CN109361459A - 一种光通信智能系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光通信智能系统及方法，包括有智能终端、接入节点设备和网络设备；所述智能终端上配置有光通信模组，用于实现和接入节点设备双向通讯；所述接入节点设备包括网络侧接口、终端侧接口和电源端口，网络侧接口用于与网络设备进行双向通讯，终端侧接口用于和智能终端双向通讯连接。通过本发明可以从功能上替代了当前的家用或者公共场所用wifi无线网络设备，使得用户的上网连接方式从原来的wifi无线电方式转变为光通信方式，不再使用有辐射的无线电通信，避免了用户的电磁辐射风险，是一种新的绿色环保的通信方式。本发明的接入节点设备是一种家用或公共场所的照明设备，利用照明设备发出可见光，还有助于节省空间和成本。

Description

一种光通信智能系统及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种光通信智能系统及方法。

背景技术

当前，手机上网主要有几种方式，如移动通信网络(常见的3G、4G等)，以及家庭、办公场所、公共场所的wifi网络等。上述几种方式本质都是无线通信方式，即利用无线电波作为信息传输的载体，把信息在发送方和接收方之间进行传递。

手机等终端用户利用上述无线电波方式通信时，一个最大的技术缺陷是面临无线电波的辐射问题。辐射来自两个方面，一是终端本身的辐射，二是无线网络设备和无线网络节点设备的辐射，特别是用户家中的wifi节点。无线电磁辐射对人体的伤害有很多的分析和研究，尽管没有显著的结论说明对人体的危害程度，但也没有显著的证据表明wifi等设备是足够安全的。一般认为尽量减少暴露在强的电磁环境下是对人体有好处的。当前还没有十分成熟的技术可以解决电磁辐射这个难题。电脑有线上网可以避免强的电磁辐射问题，但是使用不便，没有移动性，用户体验不好。如果使用移动性好的手机终端上网，就不可避免的要采用无线通信方式，也就不可避免的会使用户暴露在强的电磁辐射环境之下。

还有另外一个技术缺陷是随着通信技术的发展，特别是5G技术的发展，无线电通信可用的频谱越来越紧张和匮乏。无线电频谱资源是不可再生资源，开发和研究可以替代当前无线电通信频谱资源的技术也有着巨大的现实价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种光通信智能系统及方法，构建一种新的终端接入互联网络的方案，即在终端和接入节点设备上部署光通信收发单元，利用可见光和红外光等作为通信的信息载体完成终端与接入节点设备之间的光通信过程。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种光通信智能系统，包括有智能终端、接入节点设备和网络设备；

智能终端：所述智能终端上设有光通信模组，所述光通信模组包括光信号收发模块和控制模块，所述光信号收发模块通讯连接于所述控制模块，所述控制模块通讯连接于所述智能终端；所述光信号收发模块用于在可见光覆盖区域中接收可见光信号以及向接入节点设备发送光信号，以实现和接入节点设备双向通讯；

接入节点设备：所述接入节点设备包括网络侧接口和终端侧接口；所述网络侧接口包括收发控制单元、光电转换单元和网络通讯接口，所述网络通讯接口通讯连接于网络设备，所述光电转换单元分别通讯连接于所述收发控制单元和网络通讯接口；所述终端侧接口包括光通信发射单元、光通信接收单元和发光控制单元，所述发光控制单元分别与所述收发控制单元和光通信发射单元通讯连接，所述光通信接收单元和所述收发控制单元通讯连接；所述光通信发射单元用于在发光控制单元的控制下将光电转换单元输出的网络设备的信号以可见光的方式辐射出去，在周边区域形成一个有效的可见光覆盖区域；所述光通信接收单元用于接收来自智能终端的光信号，并传输至收发控制单元；所述光电转换单元用于从网络通讯接口中接收网络设备的信号和自动识别来自网络设备的信号是光信号还是电信号，并将电信号转换为光信号并传输至收发控制单元，以及将光通信接收单元接收的光信号处理成符合网络设备要求的光信号或电信号，经过网络通讯接口发送至网络设备；

网络设备：所述网络设备的信号输入端连接Internet，信号输出端则连接所述接入节点设备的网络通讯接口。

进一步地，所述智能终端为包括智能手机、智能平板电脑在内的智能设备，所述光通信模组集成于所述智能设备的显示屏的内部或外部。

更进一步地，所述光信号收发模块包括用于发射光信号的一组发光二极管或智能终端的显示屏发光像素单元，和用于接收可见光信号的一组光电二极管，所述发光二极管或智能终端的显示屏发光像素单元、光电二极管均通讯连接于所述控制模块。

进一步地，所述接入节点设备的光通信发射单元采用可见光照明单元。

进一步地，所述光通信接收单元采用照明设备中的光感应单元。

本发明还提供一种利用上述光通信智能系统进行光通信的方法，具体为：

网络通讯接口从网络设备中接收到网络信号时先传输至光电转换单元，光电转换单元自动检测网络信号是光信号还是电信号，如果是光信号则转换为电信号；

光电转换单元将电信号形式的网络信号输出至收发控制单元，所述收发控制单元检测到有网络信号后，将电信号形式的网络信号发送至发光控制单元，所述发光控制单元控制所述光通信发射单元将网络信号以可见光形式辐射出去，在周边区域形成一个有效的可见光覆盖区域；

当智能终端进入所述可见光覆盖区域时，智能终端的光信号收发模块能够检测到可见光形式的网络信号并通知控制模块，控制模块生成网络连接信号并控制光信号收发模块以光信号形式将网络连接信号发送至接入节点设备，接入节点设备的光通信接收单元接收到光信号形式的网络连接信号后传输至收发控制单元，所述收发控制单元发送至光电转换单元，光电转换单元根据网络设备的要求进行信号转换后经过网络通讯接口将网络连接信号传输至网络设备；

网络设备返回连接建立结果数据信号经过网络通讯接口发送至光电转换单元，光电转换单元自动检测连接建立结果数据信号是光信号还是电信号，如果是光信号则转换为电信号，并传输至收发控制单元，收发控制单元发送至发光控制单元，发光控制单元控制光通信发射单元以可见光形式将连接建立结果数据信号发送至智能终端；智能终端的光信号收发模块接收连接建立结果数据信号并传输至控制模块，如果连接建立成功，则智能终端可以开始进行网络通讯，如果建立失败，则控制模块重新控制光信号收发模块发送网络连接信号，直至达到预设的上限次数。

进一步地，当智能终端进入所述可见光覆盖区域时，光信号收发模块的光电二极管能够检测到可见光形式的网络信号，并将可见光形式的网络信号转换为电信号传输至控制模块中，控制模块接收到电信号后即表明智能终端处于接入节点设备的可见光覆盖区域中。

进一步地，智能终端的光信号收发模块的光电二极管接收连接可见光形式的建立结果数据信号之后转换为电信号，然后传输至控制模块。

进一步地，控制模块生成网络连接信号后传输至光信号收发模块的发光二极管或智能终端的显示屏发光像素单元，发光二极管或智能终端的显示屏发光像素单元将网络连接信号转换为光信号发送至接入节点设备。

本发明的有益效果在于：

通过本发明可以从功能上替代了当前的家用或者公共场所用wifi无线网络连接方式，使得用户的上网行为从原来的wifi无线电方式转变为光通信方式，不再使用有辐射的无线电通信，避免了用户的电磁辐射风险，是一种新的绿色环保的通信方式。而且可以将接入节点设备叠加至家用或公共场所的照明设备中，利用照明设备发出可见光，有助于节省空间和成本。

附图说明

图1为本发明实施例1中的系统结构示意图；

图2为本发明实施例1中接入节点设备的接入功能示意图；

图3为本发明实施例1中光通信模组和智能设备的显示屏的结合示意图；

图4为本发明实施例2中方法流程总体示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

实施例1

如图1所示，一种光通信智能系统，包括有智能终端、接入节点设备和网络设备；

智能终端：所述智能终端上设有光通信模组，所述光通信模组包括光信号收发模块和控制模块，所述光信号收发模块通讯连接于所述控制模块，所述控制模块通讯连接于所述智能终端；所述光信号收发模块用于在可见光覆盖区域中接收可见光信号以及向接入节点设备发送光信号(所述光信号可以为红外光信号，也可以是其他光如可见光，紫外光等等，在本实施例中采用红外光信号)，以实现和接入节点设备双向通讯；

在本实施例中，所述智能终端可以为智能手机、智能平板电脑等智能设备，所述光通信模组集成于所述智能设备的显示屏(OLED、QLED，microLED)的内部。具体地，所述光通信模组集成于智能设备的显示屏的盖板玻璃的下方，如图3所示。

更进一步地，所述光信号收发模块包括用于发射光信号的一组发光二极管或智能终端的显示屏发光像素单元，和用于接收可见光信号的一组光电二极管，所述发光二极管和光电二极管均通讯连接于所述控制模块。所述一组发光二极管中可包括一个或多个发光二极管，所述一组光电二极管可以包括一个或多个光电二极管。在本实施例中，所述一组发光二极管具有2个发光二极管，所述一组光电二极管具有4个光电二极管。在本实施例中为红外二极管，发射红外光信号，红外二极管工作在940nm波段，以获得较高的性噪比。

接入节点设备：如图2所示，所述接入节点设备包括网络侧接口和终端侧接口；所述网络侧接口包括收发控制单元、光电转换单元和网络通讯接口，所述网络通讯接口通讯连接于网络设备，所述光电转换单元分别通讯连接于所述收发控制单元和网络通讯接口；所述终端侧接口包括光通信发射单元、光通信接收单元和发光控制单元，所述发光控制单元分别与所述收发控制单元和光通信发射单元通讯连接，所述光通信接收单元和所述收发控制单元通讯连接；所述光通信发射单元用于在发光控制单元的控制下将光电转换单元输出的网络设备的信号以可见光的方式辐射出去，在周边区域形成一个有效的可见光覆盖区域；所述光通信接收单元用于接收来自智能终端的光信号，并传输至收发控制单元；所述光电转换单元用于从网络通讯接口中接收网络设备的信号和自动识别网络设备的信号是光信号还是电信号，并将光信号转换为电信号并传输至收发控制单元，以及将光通信接收单元接收的光信号处理成符合网络设备要求的光信号或电信号，经过网络通讯接口发送至网络设备。

具体地，所述光通信发射单元采用可见光照明单元，可以为家用台灯，或者布置在公共场所的可见光照明单元(如机场照明设备，商场照明设备等)。可见光照明单元可以采用可见光LED灯具。

具体地，所述光通信接收单元采用照明设备的光感应单元。例如LED红外感应灯。

进一步地，所述网络通讯接口包括RJ45接口。还可以包括光接口，用于连接网络设备中的光纤入户接口。

网络设备：所述网络设备的信号输入端连接Internet，信号输出端则连接所述接入节点设备的网络通讯接口。

网络设备一般是由网络运营商提供的，属于通用设备，用于连接用户端设备(在本实施例中为接入节点设备)和Internet。此设备可以向用户端设备提供光接口或者电接口。光接口提供的数据速率较高，电接口提供的数据速率较低。

实施例2

本实施例提供一种利用实施例1所述光通信智能系统进行光通信的方法，如图4所示，具体为：

网络通讯接口从网络设备中接收到网络信号时先传输至光电转换单元，光电转换单元自动检测网络信号是光信号还是电信号，如果是光信号则转换为电信号；

光电转换单元将电信号形式的网络信号输出至收发控制单元，所述收发控制单元检测到有网络信号后，将电信号形式的网络信号发送至发光控制单元，所述发光控制单元控制所述光通信发射单元将网络信号以可见光形式辐射出去，在周边区域形成一个有效的可见光覆盖区域；

当智能终端进入所述可见光覆盖区域时，智能终端的光信号收发模块能够检测到可见光形式的网络信号并通知控制模块，控制模块生成网络连接信号并控制光信号收发模块以光信号形式将网络连接信号发送至接入节点设备，接入节点设备的光通信接收单元接收到光信号形式的网络连接信号后传输至收发控制单元，所述收发控制单元发送至光电转换单元，光电转换单元根据网络设备的要求进行信号转换后经过网络通讯接口将网络连接信号传输至网络设备；

网络设备返回连接建立结果数据信号经过网络通讯接口发送至光电转换单元，光电转换单元自动检测连接建立结果数据信号是光信号还是电信号，如果是光信号则转换为电信号，并传输至收发控制单元，收发控制单元发送至发光控制单元，发光控制单元控制光通信发射单元以可见光形式将连接建立结果数据信号发送至智能终端；智能终端的光信号收发模块接收连接建立结果数据信号并传输至控制模块，如果连接建立成功，则智能终端可以开始进行网络通讯，如果建立失败，则控制模块重新控制光信号收发模块发送网络连接信号，直至达到预设的上限次数。

具体地，当智能终端进入所述可见光覆盖区域时，光信号收发模块的光电二极管能够接收到可见光形式的网络信号，并将可见光形式的网络信号转换为电信号传输至控制模块中，控制模块接收到电信号后即表明智能终端处于接入节点设备的可见光覆盖区域中。

具体地，智能终端的光信号收发模块的光电二极管接收连接可见光形式的建立结果数据信号之后转换为电信号，然后传输至控制模块。

进一步地，控制模块生成网络连接信号后传输至光信号收发模块的发光二极管，发光二极管将网络连接信号转换为光信号发送至接入节点设备。

在本实施例中，当光通信发射单元采用家用台灯，或者布置在公共场所等可见光照明单元时，如果接入节点设备未获取网络信号时，可以单独作为照明单元使用，当获取到网络信号时，则可同时作为照明单元和通讯设备使用。

进一步地，智能终端的光信号收发模块能够接收到可见光形式的网络信号并通知控制模块之后，可以采用自动或手动的方式启动光通信接入模块。在自动的方式下，控制模块就自动生成网络连接信号，在手动的方式下，需要使用者手动确定建立连接，具体可以采用软件通过UI控制实现。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光通信智能系统，其特征在于，包括有智能终端、接入节点设备和网络设备；

智能终端：所述智能终端上设有光通信模组，所述光通信模组包括光信号收发模块和控制模块，所述光信号收发模块通讯连接于所述控制模块，所述控制模块通讯连接于所述智能终端；所述光信号收发模块用于在可见光覆盖区域中接收可见光信号以及向接入节点设备发送光信号，以实现和接入节点设备双向通讯；

接入节点设备：所述接入节点设备包括网络侧接口和终端侧接口；所述网络侧接口包括收发控制单元、光电转换单元和网络通讯接口，所述网络通讯接口通讯连接于网络设备，所述光电转换单元分别通讯连接于所述收发控制单元和网络通讯接口；所述终端侧接口包括光通信发射单元、光通信接收单元和发光控制单元，所述发光控制单元分别与所述收发控制单元和光通信发射单元通讯连接，所述光通信接收单元和所述收发控制单元通讯连接；所述光通信发射单元用于在发光控制单元的控制下将光电转换单元输出的网络设备的信号以可见光的方式辐射出去，在周边区域形成一个有效的可见光覆盖区域；所述光通信接收单元用于接收来自智能终端的光信号，并传输至收发控制单元；所述光电转换单元用于从网络通讯接口中接收网络设备的信号和自动识别来自网络设备的信号是光信号还是电信号，并将光信号转换为电信号并传输至收发控制单元，以及将光通信接收单元接收的光信号处理成符合网络设备要求的光信号或电信号，经过网络通讯接口发送至网络设备；

网络设备：所述网络设备的信号输入端连接Internet，信号输出端则连接所述接入节点设备的网络通讯接口。

2.根据权利要求1所述的光通信智能系统，其特征在于，所述智能终端为包括智能手机、智能平板电脑在内的智能设备，所述光通信模组集成于所述智能设备的显示屏。

3.根据权利要求1或2所述的光通信智能系统，其特征在于，所述光信号收发模块包括用于发射光信号的一组发光二极管或智能终端的显示屏发光像素单元，和用于接收可见光信号的一组光电二极管，所述发光二极管或智能终端的显示屏发光像素单元、光电二极管均通讯连接于所述控制模块。

4.根据权利要求1所述的光通信智能系统，其特征在于，所述光通信发射单元采用可见光照明单元。

5.根据权利要求1所述的光通信智能系统，其特征在于，所述光通信接收单元采用照明设备中的光感应单元。

6.一种利用上述任一权利要求所述的光通信智能系统进行光通信的方法，其特征在于，具体为：

网络通讯接口从网络设备中接收到网络信号时先传输至光电转换单元，光电转换单元自动检测网络信号是光信号还是电信号，如果是光信号则转换为电信号；

光电转换单元将电信号形式的网络信号输出至收发控制单元，所述收发控制单元检测到有网络信号后，将电信号形式的网络信号发送至发光控制单元，所述发光控制单元控制所述光通信发射单元将网络信号以可见光形式辐射出去，在周边区域形成一个有效的可见光覆盖区域；

当智能终端进入所述可见光覆盖区域时，智能终端的光信号收发模块能够检测到可见光形式的网络信号并通知控制模块，控制模块生成网络连接信号并控制光信号收发模块以光信号形式将网络连接信号发送至接入节点设备，接入节点设备的光通信接收单元接收到光信号形式的网络连接信号后传输至收发控制单元，所述收发控制单元发送至光电转换单元，光电转换单元根据网络设备的要求进行信号转换后经过网络通讯接口将网络连接信号传输至网络设备；

网络设备返回连接建立结果数据信号经过网络通讯接口发送至光电转换单元，光电转换单元自动检测连接建立结果数据信号是光信号还是电信号，如果是光信号则转换为电信号，并传输至收发控制单元，收发控制单元发送至发光控制单元，发光控制单元控制光通信发射单元以可见光形式将连接建立结果数据信号发送至智能终端；智能终端的光信号收发模块接收连接建立结果数据信号并传输至控制模块，如果连接建立成功，则智能终端可以开始进行网络通讯，如果建立失败，则控制模块重新控制光信号收发模块发送网络连接信号，直至达到预设的上限次数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当智能终端进入所述可见光覆盖区域时，光信号收发模块的光电二极管能够检测到可见光形式的网络信号，并将可见光形式的网络信号转换为电信号传输至控制模块中，控制模块接收到电信号后即表明智能终端处于接入节点设备的可见光覆盖区域中。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，智能终端的光信号收发模块的光电二极管接收连接可见光形式的建立结果数据信号之后转换为电信号，然后传输至控制模块。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，控制模块生成网络连接信号后传输至光信号收发模块的发光二极管或智能终端的显示屏发光像素单元，发光二极管或智能终端的显示屏发光像素单元将网络连接信号转换为光信号发送至接入节点设备。