实现光通信和照明于一体的装置、终端通信装置和系统的制作方法

本实用新型涉及网络通信领域，尤其涉及一种能将可见光和无源光网络结合实现光通信和照明于一体的装置、终端通信装置和系统。

背景技术：

现有的通信技术中pon(passiveopticalnetwork：无源光纤网络)，是指(光配线网中)不含有任何电子器件及电子电源，odn(基于pon设备的ftth光缆网络)全部由光分路器(splitter)等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端(olt)，以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元(onus)。在olt与onu之间的光配线网(odn)包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。gpon(gigabit-capablepon)技术是基于itu-tg.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，具有高带宽，高效率，大覆盖范围，用户接口丰富等众多优点，被大多数电信运营商作为接入网业务宽带化，综合化改造的技术。广泛应用于宽带接入领域。

现有无线通信接入方式wifi，作为室内终端覆盖的通信方式，广泛应用于家庭用户，保密要求不高的企业办公场所。但存在明显的缺陷：

1)安全性，存在开放可穿墙、密码易破解等安全隐患。

2)进入房间就可共享此wifi连接，保密性差。

目前，在无法使用wifi的高安全、高保密性场合行业，并没有一种既能实现光通信，又能实现照明的装置及系统，为终端设备提供安全的网络连接。

技术实现要素：

基于现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种实现光通信和照明于一体的装置、终端通信装置和系统，能解决目前在无法使用wifi的高安全、高保密性场合，并没有一种既能实现光通信，又能实现照明的装置及系统，为终端设备提供安全的网络连接。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型实施方式提供一种实现光通信和照明于一体的装置，包括：

通信控制模块、第一电源变换器、中央处理器、存储器、第二电源变换器、驱动器和led灯；其中，

所述通信控制模块，分别设有以太网接口、电源输入端和控制端，所述电源输入端与所述第一电源变换器的第一输出端电气连接，所述控制端与所述中央处理器通信连接；

所述第一电源变换器的第二输出端与所述中央处理器电气连接；

所述中央处理器，与所述存储器通信连接，该中央处理器的控制输出端经所述驱动器与所述led灯电气连接；

所述第二电源变换器的电源输出端与所述驱动器电气连接。

本实用新型实施方式还提供一种终端通信装置，与本实用新型所述的实现光通信和照明于一体的装置配对使用，包括：

光电探测器、放大整形模块、接收处理模块、usb接口、红外和/或紫外发射光源和发送处理模块；其中，

所述光电探测器经所述放大整形模块与所述接收处理模块电气连接；

所述接收处理模块连接所述usb接口；

所述红外和/或紫外发射光源与所述发送处理模块电气连接；

所述发送处理模块连接所述usb接口。

本实用新型实施方式还提供一种实现光通信和照明于一体的系统，包括：

无源光纤网络、一个光网络单元、多个fe端口和多个通信终端；其中，

所述通信终端均采用本实用新型所述的实现光通信和照明于一体的装置；

所述一个光网络单元与所述无源光纤网络连接，所述一个光网络单元分别连接所述多个fe端口，每个fe端口均连接一个通信终端，所述多个通信终端均匀分布设在通信区域内。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的实现光通信和照明于一体的装置，其有益效果为：

通过设置有机连接的通信控制模块、第一电源变换器、中央处理器、存储器、第二电源变换器、驱动器和led灯，能在需要传输数据时，将数据调整到可见光上进行发送，能在需要照明时，改变驱动器的供电电源，实现照明。该装置实现了照明与通信的一体化，由于可见光的通信范围有限，提高该装置应用中的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例提供的实现光通信和照明于一体的装置的构成示意图；

图2为本实用新型实施例提供的终端通信装置的构成示意图；

图3为本实用新型实施例提供的实现光通信和照明于一体的系统的构成示意图；

图中各标记对应的部件为：1-通信控制模块；2-第一电源变换器；3-中央处理器；4-存储器；5-第二电源变换器；6-驱动器；7-led灯；8-光电探测器；9-放大整形模块；10-通用异步收发传输接口；11-解码处理子模块；a-第一电源输入端；b-第二电源输入端；c-以太网接口

21-光电探测器；22-放大整形模块；23-接收处理模块；231-通用异步收发传输接口；232-解码处理子模块；233-以太网接口；24-发射处理模块；25-发射光源；

100-通信终端；200-终端通信装置；300-无源光纤网；400-光网络单元；500-fe端口。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

lifi(lightfidelity)，全称为可见光无线通信，又称光保真技术，是一种新型高速数据传输技术。它利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的。lifi可以用于短距离通信使用，目前没有获得实际应用。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种实现光通信和照明于一体的装置，包括：

通信控制模块、第一电源变换器、中央处理器、存储器、第二电源变换器、驱动器和led灯；其中，

所述通信控制模块，分别设有以太网接口、电源输入端和控制端，所述电源输入端与所述第一电源变换器的第一输出端电气连接，所述控制端与所述中央处理器通信连接；

所述第一电源变换器的第二输出端与所述中央处理器电气连接；

所述中央处理器，与所述存储器通信连接，该中央处理器的控制输出端经所述驱动器与所述led灯电气连接；

所述第二电源变换器的电源输出端与所述驱动器电气连接。

上述装置中，通信控制模块包括：lan通信子模块和plc控制子模块；其中，

所述lan通信子模块，设置所述以太网接口，能通过以太网接口接入以太网信号；

所述plc控制子模块，能能对所述lan通信子模块进行操作管理维护(oam)控制。

上述装置中，中央处理器采用x86处理器；

所述存储器集成于所述中央处理器内部。

上述装置中，第一电源变换器的输入电压为交流220v，第一输出端的输出电压为：12v，第二输出端的输出电压为：5v。

上述装置中，第二电源变换器的输入电压为交流220v，输出端的输出电压为：12v。

上述装置中，驱动器采用编码器。

上述装置中，led灯采用能发出照明光的led灯具。

上述装置中，lan通信子模块和plc控制子模块完成信号的输入；中央处理器完成信号的处理；驱动器完成信号的编码和调制；led灯完成信号的输出。

上述装置可作为发射装置，实现数据下行发射：led灯是发射装置。

进一步的，上述装置还包括：光电探测器、放大整形模块和接收处理模块；其中，

所述光电探测器经所述放大整形模块与所述接收处理模块电气连接；

所述接收处理模块连接所述通信控制模块的以太网接口。

优选的，接收处理模块包括顺次连接的通用异步首发传输接口和解码处理子模块；所述通用异步首发传输接口与所述放大整形模块通信连接，所述解码处理子模块与所述通信控制模块的以太网接口通信连接。

上述部件使得上述装置实现接收功能，能实现数据上行处理。

本实用新型实施例提供一种终端通信装置，与上述的实现光通信和照明于一体的装置配对使用，包括：

光电探测器、放大整形模块、接收处理模块和usb接口；其中，

所述光电探测器经所述放大整形模块与所述接收处理模块电气连接；

所述接收处理模块连接所述usb接口。

上述光电探测器能接收实现通信和照明于一体的led灯具发送的承载数据的光信号。

上述的接收处理模块包括：顺次连接的通用异步收发传输接口、解码处理子模块和以太网接口；其中，所述通用异步收发传输接口与所述放大整形模块连接，所述以太网接口与所述usb接口电气连接。

上述的终端通信装置，在数据下行方向作为接收装置。

进一步的，上述终端通信装置还包括：发射光源和发送处理模块；

其中，所述发射光源与所述发送处理模块电气连接，所述发射光源采用红外光源或紫外光源；

所述发送处理模块连接所述usb接口。

上述这些部件使得该终端通信装置在数据上行方向作为发射装置。具体是由usb终端发射红外光或紫外光，作为发射装置；由通信控制模块的以太网接口设置的光电探测器、放大整形模块、包括通用异步首发传输接口和解码处理子模块的接收处理模块进行上行数据的处理。

本实用新型实施例还提供一种实现光通信和照明于一体的系统，包括：

无源光纤网络、一个光网络单元、多个fe端口和多个通信终端；其中，

所述通信终端均采用上述的实现光通信和照明于一体的装置；

所述一个光网络单元与所述无源光纤网络连接，所述一个光网络单元分别连接所述多个fe端口，每个fe端口均连接一个通信终端，所述多个通信终端均匀分布设在通信区域内。

上述系统中，每个通信终端距离应用终端的距离为2～3米；

所述应用终端处于对应的收发终端的焦点中心垂直角度偏差15度范围内。这样实现了定点的通信，提升了安全性。

上述系统还包括：终端通信装置，与应用终端通信连接，能接收所述实现光通信和照明于一体的装置发送的承载数据的光信号，并进行对应的解析处理。该终端通信装置采用上述的终端通信装置。该终端通信装置与应用终端(如电脑)的优选连接方式为usb连接。

本实用新型的装置和系统，由于实现了利用了可见光通信实现收发数据的方式，在可视范围内，定点覆盖，可管可控；该装置应用于光网络通信，具有高保密的优点，不仅能实现通信与照明于一体，而且能实现高安全应用场景的网络接入与覆盖，可在覆盖范围内用户的安全认证，获得认证通过才可接入网络。

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供一种实现光通信和照明于一体的装置，是一种能利用可见光通信的lifi装置，提高该装置能实现lifi技术与pon技术结合，该装置(作为下行发送装置)包括(参见图1)：

通信控制模块、第一电源变换器、中央处理器、存储器、第二电源变换器、驱动器和led灯；其中，通信控制模块与中央处理器、存储器和驱动器配合，形成带有编码调制功能的led灯(下行发送)，通过可见光发送数据，终端通信装置(下行接收)，解码解调接收数据。

信号发射:使用现有的led灯具通过加装数据输入，经过编码调制，实现信号的发送。

信号接收：通过光电探测器、放大整形模块、接收处理模块的通用异步首发传输接口和解码处理子模块完成信号接收。

参加图2，本实用新型实施例还提供一种终端通信装置，作为光信号接收端，能通过usb接口与pc(应用装置)通信连接，包括：

光电探测器、放大整形模块、接收处理模块和usb接口；其中，

所述光电探测器经所述放大整形模块与所述接收处理模块电气连接；

所述接收处理模块连接所述usb接口。

该终端通信装置在数据上行时，通过红外灯或紫外灯发送光信号给led通照一体灯具，发射装置包括：编码调制等，完成信号发送。实现光通信和照明于一体的装置，通过设置光电探测器、放大整形模块、接收处理模块的通用异步首发传输接口和解码处理子模块完成信号接收，并上行到与onu相连的fe接口，完成了数据的上行。

优选的，上述的终端通信装置可使用现有的通讯终端实现，如采用usb接收器通过加装光电终端通信装置和解密装置实现信号解调和数据恢复，以完成数据接收。

本实用新型实施例还提供一种的实现光通信和照明于一体的系统，是一种应用了上述实现光通信和照明于一体的装置，实现lifi技术与pon技术结合的系统，其中，pon系统与实现光通信和照明于一体的装置(即lifi发射光源)的接口为：pon的onu设备与led光源使用rj45接口对接，实现fe/ge速率。透传模式，上位机无需规定数据包协议，遵循tcp/ipv4即可。

用pon进行楼内的大范围布线，一个光网络单元(onu)连接多个(10个以内)led灯的fe端口，led灯实现屋内灯光照明+通信覆盖。led灯到桌面距离2-3米，焦点中心垂直角度偏差15度角度内可以实现10～30m速率的通信，超出15度角，无法通信。这实现了，固定地点一定范围的通信。终端用一个usb端口接收终端(led光接收器+红外/紫外发送端)，这样实现在可见范围内通信，可管可控、安全保密。该系统特别适用于对保密性要求高的应用场合，如政府网、军网、政法网等。

进一步的上述系统还包括终端通信装置作为lifi接收终端，其与电脑终端的接口使用usb接口，终端插入计算机的usb接口位置，实现连接。lifi接收终端具有光电终端通信装置和解密装置实现信号解调和数据恢复，以完成数据接收；并且具备红外/紫外方式，完成数据的上行方向的发送。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。