CN107864014A - 基于vlc的热点区域宽带通信系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于VLC的热点区域宽带通信系统和方法，通过一个VLC服务器，为每个VLC终端分配两个IP地址，一个IP地址分配给VLC接收模块，另一个分配给WiFi模块。每个VLC终端类似于一台带有两个以太网卡的PC，一个卡用于发送数据，另一个用于接收数据；eMBMS的通知功能用于一旦进入VLC可用服务区域就通知VLC用户。

Description

基于VLC的热点区域宽带通信系统和方法

技术领域

本发明涉及基于VLC的热点区域宽带通信系统和方法。

背景技术

VLC（可见光通信）系统目前正在由科学家开发，目的是创造超高速，高安全性，生物友好的通信网络，允许使用非常大带宽的高频脉冲光来创建和扩展无缝计算应用，而不是无线电波和微波炉。VLC相关研究人员正在不断测试新的解决方案，并克服现有的障碍，进一步预期在不久的将来将提升VLC解决方案的需求。现在，不同研究机构已经成功地实现了1G至3.4G比特每秒（bps）的VLC数据传输速率。

根据TMR（透明度市场研究）和其他调查公司的市场调查结果，VLC无疑将在未来市场中占有巨大的市场份额。但是，现有的VLC终端没有能力，没有空间添加一个硬件组件来发送VLC信号（每个VLC终端必须安装能够接收VLC信号的接收器）。这意味着当前的VLC终端是单向的下行链路接收设备。因此，为了实现普通的双向高速通信，我们增加WiFi作为上行高速信道。事实上，VLC系统（只有下行链路）和WiFi（主要是上行链路）由完整的双向通信系统组成。此外，eMBMS（演进的多媒体广播/多播服务）的通知功能用于一旦进入VLC可用服务区域就通知VLC用户。

目前最好的解决方案是LTE / 4G eMBMS（演进的多媒体广播/多播业务），eMBMS新解决方案的主要缺点如下：eMBMS的峰值下行带宽约为100Mbps，远低于VLC的下行带宽（VLC下行峰值速率在1000Mbps以上）；eMBMS将消耗LTE / 4G / 5G蜂窝通信系统的无线资源；eMBMS不支持单播模式服务，即视频点播服务。只有广播/多播模式可以被支持；这个eMBMS将增加LTE / 4G / 5G蜂窝通信系统的工作量。由于无线电信号的辐射效应，这种eMBMS数据可以很容易地被窃取，拦截和捕获。前尚没有现成的方法来计算虚拟环境下计算资源冲突的概率。

发明内容

本发明的目的在于提供基于VLC的热点区域宽带通信系统和方法，旨在解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是设计基于VLC的热点区域宽带通信系统，包括7个组件，分别为：

组件1：VLC LED灯阵列，用于发送下行数据，特别是多媒体数据，音视频流，电影；

组件2：VLC专用WiFi AP，主要用于上行方向发送和接收相关信令和消息。而且所有的VLC特殊WiFi AP都连接到专用LAN内的VLC服务器；

组件3：VLC终端，包括VLC手持终端和VLC便携终端，如智能手机，PAD，笔记本电脑等。每个VLC终端都有一个VLC接收模块，可以接收来自VLC LED灯阵列的VLC信号;

组件4：VLC服务器连接并控制私有LAN中的所有WiFi特殊AP。而且，VLC服务器可以被看作是一个到Content Server和Applications＆Portal Server的交换机。最后，VLC服务器中的DHCP模块可以分配和管理VLC终端的IP地址。这样，一个VLC终端可以有两个IP地址，一个IP地址分配给VLC接收模块，另一个分配给WiFi模块；

组件5：内容服务器，存储所有的多媒体数据，音频和视频文件，VLC服务的电影。换句话说，这个内容服务器是VLC服务的多媒体数据源，这个内容服务器也可以支持多媒体流的处理和传输;

组件6：应用程序和门户服务器，作为服务器来支持VLC终端中安装的VLC应用程序。该服务器最重要的功能之一是EPG（电子节目指南）模块;

组件7：作为eMBMS中央控制器服务器的BM-SC服务器，它可以向VLC可用服务区中的任何UE（用户终端，包括VLC便携式终端）广播相关的通知消息。但是这是BM-SC服务器在这个解决方案中唯一的作用，所有相关的多媒体内容都不会通过eMBMS传输来节省无线资源。

基于VLC的热点区域宽带通信方法，包括如下步骤：

步骤1：BM-SC（eMBMS中央控制器服务器）服务器向VLC可用服务区内的任何UE（包括VLC便携式终端的用户终端）广播“VLC Available”通知（包括VLC服务和WiFi AP信息）。因此，进入VLC可用区域的任何VLC便携式终端将接收包括相关的VLC服务信息和相应的WiFi参数的一个nofitication。（实际上，还有另一种可替换的方法：在VLC可用服务区的任何醒目位置上张贴广告纸张/图片）。

步骤2：用户打开已经安装在VLC便携式终端中的VLC应用程序;

步骤3：VLC应用程序激活并启用VLC便携式终端的VLC接收器和WiFi模块。然后，VLC应用程序将建立到最近的VLC特殊WiFi AP的有效IP连接（WiFi参数，即SSID，包括在上述eMBMS通知消息或VLC通告纸张/图片中）;

步骤4：VLC便携终端（也是LTE / 4G / 5G手机）发送一个登录请求。消息通过VLC特殊WiFi AP发送到相应的VLC服务器;

步骤5：VLC服务器返回认证确认。消息到VLC终端;

步骤6：VLC服务器的DHCP模块为VLC便携式终端的VLC接收模块分配一个新的VLC特殊IP地址；

步骤7：通过VLC专用WiFi AP在Applications＆Portal Server的EPG模块中浏览并选择自己喜欢的内容;

步骤8：VLC服务器将VLC终端的src IP翻译成上述步骤6中分配的VLC接收方IP;

步骤9：Applications＆Portal Server转发内容Req。的VLC终端到内容服务器;

步骤10：内容服务器通过下行链路VLC链路将内容发送到VLC终端的VLC接收器模块的IP地址;

步骤11：VLC终端通过VLC接收模块通过VLC链路接收内容。

本发明的优点和有益效果在于：本发明中，VLC系统（只有下行链路）和WiFi（主要是上行链路）由完整的双向通信系统组成。此外，eMBMS（演进的多媒体广播/多播服务）的通知功能用于一旦进入VLC可用服务区域就通知VLC用户。因此，新解决方案的主要价值和好处如下：VLC的峰值下行带宽高于1000Mbps，远高于eMBMS的下行带宽（LTE / 4GVLC下行峰值速率约为100Mbps）；VLC下行链路通信不使用任何无线电资源；该解决方案可以大大减轻LTE / 4G / 5G蜂窝通信系统的工作量；真实数据在VLC下行链路传输（上行消息是信令和指令），可见光信号很难窃取，截获和捕获。

这种新的VLC解决方案支持单播模式和广播/多播模式。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例：

1、基于VLC的热点区域宽带通信系统，包括7个组件，分别为：组件1：VLC LED灯阵列；组件2：VLC专用WiFi AP；组件3：VLC终端；组件4：VLC服务器；组件5：内容服务器；组件6：应用程序和门户服务器；组件7：作为eMBMS中央控制器服务器的BM-SC服务器。

2、基于VLC的热点区域宽带通信方法，包括如下步骤：

步骤1：BM-SC服务器向VLC可用服务区内的任何UE广播“VLC Available”通知；进入VLC可用区域的任何VLC便携式终端将接收包括相关的VLC服务信息和相应的WiFi参数的一个nofitication；

步骤2：用户打开已经安装在VLC便携式终端中的VLC应用程序;

步骤3：VLC应用程序激活并启用VLC便携式终端的VLC接收器和WiFi模块；VLC应用程序将建立到最近的VLC特殊WiFi AP的有效IP连接；

步骤4：VLC便携终端发送一个登录请求；消息通过VLC特殊WiFi AP发送到VLC服务器；

步骤5：VLC服务器返回认证确认；消息到VLC终端;

步骤6：VLC服务器的DHCP模块为VLC便携式终端的VLC接收模块分配一个新的VLC特殊IP地址；

步骤7：通过VLC专用WiFi AP在Applications＆Portal Server的EPG模块中浏览并选择内容;

步骤8：VLC服务器将VLC终端的src IP翻译成上述步骤6中分配的VLC接收方IP;

步骤9：Applications＆Portal Server转发内容Req的VLC终端到内容服务器；

步骤10：内容服务器通过下行链路VLC链路将内容发送到VLC终端的VLC接收器模块的IP地址；

步骤11：VLC终端通过VLC接收模块通过VLC链路接收内容。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.基于VLC的热点区域宽带通信系统，其特征在于包括7个组件，分别为：组件1：VLCLED灯阵列；组件2：VLC专用WiFi AP；组件3：VLC终端；组件4：VLC服务器；组件5：内容服务器；组件6：应用程序和门户服务器；组件7：作为eMBMS中央控制器服务器的BM-SC服务器。

2.基于VLC的热点区域宽带通信方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：BM-SC服务器向VLC可用服务区内的任何UE广播“VLC Available”通知；进入VLC可用区域的任何VLC便携式终端将接收包括相关的VLC服务信息和相应的WiFi参数的一个nofitication；

步骤2：用户打开已经安装在VLC便携式终端中的VLC应用程序;

步骤3：VLC应用程序激活并启用VLC便携式终端的VLC接收器和WiFi模块；VLC应用程序将建立到最近的VLC特殊WiFi AP的有效IP连接；

步骤4：VLC便携终端发送一个登录请求；消息通过VLC特殊WiFi AP发送到VLC服务器；

步骤5：VLC服务器返回认证确认；消息到VLC终端;

步骤6：VLC服务器的DHCP模块为VLC便携式终端的VLC接收模块分配一个新的VLC特殊IP地址；

步骤7：通过VLC专用WiFi AP在Applications＆Portal Server的EPG模块中浏览并选择内容;

步骤8：VLC服务器将VLC终端的src IP翻译成上述步骤6中分配的VLC接收方IP;

步骤9：Applications＆Portal Server转发内容Req的VLC终端到内容服务器；

步骤10：内容服务器通过下行链路VLC链路将内容发送到VLC终端的VLC接收器模块的IP地址；

步骤11：VLC终端通过VLC接收模块通过VLC链路接收内容。