本发明属于光通信技术领域，涉及一种多区域双控制器分层网络架构，具体涉及一种基于室内可见光通信系统的多区域双控制器分层网络架构，适用于多区域大规模无线光网络的部署。
背景技术：
光通信(opticalcommunication)是以光波为载波的通信方式，主要包含光纤、室内可见光、无线光等通信技术，其中室内可见光通信技术(visiblelightcommunication,vlc)是指利用可见光波段的光作为信息载体，无需光纤等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的通信方式。
室内可见光通信(visiblelightcommunication,vlc)是近年来迅速发展的一种新型无线通信方式，它将照明与通信相结合，在照明设施上增加数据传输功能，通过光源高速明暗闪烁来传递信息。相比射频无线通信而言，室内可见光通信具有可利用带宽大且不用授权、不会产生电磁辐射、安全性高等特点，可以应用于医院、加油站、机舱等要求电磁干扰小，安全性要求高的场所，而且能够有效缓解当前射频频带紧张问题，成为一种全新的室内无线通信网络的宽带接入方式。
由于发光二极管(lightemittingdiode，led)具有许多优点，如节约能源和保护环境、良好的照明效果、可持续利用时间长等，使它成为未来的主要照明方式。led所发出的光线是自然光，不易伤害到人类的双眼。随着白光led技术日趋成熟，未来的照明装置将更多的采用led阵列布局，会使得照明的能耗大幅度降低。因此，将基于led照明光源的vlc技术应用于下一代无线通信中具有可行性基础，是构建室内无线通信系统的一个备用选择，具有很大的工程应用前景。
目前，室内可见光系统主要处于理论研究和实验阶段，在实验中也都是通过直接采用信号发生器将编码后的信号加载到led发射端，实现近距离可见光通信。随着室内可见光技术的发展和应用范围的扩大，迫切需要一种适用于室内可见光通信网络的架构和拓扑设计。
网络架构(networkarchitecture)是为设计、构建和管理一个通信网络提供一个构架和技术基础的蓝图。网络构架定义了数据网络通信系统的每个方面，包括但不限于用户使用的接口类型、使用的网络协议和可能使用的网络布线的类型。典型的网络架构一般为分层结构。分层结构是一种将通信任务划分成很多更小的部分，每个部分完成一个特定的子任务和用自定义的方式与其它部分相结合的结构。
就无线系统而言，随着移动互联网和无线网络的不断发展，wlan产品的架构心态经历了多次演变。传统的wlan设备将用户数据加密、用户的认证、安全策略、物理层、数据链路层等多种功能集于一体，俗称为“胖ap”，多个“胖ap”直接通过交换机相连。其优点是配置灵活，安装简单，适用于简单的小型无线网络。但ap之间相互独立，难以集中控制管理，无法适应用户密度高、多个ap连续覆盖等大规模无线网络系统。近几年新兴的一种控制器ac+fitap的组合，其中，fitap只负责数据传输和小部分控制功能。ac和fitap之间通过capwap隧道传递控制与数据报文，从最终用户角度而言，这种组合中的fitap可以视为ac的远端发射天线。这种新兴的架构能够提供更为丰富的无线功能，可适用于大型无线网络，解决了传统的无线架构中ap难以集中管理的问题，例如：陈玉昌等人在基于ac+ap覆盖模式的无线网络架构和图书馆服务创新[j].农业图书情报学刊,2017,29(8):59-61.中公开了一种ac+ap覆盖模式的全新无线网络架构。采用ac+ap覆盖模式构建，由ac集中管理无线网络各节点(即不同位置的ap发射点)，达到无缝隙漫游链接的目的。各ap通过具有网电功能的7类网线与poe交换机相连，ac对接核心交换机，poe与ac同属于一个vlan，实现ac-poe-ap管理和覆盖模式的无线网络架构。其优点为：支持办公移动和多媒体应用，简化网络部署和管理，兼具高性能、高安全性。但无线网络架构中使用单一本地控制器ac进行控制，架构中的无线ap采用射频通信技术传输信息，导致架构的扩展性能和漫游切换性能较差。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出了一种基于室内可见光通信的多区域双控制器分层网络架构，旨在提高网络架构的扩展性能和漫游切换性能。
为实现上述目的，本发明具体采取的技术方案为：
一种基于室内可见光通信的多区域双控制器分层网络架构，包括服务器1、云控制器ac2、多个本地控制器ac3、多个汇聚交换机4、多个接入交换机5和多个可见光ap6；
所述可见光ap6，包括网络模块、信号发射模块和接收模块，用于将电信号转换成的可见光信号携带的信息传输给用户，同时将接收到的用户上行发送的可见光或红外信号转换为电信号，并发送给接入交换机5；
所述服务器1和云控制器ac2通过网络与多个本地控制器ac3相连，每个本地控制器ac3通过汇聚交换机4与同一区域中的不同接入交换机5相连，每一个接入交换机5根据本身端口数量与该交换机所在区域中的不同可见光ap6相连。
上述基于室内可见光通信的多区域双控制器分层网络架构，所述信号发射模块，采用发光二极管。
上述基于室内可见光通信的多区域双控制器分层网络架构，所述接收模块，采用红外接收机。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
第一、本发明中云控制器ac实现统一下发配置、版本升级的功能，达到集中负责本地控制器ac的负载均衡和简化本地控制器ac工作的目的，本地控制器ac独立负责每个区域的相邻可见光ap间的漫游切换，这种双控制器协作模式，有效的提高了网络架构的漫游性能，并且避免了现有技术中单一控制器ac功能繁杂，计算量大带来的漫游性能低下问题；同时，本发明中可见光ap之间的漫游切换，利用了室内可见光定位的特性来实现相邻ap之间的发现和选择过程，预测算法准确，更进一步的提高了相邻可见光ap之间漫游性能。
第二、本发明中，每个本地控制器ac所负责的区域相互独立，可大规模增加或减少分区数量，网络扩展性良好，若其中某一区域出行故障，不会影响其他区域，若其中某一区域中的本地控制器ac出行故障，由云控制器ac继续提供管理功能，从而提高其容错能力。
第三、本发明中的可见光ap，采用室内可见光通信技术和红外通信技术作为信息传输载体，在缓解现有频谱紧张的情况下，扩展了网络的覆盖和应用范围。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细描述：
参照图1，一种基于室内可见光通信的多区域双控制器分层网络架构，包括服务器1、云控制器ac2、多个本地控制器ac3、多个汇聚交换机4、多个接入交换机5和多个可见光ap6；
服务器1，用于认证新接入用户的身份信息，存储入网用户的状态信息，响应请求用户的请求，转发请求用户的数据到目的用户，缓存可见光ap6的位置信息；
云控制器ac2，用于负责协调多个本地控制器ac3之间的负载均衡，集中更新本地控制器ac3及可见光ap6的无线配置和版本文件信息，保存当前整网中本地控制器ac3、可见光ap6的状态信息；当本地控制器ac3出现故障时，为出现故障的本地控制器ac3所负责区域的可见光ap6提供控制和管理功能；
本地控制器ac3，设置为三层路由模式，用于控制所负责区域中相邻可见光ap6之间的漫游切换；
汇聚交换机4，属于网络层交换机，用于集中汇聚同一区域中的接入交换机5和转发请求用户的数据；
接入交换机5，属于数据链路层交换机，用于集中连接同一个区域的可见光ap6，并根据数据包中的目的mac地址转发数据到可见光ap6；
可见光ap6，包括网络模块、信号发射模块和接收模块，网络模块主要用于将接收到的网络数据包拆解，并传输给发射模块，发射模块可采用发光二极管或者荧光灯，由于持续照明时间长，照明效果好的优点，本发明中发射模块采用发光二极管，用于将电信号转换成的可见光信号携带的信息传输给用户；接收模块可采用光电探测器或红外接收机，为了避免同下行可见光信号相互干扰，本发明中接收模块采用红外接收机，用于将收到的用户上行发送的红外信号转换为电信号，并发送给接入交换机5；
为了简明体现本架构的高漫游切换性能和强扩展了能力，本实施例具体分为总部区和一个分区，其中，总部区域包括服务器1、一个云控制器ac2、一个本地控制器ac3、一台接入交换机5和四个可见光ap6；分区中包括一个本地控制器ac3、一台汇聚交换机4、两台接入交换机5和八个可见光ap6。其中，总部中的服务器1和云控制器ac2通过有线和本地控制器ac3相连，本地控制器ac3通过一台接入交换机5与四个可见光ap相连；分区中的本地控制器ac3通过有线网络与总部中的服务器1和云控制器ac2相连，组成双控制器协作模式，分区中的本地控制器ac3通过汇聚交换机4与两台接入交换机5相连，每台接入交换机5与四个可见光ap6相连；分区网络和总部网络相互独立，其中某一区域出现故障不会影响其他区域，若需要增加更多分区，可将分区中的本地控制器ac3通过有线网络直接与服务器1和云控制器ac2相连即可。
总部云控制器ac2负责入网用户的集中认证授权和本地控制器ac3的负载均衡。若分区需要个性化配置，分区网管可以在总部云控制器ac2上申请开启特殊管理权限对本地控制ac3和可见光ap6进行配置，实现分级分权管理的功能；分区中的可见光ap6与本地控制器ac3通过capwap隧道绑定通信，若分区所在的本地控制器ac3出行故障，可见光ap6可以自动寻找到总部云控制器ac2，由总部云控制器ac2继续提供管理功能和服务。