可见光通信的组网系统及其组网方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，特别涉及可见光通信的组网系统及其组网方法。
【背景技术】
[0002]随着无线网络的普及与发展，无线网络用户的数量也迅猛攀升，为满足未来大容量无线通信的发展需求，探索应用新的频谱乃至光谱资源以实现泛在宽带无线通信已成为当前世界范围研究热点和竞争焦点。可见光通信(Visible Light Communicat1n，简称VLC)技术是一种宽带无线接入技术，它通过发光二极管发出的肉眼察觉不到闪烁的高速明暗信号来传输信息，但能被光电探测器等器件捕获并检测，在提供照明的同时可传输数据，并能够以极丰富的频谱资源(超宽光谱频段约375THz，lTHz = 1000GHz)提供大容量通信服务。与此同时，用于通信的照明光源可以安装在任何地方，减少了覆盖盲区。特别是它不受复杂电磁干扰的影响，对于煤矿安全生产、医疗监护、海洋勘探等核心应用领域的信息化建设具有特殊意义。由此，可见光通信将为解决频谱瓶颈和覆盖盲区的问题提供有效的技术途径。
[0003]目前，可见光通信网络从广域网向用户接入还无法实现，这直接影响了可见光通信的普及，而且，由于可见光通信的需求前景巨大，在组网的同时，必须考虑每个用户的可见光通信接入速率。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种可见光通信的组网系统及其组网方法，使得可见光通信网络中用户的接入速率得以提高。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种可见光通信的组网系统，包含:中心局端子系统、传输单元和至少两个可见光网络单元，所述可见光网络单元包含:可见光发射接收模块和用户端，所述可见光发射接收模块和所述用户端通过可见光通信；
[0006]所述中心局端子系统通过所述传输单元与各个所述可见光网络单元中的所述可见光发射接收模块连接，组成星型拓扑网络结构；
[0007]其中，所述传输单元的传输媒介为:光纤。
[0008]本发明的实施方式还提供了一种基于上述可见光通信的组网系统的可见光通信的组网方法，包含以下步骤:
[0009]利用所述传输单元将所述中心局端子系统的下行数据传输至各所述可见光发射接收模块；
[0010]利用所述传输单元将各所述可见光发射接收模块的上行数据传输至所述中心局端子系统；
[0011]其中，所述传输单元的传输媒介为:光纤。
[0012]本发明实施方式相对于现有技术而言，利用传输单元，将多个可见光网络单元与一个中心局端子系统连接,组成星型拓扑网络结构，又由于传输单兀的传输媒介为光纤，也就是在本发明实施方式中的可见光通信的组网系统是通过光纤直接与可见光网络单元内的可见光发射接收模块连接的方式，组成星型拓扑网络结构，提高各个可见光网络单元的接入速率。
[0013]作为进一步改进，所述传输单元包含第一上行光纤、第二上行光纤、第一下行光纤、第二下行光纤和第一光耦合器；所述可见光发射接收模块包含第一光调制器和第二激光器;
[0014]所述中心局端子系统需传输的下行数据通过所述第一下行光纤经所述第一光耦合器分路后，通过所述第二下行光纤传输下行数据至各所述可见光发射接收模块；
[0015]所述可见光发射接收模块需传输的上行数据通过所述第一上行光纤经所述第一光耦合器合路后，通过所述第二上行光纤传输上行数据至所述中心局端子系统；其中，所述可见光发射接收模块需传输的上行数据根据所述第二激光器产生的光载波经所述第一光调制器进行调制后，输出至所述第一上行光纤。
[0016]对传输单元进行了细化，利用下行光纤和光耦合器进行从中心局端子系统向可见光发射接收模块发送下行数据的传输，利用上行光纤和光耦合器进行从可见光发射接收模块向中心局端子系统发送上行数据的传输。使得可见光通信的组网系统得以实现。
[0017]作为进一步改进，所述传输单元包含:第一双向光纤、第二双向光纤和第一光耦合器；所述中心局端子系统包含第一光环形器，所述可见光发射接收模块包含第一光调制器、第二激光器和第二光环形器；
[0018]所述中心局端子系统需传输的下行数据通过所述第一双向光纤经所述第一光耦合器分路后，通过所述第二双向光纤传输至各所述可见光发射接收模块；其中，所述中心局端子系统需传输的下行数据经第一光环形器输出至所述第一双向光纤，所述可见光发射接收模块通过所述第二光环形器接收来自所述第二双向光纤的所述下行数据；
[0019]所述可见光发射接收模块需传输的上行数据通过所述第二双向光纤经所述第一光耦合器合路后，通过所述第一双向光纤传输至所述中心局端子系统；其中，所述可见光发射接收模块需传输的上行数据根据所述第二激光器产生的光载波经所述第一光调制器进行调制后，通过第二光环形器输出至所述第二双向光纤；所述中心局端子系统通过所述第一光环形器接收来自所述第一双向光纤的所述上行数据。
[0020]提供了传输单元的另一种组成结构，使得可见光通信的组网系统得以实现。利用双向光纤、光环形器和光f禹合器，使得上行传输和下行传输可以共用一根光纤，实现双向传输，在保证可见光通信网络中用户接入速率的前提下，减少光纤的使用数量，降低了可见光通信组网的硬件成本。
[0021]作为进一步改进，所述传输单元包含:第一双向光纤、第二双向光纤和第一光耦合器；所述中心局端子系统包含:第一激光器、第二光耦合器和第一光环形器，所述可见光发射接收模块包含:第二光环形器和用于分离下行数据和上行载波的光滤波器；
[0022]所述中心局端子系统需传输的下行数据通过所述第一双向光纤经所述第一光耦合器分路后，通过所述第二双向光纤传输至各所述可见光发射接收模块；其中，所述第二光耦合器将所述中心局端子系统需传输的下行数据和第一激光器产生的载波耦合，生成下行光信号，经所述第一光环形器输出至所述第一双向光纤；所述可见光发射接收模块通过所述第二光环形器接收来自所述第二双向光纤的所述下行光信号，经所述光滤波器获得所述下行数据；
[0023]所述可见光发射接收模块需传输的上行数据通过所述第二双向光纤经所述第一光耦合器合路后，通过所述第一双向光纤传输至所述中心局端子系统；其中，所述可见光发射接收模块需传输的上行数据根据所述光滤波器分离出的上行载波经所述第一光调制器进行调制后，通过第二光环形器输出至所述第二双向光纤；所述中心局端子系统通过所述第一光环形器接收来自所述第一双向光纤的所述上行数据。
[0024]提供了传输单元的另一种组成结构，使得可见光通信的组网系统得以实现。除了使用一根双向光纤以降低硬件成本外，还利用载波抑制的方法，提取下行数据中没有被调制的光波，并作为上行载波将上行数据调制其上，简化可见光发射接收模块内的结构，进一步降低可见光通信组网的硬件成本。
[0025]作为进一步改进，所述可见光发射接收模块还包含:第一光探测器、第一带通滤波器、混频器、低通滤波器、第一放大器、偏置器、LED、探测器、第二带通滤波器、第二放大器；
[0026]所述第一光探测器接收来自所述传输单元的下行数据，依次经所述第一带通滤波器滤波，所述混频器下变频，所述低通滤波器滤波，所述第一放大器放大之后，通过所述偏置器调制至所述LED上，所述LED向用户端发出携带下行数据的可见光；
[0027]所述探测器接收来自所述用户端的上行数据，依次经所述混频器上变频，所述第二带通滤波器滤波，所述第二放大器放大之后，通过所述第一光调制器调制后输出。
[0028]对可见光发射接收模块进行进一步细化，使得可见光发射接收模块可以接收来自通信单元的下行数据，并变换到可见光上传输得以实现，同时，可以将用户的上行数据变换后可以利用光纤进行上行传输。
[0029]作为进一步改进，所述中心局端子系统包含:调制编码器、加法器、数模转换器、第三放大器、第三激光器和第二光调制器、第二光探测器、第四放大器和解调解码器；
[0030]所述调制编码器，用于将各用户的下行数据调制编码，经所述加法器相加，经所述数模转换器转换，经所述第三放大器放大后，通过所述第二光调制器调制至所述第三激光器发出的光载波上，并通过所述传输单元发送至各所述可见光发射接收模块；
[0031]所述第二光探测器接收来自所述传输单元的上行数据，经所述第四放大器放大，所述解调解码器解码还原。
[0032]对中心局端子系统进行进一步细化，进一步说明可见光通信组网的可实现性。
【附图说明】
[0033]图1是根据本发明第一实施方式中可见光通信的组网系统结构框图；
[0034]图2是根据本发明第一实施方式中可见光通信的组网系统结构示意图；
[0035]图3是根据本发明第二实施方式中可见光通信的组网系统结构示意图；
[0036]图4是根据本发明第三实施方式中可见光通信的组网系统结构示意图；
[0037]图5是根据本发明第四实施方式中可见光通信的组网方法流程图。
【具体实施方式】
[0038]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面