[发明专利]一种基于可见光通信的家庭网络系统

说明书

技术领域

本发明涉及家庭网络技术领域，尤其是一种基于可见光光通信的 家庭网络系统。

背景技术

LED灯具有亮度高、寿命长、性能稳定、节省能源等优点，它 将成为下一代的照明工具。由于的高灵敏度和线性调制特性，因此 照明系统具有传输信号的能力。与传统的红外和无线电通信相比， 可见光通信具有发射功率高、无电磁干扰、无需申请频谱资源和室 内不会出现数据泄漏等优点。照明灯无线通信能够在照明的同时实 现通信功能，既节能又减少了重复投资，因此，可见光通信系统具 有显著的研究意义和较大的发展前景，已被公认为一种新兴的短距 离高速无线通信系统。

家庭网络(HomeNetwork)是融合家庭控制网络和多媒体信息 网络于一体的家庭信息化平台，是在家庭范围内实现信息设备、通 信设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、照明设备、保安(监 控)装置及水电气热表设备、家庭求助报警等设备互连和管理，以 及数据和多媒体信息共享的系统。涉及到了电信、家电、IT等行业。 同时，家庭网络系统是现代智能家居的基础。

发明内容

本发明的发明目的是，克服现有技术方法的不足，提供了一种 能够简化通信光源布线，将可见光通信技术、电力线载波通信技术 融合现有家庭网络的基于可见光通信的家庭网络系统。

为实现上述发明目的，提出了如下技术方案：

一种基于可见光通信的家庭网络系统，包括家庭网关设备、 LED驱动装置和多个网络用具，其中，所述家庭网关设备通过宽带 接入装置与外部网络连接，然后与个人消费终端连接，如个人电脑、 手机等；所述家庭网关设备还设置有备用接口，用于各种扩展应用 的安装与连接。所述LED驱动装置通过电力线通信PLC与家庭网关 设备连接，用于将网络信号转换为LED光信号，所述多个网络用具 上分别设置有光信号接收装置，用于接收所述LED光信号；LED和 处在其照射范围内的多个网络用具组成封闭的单向通信单元；所述 各个通信单元通过电力线通信PLC总线与家庭网关设备互联，实现 相互独立的双向通信。

可选的，所述网络用具或LED也可以通过备用接口连接至其他 控制设备。因此，该系统可以方便地嵌入到其他网络中，构建分布 式网络大系统。

家庭网关既要实现内部设备之间的互联，又要通过各种接口连 接外网，实现信息的交互和共享。因此，家庭网关是整个网络系统 的控制中心。家庭网关需具有易于操作的人机交互接口，同时设备 要有小巧、低功耗、安装方便等特点。

所述家庭网关设备包括中央处理器及其最小外围电路、电力线 通信PLC模块、显示器、触摸模块以及外围接口；所述外围接口包 括供电接口、JTAG接口、以太网接口、USB接口、RS485接口、 RS232接口、SPI接口；所述触摸模块包括触摸面板和A/D转换器， 所述中央处理器连接A/D转换器之后与触摸面板连接；所述中央处 理器还连接有EEPROM存储器、SDROM存储器、NORflash闪存；所述 中央处理器通过总线缓存器与显示模块连接，所述显示模块包括显 示控制器、显示器、NANDflash闪存以VRAM存储器。所述RS485接 口与电力线通信PLC模块连接，所述电力线通信PLC模块包括单片 机和调制解调器。

所述LED驱动装置包括电力线通信PLC模块、微控制器模块、 AC/DC恒流驱动模块；所述LED采用串联的方式连接，所述微控制 器模块用于桥接电力线通信PLC和可见光通信VLC；所述AC/DC恒 流驱动模块构成离线反激式恒流源驱动电路，实现350mA的恒定电 流输出；电光信号的转换通过开关管快速通断LED灯实现。

所述多个网络用具是系统的终端设备，包括光电转换模块和控 制模块；所述光电转换模块包括前置放大器、滤波器、放大器以及 锁相放大器；用于将探测器输出的光电流转换为电压信号；所述控 制模块输出各种简单或者复杂的控制信号，具有继电器、串行接口、 开关阵列、USB、IR红外线多个输出端口。

该发明的有益效果：

本发明的基于可见光通信的家庭网络系统，同时运用了可见 光通信和电力线载波PLC通信。将室内可见光通信引入家庭网络, 给家庭网络系统引入了一种新的通信方式。同时,可见光通信与电 力线载波PLC通信相结合,可以避免白光LED复杂的布线问题。可 见光通信嵌入到家庭网络中,推动了可见光通信的发展和应用,具 有巨大的市场前景。