络系统后需要传输的业务数据进行统一的处理，转化为统一的上行IP数据包，不再需要多个链路处理模块来分别对可见光终端使用不同无线接入技术接入室内融合网络系统后需要传输的业务数据进行分别处理，简化了室内融合网络系统的结构，降低了建立室内融合网络的开发成本，且由一个通用链路处理模块122对可见光终端使用不同无线接入技术接入室内融合网络系统后需要传输的业务数据进行处理，屏蔽了各种无线接入技术的物理层和链路层的差异，实现无缝接入。

通用链路处理模块122对无线通信模块组121所转发的可见光终端需要传输的业务数据进行处理，即对可见光终端使用不同无线接入技术接入室内融合网络系统后需要传输的业务数据进行处理，生成统一格式的IP数据包。

通用链路处理模块122在接收到由可见光室内网关13下发的蜂窝网络系统中的核心网发送的下行IP数据包时，为蜂窝网络系统中的核心网发送的下行IP数据包分配链路，通过分配的链路将下行IP数据包传输至可见光终端。

通用链路处理模块122中实现为蜂窝网络系统中的核心网发送的下行IP数据包分配链路的功能的具体单元，请参见图2，图2示出了本申请提供的通用链路处理模块的一种结构示意图，通用链路处理模块包括：建立单元21、确定单元22和更新单元23。

建立单元21，用于根据各种无线接入技术各自对应的链路的业务指标，建立各个链路的效用函数。

确定单元22，用于根据各种无线接入技术各自对应的链路的当前链路信道状态，估计所述可见光终端当前申请业务在各个链路上的效用函数值，并从估计的效用函数值中选取出符合当前申请业务QoS（Quality of service，服务质量）需求的链路，作为传输链路。

更新单元23，用于在各种无线接入技术各自对应的链路的当前链路信道状态发生变化时，重新估计各个链路的效用函数值并更新。

可见光室内网关13，用于将通用链路处理模块122生成的上行IP数据包发送至蜂窝网络系统中的核心网，并将蜂窝网络系统中的核心网发送的下行IP数据包转发至可见光室内基站12。

在本实施例中，可见光室内网关13用于管理和维护可见光室内基站，

在本申请中，可见光室内基站包括无线通信模块组和通用链路处理模块，其中，无线通信模块组用于接收和发送所述可见光终端使用不同无线接入技术时需要传输的业务数据，保证室内融合网络系统能够支持多种无线接入技术，且通用链路处理模块可以对可见光终端使用不同的无线接入技术时需要传输的业务数据进行统一的标准化处理，生成统一格式的上行IP数据包，屏蔽了各自种无线接入技术的物理层和链路层的差异，实现无缝接入。可见，可见光室内基站通过集成多种无线通信模块和通用链路处理模块，将以可见光通信为主的多种无线接入技术融合到室内融合网络系统中，实现了可见光通信与其他无线接入技术的融合，使得可见光通信作为现有的无线通信网络系统的有益补充，提升现有的无线通信网络系统的速率和容量，为室内用户提供更高速、高质的无线数据业务。

另一个实施例

在本实施例中，在图1示出的基于可见光通信的室内融合网络系统的基础上扩展出另外一种室内融合网络系统，请参见图3，其示出了本申请提供的基于可见光通信的室内融合网络系统的另一种结构示意图，在图1示出的基于可见光通信的室内融合网络系统的基础上，还包括：Iu-ps接口31。

Iu-ps接口31，用于作为可见光室内网关13和蜂窝网络的连接接口，使可见光室内网关13接入蜂窝网络，由基于可见光通信的室内融合网络承载所述蜂窝网络的分组业务。

可见光室内网关13在通过Iu-ps接口31接入蜂窝网络后，将可见光终端接入蜂窝网络可以通过可见光室内网关13所包括的检测模块、注册模块和返回模块实现，具体的：

检测模块，用于依据可见光室内基站12的准入列表，检测所述可见光终端是否可以接入蜂窝网络，若是，执行注册模块，若否，执行返回模块。

注册模块，用于将所述可见光终端注册至所述蜂窝网络。

返回模块，用于返回拒绝接入的原因值至所述可见光室内基站12的准入列表。

其中可见光室内网关13通过Iu-ps接口31接入蜂窝网络的接入示意图可以参见图4，图4示出的是本申请提供的一种接入示意图。

在上述系统实施例中，基于可见光通信的室内融合网络系统还包括：

可见光适配器，安装在可见光终端上，作为所述可见光终端和所述可见光室内基站12进行可见光通信的基础功能模块，能够完成可见光信号与电信号间的有效转换，实现可见光通信的信号发送和接收。

上述系统实施例中的可见光光源包括LED光源。

在上述系统实施例中，基于可见光通信的室内融合网络系统还包括：

接入服务器，作为所述可见光室内网关13和Internet（互联网）连接的接口，对可见光室内网关13进行认证和鉴权，将所述可见光室内基站12接入所述Internet。

其中可见光室内网关13通过Iu-ps接口31接入蜂窝网络且通过接入服务器接入Internet的接入示意图可以参见图5，图5示出的是本申请提供的另一种接入示意图。

一个实施例

基于上述系统实施例中示出的基于可见光通信的室内融合网络系统，本申请提供了一种通信接入方法，请参见图6，图6示出的是本申请提供的通信接入方法的一种流程图，可以包括以下步骤：

步骤S61：可见光室内基站中的无线通信模块组接收可见光终端使用不同的无线接入技术时需要传输的业务数据。

步骤S62：所述无线通信模块组将所述可见光终端使用不同的无线接入技术时需要传输的业务数据转发至通用链路处理模块。

步骤S63：所述通用链路处理模块对所述无线通信模块组转发的可见光终端需要传输的业务数据进行处理，生成统一格式的上行IP数据包。

步骤S64：可见光室内网关，将所述上行IP数据包发送至蜂窝网络系统中的核心网。

步骤S65：所述可见光室内网关接收所述核心网发送的下行IP数据包。

步骤S66：所述可见光室内网关将所述核心网的下行IP数据包转发至所述可见光室内基站。

步骤S67：所述可见光室内基站中的通用链路处理模块为所述核心网发送的下行IP数据包分配链路，通过所述无线通信模块组传输至相应链路，传输所述下行IP数据包至可见光终端。

具体的，通用链路处理模块为下行IP数据包分配链路资源，并生成对应的链路数据；然后选择对应的无线通信模块进行信号发射，最终将相应的链路数据发送到可见光终端。

另一个实施例

在本实施例中，示出的是可见光室内基站中的通用链路处理模块为蜂窝网络系统中的核心网发送的下行IP数据包分配链路的具体过程，请参见图7，图7示出了本申请提供的通信接入方法的一种子流程图，可以包括以下步骤：

步骤S71：根据各种无线接入技术各自对应的链路的业务指标，建立各个链路的效用函数。

步骤S72：根据各种无线接入技术各自对应的链路的当前链路信道状态，估计所述可见光终端当前申请业务在各个链路上的效用函数值，并根据估计的效用函数值中选取出符合当前申请业务QoS需求的链路，作为传输链路。

步骤S73：在各种无线接入技术各自对应的链路的当前链路信道状态发生变化时，重新估计各个链路的效用函数值并更新。

再一个实施例

在本实施例中，示出的是可见光室内网关将可见光终端接入蜂窝网络的具体过程，请参见图8，图8示出了本申请提供的通信接入方法的另一种子流程图，可以包括以下步骤：

步骤S81：依据可见光室内基站的准入列表，检测所述可见光终端是否可以接入蜂窝网络。

若是，执行步骤S82，若否，执行步骤S83。

步骤S82：将所述可见光终端注册至所述蜂窝网络。

步骤S83：返回拒绝接入的原因值至所述可见光室内基站的准入列表。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

以上对本申请所提供的基于可见光通信的室内融合网络系统及通信接入方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种基于可见光通信的室内融合网络系统，其特征在于，包括：

可见光光源，用于为可见光终端提供可见光信号覆盖，作为所述可见光终端使用可见光通信技术的基础，所述可见光终端支持多种无线接入技术，以支持可见光通信技术为主；

可见光室内基站，包括无线通信模块组和通用链路处理模块，其中，所述无线通信模块组用于接收和发送所述可见光终端使用不同无线接入技术时需要传输的业务数据，所述无线通信模块组包括多种无线通信模块，其中，以可见光通信模块为主；

所述通用链路处理模块，用于对所述无线通信模块组所转发的可见光终端需要传输的业务数据进行处理，生成统一格式的上行IP数据包，并为蜂窝网络系统中的核心网发送的下行IP数据包分配链路，传输所述下行IP数据包至可见光终端；

可见光室内网关，用于将所述上行IP数据包发送至所述核心网，并将所述核心网发送的下行IP数据包转发至所述可见光室内基站。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线通信模块组除了包括所述可见光通信模块之外，还包括：

蜂窝网络通信模块或无线局域网通信模块。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通用链路处理模块位于无线接口协议栈的链路层和网络层之间。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通用链路处理模块包括：

建立单元，用于根据各种无线接入技术各自对应的链路的业务指标，建立各个链路的效用函数；

确定单元，用于根据各种无线接入技术各自对应的链路的当前链路信道状态，估计所述可见光终端当前申请业务在各个链路上的效用函数值，并根据估计的效用函数值选取出符合当前申请业务服务质量QoS需求的链路，作为传输链路；

更新单元，用于在各种无线接入技术各自对应的链路的当前链路信道状态发生变化时，重新估计各个链路的效用函数值并更新。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：Iu-ps接口，用于作为可见光室内网关和蜂窝网络的连接接口，由基于可见光通信的室内融合网络承载所述蜂窝网络的分组业务。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述可见光室内网关包括：

检测模块，用于依据可见光室内基站的准入列表，检测所述可见光终端是否可以接入蜂窝网络，若是，执行注册模块，若否，执行返回模块；

注册模块，用于将所述可见光终端注册至所述蜂窝网络；

返回模块，用于返回拒绝接入的原因值至所述可见光室内基站的准入列表。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的系统，其特征在于，还包括：

可见光适配器，安装在可见光终端上，作为所述可见光终端和所述可见光室内基站进行可见光通信的基础功能模块，能够完成可见光信号与电信号间的有效转换，实现可见光通信的信号发送和接收。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的系统，其特征在于，所述可见光光源包括：

LED光源。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的系统，其特征在于，还包括：

接入服务器，作为所述可见光室内网关和互联网Internet连接的接口，对可见光室内网关进行认证和鉴权，将所述可见光室内基站接入Internet。

10.一种可见光室内通信接入方法，其特征在于，基于如权利要求1-9任意一项所述的可见光室内融合网络系统，包括：

可见光室内基站中的无线通信模块组接收可见光终端使用不同的无线接入技术时需要传输的业务数据；

所述无线通信模块组将所述可见光终端使用不同的无线接入技术时需要传输的业务数据转发至通用链路处理模块；

所述通用链路处理模块对所述无线通信模块组转发的可见光终端需要传输的业务数据进行处理，生成统一格式的上行IP数据包；

可见光室内网关，将所述上行IP数据包发送至蜂窝网络系统中的核心网；

所述可见光室内网关接收所述核心网发送的下行IP数据包；

所述可见光室内网关将所述核心网的下行IP数据包转发至所述可见光室内基站；

所述可见光室内基站中的通用链路处理模块为所述核心网发送的下行IP数据包分配链路，通过所述无线通信模块组传输至相应链路，传输所述下行IP数据包至可见光终端。

Images