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CN102457331A - 一种利用led照明光实现无线局域网通信的方法 - Google Patents

一种利用led照明光实现无线局域网通信的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用LED照明光实现无线局域网通信的方法，应用于无线局域网通信系统中，所述无线局域网通信系统包括接入端光电收发设备、LED灯组及用户端光电收发设备，该方法包括如下步骤：接入端光电收发设备将接入端路由器下传的数据用大于1M bps的数据速率调制在LED灯组的LED灯光上；用户端光电收发设备接收LED灯组发送的经过调制后的LED灯光，然后将调制后的LED灯光转换为用户端路由器所能接受的电平形式及频率。本发明具有如下有益效果：在数据传输的同时可以实现照明节能；由于采用光波进行数据传送，没有无线频率的电磁干扰；由于光波不会穿透墙壁，数据传输的保密性强；不占用宝贵的无线频率资源，无需申请频率执照。

Description

一种利用LED照明光实现无线局域网通信的方法
技术领域
本发明涉及互联网通信技术领域，具体是一种利用LED照明光实现无线局域网通信的方法。
背景技术
利用Wi-Fi技术构成无线局域网是目前主要的互联网无线通信方案，无线数据传输速率也是越来越高。而在光通信方面，目前大多是用红外通信实现遥控等方面的应用，而近些年来用激光点对点通信发展起来的自由空间光通信(Free Space Optical，FSO)技术，才逐步启动光无线网络时代，FSO是已经比较成熟的室外远距离点对点激光传输技术。
另一方面，LED发光设备的发展已是突飞猛进，而LED照明灯又具有高效节能的特点，价格也越来越低。LED灯由于具有亮度高、寿命长、性能稳定、节省能源等优点，它将成为下一代的照明方法。基于LED的高功率和高频自由空间光通信的调制特性，LED照明系统还具有传输信号的能力。与传统的红外和无线电通信相比，LED可见光通信系统有发射功率高、无电磁干扰、无需申请频谱资源和室内不会出现数据泄漏等优点。因此，LED可见光通信系统具有显著的研究意义和较大的发展前景，已经被公认为一种新兴的短距离高速无线通信系统。
利用LED可见光通信可以实现节能照明与光学局域互联网两者兼顾，没有无线电磁的干扰，优势显而易见。目前，各个国家正在努力实现如何利用节能的LED灯进行光无线通信，实现光无线局域网，遗憾的是目前还无真正意义上的光无线局域网络产品。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用LED照明光实现无线局域网通信的方法。
一种利用LED照明光实现无线局域网通信的方法，应用于无线局域网通信系统中，所述无线局域网通信系统包括接入端光电收发设备、LED灯组及用户端光电收发设备，该方法包括如下步骤：
接入端光电收发设备将接入端路由器下传的数据用大于1M bps的数据速率调制在LED灯组的LED灯光上；
用户端光电收发设备接收LED灯组发送的经过调制后的LED灯光，然后将调制后的LED灯光转换为用户端路由器所能接受的电平形式及频率。
本发明具有如下有益效果：
1.在数据传输的同时可以实现照明节能，而且人眼觉察不出高频闪烁；
2.由于采用光波进行数据传送，没有无线频率的电磁干扰，从而实现国家极为重视的绿色产品；
3.由于光波不会穿透墙壁，保密性强；
4.不占用宝贵的无线频率资源，无需申请频率执照；
5.由于没有了频率干扰，可用在那些害怕电磁波干扰的地方，如医院、飞机上、仪器设备实验室等。
附图说明
图1是应用本发明利用LED照明光实现无线局域网通信的方法的无线局域网通信系统的结构示意图。
图中：1-接入端路由器；2-接入端光电收发设备；3-LED灯组；4-用户端光电收发设备；7-用户端路由器；8-用户端工作站；20-LED高速驱动模块；21-电源；22，33，53，61-信号接口；23-LED高速驱动电路；30-红外LED接收模块；31-红外探测器；32，52-低噪声放大电路；50-可见光LED接收模块；51-LED可见光探测器；60-红外LED发送模块；62-红外LED驱动电路。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明利用LED照明光实现无线局域网通信的方法，应用于无线局域网通信系统中，图1是所述无线局域网通信系统的结构示意图，包括接入端光电收发设备2、LED灯组3及用户端光电收发设备4。本发明中，连接主网络的设备称之为接入端光电收发设备2，而连接用户端工作站或几台计算机连成的局域网的设备则称为用户端光电收发设备4。
所述接入端光电收发设备2包括LED高速驱动模块20及红外LED接收模块30。LED高速驱动模块20包括电源21、信号接口22及LED高速驱动电路23，其中电源21为信号接口22及LED高速驱动电路23提供工作电压，信号接口22用于与主网络设备，例如接入端路由器1连接，将网络(即接入端路由器1)下传的数据流转换成LED灯所能接受的电平形式及频率，LED高速驱动电路23用于将经过信号接口22转换的数据流加载在LED灯组3的输入电极上，从而使LED灯组3发出高速闪烁的照明光，实现携带网络数据下传至用户端。其中LED高速驱动电路23用大于1M bps的数据速率来调制LED可见光，使人眼完全感受不到灯光的闪烁。
红外LED接收模块30包括红外探测器31、低噪声放大电路32及信号接口33，红外探测器31用于接收用户端光电收发设备4发送的经过数据调制的红外光，低噪声放大电路32用于对红外探测器31接收的红外光的进行进一步放大，信号接口53用于将放大后的红外光转换为网络数据格式的电信号，实现数据的上传。
为了不影响LED响应时间，LED灯组3中的LED不能选用涂有荧光粉的LED灯炮；另外为了尽量集中LED发光能量和强度，LED灯组3中的LED可选用发散角度小的LED并且用一遮光罩，以避免LED可见光的红外分量发射到红外LED接收模块30的红外探测器31上。
所述用户端光电收发设备4包括可见光LED接收模块50及红外LED发送模块60。可见光LED接收模块50包括LED可见光探测器51、低噪声放大电路52及信号接口53，LED可见光探测器51用于接收LED灯组3发送的照明光，低噪声放大电路52用于对LED可见光探测器51接收的照明光的进行进一步放大，信号接口53用于将放大后的照明光转换为用户端路由器7所能接受的电平形式及频率。LED可见光探测器51可以选用带聚焦镜头的高功率的探测器。
红外LED发送模块60包括信号接口61及红外LED驱动电路62，当工作站8的上传数据信号经用户端路由器7输入至所述红外LED发送模块60后，信号接口61用于将上传数据信号转换成红外LED接收模块30所能接受的电平和频率，红外LED驱动电路62用于将经过信号接口61转换的数据调制在红外光上发送出去。一般情况下，红外LED发送模块60带有透镜并具有一定的发散角30度以内，并尽量对准红外探测器31，因为一红外传输距离有限，一般为3米到5米左右的室内距离。
本发明利用LED照明光实现无线局域网通信的方法，应用于上述无线局域网通信系统中，所述无线局域网通信系统包括接入端光电收发设备2、LED灯组3及用户端光电收发设备4，接入端光电收发设备2与接入端路由器1连接，用户端光电收发设备4与用户端路由器7连接，该方法包括如下步骤：
接入端光电收发设备2将接入端路由器1下传的数据用大于1Mbps的数据速率调制在LED灯组3的LED灯光上；
用户端光电收发设备4接收LED灯组3发送的经过调制后的LED灯光，然后将调制后的LED灯光转换为用户端路由器7所能接受的电平形式及频率。
该方法还包括如下步骤：
用户端光电收发设备4将上传数据信号调制在红外光上发送；
接入端光电收发设备2接收用户端光电收发设备4发送的经过数据调制的红外光，然后将红外光转换为网络数据格式的电信号。
本发明所述方案实现了全双工的光通信传输链路，即相当于将原本用网络线连接的方式改为用LED光无线连接链路，具体是每一链路都有一对光电收发设备(接入端光电收发设备2和用户端光电收发设备4)，其中一端接入端是用单色光例如红光、蓝光等或二、三基色照明白光实现光载数据发送传输，而接收则用红外探测器来实现。
本发明具有如下有益效果：
1、在数据传输的同时可以实现照明节能，而且人眼觉察不出高频闪烁；
2、由于采用光波进行数据传送，没有无线频率的电磁干扰，从而实现国家极为重视的绿色产品；
3、由于光波不会穿透墙壁，保密性强；
4、不占用宝贵的无线频率资源，无需申请频率执照；
5、由于没有了频率干扰，可用在那些害怕电磁波干扰的地方，如医院、飞机上、仪器设备实验室等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种利用LED照明光实现无线局域网通信的方法，应用于无线局域网通信系统中，所述无线局域网通信系统包括接入端光电收发设备(2)、LED灯组(3)及用户端光电收发设备(4)，其特征在于：该方法包括如下步骤：
接入端光电收发设备(2)将接入端路由器(1)下传的数据用大于1M bps的数据速率调制在LED灯组(3)的LED灯光上；
用户端光电收发设备(4)接收LED灯组(3)发送的经过调制后的LED灯光，然后将调制后的LED灯光转换为用户端路由器(7)所能接受的电平形式及频率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括如下步骤：用户端光电收发设备(4)将上传数据信号调制在红外光上发送；接入端光电收发设备(2)接收用户端光电收发设备(4)发送的经过数据调制的红外光，然后将红外光转换为网络数据格式的电信号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述接入端光电收发设备(2)包括LED高速驱动模块(20)及红外LED接收模块(30)，LED高速驱动模块(20)包括电源(21)、信号接口(22)及LED高速驱动电路(23)，红外LED接收模块(30)包括红外探测器(31)、低噪声放大电路(32)及信号接口(33)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：LED高速驱动模块(20)的信号接口(22)与接入端路由器(1)连接，将网络下传的数据流转换成LED灯所能接受的电平形式及频率；LED高速驱动电路(23)将经过信号接口(22)转换的数据流加载在LED灯组(3)的输入电极上。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：红外探测器(31)接收用户端光电收发设备(4)发送的经过数据调制的红外光，低噪声放大电路(32)对红外探测器(31)接收的红外光的进行进一步放大，信号接口(53)将放大后的红外光转换为网络数据格式的电信号，实现数据的上传。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述用户端光电收发设备(4)包括可见光LED接收模块(50)及红外LED发送模块(60)，可见光LED接收模块(50)包括LED可见光探测器(51)、低噪声放大电路(52)及信号接口(53)，红外LED发送模块(60)包括信号接口(61)及红外LED驱动电路(62)。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：红外LED发送模块(60)的信号接口(61)将上传数据信号转换成红外LED接收模块(30)所能接受的电平和频率，红外LED驱动电路(62)将经过信号接口(61)转换的数据调制在红外光上发送出去。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：LED可见光探测器(51)接收LED灯组(3)发送的照明光，低噪声放大电路(52)对LED可见光探测器(51)接收的照明光的进行放大，信号接口(53)将放大后的照明光转换为用户端路由器(7)所能接受的电平形式及频率。
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