CN211046936U - 基于多路复用及供能的可见光信号发射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及可见光通信技术领域，是一种基于多路复用及供能的可见光信号发射装置，包括光前端单元、多个光远端单元和多个光源，光远端单元与光源一一对应，光前端单元通过传输光纤按照星型拓扑方式与每个光远端单元连接，光远端单元包括充电电池模块、解析及驱动模块，解析及驱动模块与充电电池模块连接。本实用新型利用星型无源光纤网络与每个光远端单元互联，提高了数据传输容量和信号拉远能力，为空间位置分布较远的光源提供网络连接以及高速率的数据吞吐。同时通过复用与解复用实现了多路电域数据信号的同时传递，为构造通信功能一体化的网络架构提供了基础条件。

Description

基于多路复用及供能的可见光信号发射装置

技术领域

本实用新型涉及可见光通信技术领域，是一种基于多路复用及供能的可见光信号发射装置。

背景技术

可见光通信为利用已有的LED照明基础设施，将数据信号加载到LED光源的偏置电流上，利用通用照明为用户提供无线覆盖。现有技术多集中讨论及优化将数据信号加载到LED光源，对于源端通过何种前传网络架构将多个业务数据流同时传递至由空间位置呈现分布式的多个光远端单元缺乏充分的讨论。现有可见光信号发射装置通过动力线或双绞线将源端的数据传递至光远端单元，其中通过动力线实现前传，虽然可以重复利用现有的动力线基础设施，但是受制于动力线通信链路自身传输容量，难以充分匹配可见光通信对高速高容量的带宽需求；通过双绞线等铜线前传，虽然在安全性上有所增强，但是在传输容量上存在显著的不足，使得可见光通信的无线传输潜力难以得到充分的释放，同时现有可见光信号发射装置不能实现自身供能，从而不适用于供能异常或不能外部供能的场景。

发明内容

本实用新型提供了一种基于多路复用及供能的可见光信号发射装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有可见光信号发射装置存在的不能将多路信号同时发送至多个光远端单元及传输容量小的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于多路复用及供能的可见光信号发射装置，包括光前端单元、多个光远端单元和多个光源，光远端单元与光源一一对应，光前端单元通过传输光纤按照星型拓扑方式与每个光远端单元连接，光远端单元包括充电电池模块、解析及驱动模块，解析及驱动模块与充电电池模块连接。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述光前端单元包括光线路单元和分光器，光线路单元通过传输光纤与分光器连接。

上述光线路单元包括时分复用模块、光强度调制器和激光器，时分复用模块与光强度调制器连接，光强度调制器与激光器连接。

上述所述解析及驱动模块包括光电接收模块、时分解复用模块和光源驱动模块，光电接收模块与时分解复用模块连接，时分解复用模块与光源驱动模块连接，充电电池模块分别与光电接收模块、时分解复用模块和光源驱动模块连接。

上述光源为LED光源。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，利用星型无源光纤网络将一个光前端单元与多个光远端单元进行互联，充分利用了光纤通信的传输容量大的特点，提高了数据传输容量和信号拉远能力，为空间位置分布较远的光源提供网络连接以及高速率的数据吞吐，同时通过复用与解复用实现了一个光前端单元与多个光远端单元之间的多路电域数据信号的同时传递，并且通过解复用将不需要的电域数据信号作为电功率能量信号为自身供电，实现了远端动力的基本自给，提升了对取电不利场景的适应能力，显著地延伸可见光信号发射装置的适用范围。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例的电路结构示意图。

附图2为附图1中光线路单元的电路结构示意图。

附图3为附图1中光远端单元的电路结构示意图。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1所示，该基于多路复用及供能的可见光信号发射装置，包括光前端单元、多个光远端单元和多个光源，光远端单元与光源一一对应，光前端单元通过传输光纤按照星型拓扑方式与每个光远端单元连接，光远端单元包括充电电池模块、解析及驱动模块，解析及驱动模块与充电电池模块连接。

上述光前端单元将输入的多路电域数据信号通过TDM时分复用等多路信号复用方式合并形成光域合路数据信号，并将光域合路数据信号进行等分，并分别发送至每个光远端单元，实现了多路电域数据信号的同时传递，并且通过多路信号复用方式与多个光远端单元之间传递数据，为构造通信功能一体化的网络架构提供了基础条件，其中等分后光域合路数据信号的个数与光远端单元个数相同，一般来说，为了工程上设计建设的方便，等分后光域合路数据信号的个数可2的幂次，例如光远端单元为4个，并将光域合路数据信号等分为4份。上述多路信号复用可采用多种复用方式，如时分复用、波分复用和频分复用等。

上述光前端单元利用星型无源光纤网络与每个光远端单元进行互联，充分利用了光纤通信的传输容量大的特点（目前主流商用光纤单波长通道的传输容量能达到40Gbps），相较于现有使用动力线以及有色金属线进行传输的方式，提高了可见光信号发射装置的数据传输容量和信号拉远能力，为空间位置分布较远的光源提供网络连接以及高速率的数据吞吐，并且能有效节省了有色金属资源，降低了可见光信号发射装置的成本造价。

上述光远端单元包括充电电池模块、解析及驱动模块，解析及驱动模块用于对获得的光域合路数据信号进行解复用，分离出需要的电域数据信号，并加载至对应的光源，并将其余不需要的电域数据信号作为电功率能量信号发送至充电电池模块，充电电池模块为解析及驱动模块进行供电。从而实现了远端动力的基本自给，在提升通信网络整体能量使用效率的同时，提升了可见光信号发射装置对取电不利场景的适应能力，显著地延伸了可见光信号发射装置的适用范围。

可根据实际需要，对上述基于多路复用的可见光信号发射装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，所述光前端单元包括光线路单元和分光器，光线路单元与分光器通过传输光纤连接。

上述光线路单元用于将多路电域数据信号处理形成光域合路数据信号，并通过传输光纤传输至分光器；分光器用于将光域合路数据信号进行分光，等分成多份光域合路数据信号，并通过传输光纤按照星型拓扑方式分别发送至每个光远端单元，其中等分后光域合路数据信号的个数与光远端单元个数相同。

上述光线路单元通过传输光纤与分光器进行互联，充分利用了光纤通信的传输容量大的特点（目前主流商用光纤单波长通道的传输容量能达到40Gbps），提高了可见光信号发射装置的数据传输容量，并且使得光线路单元可以被布放于远离用户可见光接入场所的空间位置，通过光线路单元与分光器之间的光纤链路可以很容易的实现光信号拉远，为光线路单元站址选择和集中化管理提供极大的便利性和灵活性，便于网络运营商降低站址场地租用成本和运维成本。上述分光器将光域合路数据信号进行等分，获取与光远端单元的数量相同的多份光域合路数据信号。

如附图1、2所示，所述光线路单元包括时分复用模块、光强度调制器和激光器，时分复用模块与光强度调制器连接，光强度调制器与激光器连接。

上述时分复用模块可为多路复用器，将多路电域数据信号通过时分复用的方式合并成电域合路数据信号，从而为构造通信功能一体化的网络架构提供了基础条件。上述光强度调制器为调制器，用于将电域合路数据信号进行调制，并将调制后的电域合路数据信号注入至激光器；激光器的型号可为LD-1064，用于将电域合路数据信号加载到数据承载的光信号上，生成光域合路数据信号，并通过传输光纤传输至分光器。

如附图1、3所示，所述解析及驱动模块包括光电接收模块、时分解复用模块和光源驱动模块，光电接收模块与时分解复用模块连接，时分解复用模块与光源驱动模块连接，充电电池模块分别与光电接收模块、时分解复用模块和光源驱动模块连接。

上述光电接收模块可为光电接收器，用于接收分光器发送的光域合路数据信号,将其转化为电域合路数据信号；上述时分解复用模块可为解复用器，用于将与自身关联的电域数据信号（即时隙信号）分离出来。上述光源驱动模块可为Bias-Tee，将电域数据信号输出至光源的输入端；光源用于发出带有电域数据信号的可见光信号。

上述充电电池模块分别与光电接收模块、时分解复用模块和光源驱动模块连接。其中光电接收器接收到电功率能量信号，实现光电接收器的偏置，提升自身的光电转换效率；时分解复用模块接收到电功率能量信号，实现自身的偏置供电；光源驱动模块接收到电功率能量信号，实现自身的偏置供电，近而将光源稳定到线性区间的直流偏置点，并保证直流偏置点足够大，避免由于直流偏置不足造成的数据信号限幅效应，同时将直流偏置信号与时分解复用模块解复用获得的有用电域数据信号发送至光源，使得通过直流偏置信号将电域数据信号加载至光源上，从而驱动光源点亮。

因此本实用新型中光远端单元以及光源无需依赖本地供能系统（通常为电力系统）即可完成可见光通信数据的传输并为用户提供所需的可见光通信覆盖，实现远端动力的基本自给，在提升通信网络整体能量使用效率的同时，切实提升可见光信号发射装置对取电不利场景的适应能力，显著地延伸可见光信号发射装置的适用范围。但是并不规定光远端单元完全只通过充电电池模块进行供能，条件及场所情况好时，也可通过本地供能系统（通常为电力系统）进行供能。

根据需要，所述光源为LED光源。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (8)

1.基于多路复用及供能的可见光信号发射装置，其特征在于，包括光前端单元、多个光远端单元和多个光源，光远端单元与光源一一对应，光前端单元通过传输光纤按照星型拓扑方式与每个光远端单元连接，光远端单元包括充电电池模块、解析及驱动模块，解析及驱动模块与充电电池模块连接。

2.根据权利要求1所述的基于多路复用及供能的可见光信号发射装置，其特征在于，所述光前端单元包括光线路单元和分光器，光线路单元通过传输光纤与分光器连接。

3.根据权利要求2所述的基于多路复用及供能的可见光信号发射装置，其特征在于，所述光线路单元包括时分复用模块、光强度调制器和激光器，时分复用模块与光强度调制器连接，光强度调制器与激光器连接。

4.根据权利要求1或2所述的基于多路复用及供能的可见光信号发射装置，其特征在于，所述解析及驱动模块包括光电接收模块、时分解复用模块和光源驱动模块，光电接收模块与时分解复用模块连接，时分解复用模块与光源驱动模块连接，充电电池模块分别与光电接收模块、时分解复用模块和光源驱动模块连接。

5.根据权利要求3所述的基于多路复用及供能的可见光信号发射装置，其特征在于，所述解析及驱动模块包括光电接收模块、时分解复用模块和光源驱动模块，光电接收模块与时分解复用模块连接，时分解复用模块与光源驱动模块连接，充电电池模块分别与光电接收模块、时分解复用模块和光源驱动模块连接。

6.根据权利要求1或2或5所述的基于多路复用及供能的可见光信号发射装置，其特征在于，所述光源为LED光源。

7.根据权利要求3所述的基于多路复用及供能的可见光信号发射装置，其特征在于，所述光源为LED光源。

8.根据权利要求4所述的基于多路复用及供能的可见光信号发射装置，其特征在于，所述光源为LED光源。

Images