CN110392407A - 自组织的基于光的网状网络 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及自组织的基于光的网状网络。描述了用于提供采用基于光的传输协议(诸如光保真度(LiFi)的版本)的节点的自组织网状网络的技术。网状网络包括多个节点，每个节点包括用于发送和接收基于光的通信的收发器。网状网络中的节点可以通过检测由发送节点发射以传输消息信号的光调制来接收由另一节点发送的消息信号。接收节点可以通过发射适当的光调制以发送消息信号来将消息信号转发到在接收节点附近(例如，在与接收节点的视线内)的其他节点。以这种方式，可以将消息信号从一个节点传递到另一节点，从网状网络的一个端点传递到网状网络的另一端点。

Description

自组织的基于光的网状网络
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年4月16日提交的题为“AD HOC LIGHT-BASED MESH NETWORK”的美国临时专利申请第62/658,033号的权益，该临时专利申请通过引用整体并入本文。
背景技术
有线或无线网络通常用于各种环境中，以提供计算设备之间的网络通信和/或对其他网络的访问。在很多情况下，使用采用射频信号的有线网络或无线网络不可行，成本过高或不实用。例如，采用射频信号(例如，WiFi)的无线网络在包括对射频信号不透明的障碍物的环境中可能不实用。作为另一示例，采用射频信号的无线网络在具有在存在射频信号时功能受损的设备的环境中可能是不期望的。
发明内容
本公开的实现总体上涉及采用基于光的传输协议的网状网络。更具体地，实现涉及使用基于光的传输协议(诸如光保真(LiFi)的版本)彼此通信的节点的网状网络，网状网络是自组织的并且包括用于发现节点和优化节点之间的消息路由的机制。
通常，本说明书中描述的主题的创新方面可以在包括以下操作的方法中被实现：在多个节点中的相应节点处接收一个或多个LiFi发现信号，每个节点包括至少一个光保真(LiFi)收发器，每个LiFi发现信号从相应邻近节点被发送并且传达相应邻近节点的节点标识符(ID)；响应于接收到一个或多个LiFi发现信号，存储包括一个或多个邻近节点中的每个邻近节点的相应节点ID的邻近节点数据以指示一个或多个邻近节点可用于与相应节点的LiFi通信；以及在相应节点处接收LiFi消息信号，并且作为响应，确定在邻近节点数据中指示的一个或多个邻近节点中要向其重新传输LiFi消息信号的至少一个邻近节点，并且重新传输LiFi消息信号以将LiFi消息信号转发到在邻近节点数据中指示的一个或多个邻近节点中的至少一个邻近节点。
实现可以可选地包括以下特征中的一个或多个：多个节点包括至少一个发光二极管(LED)灯泡；邻近节点数据被本地存储在相应节点上；操作还包括基于LiFi发现信号的后续接收来周期性地更新邻近节点数据；周期性地更新邻近节点数据包括以下一项或多项：向一个或多个邻近节点添加至少一个节点以及从一个或多个邻近节点移除至少一个节点；多个节点包括不在彼此的视线内的第一节点和第二节点；至少一个第三节点与第一节点和第二节点两者在视线内，并且操作以将LiFi消息信号从第一节点传达到第二节点；多个节点包括通信地耦合到外部网络的至少一个终端节点；至少一个终端节点被配置为接收通过外部网络发送的消息，并且发射包括在消息中传达的数据的至少一部分的LiFi消息信号；外部网络采用以太网标准的版本进行通信；至少一个终端节点被配置为执行包括以下各项的操作：基于由第一终端节点存储的邻近节点数据来确定与从第一终端节点通过第二邻近节点到第二终端节点的第二路径相比，从第一终端节点通过第一邻近节点到第二终端节点的第一路径包括多个节点中的更少节点，以及响应于基于由第一终端节点存储的邻近节点数据而确定与从第一终端节点通过第二邻近节点到第二终端节点的第二路径相比，从第一终端节点通过第一邻近节点到第二终端节点的第一路径包括多个节点中的更少节点，确定将LiFi消息信号路由到第一邻近节点而不是第二邻近节点；一个或多个LiFi发现信号以第一频带被发射；LiFi消息信号以与第一频带不同的第二频带被发射；第二频带是红外或紫外频带；多个节点中的至少一个节点位于地下空间中；和/或多个节点中的至少一个节点位于矿井空间中；操作包括在相应节点处接收第二LiFi消息信号，确定第二LiFi消息信号包括指示不包括相应节点的路径的路由信息，并且响应于确定LiFi消息信号包括指示不包括相应节点的路径的路由信息，确定不重新传输LiFi消息信号；确定在邻近节点数据中指示的一个或多个邻近节点中要向其重新传输LiFi消息信号的至少一个邻近节点包括确定LiFi消息信号包括指示包括一个或多个邻近节点的路径的路由信息；在相应节点处接收LiFi消息信号包括感测对LiFi消息信号进行编码的光，并且其中重新传输LiFi消息信号以将LiFi消息信号转发到在邻近节点数据中指示的一个或多个邻近节点中的至少一个邻近节点包括调制由LiFi收发器发射的光以对LiFi消息信号进行编码。
任何上述方面的其他实现包括被配置为执行在计算机存储设备上编码的方法的动作的相应的系统、装置和计算机程序。本公开还提供了一种计算机可读存储介质，其耦合到一个或多个处理器并且具有存储在其上的指令，这些指令在由一个或多个处理器执行时引起一个或多个处理器根据本文中提供的方法的实现来执行操作。本公开还提供了一种用于实现本文中提供的方法的系统。该系统包括一个或多个处理器和耦合到一个或多个处理器的其上存储有指令的计算机可读存储介质，这些指令在由一个或多个处理器执行时引起一个或多个处理器根据本文中提供的方法的实现来执行操作。
应当理解，根据本公开的各方面和特征可以包括本文中描述的方面和特征的任何组合。也就是说，根据本公开的方面和特征不限于本文中具体描述的方面和特征的组合，还包括所提供的方面和特征的任何组合。
在附图和以下描述中阐述了本公开的一个或多个实现的细节。根据说明书和附图以及权利要求，本公开的其他特征和优点将很清楚。
附图说明
图1描绘了根据本公开的实现的用于基于光的通信的示例网状网络；
图2描绘了示出根据本公开的实现的基于光的网状网络中的节点之间的发现的示例示意图；
图3描绘了示出根据本公开的实现的基于光的网状网络中的路由的示例示意图；
图4描绘了示出根据本公开的实现的基于光的网状网络中的节点之间的优化的路由的示例示意图；
图5描绘了根据本公开的实现的用于基于光的网状网络中的节点之间的发现的示例过程的流程图；
图6描绘了根据本公开的实现的用于基于光的网状网络中的路由的示例过程的流程图；以及
图7描绘了根据本公开的实现的示例计算系统。
具体实施方式
本公开的实现涉及用于提供采用基于光的传输协议(诸如光保真(LiFi)的版本)的节点的自组织网状网络的系统、设备、方法和计算机可读介质。本文中描述的网状网络可以用于传统无线(例如，射频)或有线网络不可行的环境中，诸如在水下，在矿井或具有射频不透明障碍物的其他空间中等。网状网络还可以用于传统无线网络将干扰其他设备或操作的环境中，诸如在医疗设施中或者在添加射频信号可能干扰其他设备或通信的其他情况下。
在一些实现中，网状网络包括多个节点，每个节点包括用于发送和/或接收基于光的通信的至少一个(例如，LiFi)收发器。例如，节点可以是发光二极管(LED)灯泡。节点可以包括调制器，该调制器调制从节点发射的光以从该节点发射基于光的信号。节点每个可以发射向其他节点标识自身的发现信号。在从其他节点接收到发现信号时，特定节点可以分析发现信号以标识在特定节点附近的那些其他节点。在一些实现中，发现阶段可以是周期性的和/或正在进行的以促进将节点添加到网状网络或从网状网络移除节点。
通过检测由其他发送节点发射以传输消息信号的光调制，节点可以接收由另一节点传输(或发射)的消息信号。通过发射适当的光调制以发送消息信号，接收节点可以将消息信号转发到在接收节点附近(例如，与接收节点在视线内)的其他节点。以这种方式，消息信号可以从一个节点传递到另一节点，从网状网络的一个端点传递到网状网络的另一端点。端点或终端节点可以是通信地耦合到另一类型网络的节点，也称为外部网络，诸如采用以太网协议的版本的有线或无线网络。外部网络也可以是提供双向通信、单向通信、点对点通信等的任何其他合适类型的有线或无线网络。网络可以支持使用传输控制协议(TCP)、因特网协议(IP)和/或其他合适的通信协议的通信，诸如在因特网协议组的各个层(例如，应用层、传输层、互联网层和/或链路层)和/或开放系统互连(OSI)标准的各个层(例如，应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和/或物理层)操作的协议。网络也可以是某种其他类型的公共交换网络(PSN)，诸如普通常规电话服务(POTS)网络。因此，消息信号最初可以在第一端点处被接收作为通过以太网(或某种其他外部网络协议)发送的消息，并且使用基于光的通信协议(例如，LiFi的版本)在网状网络中从节点到节点中继，直到第二端点接收到消息，该第二端点将基于光的消息转换回另一种类型的网络协议中的消息，该消息可以由在计算设备上执行的进程接收、处理和/或显示。
基于光的通信协议(例如，LiFi)可以使用电磁频谱的任何合适的频带来传输数据，包括红外、可见和/或紫外光谱中的一个或多个。可见光可以是指人眼可见的光，例如在380至740纳米的波长范围内的电磁辐射。与传统的射频WiFi网络相比，诸如LiFi等基于光的通信协议可以提供各种优点。例如，LiFi具有比WiFi更高的数据速率，并且与低于10千兆位(Gbps)的WiFi相比，可以达到每秒224Gbps。与射频无线通信相比，基于光的协议还提供了改进的安全性，特别是在封闭环境中。与射频技术不同，基于光的通信的传输在墙壁处结束，从而防止建筑物或房间外面的用户获取对网络的未授权访问。基于光的协议也可以用在现有的基础设施中。例如，可以从可能已经安装在诸如矿井等空间中的常用LED灯泡来传输LiFi。因此，通过重新配置已经安装的照明基础设施以除了提供可见光之外还传输数据，现有LED灯泡装置可以用于建立用于基于光的通信的自组织网状网络。
由本文中描述的实现提供的基于光的网状网络可以用于射频无线或有线网络不适合或不合需要的各种环境中。例如，基于光的网状网络可以用于具有很多射频不透明障碍物的矿井或其他类型(例如，工业)设施中。矿井中的无线射频网络面临很多挑战，特别是考虑到通过厚厚的岩石和地层而形成的非线性地下隧道的典型矿井拓扑结构。基于光的网状网络实现连接的工作者应用的采用以在这样的环境中使用。考虑到厚而密的岩石的阻塞以及缺乏用于信号传输的直线路径，射频网络在矿井中难以建立和维护。用于矿井或其他环境中的有线网络的有线电缆可能昂贵且难以维护，并且即使在布线具有防护的情况下也易于损坏或降级。由于矿井中的致密岩石材料以及不均匀的隧道路线，矿井中的传统射频WiFi表现出显著的信号衰减。因此，通常需要大量接入点来在如此困难的环境中部署射频WiFi解决方案。这进一步产生了为大量接入点供电的大功率基础设施要求。
实现通过使用网状网络克服了这些问题，该网状网络采用基于光的通信(例如，点对点光传输)来沿着节点对之间的视线传达消息通过复杂的空间。通过使用已经安装的灯具(例如，LED灯泡)来创建用于通信的自组织网状网络，实现不会使用比已经消耗的用于在矿井中提供照明的功率更多的功率。网状网络的节点(诸如LED灯泡)可以从电力线接收电力或者在电池上运行，从而与需要在整个矿井中布线高容量的电力线路的射频WiFi网络相比，在电力基础设施方面提供更大的灵活性。消息可以沿着网状网络，从节点到节点，从一个端点到另一端点传递，只要网状网络中的每个节点具有至少两个其他节点(例如，发送节点和接收节点)的视线视图。
本文中描述的基于光的网状网络还可以用于水下通信和/或射频通信随距离快速衰减或者不适合的其他环境中的通信。诸如海洋可再生能源、海上作业、海洋研究等行业经常需要与部署在水下的设备(例如，传感器)通信。由于与射频传输相关的衰减因子，传统地采用声学数据传输。然而，担心基于声学的通信可能导致使用声学传输进行感官感知或通信的海洋动物的混乱、疼痛或甚至伤害。本文中描述的基于光的网状网络可以用于创建水下通信网络，该通信网络不易于发生信号衰减并且避免了对海洋生物产生声学干扰。本文中描述的基于光的网状网络也可以用在其他合适的环境中。
在一些情况下，在站点上安装新的LiFi网络可能需要对LiFi节点、电力布线和其他基础设施方面的大量投资。为了避免或减少这样的成本，实现提供了自组织的基于光的网状网络的创建。实现允许创建基于光的通信节点(例如，LiFi设备)的自组织网络，其允许将具有上游数据连接的单个设备的数据链接到连接到网络中的任何节点的端点。节点可以检测从其他单元传输的信号并且将信号重新传输到通过光传输成对连接的设备链。实现还提供了路由和发现智能。假定可以容易地添加和/或移除节点(例如，LED灯泡)以改变自组织网络的配置(例如，拓扑)，则可以将网状网络描述为自组织网络。例如，通过向环境引入新节点(包括通过电缆和/或电池供电的节点)，可以创建自组织网络或者可以修改现有网络。自组织网络可以由除了提供网络之外还提供其他功能的节点形成，诸如在矿井或其他环境中提供光的节点。节点可以容易地添加或移除，并且可以通过有线电源连接和/或从电池接收电力。当节点(例如，具有支持LiFi的收发器)被添加到网络或从网络移除时，网络可以自动发现节点的添加或移除。以这种方式，网络可以容易地增长或重新配置，并且在特定节点丢失或不可用于网络时也具有容错能力(例如，明确移除、LED故障、电池故障、矿井隧道坍塌等)。
实现提供了基于光的网络，该网络是点对点网状网络。网络中的节点不需要直接连接以进行通信。可以从节点到节点成对地(例如，跳跃)传输数据，直到数据到达最终目的地。在网状网络内，特定节点可以连接到与特定节点的视线内的多个邻近节点。此外，通过网状网络从节点A到节点B可以存在若干路线。实现提供了高级路由算法，这些算法用于找到从节点A到节点B的“最短”(例如，最少数目的中间节点)路径，以沿着节点之间的路径提供最快可能的传输速度。最快的最佳路径可以是包括最少节点的路径，即使它可能不是根据端点之间的距离的最短路径。
特定节点可以包括一个或多个光收发器、或者一个或多个光接收器(例如，传感器)和一个或多个光传输器(例如，发射器)。在一些示例中，节点可以具有接收器和传输器，接收器和传输器被定位成使得接收器不干扰和/或检测由传输器传输的光。
在一些实现中，可以周期性地(和/或持续地)执行发现阶段以使得节点能够发现彼此的存在。发现阶段可以采用从每个节点传输的发现信号以将其存在通告给其他节点。在一些实现中，发现阶段采用与用于在网络内发送消息的频带不同的频带。例如，发现阶段可以使用在可见光频带中传输的发现消息，而这些消息可以使用在可见光范围之外的频率来发送，诸如红外或紫外频带。在另一示例中，发现阶段可以使用在红外或紫外频带中传输的发现消息，而消息可以使用在可见光范围内的频率来传输。因此，即使节点没有用于使用可见光来照亮空间，节点也可以用于发送消息。
在发现阶段期间，节点可以传输标识传输节点的发现信号，诸如通过使用发现信号中所包括的节点标识符(ID)。在一些实现中，每个节点可以基于接收到从其他节点发送的发现信号来检测在附近(例如，视线)的其他节点，并且该节点可以存储列出检测到的这些节点的节点ID的邻近节点数据。然后，节点可以使用邻近节点数据来实时地将消息路由到一个或多个邻近节点。在一些情况下，路由可以包括动态路由优化以确定最短路径，如本文中进一步描述的。
图1描绘了根据本公开的实现的用于基于光的通信的示例网状网络。在如所示示例中的诸如矿井等环境100中，可以定位多个节点102，使得每个非终端节点与至少两个其他节点在视线内。在一些示例中，节点102可以是先前安装的用于照明的LED灯泡。在一些情况下，一个或多个节点102可以在地下(例如地面下的)环境中，诸如在矿井空间中。每个节点可以包括控制器，该控制器调制从节点发射的光，以使得节点能够将信号104发送到一个或多个其他节点。在一些实现中，每个端点节点可以通信地耦合到网络连接106，诸如集线器、路由器、交换机或提供到外部网络(例如，以太网)的连接的其他网络设备。可以在第一端点节点处通过连接106从外部网络接收消息104，并且沿着网状网络从一个节点传达到另一节点，直到它到达第二端点节点。第二端点节点可以连接到不同的外部网络(例如，以太网)，外部网络可以连接到用户设备108。以这种方式，基于光的网状网络可以提供用于连接否则不容易连接的两个单独的外部网络的通信路线。用户设备108可以是任何合适类型的计算设备，诸如智能电话、膝上型计算机、平板计算机、台式计算机等。用户设备108还可以是任何其他合适类型的计算设备。在一些示例中，用户设备108是可穿戴计算设备，诸如具有手表、腕带、眼镜、耳机、护目镜、增强现实护目镜和/或其他合适类型的可穿戴设备的形状因子的设备。在一些示例中，用户设备108是智能头盔，其可以提供头部保护、照明和/或通信服务、以及计算和数据存储能力。
图2描绘了示出根据本公开的实现的基于光的网状网络中的节点102之间的发现的示例示意图。如图2的示例中所示，每个节点102可以包括用于发送和接收基于光的通信的至少一个光收发器202。备选地，节点可以包括单独的接收器和传输器。在一些实现中，节点102还可以包括模块206。模块206可以包括本地数据存储器(例如，用于存储邻近节点数据)和用于调制传输器(或收发器)以发射信号的控制器。模块206还可以包括处理器，该处理器执行软件以基于消息中所包括的邻近节点数据和/或路由信息来确定如何将传入消息路由到其他节点。
每个节点102可以将由在附近(例如，视线)的其他节点102接收的发现信号204传输到发送节点102。接收节点102可以提取来自发现信号204的发送节点的节点ID，并且将该节点ID添加到本地存储的邻近节点数据以指示发送节点在接收节点附近，使得节点可以使用基于光的信令彼此通信。
图3描绘了示出根据本公开的实现的基于光的网状网络中的路由的示例示意图。如图3的示例中所示，可以在节点102(1)处接收消息信号104，节点102(1)存储将节点标识为可用接收者的邻近节点数据。节点102(1)可以将消息信号104重新传输到节点102(2)和/或102(3)，并且可能重新传输到在节点102(1)附近的其他节点。然后，接收节点可以重新传输消息信号104，依此类推，直到消息信号104到达端点(终端节点)。
图4描绘了示出根据本公开的实现的基于光的网状网络中的节点102之间的优化路由的示例示意图。如该示例中所示，节点102(1)、102(2)、102(3)、102(4)和102(5)可以存在于网状网络中。节点102(1)可以在节点102(2)和102(5)附近，并且节点102(4)可以在节点102(3)和102(5)附近。节点102(2)和102(3)可以彼此靠近，使得用于传输的可行路线是从节点102(1)到节点102(2)到节点102(3)到节点102(4)。然而，因为节点102(5)在节点102(1)和102(4)两者附近，所以系统可以选择使用较短的(较少的节点)和更优的路径102(1)-102(5)-102(4)，而不是较长的(较多的节点)的可用路径102(1)-102(2)-102(3)-102(4)。
在一些实现中，可以由端点节点中或耦合到端点节点的设备中所包括的整个网络控制器来执行优化。网络控制器可以接收沿着网络传递的发现信息，并且跟踪网状网络的当前拓扑(例如，指示哪些节点当前能够与哪些其他节点通信)。网络控制器可以基于当前拓扑来确定用于特定消息到达特定端点的最佳路由，并且网络控制器可以将路由信息插入到消息中。接收消息的每个节点可以检索路由信息并且使用它来确定要向其发送消息的下一节点。在一些示例中，传输的消息可以由不在由消息中的路由信息指示的最佳路由中的节点来接收。在这种情况下，接收节点可以不重新传输消息。
图5描绘了根据本公开的实现的用于基于光的网状网络中的节点之间的发现的示例过程的流程图。可以由在节点102、网络设备106、用户设备108或其他地方中的一个或多个上执行的软件来执行该过程的操作。例如，图5所示的示例过程的操作可以由多个节点中的每个相应节点来执行，其中每个相应节点包括至少一个LiFi收发器。
在节点102处，从其他节点102接收(502)发现信号。具体地，可以由相应节点接收一个或多个LiFi发现信号，每个LiFi发现信号是从相应邻近节点被发送的并且传达相应邻近节点的节点标识符(ID)。例如，节点102(1)可以从节点102(2)接收包括节点标识符“102(2)”的第一发现信号，并且可以从节点102(3)接收包括节点标识符“102(3)”的第二发现信号。
接收节点102可以更新(504)其邻近节点数据以将其他节点102标识为接收节点的邻近节点，并且因此可用于与接收节点102的点对点通信。具体地，响应于接收到一个或多个LiFi发现信号，相应节点可以存储包括一个或多个邻近节点中的每个邻近节点的相应节点ID的邻近节点数据，以指示一个或多个邻近节点可用于与相应节点进行LiFi通信。例如，节点102(1)可以存储包括相应节点ID“102(2)”和“102(3)”的邻近节点数据以指示邻近节点102(2)和102(3)可用于与节点102(1)的点对点通信。在一些实现中，邻近节点数据被本地存储在相应节点上。例如，节点102(1)可以被本地存储包括相应节点ID“102(2)”和“102(3)”的邻近节点数据，以指示邻近节点102(2)和102(3)可用于与节点102(1)的点对点通信。
接收节点102可以周期性地和/或持续地继续监视(506)发现信号以通过添加和/或移除节点来实现网络的动态重新配置。
在一些实现中，在图5所示的过程中，多个节点包括至少一个LED灯泡。例如，每个节点可以包括一个、两个、五个或某个其他数目的LED灯泡。在一些实现中，在图5所示的过程中，相应节点可以基于LiFi发现信号的后续接收来周期性地更新邻近节点数据。例如，节点102(1)可以从新节点接收指示节点ID“102(4)”的发现信号，并且作为响应，将节点ID“102(4)”添加到邻近节点数据。
在一些实现中，周期性地更新邻近节点数据包括以下中的一个或多个：向一个或多个邻近节点添加至少一个节点以及从一个或多个邻近节点移除至少一个节点。例如，节点102(1)可以超过一、二、五分钟或某个其他预定时间量没从节点102(2)接收发现信号，并且作为响应，因为缺少接收而从邻近节点数据移除节点ID 102(2)，其可以指示节点102(2)不再可用于通信。
在一些实现中，多个节点包括不在彼此的视线内的第一节点和第二节点以及与第一节点和第二节点两者在视线内的至少一个第三节点，并且操作以将LiFi消息信号从第一节点传达到第二节点。例如，节点102(2)和节点102(3)可能不在彼此的视线内，但是这两者可以在节点102(1)的视线内，因此节点102(1)可以通过从一个节点接收LiFi消息信号并且然后重新传输LiFi消息信号使得另一节点接收LiFi消息信号来在节点102(2)和102(3)之间传达消息。
在一些实现中，多个节点包括通信地耦合到外部网络的至少一个终端节点，并且至少一个终端节点被配置为接收通过外部网络发送的消息并且发射包括在消息中传达的数据的至少一部分的LiFi消息信号。例如，节点102(1)可以是耦合到网络设备106的终端节点。在一些实现中，外部网络采用以太网标准的版本进行通信。例如，网络设备106可以使用电气和电子工程师协会(IEEE)802.3标准。
在一些实现中，至少一个终端节点被配置为执行包括以下各项的操作：基于由第一终端节点存储的邻近节点数据，确定与从第一终端节点通过第二邻近节点到第二终端节点的第二路径相比，从第一终端节点通过第一邻近节点到第二终端节点的第一路径包括多个节点中的更少节点，并且响应于基于由第一终端节点存储的邻近节点数据而确定与从第一终端节点通过第二邻近节点到第二终端节点的第二路径相比，从第一终端节点通过第一邻近节点到第二终端节点的路径包括多个节点中的更少节点，确定将LiFi消息信号路由到第一邻近节点而不是第二邻近节点。例如，节点102(1)可以接收要路由到节点102(4)的LiFi消息信号，确定从节点102(1)通过节点102(5)到节点102(4)的第一路径，确定从节点102(1)通过节点102(2)到节点102(4)的第二路径，确定第一路径包括少于第二路径中所包括的四个节点的三个节点，并且作为响应，确定将LiFi消息信号通过节点102(5)路由到节点102(4)。
在一些实现中，一个或多个LiFi发现信号以第一频带被发射，并且LiFi消息信号以与第一频带不同的第二频带被发射。例如，第二频带可以是红外或紫外频带。在一些实现中，多个节点中的至少一个节点位于地下空间或矿井空间中。
图6描绘了根据本公开的实现的用于基于光的网状网络中的路由的示例过程的流程图。该过程的操作可以由在节点102、网络设备106、用户设备108或其他中的一个或多个上执行的软件来执行。
在节点102处，从另一节点102或从外部网络接收(602)消息信号。基于消息中所包括的邻近节点数据和/或路由信息来确定(604)要接收消息信号的一个或多个下一节点102。接收节点102可以重新传输消息信号(606)，从而将消息信号转发到下一节点。
在一些实现中，图6中描绘的过程包括包含以下各项在内的操作：在相应节点处接收第二LiFi消息信号，确定第二LiFi消息信号包括指示不包括相应节点的路径的路由信息，并且响应于确定LiFi消息信号包括指示不包括相应节点的路径的路由信息，确定不重新传输LiFi消息信号。例如，节点102(2)可以接收包括指示从节点102(1)到节点102(5)到节点102(4)的路径的路由信息的LiFi消息信号，确定该路径不包括节点102(2)，并且作为响应，确定不重新传输LiFi消息信号。
在一些实现中，确定在邻近节点数据中所指示的一个或多个邻近节点中要向其重新传输LiFi消息信号的至少一个邻近节点包括确定LiFi消息信号包括指示包括一个或多个邻近节点的路径的路由信息。例如，节点102(5)可以确定所接收的LiFi消息信号包括指定节点102(4)的路由信息，该节点102(4)被存储为由节点102(5)存储的邻近节点数据中的邻近节点，并且作为响应，节点102(5)可以重新传输LiFi消息信号，使得节点102(4)接收信号。
在一些实现中，在相应节点处接收LiFi消息信号包括感测对LiFi消息信号进行编码的光，并且重新传输LiFi消息信号以将LiFi消息信号转发到在邻近节点数据中所指示的一个或多个邻近节点中的至少一个邻近节点包括调制由LiFi收发器发射的光以对LiFi消息信号进行编码。例如，节点102(5)可以检测由节点102(1)使用节点102(5)的光电检测器传输可见光时的调制，从调制中解码LiFi消息信号，并且然后在由节点102(5)的LED灯泡传输光时通过调制来重新传输LiFi消息信号。在另一示例中，节点102(5)可以检测由节点102(1)使用节点102(5)的光电检测器传输的红外光波长的调制，从波长的调制中解码LiFi消息信号，并且然后通过调制由节点102(5)的LED灯泡传输的红外光的波长来重新传输LiFi消息信号。
图7描绘了根据本公开的实现的示例计算系统。系统700可以用于关于本文中讨论的各种实现而描述的任何操作。例如，系统700可以至少部分地被包括在节点102、网络设备106、用户设备108和/或本文中描述的其他计算设备或系统中的一个或多个中。系统700可以包括一个或多个处理器710、存储器720、一个或多个存储设备730、以及通过一个或多个输入/输出(I/O)接口740可控制的一个或多个I/O设备750。各种组件710、720、730、740或750可以通过至少一个系统总线760互连，系统总线760可以实现系统700的各个模块和组件之间的数据传输。
处理器710可以被配置为处理用于在系统700内执行的指令。处理器710可以包括单线程处理器、多线程处理器或两者。处理器710可以被配置为处理存储在存储器720中或存储设备730上的指令。处理器710可以包括基于硬件的处理器，每个基于硬件的处理器包括一个或多个核。处理器710可以包括通用处理器、专用处理器或两者。
存储器720可以在系统700内存储信息。在一些实现中，存储器720包括一个或多个计算机可读介质。存储器720可以包括任何数目的易失性存储器单元、任何数目的非易失性存储器单元、或者易失性和非易失性存储器单元两者。存储器720可以包括只读存储器、随机存取存储器或两者。在一些示例中，存储器720可以由一个或多个执行软件模块用作主动式或物理存储器。
存储设备730可以被配置用于为系统700提供(例如，持久性)大容量存储。在一些实现中，存储设备730可以包括一个或多个计算机可读介质。例如，存储设备730可以包括软盘设备、硬盘设备、光盘设备或磁带设备。存储设备730可以包括只读存储器、随机存取存储器或两者。存储设备730可以包括内部硬盘驱动器、外部硬盘驱动器或可移动驱动器中的一个或多个。
存储器720或存储设备730中的一个或两个可以包括一个或多个计算机可读存储介质(CRSM)。CRSM可以包括电子存储介质、磁存储介质、光存储介质、磁光存储介质、量子存储介质、机械计算机存储介质等中的一个或多个。CRSM可以提供描述数据结构、过程、应用、程序、其他模块或用于系统700的操作的其他数据的计算机可读指令的存储。在一些实现中，CRSM可以包括提供非易失性格式的计算机可读指令或其他信息的存储的数据存储库。CRSM可以被并入系统700中，或者可以相对于系统700在外部。CRSM可以包括只读存储器、随机存取存储器或两者。适合于有形地实现计算机程序指令和数据的一个或多个CRSM可以包括任何类型的非易失性存储器，包括但不限于：半导体存储器设备，诸如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，诸如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM磁盘。在一些示例中，处理器710和存储器720可以由一个或多个专用集成电路(ASIC)补充或并入到其中。
系统700可以包括一个或多个I/O设备750。I/O设备750可以包括一个或多个输入设备，诸如键盘、鼠标、笔、游戏控制器、触摸输入设备、音频输入设备(例如，麦克风)、手势输入设备、触觉输入设备、图像或视频捕获设备(例如，相机)或其他设备。在一些示例中，I/O设备750还可以包括一个或多个输出设备，诸如显示器、LED、音频输出设备(例如，扬声器)、打印机、触觉输出设备等。I/O设备750可以物理地并入系统700的一个或多个计算设备中，或者可以相对于系统700的一个或多个计算设备在外部。
系统700可以包括一个或多个I/O接口740以使得系统700的组件或模块能够控制I/O设备750，与I/O设备750对接或以其他方式与I/O设备750通信。I/O接口740可以使得信息能够通过串行通信、并行通信或其他类型的通信而传入或传出系统700，或者在系统700的组件之间传输。例如，I/O接口740可以符合用于串行端口的RS-232标准的版本或者用于并行端口的IEEE 1284标准的版本。作为另一示例，I/O接口740可以被配置为通过通用串行总线(USB)或以太网提供连接。在一些示例中，I/O接口740可以被配置为提供符合IEEE1394标准的版本的串行连接。
I/O接口740还可以包括实现系统700中的计算设备之间或系统700与其他网络连接的计算系统之间的通信的一个或多个网络接口。网络接口可以包括被配置为使用任何网络协议通过一个或多个网络发送和接收通信的一个或多个网络接口控制器(NIC)或其他类型的收发器设备。
系统700的计算设备可以使用一个或多个网络彼此通信或者与其他计算设备通信。这样的网络可以包括诸如因特网等公共网络、诸如机构或个人内联网等专用网络、或者私有和公共网络的任何组合。网络可以包括任何类型的有线或无线网络，包括但不限于局域网(LAN)、广域网(WAN)、无线WAN(WWAN)、无线LAN(WLAN)、移动通信网络(例如，3G、4G、Edge等)等。在一些实现中，计算设备之间的通信可以被加密或以其他方式保护。例如，通信可以使用一个或多个公共或私人加密密钥、密码、数字证书或由安全协议支持的其他凭证，诸如安全套接字层(SSL)或传输层安全性(TLS)协议的任何版本。
系统700可以包括任何类型的任何数目的计算设备。计算设备可以包括但不限于：个人计算机、智能手机、平板计算机、可穿戴计算机、植入式计算机、移动游戏设备、电子书阅读器、汽车计算机、台式计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、游戏机、家庭娱乐设备、网络计算机、服务器计算机、大型计算机、分布式计算设备(例如，云计算设备)、微计算机、片上系统(SoC)、封装件中系统(SiP)等。虽然本文中的示例可以将计算设备描述为物理设备，但是实现不限于此。在一些示例中，计算设备可以包括在一个或多个物理计算设备上执行的虚拟计算环境、管理程序、仿真或虚拟机中的一个或多个。在一些示例中，两个或更多个计算设备可以包括协调操作以提供负载平衡、故障转移支持、并行处理能力、共享存储资源、共享网络能力或其他方面的集群、云、服务器场或多个设备的其他分组。
本说明书中描述的实现和所有功能操作可以在数字电子电路中被实现，或者在计算机软件、固件或硬件中被实现，包括本说明书中公开的结构及其结构等同物，或者在它们中的一个或多个的组合中实现。实现可以实现为一个或多个计算机程序产品，即，在计算机可读介质上编码的用于由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的一个或多个计算机程序指令模块。计算机可读介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、存储器设备、影响机器可读传播信号的物质组合、或它们中的一个或多个的组合。术语“计算系统”包括用于处理数据的所有装置、设备和机器，包括例如可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机。除了硬件之外，该装置还可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件的代码、协议栈、数据库管理系统、操作系统、或者它们中的一个或多个的组合。传播信号是人工生成的信号，例如，机器生成的电、光或电磁信号，其被生成以对信息进行编码以便传输到合适的接收器设备。
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何适当形式的编程语言进行编写，包括编译或解释语言，并且可以以任何适当的形式被部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子程序或适用于计算环境的其他单元。计算机程序不一定对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中(例如，被存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)，被存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或者被存储在多个协调文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)。可以部署计算机程序以在一个计算机上执行，或者在位于一个站点上或分布在多个站点上并且通过通信网络互连的多个计算机上被执行。
本说明书中描述的过程和逻辑流程可以由执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并且生成输出来执行功能的一个或多个可编程处理器来执行。过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路执行，并且装置也可以实现为专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
作为示例，适合于执行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器、以及任何适当类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器可以从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的元件可以包括用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，计算机还可以包括用于存储数据的一个或多个大容量存储设备，或者可操作地耦合以从一个或多个大容量存储设备接收数据或向其传输数据，或者两者，例如磁盘、磁光盘或光盘。但是，计算机不必须要这样的设备。此外，计算机可以嵌入在另一设备中，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频播放器、全球定位系统(GPS)接收器，仅举几例。适于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，包括例如半导体存储器设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移动磁盘；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM磁盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路中。
为了提供与用户的交互，实现可以在具有用于向用户显示信息的显示设备(例如，CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)显示器)以及用户可以通过其向计算机提供输入的键盘和指示设备(例如，鼠标或轨迹球)的计算机上实现。其他类型的设备也可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何适当形式的感官反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；来自用户的输入可以以任何适当的形式接收，包括声学、语音或触觉输入。
实现可以在包括后端组件(例如，作为数据服务器)或者包括中间件组件(例如，应用服务器)或者包括前端组件(例如，具有用户可通过其与实现交互的图形UI或网络浏览器的客户端计算机)或者包括一个或多个这样的后端、中间件或前端组件的任何适当组合的计算系统中实现。系统的组件可以通过任何适当形式或介质的数字数据通信互连，例如通信网络。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)，例如因特网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远离，并且通常通过通信网络进行交互。客户端和服务器的关系借助于在各个计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序而产生。
虽然本说明书包含很多细节，但这些细节不应当被解释为对本公开内容或可以要求保护的内容的范围的限制，而是作为特定实现所特有的特征的描述。在本说明书中在单独实现的上下文中描述的某些特征也可以在单个实现中组合实现。相反，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以在多个实现中单独地或以任何合适的子组合实现。此外，尽管上面的特征可以描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此声明，但是在一些示例中，来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以从组合中排除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变化。
类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应当被理解为要求以所示的特定顺序或按顺序执行这样的操作，或者执行所有示出的操作，以实现期望的结果。在某些情况下，多任务处理和并行处理可能是有利的。此外，上述实现中的各种系统组件的分离不应当被理解为在所有实现中都需要这种分离，并且应当理解，所描述的程序组件和系统通常可以在单个软件产品中集成在一起或者被打包成多个软件产品。
已经描述了很多实现。然而，应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。例如，可以使用上面示出的各种形式的流程，使用重新排序、添加或移除的步骤。因此，其他实现在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于传递消息的系统，所述系统包括：
多个节点，每个节点包括至少一个光保真(LiFi)收发器，每个相应节点被配置为执行操作，所述操作包括：
在所述相应节点处接收一个或多个LiFi发现信号，每个LiFi发现信号从相应邻近节点被发送并且传达所述相应邻近节点的节点标识符(ID)；
响应于接收到所述一个或多个LiFi发现信号，存储包括所述一个或多个邻近节点中的每个邻近节点的相应节点ID的邻近节点数据，以指示所述一个或多个邻近节点可用于与所述相应节点的LiFi通信；以及
在所述相应节点处接收LiFi消息信号，并且作为响应，确定在所述邻近节点数据中被指示的所述一个或多个邻近节点中的、要向其重新传输所述LiFi消息信号的至少一个邻近节点，并且重新传输所述LiFi消息信号以将所述LiFi消息信号转发到在所述邻近节点数据中被指示的所述一个或多个邻近节点中的所述至少一个邻近节点。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个节点包括至少一个发光二极管(LED)灯泡。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述邻近节点数据被本地存储在所述相应节点上。
4.根据权利要求1所述的系统，所述操作还包括：
基于LiFi发现信号的后续接收来周期性地更新所述邻近节点数据。
5.根据权利要求4所述的系统，其中周期性地更新所述邻近节点数据包括以下一项或多项：
向所述一个或多个邻近节点添加至少一个节点；以及
从所述一个或多个邻近节点移除至少一个节点。
6.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述多个节点包括不在彼此的视线内的第一节点和第二节点；以及
至少一个第三节点与所述第一节点和所述第二节点两者在视线内，并且操作以将LiFi消息信号从所述第一节点传达到所述第二节点。
7.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述多个节点包括通信地耦合到外部网络的至少一个终端节点；以及
所述至少一个终端节点被配置为接收在所述外部网络上被发送的消息，并且发射LiFi消息信号，所述LiFi消息信号包括在所述消息中被传达的数据的至少一部分。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述外部网络采用以太网标准的版本进行通信。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述至少一个终端节点被配置为执行操作，所述操作包括：
基于由第一终端节点存储的邻近节点数据，确定与从所述第一终端节点通过第二邻近节点到第二终端节点的第二路径相比，从所述第一终端节点通过第一邻近节点到所述第二终端节点的第一路径包括所述多个节点中的更少节点；以及
响应于基于由第一终端节点存储的邻近节点数据，确定与从所述第一终端节点通过第二邻近节点到第二终端节点的第二路径相比，从所述第一终端节点通过第一邻近节点到所述第二终端节点的第一路径包括所述多个节点中的更少节点，确定将所述LiFi消息信号路由到所述第一邻近节点而不是所述第二邻近节点。
10.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述一个或多个LiFi发现信号以第一频带被发射；以及
所述LiFi消息信号以与所述第一频带不同的第二频带被发射。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述第二频带是红外或紫外频带。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个节点中的至少一个节点位于地下空间中。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个节点中的至少一个节点位于矿井空间中。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述操作包括：
在所述相应节点处接收第二LiFi消息信号；
确定所述第二LiFi消息信号包括指示不包括所述相应节点的路径的路由信息；以及
响应于确定所述LiFi消息信号包括指示不包括所述相应节点的路径的路由信息，确定不重新传输所述LiFi消息信号。
15.根据权利要求1所述的系统，其中确定在所述邻近节点数据中被指示的所述一个或多个邻近节点中的、要向其重新传输所述LiFi消息信号的至少一个邻近节点包括：
确定所述LiFi消息信号包括指示包括所述一个或多个邻近节点的路径的路由信息。
16.根据权利要求1所述的系统，其中在所述相应节点处接收LiFi消息信号包括感测对所述LiFi消息信号进行编码的光，并且其中重新传输所述LiFi消息信号以将所述LiFi消息信号转发到在邻近节点数据中被指示的所述一个或多个邻近节点中的所述至少一个邻近节点包括调制由所述LiFi收发器发射的光以对所述LiFi消息信号进行编码。
17.一种计算机实现的方法，包括：
在相应节点处接收一个或多个LiFi发现信号，每个LiFi发现信号从相应邻近节点被发送并且传达所述相应邻近节点的节点标识符(ID)；
响应于接收到所述一个或多个LiFi发现信号，存储包括所述一个或多个邻近节点中的每个邻近节点的相应节点ID的邻近节点数据，以指示所述一个或多个邻近节点可用于与所述相应节点的LiFi通信；以及
在所述相应节点处接收LiFi消息信号，并且作为响应，确定在所述邻近节点数据中被指示的所述一个或多个邻近节点中的、要向其重新传输所述LiFi消息信号的至少一个邻近节点，并且重新传输所述LiFi消息信号以将所述LiFi消息信号转发到在所述邻近节点数据中被指示的所述一个或多个邻近节点中的所述至少一个邻近节点。
18.根据权利要求17所述的方法，包括：
在所述相应节点处接收第二LiFi消息信号；
确定所述第二LiFi消息信号包括指示不包括所述相应节点的路径的路由信息；以及
响应于确定所述LiFi消息信号包括指示不包括所述相应节点的路径的路由信息，确定不重新传输所述LiFi消息信号。
19.根据权利要求17所述的方法，其中在所述相应节点处接收LiFi消息信号包括感测对所述LiFi消息信号进行编码的光，并且其中重新传输所述LiFi消息信号以将所述LiFi消息信号转发到在邻近节点数据中被指示的所述一个或多个邻近节点中的所述至少一个邻近节点包括调制由所述LiFi收发器发射的光以对所述LiFi消息信号进行编码。
20.一种存储软件的非暂态计算机可读介质，所述软件包括由一个或多个处理器可执行的指令，所述指令在这样的执行时引起所述一个或多个处理器执行操作，所述操作：
在相应节点处接收一个或多个LiFi发现信号，每个LiFi发现信号从相应邻近节点被发送并且传达所述相应邻近节点的节点标识符(ID)；
响应于接收到所述一个或多个LiFi发现信号，存储包括所述一个或多个邻近节点中的每个邻近节点的相应节点ID的邻近节点数据，以指示所述一个或多个邻近节点可用于与所述相应节点的LiFi通信；以及
在所述相应节点处接收LiFi消息信号，并且作为响应，确定在所述邻近节点数据中被指示的所述一个或多个邻近节点中的、要向其重新传输所述LiFi消息信号的至少一个邻近节点，并且重新传输所述LiFi消息信号以将所述LiFi消息信号转发到在所述邻近节点数据中被指示的所述一个或多个邻近节点中的所述至少一个邻近节点。
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