[发明专利]一种可见光通信网与WLAN融合方法

说明书

技术领域

本发明属于无线网络技术领域，更准确地说，本发明涉及一种可见光通信网与WLAN的融合方法。

背景技术

随着数据业务的大幅增长，无线网络必须提供更大的容量和更高效的频谱利用率。然而大多数无线电波频谱资源已经分配完毕，此外无线电波还会对相邻的设备产生干扰，无线网络正遭遇容量瓶颈。

可见光通信技术是近几年兴起的无线通信技术，它能够解决无线通信频谱资源日益拥挤的难题。可见光通信网使用免费的可见光频谱资源，它不仅能够避免电磁干扰而且还能使用LED节能材料在提供照明的同时传输数据。

尽管在室内可见光通信技术相比无线电波系统存在较大的优势，但仍有一些难题需要解决。首先，可见光网络使用的LED照明设备是天然的广播器件，但如何为分布式的移动节点提供可见光上行传输链路是一个难点。其次，由于接收端的移动或者旋转经常导致可见光通信链路中断，因此有必要建立链路恢复及切换机制。为了解决可见光通信和无线电波技术的上述缺陷，很有必要研究一种有机融合可见光与无线电波的混合系统。

发明内容

本发明的目的是：提供一种可见光通信网与WLAN的融合方法，从而利用可见光波的免费频谱及可见光通信网的高速下行传输速度，提高WLAN的网络传输速度和系统容量。

本发明的可见光通信网与WLAN异构网络系统，包括多个可见光热点、服务器及WLAN接入节点，多个可见光热点与服务器及WLAN接入节点之间为有线连接，可见光通信网只提供下行链接，各可见光热点之间使用相同频率的光波，移动节点配备可见光接收机及WLAN收发机。

具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：

1）接入阶段：移动节点通过WLAN发送接入请求，若处于可见光热点覆盖区域，则优先接入可见光通信网，否则接入WLAN。

2）切换阶段：若移动节点处于相邻可见光热点重叠覆盖区域的持续时间少于设定阈值，则移动节点在不同的可见光热点覆盖区域之间执行水平切换，否则当移动节点在可见光热点重叠覆盖区域时将从可见光通信网垂直切换至WLAN；若移动节点运动至可见光通信网覆盖边缘或光链路中断时，则执行垂直切换至WLAN。

可见光网络与WLAN融合的具体方法包括：

1-1）移动节点通过WLAN申请上行信道并设置计时器1，如移动节点申请到上行信道后，则进入步骤1-2）；若当计时器1计时结束时，移动节点仍无法申请到空闲上行信道，则接入失败； 

1-2）移动节点检测其是否在可见光网络覆盖区域，若不在，则转步骤1-7）；若在，则设置计时器2，并进入步骤1-3）；

1-3）移动节点通过WLAN上传其所在可见光热点的数据帧帧头和信道状况，服务器接收到此信息后译码可见光通信数据帧帧头文件中的识别码，若识别码属于可见光热点重叠覆盖区域则通过WLAN发送时隙分配失败信息；若识别码显示移动节点没有处于可见光热点重叠覆盖区且光信道增益大于阈值，服务器向移动节点所在的可见光热点发送同步序列及时隙分配信息；

1-4）移动节点若没有接收到同步序列及时隙分配信息或者时隙分配失败信息，则判断计时器2是否计时结束，若没有结束则继续等待，若结束则转入步骤1-7）；

1-5）若移动节点接收到同步序列及时隙分配信息，则接收数据并判断数据接收是否正确，若接收数据发生错误，则通过WLAN向服务器发送接入失败信息，并转步骤1-2），服务器接收到移动节点的接入失败反馈后中断数据传输；若接收数据正确，则在一帧结束后返回步骤1-1）；

1-6）若移动节点接收到时隙分配失败信息，则判断计时器2是否结束，若已经结束则转入步骤1-7），若未结束，移动节点则随机等待一段时间后转步骤1-3）。

1-7）移动节点向WLAN发送接入请求，若接入成功则发送数据并设置计时器3，当计时器3计时结束后转步骤1-2）。

本发明的进一步特征在于：在移动节点接入可见光通信网阶段中，不同的可见光热点被赋予不同的识别号，且相邻热点的识别号相加与其他热点的识别号不同，服务器能够根据识别号之和唯一地判别某一组相邻的可见光热点。

本发明的进一步特征在于：可见光热点周期性地广播光信号，信号帧分为帧头和数据传输时隙两部分，帧头包括同步序列、训练序列和热点识别号三部分。同步序列的作用是使移动节点与可见光热点达到同步；训练序列的作用是使移动节点能够检测可见光信道的信道质量并通过WLAN反馈给服务器；热点识别号的作用是使得服务器能够获知移动节点在网络中的位置。