CN105306140A - 可见光通信的组网系统及其组网方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种可见光通信的组网系统及其组网方法。本发明中，包含：中心局端子系统、至少两个可见光网络单元和传输单元，可见光网络单元包含：可见光发射接收模块和用户端，可见光发射接收模块和用户端通过可见光通信；中心局端子系统通过传输单元与各个可见光网络单元中的可见光发射接收模块连接，组成星型拓扑网络结构；其中，传输单元的传输媒介为：光纤。利用传输单元，将多个可见光网络单元与一个中心局端子系统连接，组成星型拓扑网络结构，提高各个可见光网络单元的接入速率。

Description

可见光通信的组网系统及其组网方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及可见光通信的组网系统及其组网方法。

背景技术

随着无线网络的普及与发展，无线网络用户的数量也迅猛攀升，为满足未来大容量无线通信的发展需求，探索应用新的频谱乃至光谱资源以实现泛在宽带无线通信已成为当前世界范围研究热点和竞争焦点。可见光通信(VisibleLightCommunication，简称VLC)技术是一种宽带无线接入技术，它通过发光二极管发出的肉眼察觉不到闪烁的高速明暗信号来传输信息，但能被光电探测器等器件捕获并检测，在提供照明的同时可传输数据，并能够以极丰富的频谱资源(超宽光谱频段约375THz，1THz＝1000GHz)提供大容量通信服务。与此同时，用于通信的照明光源可以安装在任何地方，减少了覆盖盲区。特别是它不受复杂电磁干扰的影响，对于煤矿安全生产、医疗监护、海洋勘探等核心应用领域的信息化建设具有特殊意义。由此，可见光通信将为解决频谱瓶颈和覆盖盲区的问题提供有效的技术途径。

目前，可见光通信网络从广域网向用户接入还无法实现，这直接影响了可见光通信的普及，而且，由于可见光通信的需求前景巨大，在组网的同时，必须考虑每个用户的可见光通信接入速率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可见光通信的组网系统及其组网方法，使得可见光通信网络中用户的接入速率得以提高。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种可见光通信的组网系统，包含：中心局端子系统、传输单元和至少两个可见光网络单元，所述可见光网络单元包含：可见光发射接收模块和用户端，所述可见光发射接收模块和所述用户端通过可见光通信；

所述中心局端子系统通过所述传输单元与各个所述可见光网络单元中的所述可见光发射接收模块连接，组成星型拓扑网络结构；

其中，所述传输单元的传输媒介为：光纤。

本发明的实施方式还提供了一种基于上述可见光通信的组网系统的可见光通信的组网方法，包含以下步骤：

利用所述传输单元将所述中心局端子系统的下行数据传输至各所述可见光发射接收模块；

利用所述传输单元将各所述可见光发射接收模块的上行数据传输至所述中心局端子系统；

其中，所述传输单元的传输媒介为：光纤。

本发明实施方式相对于现有技术而言，利用传输单元，将多个可见光网络单元与一个中心局端子系统连接，组成星型拓扑网络结构，又由于传输单元的传输媒介为光纤，也就是在本发明实施方式中的可见光通信的组网系统是通过光纤直接与可见光网络单元内的可见光发射接收模块连接的方式，组成星型拓扑网络结构，提高各个可见光网络单元的接入速率。

作为进一步改进，所述传输单元包含第一上行光纤、第二上行光纤、第一下行光纤、第二下行光纤和第一光耦合器；所述可见光发射接收模块包含第一光调制器和第二激光器；

所述中心局端子系统需传输的下行数据通过所述第一下行光纤经所述第一光耦合器分路后，通过所述第二下行光纤传输下行数据至各所述可见光发射接收模块；

所述可见光发射接收模块需传输的上行数据通过所述第一上行光纤经所述第一光耦合器合路后，通过所述第二上行光纤传输上行数据至所述中心局端子系统；其中，所述可见光发射接收模块需传输的上行数据根据所述第二激光器产生的光载波经所述第一光调制器进行调制后，输出至所述第一上行光纤。

对传输单元进行了细化，利用下行光纤和光耦合器进行从中心局端子系统向可见光发射接收模块发送下行数据的传输，利用上行光纤和光耦合器进行从可见光发射接收模块向中心局端子系统发送上行数据的传输。使得可见光通信的组网系统得以实现。

作为进一步改进，所述传输单元包含：第一双向光纤、第二双向光纤和第一光耦合器；所述中心局端子系统包含第一光环形器，所述可见光发射接收模块包含第一光调制器、第二激光器和第二光环形器；

所述中心局端子系统需传输的下行数据通过所述第一双向光纤经所述第一光耦合器分路后，通过所述第二双向光纤传输至各所述可见光发射接收模块；其中，所述中心局端子系统需传输的下行数据经第一光环形器输出至所述第一双向光纤，所述可见光发射接收模块通过所述第二光环形器接收来自所述第二双向光纤的所述下行数据；

所述可见光发射接收模块需传输的上行数据通过所述第二双向光纤经所述第一光耦合器合路后，通过所述第一双向光纤传输至所述中心局端子系统；其中，所述可见光发射接收模块需传输的上行数据根据所述第二激光器产生的光载波经所述第一光调制器进行调制后，通过第二光环形器输出至所述第二双向光纤；所述中心局端子系统通过所述第一光环形器接收来自所述第一双向光纤的所述上行数据。

提供了传输单元的另一种组成结构，使得可见光通信的组网系统得以实现。利用双向光纤、光环形器和光耦合器，使得上行传输和下行传输可以共用一根光纤，实现双向传输，在保证可见光通信网络中用户接入速率的前提下，减少光纤的使用数量，降低了可见光通信组网的硬件成本。

作为进一步改进，所述传输单元包含：第一双向光纤、第二双向光纤和第一光耦合器；所述中心局端子系统包含：第一激光器、第二光耦合器和第一光环形器，所述可见光发射接收模块包含：第二光环形器和用于分离下行数据和上行载波的光滤波器；

所述中心局端子系统需传输的下行数据通过所述第一双向光纤经所述第一光耦合器分路后，通过所述第二双向光纤传输至各所述可见光发射接收模块；其中，所述第二光耦合器将所述中心局端子系统需传输的下行数据和第一激光器产生的载波耦合，生成下行光信号，经所述第一光环形器输出至所述第一双向光纤；所述可见光发射接收模块通过所述第二光环形器接收来自所述第二双向光纤的所述下行光信号，经所述光滤波器获得所述下行数据；

所述可见光发射接收模块需传输的上行数据通过所述第二双向光纤经所述第一光耦合器合路后，通过所述第一双向光纤传输至所述中心局端子系统；其中，所述可见光发射接收模块需传输的上行数据根据所述光滤波器分离出的上行载波经所述第一光调制器进行调制后，通过第二光环形器输出至所述第二双向光纤；所述中心局端子系统通过所述第一光环形器接收来自所述第一双向光纤的所述上行数据。

提供了传输单元的另一种组成结构，使得可见光通信的组网系统得以实现。除了使用一根双向光纤以降低硬件成本外，还利用载波抑制的方法，提取下行数据中没有被调制的光波，并作为上行载波将上行数据调制其上，简化可见光发射接收模块内的结构，进一步降低可见光通信组网的硬件成本。

作为进一步改进，所述可见光发射接收模块还包含：第一光探测器、第一带通滤波器、混频器、低通滤波器、第一放大器、偏置器、LED、探测器、第二带通滤波器、第二放大器；

所述第一光探测器接收来自所述传输单元的下行数据，依次经所述第一带通滤波器滤波，所述混频器下变频，所述低通滤波器滤波，所述第一放大器放大之后，通过所述偏置器调制至所述LED上，所述LED向用户端发出携带下行数据的可见光；

所述探测器接收来自所述用户端的上行数据，依次经所述混频器上变频，所述第二带通滤波器滤波，所述第二放大器放大之后，通过所述第一光调制器调制后输出。

对可见光发射接收模块进行进一步细化，使得可见光发射接收模块可以接收来自通信单元的下行数据，并变换到可见光上传输得以实现，同时，可以将用户的上行数据变换后可以利用光纤进行上行传输。

作为进一步改进，所述中心局端子系统包含：调制编码器、加法器、数模转换器、第三放大器、第三激光器和第二光调制器、第二光探测器、第四放大器和解调解码器；

所述调制编码器，用于将各用户的下行数据调制编码，经所述加法器相加，经所述数模转换器转换，经所述第三放大器放大后，通过所述第二光调制器调制至所述第三激光器发出的光载波上，并通过所述传输单元发送至各所述可见光发射接收模块；

所述第二光探测器接收来自所述传输单元的上行数据，经所述第四放大器放大，所述解调解码器解码还原。

对中心局端子系统进行进一步细化，进一步说明可见光通信组网的可实现性。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式中可见光通信的组网系统结构框图；

图2是根据本发明第一实施方式中可见光通信的组网系统结构示意图；

图3是根据本发明第二实施方式中可见光通信的组网系统结构示意图；

图4是根据本发明第三实施方式中可见光通信的组网系统结构示意图；

图5是根据本发明第四实施方式中可见光通信的组网方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种可见光通信的组网系统，如图1所示，具体包含：中心局端子系统、传输单元和至少两个可见光网络单元，可见光网络单元包含：可见光发射接收模块和用户端，可见光发射接收模块和用户端通过可见光通信，本实施方式以N个可见光网络单元为例。

中心局端子系统通过传输单元与各个可见光网络单元中的可见光发射接收模块连接，组成星型拓扑网络结构；其中，传输单元的传输媒介为：光纤。

具体的说，如图2所示，本实施方式中的传输单元包含第一上行光纤、第二上行光纤、第一下行光纤、第二下行光纤和第一光耦合器；可见光发射接收模块包含第一光调制器和第二激光器。

中心局端子系统需传输的下行数据通过第一下行光纤经第一光耦合器分路后，通过第二下行光纤传输下行数据至各可见光发射接收模块。

可见光发射接收模块需传输的上行数据通过第一上行光纤经第一光耦合器合路后，通过第二上行光纤传输上行数据至中心局端子系统；其中，可见光发射接收模块需传输的上行数据根据第二激光器产生的光载波经第一光调制器进行调制后，输出至第一上行光纤。

还需说明的是，本实施方式中的中心局端子系统包含：调制编码器、加法器、数模转换器、第三放大器、第三激光器和第二光调制器、第二光探测器、第四放大器和解调解码器。

调制编码器，用于将各用户的下行数据调制编码，经加法器相加，经数模转换器转换，经第三放大器放大后，通过第二光调制器调制至第三激光器发出的光载波上，并通过传输单元发送至各可见光发射接收模块。

也就是说，下行传输过程中，在中心局端，对各用户的下行信号进行多阶编码与调制，以提高传输的比特率。该系统传输对于先进编码、调制方式是透明的，针对光纤和可见光传输的特点，可以采用的调制编码方式有：正交频分复用调制、无载波幅相调制、单载波奈奎斯特调制等。然后采用频分复用方式，对不同用户传输频带进行划分，通过设定不同用户信号的中心频率，将用户信号调制在不同的频带上。接下来将不同用户调制后的信号合并，经过数模转换器，将数字信号转换为模拟信号，送给光强度调制器，也就是第二光调制器。第三激光器产生一个光载波(比如，波长为1550nm)，然后将生成的频分复用下行信号通过第二光调制器调制到该光载波上。将调制好的光信号送入第一下行光纤中传输，然后由第一光耦合器将该光信号分路，分别送给各个可见可见光发射接收模块。

第二光探测器接收来自传输单元的上行数据，经第四放大器放大，解调解码器解码还原。

也就是说，在上行传输过程中，在中心局端，将光信号通过一个光电探测器(也就是第二光探测器)将信号接收并实现光电转换，最后对接收的电信号进行相应的解调与解码，实现各个用户上行原始数据的恢复，从而实现可见光通信无线接入上行传输。

值得一提的是，用户端的硬件结构包含：探测器、解调解码器、调制编码器、低通滤波器、放大器、偏置器和LED。

再具体的说，本实施方式中的可见光发射接收模块还包含：第一光探测器、第一带通滤波器、混频器、低通滤波器、第一放大器、偏置器、LED、探测器、第二带通滤波器、第二放大器。值得一提的是，在实际应用中，可以将可见光发射接收模块设计为集成电路，外形仍设计为LED。

第一光探测器接收来自传输单元的下行数据，依次经第一带通滤波器滤波，混频器下变频，低通滤波器滤波，第一放大器放大之后，通过偏置器调制至LED上，LED向用户端发出携带下行数据的可见光。

也就是说，下行传输过程中，在可见可见光发射接收模块中，下行的光纤直接连接到每个可见光发射接收模块的可见光发射接收模块中。在可见光发射接收模块内将下行的光信号通过一个光电探测器(也就是第一光探测器)接收并实现光电转换。接下来，根据不同用户分配的相应中心频率，对该电信号进行带通滤波，再采用混频器将该用户的信号进行下变频，使其信号频带变频道可见光通信适用的频带内，以上滤波和变频的过程可以通过模拟电路或者数字变频两种方式实现。然后，将下变频后的信号通过一个直流偏置其调制到LED上，通过可见光实现无线传输。最后，在用户端，在由一个光电探测器将可见光信号接收并光电转换，对接收的电信号进行多阶的解调与解码，实现原始数据的恢复，从而实现可见光通信无线接入下行传输。

探测器接收来自用户端的上行数据，依次经混频器上变频，第二带通滤波器滤波，第二放大器放大之后，通过第一光调制器调制后输出。

也就是说，在上行传输过程中，用户端的上行信号首先多阶编码与调制。然后通过一个直流偏置将将信号调制到用户端的LED上，进行可见光上行传输。接下来，在网络侧的可见光发射接收模块内，将可见光上行信号通过光电探测器接收，并实现光电转换，将该电信号通过一个混频器和带通滤波器(也就是第二带通滤波器)实现上变频。通过对不同可见光发射接收模块中上行信号设置不同的上行中心频率，能够将不同用户的信号调制到不同的频带上，从而实现上行链路的多用户频分复用。或者每个用户的信号不进行上变换，而是将其分配到不同的时隙中，在每个时隙内只有一个用户发送数据，从而各个用户互不干扰，实现上行的时分复用。

接下来，在网络侧的可见光发射接收模块内，通过一个激光器(也就是第二激光器)产生一个1550nm波长的光载波，然后将生成的上行信号通过光强度调制器(也就是第一光调制器)调制到该光载波上。然后将各个可见可见光网络单元中的光信号通过第一光耦合器合并，由于每个可见光发射接收模块中的信号拥有不同得到中心频率，所以每个用户的上行信号之间不会发生串扰。将合路后的光信号送入上行的光纤链路中传输，到达中心局端。

本发明实施方式相对于现有技术而言，利用上行光纤和下行光纤分别作为可见光通信组网系统中的上行链路和下行链路的主干，将多个可见光发射接收模块与一个中心局端子系统连接，组成星型拓扑网络结构，又由于传输单元的传输媒介为光纤，也就是在本发明实施方式中的可见光通信的组网系统是通过光纤直接与可见光网络单元内的可见光发射接收模块连接的方式，组成星型拓扑网络结构，实现简单，同时提高各个可见光发射接收模块的接入速率。

本发明的第二实施方式同样涉及一种可见光通信的组网系统。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，利用两根光纤作为可见光通信组网系统中的传输链路主干，而在本发明第二实施方式中，利用一根双向光纤作为传输链路主干，使得上行传输和下行传输可以共用一根光纤，实现双向传输，在保证可见光通信网络中用户接入速率的前提下，减少光纤的使用数量，降低了可见光通信组网的硬件成本。

具体的说，如图3所示，本实施方式中的传输单元包含：第一双向光纤、第二双向光纤和第一光耦合器；中心局端子系统包含第一光环形器，可见光发射接收模块包含第一光调制器、第二激光器和第二光环形器。

中心局端子系统需传输的下行数据通过第一双向光纤经第一光耦合器分路后，通过第二双向光纤传输至各可见光发射接收模块；其中，中心局端子系统需传输的下行数据经第一光环形器输出至第一双向光纤，可见光发射接收模块通过第二光环形器接收来自第二双向光纤的下行数据。

可见光发射接收模块需传输的上行数据通过第二双向光纤经第一光耦合器合路后，通过第一双向光纤传输至中心局端子系统；其中，可见光发射接收模块需传输的上行数据根据第二激光器产生的光载波经第一光调制器进行调制后，通过第二光环形器输出至第二双向光纤；中心局端子系统通过第一光环形器接收来自第一双向光纤的上行数据。

也就是说，在下行和上行的传输过程中，将调制好的光信号，经过一个光环形器再送入光纤链路，即可实现利用一根双向光纤进行下行和上行的双向传输。

本发明的第三实施方式同样涉及一种可见光通信的组网系统。第三实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，利用两根光纤作为可见光通信组网系统中的传输链路主干，而在本发明第三实施方式中，不仅利用双向光纤作为传输链路主干，还将可见光发射接收模块中的激光器设计放入中心局端子系统中，简化可见光网络单元内的结构，进一步降低可见光通信组网的硬件成本。

具体的说，如图4所示，本实施方式中的传输单元包含：第一双向光纤、第二双向光纤和第一光耦合器；中心局端子系统包含：第一激光器、第二光耦合器和第一光环形器，可见光发射接收模块包含：第二光环形器和用于分离下行数据和上行载波的光滤波器。

中心局端子系统需传输的下行数据通过第一双向光纤经第一光耦合器分路后，通过第二双向光纤传输至各可见光发射接收模块；其中，第二光耦合器将中心局端子系统需传输的下行数据和第一激光器产生的载波耦合，生成下行光信号，经第一光环形器输出至第一双向光纤；可见光发射接收模块通过第二光环形器接收来自第二双向光纤的下行光信号，经光滤波器获得下行数据。

可见光发射接收模块需传输的上行数据通过第二双向光纤经第一光耦合器合路后，通过第一双向光纤传输至中心局端子系统；其中，可见光发射接收模块需传输的上行数据根据光滤波器分离出的上行载波经第一光调制器进行调制后，通过第二光环形器输出至第二双向光纤；中心局端子系统通过第一光环形器接收来自第一双向光纤的上行数据。

也就是说，在中心局端子系统中利用两个激光器产生两个光载波，一个调制下行信号，一个不调制，作为上行载波，合路后传输，在可见光发射接收模块中，利用光滤波器分别滤出下行数据和上行载波，分成两路，一路下行数据直接被接收并处理，一路上行载波输入到第一光调制器，作为上行数据的光载波。这样，利用在中心局子系统中设立一个激光器，即可减少每个可见光发射接收模块中的激光器，进一步减少可见光网络单元的硬件成本。

本发明第四实施方式涉及一种基于上述可见光通信的组网系统的可见光通信的组网方法，如图5所示，包含以下步骤：

步骤501，利用传输单元将中心局端子系统的下行数据传输至各可见光发射接收模块。

具体的说，本实施方式中的中心局端子系统通过第一下行光纤经第一光耦合器分路后，通过第二下行光纤传输下行数据至各可见光发射接收模块。

步骤502，利用传输单元将各可见光发射接收模块的上行数据传输至中心局端子系统。

具体的说，传输单元的传输媒介为光纤。另外，本实施方式中的可见光发射接收模块通过第一上行光纤经第一光耦合器合路后，通过第二上行光纤传输上行数据至中心局端子系统；其中，可见光发射接收模块需传输的上行数据根据第二激光器产生的光载波经第一光调制器进行调制后，输出至第一上行光纤。

需要说明的是，本实施方式中的传输单元包含第一上行光纤、第二上行光纤、第一下行光纤、第二下行光纤和第一光耦合器；可见光发射接收模块包含第一光调制器和第二激光器。

再具体的说，在利用传输单元将中心局端子系统的下行数据传输至各可见光发射接收模块的步骤之后，还包含以下步骤：

可见光发射接收模块接收来自传输单元的下行数据，依次进行滤波、下变频、滤波、放大之后，调制至LED上，LED向用户端发出携带下行数据的可见光。

在利用传输单元将各可见光发射接收模块的上行数据传输至中心局端子系统的步骤之前，还包含以下步骤：

探测器接收来自用户端的上行数据，依次进行上变频，滤波，放大，调制后输出。

还需说明的是，在利用传输单元将中心局端子系统的下行数据传输至各可见光发射接收模块的步骤之前，还包含以下步骤：

利用调制编码器将各用户的下行数据调制编码，依次经相加，数模转换，放大，调制后输出。

在利用传输单元将各可见光发射接收模块的上行数据传输至中心局端子系统的步骤之后，还包含以下步骤：

中心局端子系统接收来自传输单元的上行数据，依次经放大，解码还原，获得上行数据。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明第五实施方式同样涉及一种基于上述可见光通信的组网系统的可见光通信的组网方法，本实施方式与第四实施方式大致相同，主要区别在于，本实施方式中在利用传输单元将中心局端子系统的下行数据传输至各可见光发射接收模块的步骤中，中心局端子系统需传输的下行数据通过第一双向光纤经第一光耦合器分路后，通过第二双向光纤传输至各可见光发射接收模块；其中，中心局端子系统需传输的下行数据经中心局端子系统内置的第一光环形器输出至第一双向光纤；可见光发射接收模块通过第二光环形器接收来自第二双向光纤的下行数据。

在利用传输单元将各可见光发射接收模块的上行数据传输至中心局端子系统的步骤中，可见光发射接收模块需传输的上行数据通过第二双向光纤经第一光耦合器合路后，通过第一双向光纤传输至中心局端子系统；其中，可见光发射接收模块需传输的上行数据根据第二激光器产生的光载波经第一光调制器进行调制后，通过第二光环形器输出至第二双向光纤；中心局端子系统通过第一光环形器接收来自第一双向光纤的上行数据。

其中，本实施方式中的传输单元包含：第一双向光纤、第二双向光纤和第一光耦合器；可见光发射接收模块包含第一光调制器、第二激光器和第二光环形器。

由于第二实施方式与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在第二实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。

本发明第六实施方式同样涉及一种基于上述可见光通信的组网系统的可见光通信的组网方法，本实施方式与第四实施方式大致相同，主要区别在于，本实施方式中在利用传输单元将中心局端子系统的下行数据传输至各可见光发射接收模块的步骤中，中心局端子系统需传输的下行数据通过第一双向光纤经第一光耦合器分路后，通过第二双向光纤传输至各可见光发射接收模块；其中，中心局端子系统需传输的下行数据通过内置的第二光耦合器和第一激光器发生的光载波合路，生成下行光信号，经第一光环形器输出至第一双向光纤；可见光发射接收模块通过第二环形器接收来自第二双向光纤的下行光信号，经光滤波器获得下行数据。

在利用传输单元将各可见光发射接收模块的上行数据传输至中心局端子系统的步骤中，可见光发射接收模块需传输的上行数据通过第二双向光纤经第一光耦合器合路后，通过第一双向光纤传输至中心局端子系统；其中，可见光发射接收模块需传输的上行数据根据光滤波器分理出的上行载波在第一光调制器进行调制后，经第二光环形器输出至第二双向光纤；中心局端子系统通过第一光环形器接收来自第一双向光纤的上行数据。

其中，本实施方式中的传输单元包含：第一双向光纤、第二双向光纤和第一光耦合器；中心局端子系统包含：第一激光器、第二光耦合器和第一光环形器，可见光发射接收模块包含：用于分离下行数据和上行载波的光滤波器和第二光环形器。

由于第三实施方式与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第三实施方式互相配合实施。第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在第三实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第三实施方式中。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种可见光通信的组网系统，其特征在于，包含：中心局端子系统、传输单元和至少两个可见光网络单元，所述可见光网络单元包含：可见光发射接收模块和用户端，所述可见光发射接收模块和所述用户端通过可见光通信；

所述中心局端子系统通过所述传输单元与各个所述可见光网络单元中的所述可见光发射接收模块连接，组成星型拓扑网络结构；

其中，所述传输单元的传输媒介为：光纤。

2.根据权利要求1所述的可见光通信的组网系统，其特征在于，所述传输单元包含第一上行光纤、第二上行光纤、第一下行光纤、第二下行光纤和第一光耦合器；所述可见光发射接收模块包含第一光调制器和第二激光器；

所述中心局端子系统需传输的下行数据通过所述第一下行光纤经所述第一光耦合器分路后，通过所述第二下行光纤传输下行数据至各所述可见光发射接收模块；

所述可见光发射接收模块需传输的上行数据通过所述第一上行光纤经所述第一光耦合器合路后，通过所述第二上行光纤传输上行数据至所述中心局端子系统；其中，所述可见光发射接收模块需传输的上行数据根据所述第二激光器产生的光载波经所述第一光调制器进行调制后，输出至所述第一上行光纤。

3.根据权利要求1所述的可见光通信的组网系统，其特征在于，所述传输单元包含：第一双向光纤、第二双向光纤和第一光耦合器；所述中心局端子系统包含第一光环形器，所述可见光发射接收模块包含第一光调制器、第二激光器和第二光环形器；

所述中心局端子系统需传输的下行数据通过所述第一双向光纤经所述第一光耦合器分路后，通过所述第二双向光纤传输至各所述可见光发射接收模块；其中，所述中心局端子系统需传输的下行数据经第一光环形器输出至所述第一双向光纤，所述可见光发射接收模块通过所述第二光环形器接收来自所述第二双向光纤的所述下行数据；

所述可见光发射接收模块需传输的上行数据通过所述第二双向光纤经所述第一光耦合器合路后，通过所述第一双向光纤传输至所述中心局端子系统；其中，所述可见光发射接收模块需传输的上行数据根据所述第二激光器产生的光载波经所述第一光调制器进行调制后，通过第二光环形器输出至所述第二双向光纤；所述中心局端子系统通过所述第一光环形器接收来自所述第一双向光纤的所述上行数据。

4.根据权利要求1所述的可见光通信的组网系统，其特征在于，所述传输单元包含：第一双向光纤、第二双向光纤和第一光耦合器；所述中心局端子系统包含：第一激光器、第二光耦合器和第一光环形器，所述可见光发射接收模块包含：第二光环形器和用于分离下行数据和上行载波的光滤波器；

所述中心局端子系统需传输的下行数据通过所述第一双向光纤经所述第一光耦合器分路后，通过所述第二双向光纤传输至各所述可见光发射接收模块；其中，所述第二光耦合器将所述中心局端子系统需传输的下行数据和第一激光器产生的载波耦合，生成下行光信号，经所述第一光环形器输出至所述第一双向光纤；所述可见光发射接收模块通过所述第二光环形器接收来自所述第二双向光纤的所述下行光信号，经所述光滤波器获得所述下行数据；

所述可见光发射接收模块需传输的上行数据通过所述第二双向光纤经所述第一光耦合器合路后，通过所述第一双向光纤传输至所述中心局端子系统；其中，所述可见光发射接收模块需传输的上行数据根据所述光滤波器分离出的上行载波经所述第一光调制器进行调制后，通过第二光环形器输出至所述第二双向光纤；所述中心局端子系统通过所述第一光环形器接收来自所述第一双向光纤的所述上行数据。

5.根据权利要求2至4中任意一项所述的可见光通信的组网系统，其特征在于，所述可见光发射接收模块还包含：第一光探测器、第一带通滤波器、混频器、低通滤波器、第一放大器、偏置器、LED、探测器、第二带通滤波器、第二放大器；

所述第一光探测器接收来自所述传输单元的下行数据，依次经所述第一带通滤波器滤波，所述混频器下变频，所述低通滤波器滤波，所述第一放大器放大之后，通过所述偏置器调制至所述LED上，所述LED向所述用户端发出携带下行数据的可见光；

所述探测器接收来自所述用户端的上行数据，依次经所述混频器上变频、所述第二带通滤波器滤波、所述第二放大器放大之后，通过所述第一光调制器调制后输出。

6.根据权利要求2至4中任意一项所述的可见光通信的组网系统，其特征在于，所述中心局端子系统包含：调制编码器、加法器、数模转换器、第三放大器、第三激光器和第二光调制器、第二光探测器、第四放大器和解调解码器；

所述调制编码器，用于将各用户的下行数据调制编码，经所述加法器相加、所述数模转换器转换、所述第三放大器放大后，通过所述第二光调制器调制至所述第三激光器发出的光载波上，并通过所述传输单元发送至各所述可见光发射接收模块；

所述第二光探测器接收来自所述传输单元的上行数据，经所述第四放大器放大，所述解调解码器解码还原。

7.一种基于如权1所述的可见光通信的组网系统的可见光通信的组网方法，其特征在于，包含以下步骤：

利用所述传输单元将所述中心局端子系统的下行数据传输至各所述可见光发射接收模块；

利用所述传输单元将各所述可见光发射接收模块的上行数据传输至所述中心局端子系统；

其中，所述传输单元的传输媒介为：光纤。

8.根据权利要求7所述的可见光通信的组网方法，其特征在于，在所述利用传输单元将所述中心局端子系统的下行数据传输至各所述可见光发射接收模块的步骤中，所述中心局端子系统通过第一下行光纤经第一光耦合器分路后，通过第二下行光纤传输下行数据至各所述可见光发射接收模块；

在所述利用传输单元将各所述可见光发射接收模块的上行数据传输至所述中心局端子系统的步骤中，所述可见光发射接收模块通过第一上行光纤经第一光耦合器合路后，通过第二上行光纤传输上行数据至所述中心局端子系统；其中，所述可见光发射接收模块需传输的上行数据根据第二激光器产生的光载波经第一光调制器进行调制后，输出至所述第一上行光纤；

其中，所述传输单元包含第一上行光纤、第二上行光纤、第一下行光纤、第二下行光纤和第一光耦合器；所述可见光发射接收模块包含第一光调制器和第二激光器。

9.根据权利要求7所述的可见光通信的组网方法，其特征在于，在所述利用传输单元将所述中心局端子系统的下行数据传输至各所述可见光发射接收模块的步骤中，所述中心局端子系统需传输的下行数据通过第一双向光纤经第一光耦合器分路后，通过第二双向光纤传输至各所述可见光发射接收模块；其中，所述中心局端子系统需传输的下行数据经所述中心局端子系统内置的第一光环形器输出至所述第一双向光纤；所述可见光发射接收模块通过第二光环形器接收来自所述第二双向光纤的下行数据；

在所述利用传输单元将各所述可见光发射接收模块的上行数据传输至所述中心局端子系统的步骤中，所述可见光发射接收模块需传输的上行数据通过所述第二双向光纤经所述第一光耦合器合路后，通过所述第一双向光纤传输至所述中心局端子系统；其中，所述可见光发射接收模块需传输的上行数据根据第二激光器产生的光载波经第一光调制器进行调制后，通过第二光环形器输出至所述第二双向光纤；所述中心局端子系统通过所述第一光环形器接收来自所述第一双向光纤的所述上行数据；

其中，所述传输单元包含：第一双向光纤、第二双向光纤和第一光耦合器；所述可见光发射接收模块包含第一光调制器、第二激光器和第二光环形器。

10.根据权利要求7所述的可见光通信的组网方法，其特征在于，在所述利用传输单元将所述中心局端子系统的下行数据传输至各所述可见光发射接收模块的步骤中，所述中心局端子系统需传输的下行数据通过所述第一双向光纤经所述第一光耦合器分路后，通过所述第二双向光纤传输至各所述可见光发射接收模块；其中，所述中心局端子系统需传输的下行数据通过内置的第二光耦合器和第一激光器发生的光载波合路，生成下行光信号，经所述第一光环形器输出至所述第一双向光纤；所述可见光发射接收模块通过所述第二环形器接收来自所述第二双向光纤的所述下行光信号，经所述光滤波器获得所述下行数据；

在所述利用传输单元将各所述可见光发射接收模块的上行数据传输至所述中心局端子系统的步骤中，所述可见光发射接收模块需传输的上行数据通过所述第二双向光纤经所述第一光耦合器合路后，通过所述第一双向光纤传输至所述中心局端子系统；其中，所述可见光发射接收模块需传输的上行数据根据所述光滤波器分理出的上行载波在所述第一光调制器进行调制后，经第二光环形器输出至所述第二双向光纤；所述中心局端子系统通过所述第一光环形器接收来自所述第一双向光纤的所述上行数据；

其中，所述传输单元包含：第一双向光纤、第二双向光纤和第一光耦合器；所述中心局端子系统包含：第一激光器、第二光耦合器和第一光环形器，所述可见光发射接收模块包含：用于分离下行数据和上行载波的光滤波器和第二光环形器。

11.根据权利要求8至10中任意一项所述的可见光通信的组网方法，其特征在于，在所述利用传输单元将所述中心局端子系统的下行数据传输至各所述可见光发射接收模块的步骤之后，还包含以下步骤：

所述可见光发射接收模块接收来自所述传输单元的下行数据，依次进行滤波、下变频、滤波、放大之后，调制至LED上，所述LED向用户端发出携带下行数据的可见光；

在所述利用传输单元将各所述可见光发射接收模块的上行数据传输至所述中心局端子系统的步骤之前，还包含以下步骤：

所述探测器接收来自所述用户端的上行数据，依次进行上变频，滤波，放大，调制后输出。

12.根据权利要求8至10中任意一项所述的可见光通信的组网方法，其特征在于，在所述利用传输单元将所述中心局端子系统的下行数据传输至各所述可见光发射接收模块的步骤之前，还包含以下步骤：

利用调制编码器将各用户的下行数据调制编码，依次经相加，数模转换，放大，调制后输出；

在所述利用传输单元将各所述可见光发射接收模块的上行数据传输至所述中心局端子系统的步骤之后，还包含以下步骤：

所述中心局端子系统接收来自所述传输单元的上行数据，依次经放大，解码还原，获得所述上行数据。