CN106919530B - 一种基于可见光的单向传输组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于可见光的单向传输组件，包括均设置在计算机设备中的第一板卡和第二板卡；第一板卡上设有依次连接的第一发送端口、可见光传输器件组和第一接收端口；第二板卡的上设有依次连接的第二发送端口、发送处理器、可见光传输器件组和第二接收端口；在进行数据单向传输时，第一板卡将计算机设备中的数据单向传输至USB存储设备中，第二板卡将USB存储设备中的数据单向传输至计算机设备中。本发明简单且可靠地实现了USB存储设备与计算机设备之间的数据单向传输；并通过物理隔离的方式，在实现数据单向传输的同时保证了单向传输中数据的安全性，为涉密部门或企业等提供了一种便捷且安全的数据传输方式。

Description

一种基于可见光的单向传输组件

技术领域

本发明涉及数据传输设备领域，具体涉及一种基于可见光的单向传输组件。

背景技术

在信息化时代的今天，在人们的日常生活、工作中，经常要用到U盘、USB移动硬盘等USB接口的设备来进行数据交换。但对于涉密单位，明确规定禁止移动存储介质的交叉使用。针对这种情况，就需要使用的文件的单向导入设备，实现数据信息的交换。

目前市面上出现了各种单向传输设备，如基于光盘的单向传输设备，基于软件权限设置的单向传输设备，基于光闸的单向传输设备等。但是这些解决方案或多或少存在着明显的弊端：(1)对于基于光盘的单向传输系统，出于保密原则，无论刻录文件的大小，一张光盘只能刻录一次，造成资源的浪费；(2)对于基于软件权限设置的单向传输设备，没有实现物理隔离，在“摆渡”病毒等的作用下存在失泄密的风险；(3)对于基于光闸的单向传输系统，包含有待传输文件的电脑和USB设备不能直接进行通信，必须先经过一台摆渡机，因此同样存在资源浪费的问题。

因此，如何设计一种在实现数据单向传输的同时，保证数据安全的传输设备，是亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于可见光的单向传输组件，简单且可靠地实现了USB存储设备与计算机设备之间的数据单向传输；并通过物理隔离的方式，在实现数据单向传输的同时保证了单向传输中数据的安全性，为涉密部门或企业等提供了一种便捷且安全的数据传输方式。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种基于可见光的单向传输组件，所述组件包括：均设置在计算机设备中的第一板卡和第二板卡；

所述第一板卡上设有依次连接的第一发送端口、可见光传输器件组和第一接收端口，所述第一发送端口用于与计算机设备连接，所述第一接收端口用于与USB存储设备连接；

所述第二板卡的上设有依次连接的第二发送端口、发送处理器、可见光传输器件组和第二接收端口，所述第二发送端口用于与USB存储设备连接，所述第二接收端口用于与计算机设备连接；

在进行数据单向传输时，所述第一板卡将所述计算机设备中的数据单向传输至USB存储设备中，所述第二板卡将所述USB存储设备中的数据单向传输至计算机设备中。

进一步的，所述可见光传输器件组包括：依次连接的发光二极管单元、光电二极管单元和接收处理器；

在进行数据单向传输时，所述发光二极管单元为所述可见光传输器件组的数据输入侧，所述接收处理器为所述可见光传输器件组的数据输出侧。

进一步的，所述发光二极管单元与所述光电二极管单元之间依次设置有放大镜和滤光镜，使得所述发光二极管单元发出的光线依次经所述放大镜和滤光镜照射至所述光电二极管单元。

进一步的，所述发光二极管单元包括：相互连接的功率放大器和发光二极管；

所述发光二极管靠近所述放大镜设置。

进一步的，所述发光二极管有多个，且多个所述发光二极管均与所述功率放大器连接。

进一步的，所述光电二极管单元包括：相互连接的光电二极管和信号放大及滤波器；

所述光电二极管靠近所述滤光镜设置；

所述信号放大及滤波器与所述接收处理器连接。

进一步的，所述光电二极管有多个，且多个所述光电二极管均与所述信号放大及滤波器连接。

进一步的，所述第一板卡与第二板卡均安装在同一计算机设备中；

所述第一板卡的第一发送端口和所述第二板卡的第二接收端口均与所述计算机设备中的主板连接；

所述第一板卡的第一接收端口和所述第二板卡的第二发送端口均通过所述计算机设备的背板上的通孔与外部的USB存储设备连接。

进一步的，所述组件还包括：用于安装在计算机设备内的两个单卡槽；

所述第一板卡与第二板卡分别可拆卸式设置在两个所述单卡槽中。

进一步的，所述组件还包括：用于安装在计算机设备内的组合卡槽；

所述组合卡槽为双层板结构，且各层板上均设有凹槽；

所述第一板卡与第二板卡分别可拆卸式设置在各层板上的凹槽内。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种基于可见光的单向传输组件，包括均设置在计算机设备中的第一板卡和第二板卡；第一板卡上设有依次连接的第一发送端口、可见光传输器件组和第一接收端口；第二板卡的上设有依次连接的第二发送端口、发送处理器、可见光传输器件组和第二接收端口；在进行数据单向传输时，第一板卡将计算机设备中的数据单向传输至USB存储设备中，第二板卡将USB存储设备中的数据单向传输至计算机设备中。本发明简单且可靠地实现了USB存储设备与计算机设备之间的数据单向传输；并通过物理隔离的方式，在实现数据单向传输的同时保证了单向传输中数据的安全性，为涉密部门或企业等提供了一种便捷且安全的数据传输方式。

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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的实施例一中的一种基于可见光的单向传输组件的结构示意图；

图2是本发明的实施例二中的第一板卡10中的可见光传输器件组30的结构示意图；

图3是本发明的实施例二中的第二板卡20中的可见光传输器件组30的结构示意图；

图4是本发明的实施例三中的所述第一板卡10与第二板卡20在计算机设备中的结构示意图；

图5是本发明的应用实例中的单向传输组件的使用过程的流程示意图；

其中，10-第一板卡、11-第一发送端口、12-第一接收端口、20-第二板卡、21-第二发送端口、22-第二接收端口、23-发送处理器、30-可见光传输器件组、31-接收处理器、40-发光二极管单元、41-功率放大器、42-发光二极管、50-光电二极管单元、51-光电二极管、52-信号放大及滤波器、60-放大镜、70-滤光镜。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例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作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。

本发明的实施例一提供了一种基于可见光的单向传输组件的一种具体实施方式，参见图1，所述单向传输组件具体包括如下内容：

所述单向传输组件包括均设置在计算机设备中的第一板卡10和第二板卡20；所述第一板卡10上设有依次连接的第一发送端口11、可见光传输器件组30和第一接收端口12，所述第一发送端口11用于与计算机设备连接，所述第一接收端口12用于与USB存储设备连接。

在上述描述中，第一板卡10用于将计算机设备中的数据单向传输至USB存储设备；在第一板卡10中，第一发送端口11的形状根据实际应用中的与计算机设备中的主板接口而设置，使得线缆能够连接第一发送端口11和计算机设备中的主板的接口，第一接收端口12的形状即为与USB存储设备(例如U盘或USB存储1硬盘)的接口相匹配的形状，使得第一接收端口12与计算机设备外部的USB存储设备进行连接，在进行数据单向传输时，所述第一板卡10将所述计算机设备中的数据单向传输至USB存储设备中；其中的可见光传输器件组30是由可见光传输器件和对应的处理及放大电路等组成的，具体结构描述详见实施例二。

所述第二板卡20的上设有依次连接的第二发送端口21、发送处理器23、可见光传输器件组30和第二接收端口22，所述第二发送端口21用于与USB存储设备连接，所述第二接收端口22用于与计算机设备连接。

在上述描述中，第二板卡20用于将USB存储设备中的数据单向传输至计算机设备中；在第二板卡20中，第二发送端口21的形状即为与USB存储设备(例如U盘或USB存储1硬盘)的接口相匹配的形状，使得第二发送端口21与计算机设备外部的USB存储设备进行连接，第二接收端口22的形状根据实际应用中的与计算机设备中的主板接口而设置，使得线缆能够连接第二接收端口22和计算机设备中的主板的接口，在进行数据单向传输时，所述第二板卡20将所述USB存储设备中的数据单向传输至计算机设备中；其中，发送处理器23为一个处理电路，具体可以为一个现场可编程门阵列FPGA(Field－Programmable GateArray)电路，该处理电路与可见光传输器件组30连接，处理电路接收USB存储设备中的数据，并将数据信号发送至可见光传输器件组30，使得可见光传输器件组30基于可见光通信的原理，利用物理发光器件、以及不同光器件之间的通信不可逆的特性，实现数据的单向传输。

从上述描述可知，本发明的实施例通过可见光通信技术，简单且可靠地实现了USB存储设备与计算机设备之间的数据单向传输；同时，通过可见光传输器件组的物理器件的使用，实现了通过物理隔离的方式，在实现数据单向传输的同时，保证了单向传输中数据的安全性，为涉密部门或企业等提供了一种便捷且安全的数据传输方式。

本发明的实施例二提供了上述单向传输组件中的可见光传输器件组30的一种具体实施方式，参见图2和图3，所述可见光传输器件组30具体包括如下内容：

图2是第一板卡10中的可见光传输器件组30的具体结构，图3是第二板卡20中的可见光传输器件组30的具体结构。

所述可见光传输器件组30包括：依次连接的发光二极管单元40、光电二极管单元50和接收处理器31；在进行数据单向传输时，所述发光二极管单元40为所述可见光传输器件组30的数据输入侧，所述接收处理器31为所述可见光传输器件组30的数据输出侧。

在上述描述中，接收处理器31为一个处理电路，具体可以为一个现场可编程门阵列FPGA(Field－Programmable Gate Array)电路，该处理电路用于接收光电二极管单元50发送的数据信号，并将数据信号发送至位于板卡输出端口的计算机设备或者USB。

所述发光二极管单元40与所述光电二极管单元50之间依次设置有放大镜60和滤光镜70，使得所述发光二极管单元40发出的光线自所述发光二极管单元40依次经所述放大镜60和滤光镜70照射至所述光电二极管单元50。

在上述描述中，发光二极管单元40发出的光线，该光线先经过放大镜60进行放大，放大后的光线在经过滤光镜70照射至所述光电二极管单元50，以保证光线传输的可靠性和准确性。

所述发光二极管单元40包括：相互连接的功率放大器41和发光二极管42；所述发光二极管42靠近所述放大镜60设置；所述发光二极管42有多个，且多个所述发光二极管42均与所述功率放大器41连接。

在上述描述中，功率放大器41的具体形式为功率放大电路，该电路与发光二极管42连接，用于将接收的数据信号传输至发光二极管42，同时，发光二极管42的数量根据实际应用设置。

所述光电二极管单元50包括：相互连接的光电二极管51和信号放大及滤波器52；所述光电二极管51靠近所述滤光镜70设置；所述信号放大及滤波器52与所述接收处理器31连接；所述光电二极管51有多个，且多个所述光电二极管51均与所述信号放大及滤波器52连接。

在上述描述中，信号放大及滤波器52的具体形式为信号放大及滤波电路，该电路与光电二极管51连接，用于接收发光二极管42传输的数据信号并对数据进行放大及滤波处理，同时，光电二极管51的数量根据实际应用设置。

在图2中，第一板卡10包括依次连接的第一发送端口11、功率放大器41、发光二极管42、放大镜60、滤光镜70、光电二极管51、信号放大及滤波器52、接收处理器31和第一接收端口12。

在图3中，第二板卡20包括依次连接的第二发送端口21、发送处理器23、功率放大器41、发光二极管42、放大镜60、滤光镜70、光电二极管51、信号放大及滤波器52、接收处理器31和第二接收端口22。

从上述描述可知，本发明的实施例给出了可见光传输器件组的一种具体形式，实现了对第一板卡及第二板卡的发送端与接收端的物理隔离，从而进行安全的单向传输；另外，基于可见光通信技术目前传输速度已达到1Gbit/s水平，在单向传输的同时也提高了传输数据的速度。

本发明的实施例三提供了上述单向传输组件中的所述第一板卡10与第二板卡20设置结构的一种具体实施方式，参见图4，所述第一板卡10与第二板卡20设置结构具体包括如下内容：

所述第一板卡10与第二板卡20均安装在同一计算机设备中；所述第一板卡10的第一发送端口11和所述第二板卡20的第二接收端口22均与所述计算机设备中的主板连接；

所述第一板卡10的第一接收端口12和所述第二板卡20的第二发送端口21均通过所述计算机设备的背板上的通孔与外部的USB存储设备连接。

在上述描述中，所述组件还可以包括用于安装在计算机设备内的两个单卡槽，所述第一板卡10与第二板卡20分别可拆卸式设置在两个所述单卡槽中；或者，所述组件还可以包括用于安装在计算机设备内的组合卡槽，所述组合卡槽为双层板结构，且各层板上均设有凹槽，所述第一板卡10与第二板卡20分别可拆卸式设置在各层板上的凹槽内。

从上述描述可知，本发明的实施例给出了第一板卡10与第二板卡20在计算机设备的具体结构设置，保证了单向传输组件的安装及使用的便捷性。

本发明还提供了一种基于可见光的单向传输组件的应用实例，具体包括如下内容：

该应用实例中的单向传输组件为板卡形式，板卡与电脑主板连接，可以单独安装，也可以如在台式计算机设备中安装显卡的方式进行安装。计算机设备一旦安装该单向传输组件，除了保留网卡的定向数据通信功能外，能够自动屏蔽其他所有数据接口。

USB移动设备到电脑的文件单向传输：U盘插入到安装有本单向传输组件的计算机设备后，通过计算机设备中的上位机软件的UI界面可以看到USB移动设备上的所有文件，并且可以选择U盘上的任意文件传到计算机设备上。

计算机设备到U盘的文件单向传输：确认U盘插入到安装有本单向传输组件的计算机设备后，通过计算机设备中的上位机软件的UI界面选中计算机设备要要发送的文件，然后确认发送，文件单向传输到U盘上，且使用单向传输组件的流程图如图5所示。

在上述描述中，单向传输组件基于可见光通信(VLC)技术，构建的USB单向导入(导出)传输的过程，利用可见光通信(VLC)技术，以及，发射端和接收端物理器件的不同及可见光传输的单向性实现了信息的单向传输，并且实现了发送端与接收端的物理隔离，适合部分特殊工作场合的使用；同时，用户根据不同环境的需求，可以选择使用U盘到电脑的单向信息传输或者使用电脑到U盘的单向信息传输。

从上述描述可知，实现了U盘与电脑的单向传输，因为发光LED和接受PD不能相互替代，所以能实现真正意义上的物理隔离，从而进行单向传输；本发明传输文件速度较快，可见光通信技术目前传输速度已达到1Gbit/s水平；本系统比较稳定，因为LED照射的范围是一个面，范围较大，所以当单向传输收到震动器件偏斜时不会影响通信；本发明为板卡形式，体积小，便于安装和拆卸，易于操作，省去了对操作人员进行特殊培训的时间成本。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于可见光的单向传输组件，其特征在于，所述组件包括：均设置在计算机设备中的第一板卡和第二板卡；

所述第一板卡上设有依次连接的第一发送端口、可见光传输器件组和第一接收端口，所述第一发送端口用于与计算机设备连接，所述第一接收端口用于与USB存储设备连接；

所述第二板卡的上设有依次连接的第二发送端口、发送处理器、可见光传输器件组和第二接收端口，所述第二发送端口用于与USB存储设备连接，所述第二接收端口用于与计算机设备连接；

所述第一板卡和所述第二板卡在所述计算机设备中设置完成后，所述计算机设备中除与所述第一发送端口和所述第二接收端口连接的数据接口外，其余数据接口均被屏蔽；在进行数据单向传输时，所述第一板卡将所述计算机设备中的数据单向传输至USB存储设备中，所述第二板卡将所述USB存储设备中的数据单向传输至计算机设备中。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述可见光传输器件组包括：依次连接的发光二极管单元、光电二极管单元和接收处理器；

在进行数据单向传输时，所述发光二极管单元为所述可见光传输器件组的数据输入侧，所述接收处理器为所述可见光传输器件组的数据输出侧。

3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述发光二极管单元与所述光电二极管单元之间依次设置有放大镜和滤光镜，使得所述发光二极管单元发出的光线依次经所述放大镜和滤光镜照射至所述光电二极管单元。

4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述发光二极管单元包括：相互连接的功率放大器和发光二极管；

所述发光二极管靠近所述放大镜设置。

5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述发光二极管有多个，且多个所述发光二极管均与所述功率放大器连接。

6.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述光电二极管单元包括：相互连接的光电二极管和信号放大及滤波器；

所述光电二极管靠近所述滤光镜设置；

所述信号放大及滤波器与所述接收处理器连接。

7.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述光电二极管有多个，且多个所述光电二极管均与所述信号放大及滤波器连接。

8.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第一板卡与第二板卡均安装在同一计算机设备中；

所述第一板卡的第一发送端口和所述第二板卡的第二接收端口均与所述计算机设备中的主板连接；

所述第一板卡的第一接收端口和所述第二板卡的第二发送端口均通过所述计算机设备的背板上的通孔与外部的USB存储设备连接。

9.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述组件还包括：用于安装在计算机设备内的两个单卡槽；

所述第一板卡与第二板卡分别可拆卸式设置在两个所述单卡槽中。

10.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述组件还包括：用于安装在计算机设备内的组合卡槽；

所述组合卡槽为双层板结构，且各层板上均设有凹槽；

所述第一板卡与第二板卡分别可拆卸式设置在各层板上的凹槽内。