一种无线数据上行传输方法及装置与流程

本发明属于无线通信领域，涉及可见光通信(简称VLC，英文全称Visible Light Communication，又称为light fidelity或者Li-Fi)和无线局域网通信混合通信，特别涉及一种数据上行传输方法及装置。

背景技术：

随着移动终端、网络多媒体、新型互联网应用等技术的高速发展，人们对无线数据通信的需求大幅度增加，这给无线通信技术带来了巨大的挑战。无线通信通常可以分为室内和室外两大类场景，其中大约70％的无线通信的数据流量发生在室内。当前，室内的无线通信系统主要依靠无线局域网(简称WLAN，英文全称Wireless Local Area Network)和移动通信系统，而无线局域网由于具备更高的吞吐量和更低的资费标准而成为室内无线通信的主要载体。

然而，无线局域网技术在室内实际使用中存在以下不足：(1)保密性偏低，数据被截获、网络被盗用而导致数据传输的风险较大；(2)增加了室内的无线辐射，不环保。

而近年来发展较快的可见光通信，由于可以与室内照明有机结合，具备绿色环保、保密性好等优点，正逐渐成为室内无线通信的一个重要备选方式。可见光通信是通过用于照明的发光二极管(简称LED)的闪烁进行数据传输的。由于闪烁的频率可以远高于人眼可以感觉得到的频率，因此不会对人眼造成不良影响。此外，由于通信媒介是可见光，不存在无线辐射的问题且易于进行保密传输。

然而，可见光通信有一个缺点就是双向传输的实现难度大。在下行传输方面，可见光接入点可以通过天花板的LED灯向用户终端发送数据。这是容易实现的：在发射端可以通过电力线通信把数据传输到LED灯生成相关的光信号；用户终端上只需要安装一个光电探测器就可以从周围的天花板上获取数据。天花板上的LED照明灯通常较多且发光强度大易于用户检测。在上行传输方向，由于用户终端的光源单一且光的强度弱不利于数据传输，所以如何让可见光通信的接入点去检测用户终端发出来的光则是个相当困难的问题。目前，第一个可见光通信的国际标准IEEE802.15.7(以下简称为802.15.7协议)已经诞生。由于该标准是基于能够进行上下行可见光通信的前提进行设计的，因此很难用于实际的室内数据传输。目前802.15.7协议上行链路也使用可见光通信，那么用户终端也要安装大功率LED，才能保证接入点AP接收到终端发出的数据，上行和下行的光同时照射，会造成很大的光源污染，增大 数据上行成本。

因此，如何将无线局域网通信与可见光通信适当的结合使用于室内无线通信系统，同时还可减小数据上行成本，成为本领域函待解决的技术问题。

技术实现要素：

为此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种既可将无线局域网通信与可见光通信适当的结合，还可减小数据上行成本的室内无线通信系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无线数据上行发送方法，包括：

判断等待上行发送的数据中是否含有可见光通信协议的帧控制命令位，

如果等待上行发送的数据中不含有可见光通信协议的帧控制命令位，将该数据通过Wi-Fi通信信道上行发送，

如果等待上行发送的数据中含有可见光通信协议的帧控制命令位，将该数据发送给可见光通信模块处理成特定MAC帧格式后，再通过Wi-Fi通信信道上行发送。

进一步地，所述特定MAC帧格式为：所述可见光通信协议的帧控制命令位填充在Wi-Fi通信协议的数据帧的数据段内。

进一步地，所述Wi-Fi通信信道的数据传输空口至少有两个。

进一步地，所述空口至少包括一个2.4G空口和一个5G空口。

相应的，本发明还提供了一种无线数据上行接收方法，包括：

初步解析Wi-Fi通信信道接收到的数据；

判断解析后的数据是否包含可见光通信协议的帧控制命令位；

如果解析后的数据不包含可见光通信协议的帧控制命令位，则将解析后的数据发送给上层应用；

如果解析后的数据包含可见光通信协议的帧控制命令位，则将解析后的数据发送给可见光通信模块进一步解析后，发送给上层应用。

进一步地，所述可见光通信协议的帧控制命令位填充在Wi-Fi通信协议的数据帧的数据段内。

本发明还提供了一种无线数据上行发送装置，包括：

第一判断单元，用于判断等待上行发送的数据中是否含有可见光通信协议的帧控制命令位；

第一控制单元，用于如果等待上行发送的数据中不含有可见光通信协议的帧控制命令位，则将该数据通过Wi-Fi通信信道上行发送，如果等待上行发送的数据中含有可见光通信协议 的帧控制命令位，则将该数据发送给可见光通信模块处理成特定MAC帧格式后，再通过Wi-Fi通信信道上行发送。

进一步地，所述特定MAC帧格式为：所述可见光通信协议的帧控制命令位填充在Wi-Fi通信协议的数据帧的数据段内。

相应的，本发明还提供了一种无线数据上行接收装置，包括：

解析单元，用于初步解析Wi-Fi通信信道接收到的数据；

第二判断单元，用于判断解析后的数据是否包含可见光通信协议的帧控制命令位；

第二控制单元，用于如果解析后的数据不包含可见光通信协议的帧控制命令位，则将解析后的数据发送给上层应用；如果解析后的数据包含可见光通信协议的帧控制命令位，则将解析后的数据发送给可见光通信模块进一步解析后，发送给上层应用。

进一步地，所述可见光通信协议的帧控制命令位填充在Wi-Fi通信协议的数据帧的数据段内。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)在数据上行发送时，控制使用Wi-Fi通信信道发送，同时如果数据中含有可见光通信协议的帧控制命令位，则将该数据发送给可见光通信模块处理成特定MAC帧格式后，再通过Wi-Fi通信信道上行发送。本发明通过Wi-Fi通信信道上行发送经所述可见光通信模块处理后的数据，将Wi-Fi通信与可见光通信进行了有效结合，减小数据上行成本。

(2)在数据上行接收时，如果解析后的数据中含有可见光通信协议的帧控制命令位，则将该数据发送给可见光通信模块进一步解析，使通过Wi-Fi通信能够正确接收到802.15.7协议数据。本发明将通过Wi-Fi通信接收到的含有可见光通信协议的帧控制命令位的数据发给可见光通信模块解析，将Wi-Fi通信与可见光通信进行了有效结合，减小数据上行成本。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例一提供的无线数据上行发送方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的无线数据上行接收方法的流程图；

图3是本发明实施例三提供的无线数据上行发送装置的框架图；

图4是本发明上行可见光通信协议非数据报文的帧格式；

图5是本发明实施例四提供的无线数据上行接收装置的框架图；

图6是包含本发明无线数据上行发送装置及无线数据上行接收装置的室内融合信道 通信系统框架图。

具体实施方式

以下将结合附图，使用以下实施例对本发明进行进一步阐述。

请参阅图1，为本发明实施例一提供的无线数据上行发送方法的流程图，所述方法包括：

步骤S110，判断等待上行发送的数据中是否含有可见光通信协议的帧控制命令位。

具体的，在用户接入认证或者其他需要对通过可见光通信协议下行的数据进行回传时，由于可见光通信上行不可用，只能将回传的数据通过Wi-Fi通信信道上行发送。因此将Wi-Fi通信802.11X协议和可见光通信802.15.7协议融合是非常关键的步骤。可见光通信802.15.7协议定义了5种帧格式：信标、数据、确认、命令和CVD。其中数据帧的数据可以直接填充在802.11X协议MAC帧中的数据段，而其他的几种帧格式由于包含了帧控制命令位，通过Wi-Fi通信上行传输时，需做特殊处理。因此，对等待上行发送的数据中是否含有可见光通信协议的帧控制命令位需要先进行判断。

步骤S120，如果等待上行发送的数据中不含有可见光通信协议的帧控制命令位，将该数据通过Wi-Fi通信信道上行发送。

具体的，所述Wi-Fi通信信道的数据传输空口至少有两个，分别为2.4G空口与5G空口。2.4G空口的通信容量为C1，5G空口的通信容量为C2，此时的通信容量为C≈C1+C2。根据各个空口的信道质量与通信状态，选择其中一个空口或者两个空口进行数据上行发送。

步骤S130，如果等待上行发送的数据中含有可见光通信协议的帧控制命令位，将该数据发送给可见光通信模块处理成特定MAC帧格式后，再通过Wi-Fi通信信道上行发送。

具体的，所述特定MAC帧格式为：所述可见光通信协议的帧控制命令位填充在Wi-Fi通信协议的数据帧的数据段内。请结合参阅图4，其中第二个方格部分属于Wi-Fi通信协议的数据帧的数据段，里面填充的“802.15.7MAC帧头”即为所述可见光通信协议的帧控制命令位。

本实施例具有以下优点：

在数据上行发送时，控制使用Wi-Fi通信信道发送，同时如果数据中含有可见光通信协议的帧控制命令位，则将该数据发送给可见光通信模块处理成特定MAC帧格式后，再通过Wi-Fi通信信道上行发送。本发明通过Wi-Fi通信信道上行发送经所述可见光通信模块处理后的数据，将Wi-Fi通信与可见光通信进行了有效结合，减小数据上行成本。

相应的，本发明还提供了一种无线数据上行接收方法。

请参阅图2，为本发明实施例二提供的无线数据上行接收方法的流程图，所述方法包括：

步骤S210，初步解析Wi-Fi通信信道接收到的数据。

具体的，由Wi-Fi通信模块初步解析Wi-Fi通信信道接收到的数据。

步骤S220，判断解析后的数据是否包含可见光通信协议的帧控制命令位。

具体的，所述可见光通信协议的帧控制命令位填充在Wi-Fi通信协议的数据帧的数据段内。请结合参考图4，其中第二个方格部分属于Wi-Fi通信协议的数据帧的数据段，里面填充的“802.15.7MAC帧头”即为所述可见光通信协议的帧控制命令位。本步骤即判断解析后的数据帧中是否包含802.15.7协议的帧控制命令位。

步骤S230，如果解析后的数据不包含可见光通信协议的帧控制命令位，则将解析后的数据发送给上层应用。

具体的，如果解析后的数据帧头中不包含802.15.7协议的帧控制命令位，则说明是802.11X协议数据，已经在步骤S210中解析完毕。

步骤S240，如果解析后的数据包含可见光通信协议的帧控制命令位，则将解析后的数据发送给可见光通信模块进一步解析后，发送给上层应用。

具体的，如果解析后的数据帧头中包含802.15.7协议的帧控制命令位，则说明是802.15.7协议数据，在步骤S210中不能完全解析出来，需要发送给可见光通信模块进一步解析。

本实施例具有以下优点：

在数据上行接收时，如果解析后的数据中含有可见光通信协议的帧控制命令位，则将该数据发送给可见光通信模块进一步解析，使通过Wi-Fi通信能够正确接收到802.15.7协议数据。本发明将通过Wi-Fi通信接收到的含有可见光通信协议的帧控制命令位的数据发给可见光通信模块解析，将Wi-Fi通信与可见光通信进行了有效结合，减小数据上行成本。

相应的，本发明还提供了一种无线数据上行发送装置。

请参阅图3，是本发明实施例三提供的无线数据上行发送装置的框架图。所述装置包括：第一判断单元110和第一控制单元120。

所述第一判断单元110，用于判断等待上行发送的数据中是否含有可见光通信协议的帧控制命令位。

具体的，在用户接入认证或者其他需要对通过可见光通信协议下行的数据进行回传时，由于可见光通信上行不可用，只能将回传的数据通过Wi-Fi通信信道上行发送。因此将Wi-Fi通信802.11X协议和可见光通信802.15.7协议融合是非常关键的步骤。可见光通信802.15.7协议定义了5种帧格式：信标、数据、确认、命令和CVD。其中数据帧的数据可以直接填充在802.11X协议MAC帧中的数据段，而其他的几种帧格式由于包含了帧控制命令位，通过 Wi-Fi通信上行传输时，需做特殊处理。因此，对等待上行发送的数据中是否含有可见光通信协议的帧控制命令位需要先进行判断。

所述第一控制单元120，用于如果等待上行发送的数据中不含有可见光通信协议的帧控制命令位，则将该数据通过Wi-Fi通信信道上行发送，如果等待上行发送的数据中含有可见光通信协议的帧控制命令位，则将该数据发送给可见光通信模块处理成特定MAC帧格式后，再通过Wi-Fi通信信道上行发送。

具体的，所述Wi-Fi通信信道的数据传输空口至少有两个，分别为2.4G空口与5G空口。2.4G空口的通信容量为C1，5G空口的通信容量为C2，此时的通信容量为C≈C1+C2。根据各个空口的信道质量与通信状态，选择其中一个空口或者两个空口进行数据上行发送。所述特定MAC帧格式为：所述可见光通信协议的帧控制命令位填充在Wi-Fi通信协议的数据帧的数据段内。请结合参阅图4，其中第二个方格部分属于Wi-Fi通信协议的数据帧的数据段，里面填充的“802.15.7MAC帧头”即为所述可见光通信协议的帧控制命令位。

本实施例具有以下优点：

在数据上行发送时，控制使用Wi-Fi通信信道发送，同时如果数据中含有可见光通信协议的帧控制命令位，则将该数据发送给可见光通信模块处理成特定MAC帧格式后，再通过Wi-Fi通信信道上行发送。本发明通过Wi-Fi通信信道上行发送经所述可见光通信模块处理后的数据，将Wi-Fi通信与可见光通信进行了有效结合，减小数据上行成本。

相应的，本发明还提供了一种无线数据上行接收装置。

请参阅图5，是本发明实施例四提供的无线数据上行接收装置的框架图。所述装置包括：解析单元210，第二判断单元220以及第二控制单元230。

所述解析单元210，用于初步解析Wi-Fi通信信道接收到的数据。

具体的，由Wi-Fi通信模块初步解析Wi-Fi通信信道接收到的数据。

所述第二判断单元220，用于判断解析后的数据是否包含可见光通信协议的帧控制命令位。

具体的，所述可见光通信协议的帧控制命令位填充在Wi-Fi通信协议的数据帧的数据段内。请结合参考图4，其中第二个方格部分属于Wi-Fi通信协议的数据帧的数据段，里面填充的“802.15.7MAC帧头”即为所述可见光通信协议的帧控制命令位。本步骤即判断解析后的数据帧中是否包含802.15.7协议的帧控制命令位。

所述第二控制单元230，用于如果解析后的数据不包含可见光通信协议的帧控制命令位，则将解析后的数据发送给上层应用；如果解析后的数据包含可见光通信协议的帧控制命令位， 则将解析后的数据发送给可见光通信模块进一步解析后，发送给上层应用。

具体的，如果解析后的数据帧头中不包含802.15.7协议的帧控制命令位，则说明是802.11X协议数据，已经在所述解析单元210中解析完毕；如果解析后的数据帧头中包含802.15.7协议的帧控制命令位，则说明是802.15.7协议数据，在所述解析单元210中不能完全解析出来，需要发送给可见光通信模块进一步解析。

本实施例具有以下优点：

在数据上行接收时，如果解析后的数据中含有可见光通信协议的帧控制命令位，则将该数据发送给可见光通信模块进一步解析，使通过Wi-Fi通信能够正确接收到802.15.7协议数据。本发明将通过Wi-Fi通信接收到的含有可见光通信协议的帧控制命令位的数据发给可见光通信模块解析，将Wi-Fi通信与可见光通信进行了有效结合，减小数据上行成本。

相应的，本发明还提供了一种包括上述实施例的无线数据上行发送装置以及上述实施例的无线数据上行接收装置的室内融合信道通信系统。请参考图6，图6是包含本发明无线数据上行发送装置及无线数据上行接收装置的室内融合信道通信系统框架图。所述系统包括无线数据上行发送装置1和无线数据上行接收装置2。具体的，所述无线数据上行发送装置1如本发明实施例三所述，此处不再赘述；所述无线数据上行接收装置2如本发明实施例四所述，此处不再赘述。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。