CN113328802B - Occ-vlc异构组网系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种OCC‑VLC异构组网系统及其运行方法，异构组网系统包括：包含服务器、VLC‑AP、OCC‑AP、LED以及多个用户端。OCC‑AP链路用于用户申请接入组网、发送上行确认信息以及在VLC链路质量不好时负责上下行通信。VLC‑AP负责高速下行链路传输。由于VLC链路不稳定，因此加入重传机制，在VLC链路质量较好的时候通过VLC下行链路重传，当VLC链路质量差时，通过OCC链路进行通信，此时只允许发送文本信息。所有用户均配备光检测以及OCC的收发设备。运行方法针对VLC链路和OCC链路的帧格式设计、系统的接入协议、通信协议以及重传机制。本发明的优点是：具有适用于特殊环境、适用于移动场景、安全等优点。

Description

OCC-VLC异构组网系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种OCC-VLC异构组网系统。
背景技术
随着无线通信技术的广泛应用，无线网络技术成为了研究热点。目前无线网络技术(如3G、4G、蓝牙、WiFi(Wireless Fidelity)等)主要依赖射频技术。由于无线网络中有限的频谱资源，基于射频的通信变得越来越受限。因此，为了支持日益增长的高速可靠通信需求，许多研究人员目前认为光通信是无线通信技术的一种有效补充。OWC(OpticalWireless Communication)技术已被证明能够支持物联网和第五代(5G)无线通信系统的大规模连接所产生的庞大数据量，而 VLC(Visible Light Communication)技术作为OWC技术的重要分支，在无线光组网技术上应用广泛。
VLC使用发光二极管或激光二极管作为信源光信号的发射器，光电探测器作为接收器，传输人眼无法分辨的高频闪烁光信号。目前市面上一般选用LED作为室内照明工具，同时可见光通信工作的频谱在400nm～700nm范围内，与用于照明的波长范围基本一致，因此可见光通信技术可以兼顾照明和信息通信两种功能。
OCC是一种利用光学图像传感器作为红外线(Infrared Radiation，IR)或可见光波段接收器的通信技术，因此，这种技术也称为图像传感器通信。OCC是一种特殊类型的可见光通信，它继承了VLC技术的优点，以可见光作为信息载体，使用发光二极管(light-emitting diode，LED)或液晶显示屏(Liquid Crysta l Display，LCD)等发光器件作为发送设备，接收端则与VLC系统不同，OCC系统的接收设备可以是数码相机、智能设备的摄像头等。OCC技术相比传统无线通信具有如频谱资源丰富、无射频干扰、成本低廉、绿色环保以及安全性高等优点。
目前双向VLC组网存在如下问题：(1)存在同频干扰；(2)覆盖范围有限； (3)容易受到自然光、阴影、反射以及遮挡的影响。因此，为了弥补上述缺陷，异构无线光组网技术应运而生。
异构组网集成了两种或两种以上不同的技术，例如：RF(Radio Frequency)/ FSO(Free-Space Optical)、WiFi/LiFi(Light Fidelity)、Femtocell/VLC、电力线通信(PowerLine Communication，PLC)/VLC、蓝牙低能耗(Bluetooth Low Energy，BLE)/OCC、VLC/FSO以及LiFi/OCC(Optical Camera Communication) 等。异构组网能够提供所集成技术的一些优势，在负载均衡、提高链路可靠性、无缝切换、提高能效、偏远地区的无线连接可用性、提高安全性和减少干扰方面发挥着重要作用。因此，这种网络引起了研究者的关注。
与本发明相关的现有技术一
RF-VLC异构组网[Mangontang,P.,&Won,C.K..(2018).Bandwidth agg regationprotocol and throughput-optimal scheduler for hybrid rf and v isible lightcommunication systems.IEEE Access,6,1-1]，如图1所示，包含有一个网关，多个VLC发射机(VLC-Tx)，多个含有光电检测器(Photodete ctor，PD)的节点，一个射频收发器(RF-TRx)。VLC-Tx通过可见光信道向节点传输数据，RF-TRx通过射频通信向节点发送数据和从节点接收数据。VLC-Tx只能覆盖VLC-Tx下方的一小块区域，而RF-TRx可以覆盖所有区域，例如室内环境中的整个房间。网关将混合VLC-RF通信网络连接到互联网。网关将下行链路数据从互联网发送到节点，或者将上行链路数据从节点发送到互联网。下行链路的数据传输可同时通过VLC和RF传输，而上行链路的数据传输仅通过RF传输。
现有技术一的缺点
(1)RF技术虽然在写字楼、办公室内等环境可以应用，但是RF技术在如隧道、水下、强磁干扰、荒漠等环境下的使用会受到限制。
(2)RF技术的安全性低，因其信道具有全向性，信息容易被截取，且发送及接收设备的部署开销较大。
(3)当组网中存在非对称通信模型，如车辆自组织网络(VANET)通信中，簇头车辆需要对簇成员通过下行信道发送大数据量信息，簇成员车辆需要通过上行信道发送如车辆的状态和位置这样的小数据量信息，由于上下行链路间的数据量不对称，因此被称为非对称组网。在该类组网中，利用RF技术作为上行信道将导致资源浪费。
与本发明相关的现有技术二
OCC/VLC通信模型[Hasan,M.K.,Le,N.T.,Shahjalal,M.,Chowdhury,M.Z. ,&Jang,Y.M..(2019).Simultaneous data transmission using multilevel led inhybrid occ/lifi system:concept and demonstration.IEEE Commun icationsLetters,PP(99),1-1]，该系统在一个10米×5米×3米的房间内实现。用一台装有毫安时热释光探测器的计算机来处理接收信号。发射器采用矩形发光二极管。发光二极管驱动器由一个DC电源和一个Arduino UNO组成。发光二极管的开关由几个金属氧化物半导体场效应晶体管控制。在接收端使用谷歌Pixe l-2摄像头接收来自发光二极管的ISK调制数据，作者开发了一个android应用程序，导入OpenCV320库对捕获的帧进行采样。在接收端同时设置PD，示波器用于显示从发光二极管接收的位模式。
现有技术二的缺点
(1)此技术中OCC链路采用基于LED的传统通信方式，即控制LED亮灭传送信息，OCC链路和VLC链路由于使用同一LED作为发送设备，故两种链路间存在互相干扰。
(2)无法应用于组网，即无法使多用户在同一时间进行上下行链路的通信。
(3)基于LED的通信方式存在blooming effect(开花效应)[Chow,C.W., Chen,C.Y.,&Chen,S.H..(2015).Visible light communication using mobil e-phone camerawith data rate higher than frame rate.Optics Express, 23(20),26080.]，如图2所示，接收到的可见信号太强，图像传感器将出现“晕圈”。这是由于电荷从饱和像素溢出到相邻像素中，亮条纹和暗条纹之间的收缩率将减小。在图2中心列(垂直线)中，出现晕圈，并且亮条纹和暗条纹之间的对比度降低。因此，信息无法恢复。
(4)如图3的帧间间隔问题[(2017).Data rate enhancement of optical cameracommunications by compensating inter-frame gaps.Optics Communi cations,394,56-61]：由于帧到帧中相对较长的处理时间间隔，将会发生信号数据丢失。IFG为帧间间隔，从实例(a)-(c)分别丢失了开始帧，数据帧和数据帧，不同程度的丢失了数据信息。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种OCC-VLC异构组网系统。
为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种OCC-VLC异构组网系统，包括：服务器端与用户端；
服务器端包括：服务器、VLC-AP和OCC-AP；服务器与VLC-AP和OCC-AP网络连接，VLC-AP与多个LED连接；
VLC-AP负责管理LED用于高速下行链路传输，OCC-AP用于用户申请接入组网、发送上行确认信息以及在VLC链路质量不好时负责上下行通信；
LED用于传输VLC链路的光信号以及基础照明；
用户端中，用户配有VLC检测设备用于接收VLC链路信息，以及OCC收发设备用于OCC链路上下行通信；
所述OCC-VLC异构组网系统的接入协议，包括：以下步骤：
(1)用户通过OCC上行链路向AP发送接入请求；
(2)设置定时器Timer1来防止申请过程中的无限循环，若超时，则接入失败；
(3)服务器收到用户的接入请求后，为用户分配唯一的用户ID并将用户的时隙以及发送数据周期和同步信息通过OCC下行信道发送给用户；由于组网中存在多个用户，故采用时分复用方式进行上行链路数据传输，用户按照被分配好的时隙传输上行数据；
(4)用户接收确认信息后，配置好自己的时隙，周期和同步信息，通过OCC 上行链路发送测试信息验证时隙、周期信息配置是否同步；
(5)服务器收到反馈信息后，为用户分配VLC信道资源并通过OCC下行信道告知用户，用户接入完成；
所述OCC-VLC异构组网系统的重传机制包括：用户接入组网后，通过VLC下行链路为用户传输数据，并通过OCC上行链路发送确认信息；当VLC链路丢包时，根据VLC链路的质量判断由VLC链路重传还是由OCC链路重传；考虑到异构组网的应用场景以及OCC链路速率低的特性，若由于VLC链路质量问题而切换至OCC 链路进行传输时，仅允许传输小容量的文本文件；
重传机制的通信协议包括以下步骤：
(1)VLC以广播的形式周期发送包含虚拟字段的数据帧，其中包含LED_ID 信息；
(2)用户接入网络后，用户的PD持续检测光信道，设置定时器Timer2来限制检测VLC虚拟数据帧的等待时间，防止长时间等待接收导致的系统卡死问题；一旦检测到VLC帧，用户就准备好访问VLC并请求下行信道通信；若在一定时间 time_out内没有检测到VLC帧，超时后用户切换到OCC链路进行下行传输；
(3)用户检测到VLC虚拟数据帧后，设置定时器Timer3来限制接入VLC系统的等待时间，同时解析并获取LED_ID和信道质量信息，通过OCC上行信道告知服务器，若在一定时间time_out内没有成功接入，超时后用户切换到OCC链路进行下行传输；
(4)服务器为用户分配时隙并通过VLC下行信道告知用户，并开始传输数据；
(5)用户检测到VLC下行数据帧，根据数据帧的帧头信息有目的性的提取对应自己地址的信息；
(6)由于VLC信道不稳定，在传输过程中可能会丢失数据帧，需要对数据进行重传，重传机制进入步骤(7)，若在传输中没有丢失数据帧，则跳转步骤(9)；
(7)用户根据数据帧帧头中的frame_information判断传输过程中哪些帧丢失，并生成确认信息；用户先将上行数据存在缓存区，等待自己的发送时隙到来时将缓存的数据编码成数据帧并通过OCC上行信道发送至服务器；
(8)客户端分时隙接收用户的上行OCC确认信息，获取丢帧信息后，根据当前VLC信道质量判断VLC链路的可靠性，若VLC链路的丢包率小于等于5％，则将丢失的数据帧通过VLC下行信道重新传输，若在重传时再次丢包，则回到步骤(7)，直至所有丢失数据包重传成功；若高于5％，则认为VLC链路质量过差，切换到OCC 链路进行重传；
(9)若所有数据包均正确接收，通过OCC上行链路发送确认信息，数据传输完成。
进一步地，用于VLC下行传输的帧格式如下：
服务器周期性广播VLC帧，周期为Tframe；帧中包含前导符、帧开始符、数据长度、VLC发送端和用户的地址、帧信息、数据以及校验符；其中前导符7字节，帧开始符1字节，用于同步以及检测数据的起始；数据长度位为2字节，表示帧的有效数据长度；VLC发送端和用户的地址各6字节；下行信息通过广播的方式传输，VLC发送端地址用于告知用户回传信息的地址；VLC-AP下的每一个用户都接收广播帧，用户接收后判断帧中的用户地址与自己的地址是否相同，若相同则解析该帧，若不同则丢弃该帧；帧信息2字节，包含当前正在传输帧的编号以及传输的总帧数的数量，帧信息的设置是为了便于接收端在接收帧时统计出丢失帧的编号，最后通过上行确认信息发送丢失帧的编号，发送端在重传时只需要发送上述编号对应的帧即可，相比于全部重传可以节省带宽；数据长度为1592字节；校验符长度为4字节，用于纠检错。
进一步地，OCC链路采用QR码编码方式，将要发送的文件转为比特流后，根据帧格式将比特流封装成QR码视频流；
OCC的帧格式包括：帧头以及数据，帧头中还包含同步信息、帧信息以及数据类型；其中，同步信息1字节；帧信息2字节，包含每一帧的编号以及数据长度；数据类型为5比特，表示传输文件的类型，当第一帧处理完成后，后续帧不需要再包含数据类型位，仅包含同步位及帧信息位即可；
数据类型位中前2个比特用于表示不同种类的文件，后面3个比特为该类中的按序编号；这样在接收第一帧之后就可以确定传输文件格式，在接收端创建对应的文件格式并存储信息。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
具有适用于特殊环境、适用于移动场景、安全等优点，可以实现无偏转角4.7m 内1Mbps的VLC可靠通信以及速率达到240Kbps的OCC可靠通信，同时系统的协议及重传机制也能保障系统进行可靠通信，达到了预期的目标。
附图说明
图1是现有技术RF/VLC异构组网图；
图2是开花效应示意图；
图3是帧间间隔示意图；
图4是本发明实施例OCC-VLC异构组网系统结构图；
图5是本发明实施例VLC下行传输的帧格式示意图；
图6是本发明实施例OCC链路传输的帧格式示意图；
图7是本发明实施例用户接入组网的流程图；
图8是本发明实施例通信协议与重传机制流程图；
图9是本发明实施例VLC链路实验结果图；图9(a)为实验结果I,图9（b）为实验结果II。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图并列举实施例，对本发明做进一步详细说明。
如图4所示。OCC-VLC异构组网系统包含服务器、VLC-AP、OCC-AP、LED以及多个用户。OCC链路用于用户申请接入组网、发送上行确认信息以及在VLC链路质量不好时负责上下行通信。VLC-AP负责高速下行链路传输。由于VLC链路不稳定，因此加入重传机制，在VLC链路质量较好的时候通过VLC下行链路重传，当 VLC链路质量差时，通过OCC链路进行通信，此时只允许发送文本信息。所有用户均配备光检测以及OCC的收发设备。
帧格式设计
用于VLC下行传输的帧格式设计如图5所示。服务器周期性广播VLC帧，周期为Tframe。帧中包含前导符、帧开始符、数据长度、VLC发送端和用户的地址、帧信息、数据以及校验符。其中前导符7字节，帧开始符1字节，用于同步以及检测数据的起始；数据长度位为2字节，表示帧的有效数据长度；VLC发送端和用户的地址各6字节。下行信息通过广播的方式传输，VLC发送端地址用于告知用户回传信息的地址。VLC-AP下的每一个用户都接收广播帧，用户接收后通过判断帧中的用户地址与自己的地址是否相同，若相同则解析该帧，若不同则丢弃该帧；帧信息2字节，包含当前正在传输帧的编号以及传输的总帧数的数量，帧信息的设置是为了便于接收端在接收帧时统计出丢失帧的编号，最后通过上行确认信息发送丢失帧的编号，发送端在重传时只需要发送上述编号对应的帧即可，相比于全部重传可以节省带宽；数据长度为1592字节；循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check，CRC)长度为4字节，用于纠检错。
OCC链路采用QR码编码方式，将要发送的文件转为比特流后，根据帧格式将比特流封装成QR码视频流。本文自定义了适用于OCC的帧格式，原因是QR码视频流传输中存在以下问题：QR码视频流传输属于单向无反馈传输，即便发送端发光阵列的闪烁频率与接收端相机的捕获频率的设置满足奈奎斯特定理，也可能会由于硬件原因或环境原因出现个别帧在扫描过程中丢失的问题。对此本文采用先存储再解析的方法，发送端将QR码视频流反复播放，接收端将捕获到的帧存储至内存，出现帧丢失问题时，则继续扫描视频流直至所有帧接收完毕后再对视频流进行解码。为了使上述过程顺利进行，帧格式的设计除了要考虑同步位，还要添加帧信息，为每一帧编号的同时也将文件生成的总帧数写进帧信息中。本文采用的解析机制相比实时解析提升了准确率，还具有一定的鲁棒性。
用于OCC链路传输的帧格式设计如图6所示。数据帧包含帧头以及数据，帧头中还包含同步信息、帧信息以及数据类型。其中，同步信息1字节；帧信息2 字节，包含每一帧的编号以及数据长度；数据类型5比特，表示传输文件的类型，当第一帧处理完成后，后续帧不需要再包含数据类型位，仅包含同步位及帧信息位即可。
数据类型位中前2个比特用于表示不同种类的文件，如00表示文本类型文件， 01表示图片类文件，10表示音频类文件，11表示视频类文件，后面3比特为该类中的按序编号。这样在接收第一帧之后就可以确定传输文件格式，在接收端创建对应的文件格式并存储信息。具体的编码与文件类型对应的关系如表1所示。
表1编码与文件类型对应关系
Figure GDA0003472600180000101
接入协议
如图7所示，由于接入申请为小数据量信息，故通过OCC链路接入组网。服务器通过OCC链路定期发送接入邀请，接收到的用户可以申请接入组网，若组网中用户数量达到上限，则停止发送接入邀请，直至有用户离开。接入过程与建立 TCP连接的“三次握手”类似，接入协议具体可分为以下5个步骤：
(1)用户通过OCC上行链路向AP发送接入请求。
(2)设置定时器Timer1来防止申请过程中的无限循环，若超时，则接入失败。
(3)服务器收到用户的接入请求后，为用户分配唯一的用户ID并将用户的时隙以及发送数据周期和同步信息通过OCC下行信道发送给用户。由于组网中存在多个用户，故采用时分复用方式进行上行链路数据传输，用户按照被分配好的时隙传输上行数据。
(4)用户接收确认信息后，配置好自己的时隙，周期和同步信息，通过OCC 上行链路发送测试信息验证时隙、周期等信息配置是否同步。
(5)服务器收到反馈信息后，为用户分配VLC信道资源并通过OCC下行信道告知用户，用户接入完成。
通信协议与重传机制
考虑到VLC/OCC异构组网相关研究较少，因此需要自行拟定一套完备的通信协议与重传机制。如图8所示，由于VLC链路对物体遮挡与环境影响敏感，链路质量不稳定，有必要设计一种重传机制来保障系统的稳定性。用户接入组网后，通过VLC下行链路为用户传输数据，并通过OCC上行链路发送确认信息。当VLC 链路丢包时，可根据VLC链路的质量判断由VLC链路重传还是由OCC链路重传。考虑到本文提出的异构组网的应用场景以及OCC链路速率低的特性，若由于VLC 链路质量问题而切换至OCC链路进行传输时，仅允许传输小容量的文本文件。例如，在周围缺乏基站设施场景下的VANET中应用本文提出的异构组网，当VLC链路质量差时，仅允许车辆间传输包含自身车辆状况信息的文本文件，或者传输小数据量的图片、音频，不允许传输大数据量的文件。通过上述重传机制，可以保证组网稳定性。由于OCC链路采用反复播放的QR码视频流，反复播放的过程与重传类似，因此认为在OCC链路的通信中不存在丢帧，即信息可以完全接收。通信协议具体可以分为以下步骤：
(1)VLC以广播的形式周期发送包含虚拟字段的数据帧，其中包含LED_ID 信息。
(2)用户接入网络后，用户的PD持续检测光信道，设置定时器Timer2来限制检测VLC虚拟数据帧的等待时间，防止长时间等待接收导致的系统卡死问题。一旦检测到VLC帧，用户就准备好访问VLC并请求下行信道通信。若在一定时间 time_out内没有检测到VLC帧，超时后用户切换到OCC链路进行下行传输。
(3)用户检测到VLC虚拟数据帧后，设置定时器Timer3来限制接入VLC系统的等待时间，同时解析并获取LED_ID和信道质量等信息，通过OCC上行信道告知服务器，若在一定时间time_out内没有成功接入，超时后用户切换到OCC链路进行下行传输。
(4)服务器为用户分配时隙并通过VLC下行信道告知用户，并开始传输数据。
(5)用户检测到VLC下行数据帧，根据数据帧的帧头信息有目的性的提取对应自己地址的信息。
(6)由于VLC信道不稳定，在传输过程中可能会丢失数据帧，需要对数据进行重传，重传机制进入步骤(7)，若在传输中没有丢失数据帧，则跳转步骤(9)。
(7)用户根据数据帧帧头中的frame_information判断传输过程中哪些帧丢失，并生成确认信息。用户先将上行数据存在缓存区，等待自己的发送时隙到来时将缓存的数据编码成数据帧并通过OCC上行信道发送至服务器。
(8)客户端分时隙接收用户的上行OCC确认信息，获取丢帧信息后，根据当前VLC信道质量判断VLC链路的可靠性，若VLC链路的丢包率小于等于5％，则将丢失的数据帧通过VLC下行信道重新传输，若在重传时再次丢包，则回到步骤(7)，直至所有丢失数据包重传成功；若高于5％，则认为VLC链路质量过差，切换到OCC 链路进行重传。
(9)若所有数据包均正确接收，通过OCC上行链路发送确认信息，数据传输完成。
如图9所示，对于VLC链路从图9(a)可以观察到当通信距离小于4.7m时， VLC链路的丢包率在5％以下，通信质量较好；但通信距离超过4.7m后，随着距离的增加，丢包率开始剧增，VLC链路通信质量变差。从图9(b)中可以观察到在收发端偏移角度低于20°时，丢包率增加不明显，偏移角度对系统的影响不大；当偏移角度超过20°时，VLC链路丢包率剧增，通信可靠性降低。综上可知，本文提出的VLC链路在上述实验环境下，可以实现无偏移角度4.7m内可靠通信；或偏移角度小于20°，距离在4.4m内的可靠通信。
对于OCC链路每张QR码可传输2KB信息，光学摄像头的捕获帧率为30fps时，由于必须满足采样定理，发送端每秒最多发送15帧，因此最大通信速率可以达到 240Kbps。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种OCC-VLC异构组网系统，其特征在于，包括：服务器端与用户端；
服务器端包括：服务器、VLC-AP和OCC-AP；服务器与VLC-AP和OCC-AP网络连接，VLC-AP与多个LED连接；
VLC-AP负责管理LED用于高速下行链路传输，OCC-AP用于用户申请接入组网、发送上行确认信息以及在VLC链路质量不好时负责上下行通信；
LED用于传输VLC链路的光信号以及基础照明；
用户端中，用户配有VLC检测设备用于接收VLC链路信息，以及OCC收发设备用于OCC链路上下行通信；
所述OCC-VLC异构组网系统的接入协议，包括：以下步骤：
(1)用户通过OCC上行链路向AP发送接入请求；
(2)设置定时器Timer1来防止申请过程中的无限循环，若超时，则接入失败；
(3)服务器收到用户的接入请求后，为用户分配唯一的用户ID并将用户的时隙以及发送数据周期和同步信息通过OCC下行信道发送给用户；由于组网中存在多个用户，故采用时分复用方式进行上行链路数据传输，用户按照被分配好的时隙传输上行数据；
(4)用户接收确认信息后，配置好自己的时隙，周期和同步信息，通过OCC上行链路发送测试信息验证时隙、周期信息配置是否同步；
(5)服务器收到反馈信息后，为用户分配VLC信道资源并通过OCC下行信道告知用户，用户接入完成；
所述OCC-VLC异构组网系统的重传机制包括：用户接入组网后，通过VLC下行链路为用户传输数据，并通过OCC上行链路发送确认信息；当VLC链路丢包时，根据VLC链路的质量判断由VLC链路重传还是由OCC链路重传；考虑到异构组网的应用场景以及OCC链路速率低的特性，若由于VLC链路质量问题而切换至OCC链路进行传输时，仅允许传输小容量的文本文件；
重传机制的通信协议包括以下步骤：
(1)VLC以广播的形式周期发送包含虚拟字段的数据帧，其中包含LED_ID信息；
(2)用户接入网络后，用户的PD持续检测光信道，设置定时器Timer2来限制检测VLC虚拟数据帧的等待时间，防止长时间等待接收导致的系统卡死问题；一旦检测到VLC帧，用户就准备好访问VLC并请求下行信道通信；若在一定时间time_out内没有检测到VLC帧，超时后用户切换到OCC链路进行下行传输；
(3)用户检测到VLC虚拟数据帧后，设置定时器Timer3来限制接入VLC系统的等待时间，同时解析并获取LED_ID和信道质量信息，通过OCC上行信道告知服务器，若在一定时间time_out内没有成功接入，超时后用户切换到OCC链路进行下行传输；
(4)服务器为用户分配时隙并通过VLC下行信道告知用户，并开始传输数据；
(5)用户检测到VLC下行数据帧，根据数据帧的帧头信息有目的性的提取对应自己地址的信息；
(6)由于VLC信道不稳定，在传输过程中可能会丢失数据帧，需要对数据进行重传，重传机制进入步骤(7)，若在传输中没有丢失数据帧，则跳转步骤(9)；
(7)用户根据数据帧帧头中的frame_information判断传输过程中哪些帧丢失，并生成确认信息；用户先将上行数据存在缓存区，等待自己的发送时隙到来时将缓存的数据编码成数据帧并通过OCC上行信道发送至服务器；
(8)客户端分时隙接收用户的上行OCC确认信息，获取丢帧信息后，根据当前VLC信道质量判断VLC链路的可靠性，若VLC链路的丢包率小于等于5％，则将丢失的数据帧通过VLC下行信道重新传输，若在重传时再次丢包，则回到步骤(7)，直至所有丢失数据包重传成功；若高于5％，则认为VLC链路质量过差，切换到OCC链路进行重传；
(9)若所有数据包均正确接收，通过OCC上行链路发送确认信息，数据传输完成。
2.根据权利要求1所述的一种OCC-VLC异构组网系统，其特征在于：用于VLC下行传输的帧格式如下：
服务器周期性广播VLC帧，周期为Tframe；帧中包含前导符、帧开始符、数据长度、VLC发送端和用户的地址、帧信息、数据以及校验符；其中前导符7字节，帧开始符1字节，用于同步以及检测数据的起始；数据长度位为2字节，表示帧的有效数据长度；VLC发送端和用户的地址各6字节；下行信息通过广播的方式传输，VLC发送端地址用于告知用户回传信息的地址；VLC-AP下的每一个用户都接收广播帧，用户接收后判断帧中的用户地址与自己的地址是否相同，若相同则解析该帧，若不同则丢弃该帧；帧信息2字节，包含当前正在传输帧的编号以及传输的总帧数的数量，帧信息的设置是为了便于接收端在接收帧时统计出丢失帧的编号，最后通过上行确认信息发送丢失帧的编号，发送端在重传时只需要发送上述编号对应的帧即可，相比于全部重传可以节省带宽；数据长度为1592字节；校验符长度为4字节，用于纠检错。
3.根据权利要求1所述的一种OCC-VLC异构组网系统，其特征在于：OCC链路采用QR码编码方式，将要发送的文件转为比特流后，根据帧格式将比特流封装成QR码视频流；
OCC的帧格式包括：帧头以及数据，帧头中还包含同步信息、帧信息以及数据类型；其中，同步信息1字节；帧信息2字节，包含每一帧的编号以及数据长度；数据类型为5比特，表示传输文件的类型，当第一帧处理完成后，后续帧不需要再包含数据类型位，仅包含同步位及帧信息位即可；
数据类型位中前2个比特用于表示不同种类的文件，后面3个比特为该类中的按序编号；这样在接收第一帧之后就可以确定传输文件格式，在接收端创建对应的文件格式并存储信息。
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