CN105897336A - 一种无线通信系统、方法、vlc控制芯片及用户设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种无线通信系统、方法、VLC控制芯片及用户设备,该系统包括:VLC控制芯片,VLC发光源,和用户设备;其中,所述VLC控制芯片用于,根据通信需求,确定与所述通信需求相应的所述VLC发光源的发光角及发光中心线;根据所确定的发光角及发光中心线,调整所述VLC发光源的发光角及发光中心线;所述VLC发光源用于,以调整后的发光角及发光中心线发射光信号;所述用户设备,用于在进入所述VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内时,利用所述VLC发光源发射的光信号进行数据通信。本发明实施例可实现对光信号覆盖范围的有效控制,且提升数据传播的保密性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,具体涉及一种无线通信系统、方法、VLC控制芯片及用户设备。
背景技术
无线通信技术已经深入到人们工作和生活的各个方面,WIFI(无线保真)作为无线通信技术的一种,应用尤为普及;WIFI是一种允许手机、笔记本电脑等电子设备连接到一个无线局域网(WLAN)的无线通信技术。
WIFI主要通过无线电波传播数据,WIFI在传播数据的过程中常会存在衍射、反射、折射、多径等情况,而且WIFI信道通过采用高斯模型进行建模,这就导致在室内使用WIFI传播数据时,一个房间内的WIFI信号会覆盖到隔壁房间的部分区域,导致数据通信的保密性较差;且房间的室内格局,会使得WIFI信号的覆盖区域产生不同程度的通信盲区,数据通信的方向和范围无法得到有效的控制。
可见,基于WIFI技术实现的无线通信方案,存在数据传播的保密性较差,且数据通信的方向和范围无法得到有效控制等问题。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种无线通信系统、方法、VLC控制芯片及用户设备,以在无线通信过程中,提升数据传播的保密性,且可对数据通信的方向和范围进行有效的控制。
为实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:
一种无线通信系统,包括:VLC控制芯片,VLC发光源,和用户设备;
其中,所述VLC控制芯片用于,根据通信需求,确定与所述通信需求相应的所述VLC发光源的发光角及发光中心线;根据所确定的发光角及发光中心线,调整所述VLC发光源的发光角及发光中心线;
所述VLC发光源用于,以调整后的发光角及发光中心线发射光信号;
所述用户设备,用于在进入所述VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内时,利用所述VLC发光源发射的光信号进行数据通信。
可选的,所述VLC控制芯片在根据通信需求,确定与所述通信需求相应的所述VLC发光源的发光角及发光中心线时,具体用于:
根据所述通信需求确定通信范围;
确定与所述通信范围相应的所述VLC发光源的发光角及发光中心线。
可选的,所述无线通信系统还包括:WIFI发射设备;
所述WIFI发射设备用于,发射WIFI信号,并形成WIFI信号覆盖范围;
所述用户设备还用于,如果不处于所述VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内,但处于所述WIFI信号覆盖范围,则利用WIFI信号进行数据通信。
本发明实施例还提供一种无线通信方法,应用于VLC控制芯片,所述方法包括:
根据通信需求,确定与所述通信需求相应的VLC发光源的发光角及发光中心线;
根据所确定的发光角及发光中心线,调整所述VLC发光源的发光角及发光中心线,以使得所述VLC发光源以调整后的发光角及发光中心线发射光信号。
可选的,所述根据通信需求,确定与所述通信需求相应的VLC发光源的发光角及发光中心线包括:
根据所述通信需求确定通信范围;
确定与所述通信范围相应的所述VLC发光源的发光角及发光中心线。
本发明实施例还提供一种无线通信方法,应用于用户设备,所述方法包括:
判断是否处于VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内;
在处于所述VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内时,利用所述VLC发光源发射的光信号进行数据通信。
可选的,所述方法还包括:
在不处于所述VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内时,判断是否处于WIFI信号覆盖范围;
如果处于所述WIFI信号覆盖范围内,则利用WIFI信号进行数据通信。
本发明实施例还提供一种VLC控制芯片,包括:
发光角及中心线确定模块,用于根据通信需求,确定与所述通信需求相应的VLC发光源的发光角及发光中心线;
调整模块,用于根据所确定的发光角及发光中心线,调整VLC发光源的发光角及发光中心线,以使得VLC发光源以调整后的发光角及发光中心线发射光信号。
本发明实施例还提供一种用户设备,包括:
第一判断模块,用于判断是否处于VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内;
第一通信模块,用于在所述第一判断模块的判断结果为是时,利用所述VLC发光源发射的光信号进行数据通信。
可选的,所述用户设备还包括:
第二判断模块,用于在所述第一判断模块的判断结果为否时,判断是否处于WIFI信号覆盖范围;
第二通信模块,用于在所述第二判断模块的判断结果为是时,利用WIFI信号进行数据通信。
基于上述技术方案,本发明实施例的无线通信系统中,VLC控制芯片可根据通信范围的需求,确定VLC发光源的发光角及发光中心线,从而控制VLC发光源以所确定的发光角及发光中心线发射光信号,可实现对光信号覆盖范围的有效控制,且提升数据传播的保密性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的无线通信系统的结构框图;
图2为本发明实施例提供的无线通信方法的流程图;
图3为一种发光角及发光中心线情况下,VLC发光源的光束覆盖范围;
图4为另一种发光角及发光中心线情况下,VLC发光源的光束覆盖范围;
图5为本发明实施提供的无线通信方法的另一流程图;
图6为本发明实施例提供的无线通信系统的另一结构框图;
图7为本发明实施例提供的无线通信方法的再一流程图;
图8为本发明实施例提供的用户设备切换通信方式的方法流程图;
图9为本发明实施例提供的VLC控制设备的功能模块架构示意图;
图10为本发明实施例提供的用户设备的功能模块架构示意图;
图11为本发明实施例提供的用户设备的另一功能模块架构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的无线通信系统的结构框图,参照图1,该无线通信系统可以包括:VLC(Visible Light Communication,可见光通信技术)控制芯片10,VLC发光源20,和用户设备30;
在本发明实施例中,VLC控制芯片10可控制发光源20的发光角及发光中心线,从而使得发光源20在定向范围内传播可见光信号,实现发光源20的光束定向成形;
VLC发光源20如LED等可发出可见光信号,并可利用发出的可见光信号进行数据传输的发光源;
在一个应用中,VLC控制芯片10可以是植入VLC发光源20中的芯片,该芯片可利用电信号控制VLC发光源20发出的可见光来传输数据;在本发明实施例中,VLC控制芯片10作为植入VLC发光源20中的芯片,还可控制发光源20的发光角及发光中心线,从而使得发光源20在定向范围内发出可见光信号,并利用发出的可见光信号进行数据传输;
用户设备30可以是手机、平板电脑等终端设备,用户设备30中可设置感光器件,以感应VLC发光源发出的可见光信号,并解析可见光信号中携带的数据,实现基于可见光的无线通信。
在无线通信过程中,为提升数据传播的保密性、及对数据通信的方向和范围进行有效控制,本发明实施例主要是在VLC技术的基础上,通过控制发光源在定向范围内传播可见光信号,来实现上述目的;图2示出了相应的无线通信方法,可参照。
步骤S10、VLC控制芯片根据通信需求,确定与所述通信需求相应的VLC发光源的发光角及发光中心线;
通信需求可以根据实际通信情况自定义,通信需求可以定义了需要的通信范围;在本发明实施例中,通信需要的通信范围可以与VLC发光源的光信号覆盖范围对应;而VLC发光源的光信号覆盖范围主要是由VLC发光源的发光角及发光中心线决定。
步骤S11、VLC控制芯片根据所确定的发光角及发光中心线,调整VLC发光源的发光角及发光中心线;
VLC发光源不同的发光角及发光中心线,将对应VLC发光源不同的光信号覆盖范围,因此本发明实施例可根据实际的通信需求,确定相应的VLC发光源的发光角及发光中心线,从而使得VLC发光源有可能根据所确定的发光角及发光中心线,实现光束的定向成形,并且定向成形的光束覆盖范围,与实际通信需求的通信范围可相应;
图3示出了一种发光角及发光中心线情况下,VLC发光源的光束覆盖范围,图4示出了另一种发光角及发光中心线情况下,VLC发光源的光束覆盖范围;参照图3和图4,可看出VLC发光源不同的发光角及发光中心线,将对应VLC发光源不同的光信号覆盖范围;因此根据实际的通信范围,调整VLC发光源的发光角及发光中心线,可使得VLC发光源发出的光信号的覆盖范围与实际通信范围相应,实现对数据通信的方向和范围的有效控制。
步骤S12、VLC发光源以调整后的发光角及发光中心线发射光信号;
步骤S13、用户设备在进入VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内时,利用VLC发光源发射的光信号进行数据通信。
需要指出的是,对于VLC来说,LED等VLC发光源的发光角决定了VLC发光源的照明区域,VLC发光源的照明区域就是光束覆盖范围,也即光信号覆盖范围,也即可通过光信号进行通信的通信范围;
本发明实施例通过控制VLC发光源的发光角,可以实现VLC发光源发射光束的分割,即“物理可分割性”;对VLC发光源的发射光束的控制即是对VLC通信范围的控制;由此可以实现通信范围的控制,实现对数据通信的方向和范围的有效控制;基于此,本发明实施例根据通信范围的需求,确定VLC发光源的发光角及发光中心线,从而控制VLC发光源以所确定的发光角及发光中心线发射光信号,可实现对光信号覆盖范围的有效控制,且提升数据传播的保密性。
可选的,图5示出了本发明实施提供的无线通信方法的另一流程图,图5所示方法中,VLC控制芯片可根据通信需求确定通信范围,进而基于该通信范围确定相应的VLC发光源的发光角及发光中心线,从而以该发光角及发光中心线控制VLC发光源的光信号覆盖范围,与所确定的通信范围相应;从而在特定的通信范围内,实现VLC发光源的光束的定向成形;
参照图5,该方法可以包括:
步骤S20、VLC控制芯片根据通信需求确定通信范围;
步骤S21、VLC控制芯片确定与所述通信范围相应的VLC发光源的发光角及发光中心线;
步骤S22、VLC控制芯片根据所确定的发光角及发光中心线,调整VLC发光源的发光角及发光中心线;
步骤S23、VLC发光源以调整后的发光角及发光中心线发射光信号;
步骤S24、用户设备在进入VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内时,利用VLC发光源发射的光信号进行数据通信。
可见,本发明实施例主要是通过基于LED等发光源的VLC通信(简称Lifi通信),实现通信范围的定向控制,提升对数据通信的方向和范围的有效控制,及数据传播的保密性;
进一步,本发明实施例可将Lifi与WIFI相结合,完善无线通信方案;
可选的,图6示出了本发明实施例提供的无线通信系统的另一结构框图,结合图1和图6所示,该无线通信系统还可以包括:WIFI发射设备40;
在本发明实施例中,WIFI发射设备40可发射WIFI信号,以便用户设备通过WIFI实现无线通信;
可选的,用户设备可以优先使用Lifi通信,在Lifi通信无法使用时,再使用WIFI通信;
基于图6所示无线通信系统,图7示出了本发明实施例提供的无线通信方法的再一流程图,参照图7,该方法可以包括:
步骤S30、VLC控制芯片根据通信需求确定通信范围;
步骤S31、VLC控制芯片确定与所述通信范围相应的VLC发光源的发光角及发光中心线;
步骤S32、VLC控制芯片根据所确定的发光角及发光中心线,调整VLC发光源的发光角及发光中心线;
步骤S33、VLC发光源以调整后的发光角及发光中心线发射光信号;
步骤S34、WIFI发射设备发射WIFI信号,并形成WIFI信号覆盖范围;
步骤S35、如果用户设备处于VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内,利用VLC发光源发射的光信号进行数据通信;如果用户设备不处于VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内,但处于WIFI信号覆盖范围,则利用WIFI信号进行数据通信。
可选的,用户设备不处于VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内可以是:VLC发光源关闭了光信号的发射;也可能是,随着用户设备的移动,用户设备离开了VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内。
可选的,用户设备在利用VLC发光源发射的光信号进行数据通信,与利用WIFI信号进行数据通信间的切换,可以通过用户设备自动判断是否处于VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内,来实现自动切换;也可以是使用用户设备的用户手动切换;
可选的,图8示出了用户设备切换通信方式的方法流程图,该方法可应用于用户设备,参照图8,该方法可以包括:
步骤S40、判断是否处于VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内,若是,执行步骤S41,若否,执行步骤S42;
可选的,用户设备可通过设置的感光器件判断是否处于VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内,即如果通过感光器件感应到VLC发光源所发射的光信号,则判断结果为是,如果通过感光器件未感应到VLC发光源所发射的光信号,则判断结果为否。
步骤S41、利用VLC发光源发射的光信号进行数据通信;
步骤S42、判断是否处于WIFI信号覆盖范围,若是,执行步骤S43,若否,执行步骤S44;
可选的,用户设备可通过内置的WIFI信号感应器判断是否处于WIFI信号覆盖范围内。
步骤S43、利用WIFI信号进行数据通信;
步骤S44、结束流程。
可选的,用户设备还可在感应到VLC发光源所发射的光信号的强度较弱,且处于WIFI信号覆盖范围时,利用WIFI信号进行数据通信。
可以理解的是,Lifi通信(基于LED等发光源的VLC通信)主要运用在具有LED照明的,且需要高速通信的场合;比如书桌台灯、卧室床头灯、客厅照明灯等等,在这些地方,用户可以打开LED灯,使得用户设备切换到Lifi网络(由LED灯发射的光信号的覆盖范围所形成的通信网络),基于Lifi通信实现数据通信(即利用LED灯发射的光信号进行数据通信);而在用户离开这些地方时,用户设备可关闭Lifi网络连接功能,且在LED光照不良、或者光照不到的地方,利用WIFI网络,基于WIFI信号进行数据通信。
本发明实施例提供的无线通信方案具有如下优点:
通过控制LED光束的定向成形,一方面能够通过LED灯的设计来实现光束的定向,即Lifi定向通信;另一方面,可以通过LED光照的空间分割性来控制覆盖范围;与现有WIFI通信方式相比,更容易满足人们各种各样的特殊通信需求,更加人性化;
而在LED照明良好的位置,利用Lifi通信,可以很好地实现高速通信;且Lifi频谱资源丰富,对于现有频谱资源紧缺的无线通信来说,是资源的节约;
Lifi基于LED实现同时照明和通信,通过LED的开关,能够较好地控制Lifi网络;
同时,Lifi是可见光的通信,对于办公室、教室和餐厅等日复一日长时间照明的场所来说,绿色无污染,不会危害人体健康。
图9示出了VLC控制设备的功能模块架构示意图,参照图9,该VLC控制设备可以包括:
发光角及中心线确定模块100,用于根据通信需求,确定与所述通信需求相应的VLC发光源的发光角及发光中心线;
调整模块110,用于根据所确定的发光角及发光中心线,调整VLC发光源的发光角及发光中心线,以使得VLC发光源以调整后的发光角及发光中心线发射光信号。
可选的,发光角及中心线确定模块100具体可用于:
根据通信需求确定通信范围;确定与所述通信范围相应的VLC发光源的发光角及发光中心线。
图10示出了用户设备的功能模块架构示意图,参照图10,该用户设备可以包括:
第一判断模块200,用于判断是否处于VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内;
可选的,所述VLC发光源发射光信号的发光角及发光中心线,由VLC控制芯片根据通信需求确定;即VLC控制芯片在根据通信需求确定相应的VLC发光源的发光角及发光中心线后,可以所确定的发光角及发光中心线,调整VLC发光源的发光角及发光中心线,使得VLC发光源以调整后的发光角及发光中心线发射光信号,形成光信号的覆盖范围。
第一通信模块210,用于在所述第一判断模块的判断结果为是时,利用VLC发光源发射的光信号进行数据通信。
即用户设备在处于所述VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内时,可利用所述VLC发光源发射的光信号进行数据通信
进一步,图11示出了用户设备的另一功能模块架构示意图,结合图10和图11所示,该用户设备还可以包括:
第二判断模块220,用于在所述第一判断模块的判断结果为否时,判断是否处于WIFI信号覆盖范围;
即用户设备在不处于所述VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内时,可判断是否处于WIFI信号覆盖范围;
第二通信模块230,用于在所述第二判断模块的判断结果为是时,利用WIFI信号进行数据通信;
即用户设备在不处于所述VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内,但处于所述WIFI信号覆盖范围时,可利用WIFI信号进行数据通信。
本发明实施例提供的无线通信系统的结构可以如图1所示,包括:VLC控制芯片10,VLC发光源20,和用户设备30;
其中,VLC控制芯片用于,根据通信需求,确定与所述通信需求相应的VLC发光源的发光角及发光中心线;根据所确定的发光角及发光中心线,调整VLC发光源的发光角及发光中心线;
VLC发光源用于,以调整后的发光角及发光中心线发射光信号;
用户设备用于,在进入VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内时,利用VLC发光源发射的光信号进行数据通信。
进一步,VLC控制芯片在根据通信需求,确定与所述通信需求相应的VLC发光源的发光角及发光中心线时,具体可用于:
根据通信需求确定通信范围;确定与所述通信范围相应的VLC发光源的发光角及发光中心线。
进一步,无线通信系统的结构还可如图6所示,在图1基础上,无线通信系统还可以包括:WIFI发射设备;
WIFI发射设备用于,发射WIFI信号,并形成WIFI信号覆盖范围;
可选的,用户设备还可用于,如果用户设备不处于VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内,但处于WIFI信号覆盖范围,则利用WIFI信号进行数据通信。
本发明实施例的无线通信系统中,VLC控制芯片可根据通信范围的需求,确定VLC发光源的发光角及发光中心线,从而控制VLC发光源以所确定的发光角及发光中心线发射光信号,可实现对光信号覆盖范围的有效控制,且提升数据传播的保密性。
本文描述的无线通信系统结构方案,以VLC控制芯片角度描述的无线通信方法方案,以用户设备角度描述的无线通信方法方案,VLC控制芯片结构方案,用户设备结构方案之间是相互关联的,技术内容可相互参照。
本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种无线通信系统,其特征在于,包括:可见光通信技术VLC控制芯片,VLC发光源,和用户设备;
其中,所述VLC控制芯片用于,根据通信需求,确定与所述通信需求相应的所述VLC发光源的发光角及发光中心线;根据所确定的发光角及发光中心线,调整所述VLC发光源的发光角及发光中心线;
所述VLC发光源用于,以调整后的发光角及发光中心线发射光信号;
所述用户设备,用于在进入所述VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内时,利用所述VLC发光源发射的光信号进行数据通信。
2.根据权利要求1所述的无线通信系统,其特征在于,所述VLC控制芯片在根据通信需求,确定与所述通信需求相应的所述VLC发光源的发光角及发光中心线时,具体用于:
根据所述通信需求确定通信范围;
确定与所述通信范围相应的所述VLC发光源的发光角及发光中心线。
3.根据权利要求1所述的无线通信系统,其特征在于,还包括:无线保真WIFI发射设备;
所述WIFI发射设备用于,发射WIFI信号,并形成WIFI信号覆盖范围;
所述用户设备还用于,如果不处于所述VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内,但处于所述WIFI信号覆盖范围,则利用WIFI信号进行数据通信。
4.一种无线通信方法,其特征在于,应用于VLC控制芯片,所述方法包括:
根据通信需求,确定与所述通信需求相应的VLC发光源的发光角及发光中心线;
根据所确定的发光角及发光中心线,调整所述VLC发光源的发光角及发光中心线,以使得所述VLC发光源以调整后的发光角及发光中心线发射光信号。
5.根据权利要求4所述的无线通信方法,其特征在于,所述根据通信需求,确定与所述通信需求相应的VLC发光源的发光角及发光中心线包括:
根据所述通信需求确定通信范围;
确定与所述通信范围相应的所述VLC发光源的发光角及发光中心线。
6.一种无线通信方法,其特征在于,应用于用户设备,所述方法包括:
判断是否处于VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内;
在处于所述VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内时,利用所述VLC发光源发射的光信号进行数据通信。
7.根据权利要求6所述的无线通信方法,其特征在于,所述方法还包括:
在不处于所述VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内时,判断是否处于WIFI信号覆盖范围;
如果处于所述WIFI信号覆盖范围内,则利用WIFI信号进行数据通信。
8.一种VLC控制芯片,其特征在于,包括:
发光角及中心线确定模块,用于根据通信需求,确定与所述通信需求相应的VLC发光源的发光角及发光中心线;
调整模块,用于根据所确定的发光角及发光中心线,调整VLC发光源的发光角及发光中心线,以使得VLC发光源以调整后的发光角及发光中心线发射光信号。
9.一种用户设备,其特征在于,包括:
第一判断模块,用于判断是否处于VLC发光源所发射的光信号的覆盖范围内;
第一通信模块,用于在所述第一判断模块的判断结果为是时,利用所述VLC发光源发射的光信号进行数据通信。
10.根据权利要求9所述的用户设备,其特征在于,还包括:
第二判断模块,用于在所述第一判断模块的判断结果为否时,判断是否处于WIFI信号覆盖范围;
第二通信模块,用于在所述第二判断模块的判断结果为是时,利用WIFI信号进行数据通信。
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