一种基于动态令牌的多用户可见光双向通信方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于动态令牌的多用户可见光双向通信方法及系统，方法包括：用户终端邀请接入阶段、用户终端申请接入阶段、可见光照明通信灯数据传输阶段和用户终端数据传输阶段。本发明专利技术能够基于令牌的多用户控制体系，使用轮询方法避免冲突，使用申请接入方法来实现令牌网动态可变，进而方便简单的实现了多用户可见光双向通信，实现了可见光双向网络多用户动态接入并提高了网络吞吐率。

A Multi-user Visible Optical Two-way Communication Method and System Based on Dynamic Token

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态令牌的多用户可见光双向通信方法及系统
本专利技术涉及可见光通信
，尤其涉及一种基于动态令牌的多用户可见光双向通信方法及系统。
技术介绍
随着5G通信技术的到来，基于可见光通信的室内组网成为未来5G的一种末端接入方式。可见光通信末端接入网络的基本组成如图7所示，可见光照明通信灯兼具照明和通信功能，通过网络接口连接广域网，下端覆盖多个移动用户终端。使用LED下行广播数据，使用PD(Photo-Diode，光电二极管)接收用户终端的上行数据，实现可见光接入点功能。用户终端使用PD接收广播数据，从中选择地址为自身的数据进行处理，通过LED向灯发送数据，实现了一个可见光双向多用户通信系统。因灯上只有一个PD接收器，当终端多个LED同时发送数据时，将发生冲突导致灯上无法接收。此问题类似于以太网和WiFi中的共享信道碰撞问题，针对这个问题，IEEE802.15.7提出使用CSMA/CA机制来实现冲突避免。CSMA/CA机制借鉴自WiFi体系，其设计较为复杂，且不同于无线电通信，由于LED和PD的高度定向性，用户终端除本节点外，其余节点全部是“隐藏节点”，完全不可能进行载波监听，因此CSMA/CA的一些机制是不起作用的。因此，如何避免CSMA/CA的复杂机制，如何方便简单的实现多用户可见光双向通信，提高网络吞吐率，是一项亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于动态令牌的多用户可见光双向通信方法，能够基于令牌的多用户控制体系，使用轮询方法避免冲突，使用申请接入方法来实现令牌网动态可变，进而方便简单的实现了多用户可见光双向通信，实现了可见光双向网络多用户动态接入并提高了网络吞吐率。本专利技术提供了一种基于动态令牌的多用户可见光双向通信方法，包括：用户终端邀请接入阶段、用户终端申请接入阶段、可见光照明通信灯数据传输阶段和用户终端数据传输阶段；其中：所述用户终端邀请接入阶段，包括：广播邀请接入帧；判断是否收到用户终端发送的申请接入帧，若是，则：将发送申请接入帧的用户终端地址加入终端表；发送确认接入帧，进入可见光照明通信灯数据传输阶段；所述用户终端申请接入阶段，包括：在接收到可见光照明通信灯广播的邀请接入帧后，判断退避计数是否为0，若是，则：发送申请接入帧；判断是否收到可见光照明通信灯发送的确认接入帧且地址正确，若是，则：进入用户终端数据传输阶段；所述可见光照明通信灯数据传输阶段，包括：判断广域网是否有MAC帧需要发送，若是，则广播数据帧，若否，则：判断终端表中是否还有未轮询的终端，若否，则进入用户终端邀请接入阶段，若是，则：从终端表中读取一个终端地址X，广播发送令牌X；判断是否收到用户终端回应，若是，则：判断收到的回应是否为占位帧，若否，则提取MAC帧传给广域网，若是，则：标记终端地址X为已轮询；所述用户终端数据传输阶段，包括：判断是否接收到数据帧，若是，则提取MAC帧传给用户终端MAC层，若否，则：判断是否接收到邀请接入帧，若否，则：判断接收到令牌且地址为本机，若是，则掉线指示设0；判断用户终端MAC层是否有帧需要发送，若是，则发送1个数据帧，若否，则：发送1个占位帧。优选地，在所述用户终端数据传输阶段，当接收到邀请接入帧后，还包括：判断掉线指示是否为0，若否，则进入用户终端申请接入阶段，若是，则：将掉线指示设为1。优选地，在所述可见光照明通信灯数据传输阶段，在未收到用户终端回应后，还包括：将终端地址X从终端表中删除。优选地，在所述用户终端申请接入阶段，在退避计数不为0时，还包括：将退避计数减1；在未收到可见光照明通信灯发送的确认接入帧且地址不正确时，还包括：退避计数赋值。优选地，在所述用户终端邀请接入阶段，在未收到用户终端发送的申请接入帧时，还包括：进入可见光照明通信灯数据传输阶段。一种基于动态令牌的多用户可见光双向通信系统，包括：用户终端邀请接入阶段处理模块、用户终端申请接入阶段处理模块、可见光照明通信灯数据传输阶段处理模块和用户终端数据传输阶段处理模块；其中：所述用户终端邀请接入阶段处理模块，用于：广播邀请接入帧；判断是否收到用户终端发送的申请接入帧，若是，则：将发送申请接入帧的用户终端地址加入终端表；发送确认接入帧，进入可见光照明通信灯数据传输阶段；所述用户终端申请接入阶段处理模块，用于：在接收到可见光照明通信灯广播的邀请接入帧后，判断退避计数是否为0，若是，则：发送申请接入帧；判断是否收到可见光照明通信灯发送的确认接入帧且地址正确，若是，则：进入用户终端数据传输阶段；所述可见光照明通信灯数据传输阶段处理模块，用于：判断广域网是否有MAC帧需要发送，若是，则广播数据帧，若否，则：判断终端表中是否还有未轮询的终端，若否，则进入用户终端邀请接入阶段，若是，则：从终端表中读取一个终端地址X，广播发送令牌X；判断是否收到用户终端回应，若是，则：判断收到的回应是否为占位帧，若否，则提取MAC帧传给广域网，若是，则：标记终端地址X为已轮询；所述用户终端数据传输阶段处理模块，用于：判断是否接收到数据帧，若是，则提取MAC帧传给用户终端MAC层，若否，则：判断是否接收到邀请接入帧，若否，则：判断接收到令牌且地址为本机，若是，则掉线指示设0；判断用户终端MAC层是否有帧需要发送，若是，则发送1个数据帧，若否，则：发送1个占位帧。优选地，所述用户终端数据传输阶段处理模块，还用于：当接收到邀请接入帧后，判断掉线指示是否为0，若否，则进入用户终端申请接入阶段，若是，则：将掉线指示设为1。优选地，所述可见光照明通信灯数据传输阶段处理模块，还用于：在未收到用户终端回应后，将终端地址X从终端表中删除。优选地，所述用户终端申请接入阶段处理模块，还用于：在退避计数不为0时，将退避计数减1；在未收到可见光照明通信灯发送的确认接入帧且地址不正确时，退避计数赋值。优选地，所述用户终端邀请接入阶段处理模块，还用于：在未收到用户终端发送的申请接入帧时，进入可见光照明通信灯数据传输阶段。综上所述，本专利技术公开了一种基于动态令牌的多用户可见光双向通信方法，包括：用户终端邀请接入阶段、用户终端申请接入阶段、可见光照明通信灯数据传输阶段和用户终端数据传输阶段；其中：用户终端邀请接入阶段，包括：广播邀请接入帧；判断是否收到用户终端发送的申请接入帧，若是，则：将发送申请接入帧的用户终端地址加入终端表；发送确认接入帧，进入可见光照明通信灯数据传输阶段；用户终端申请接入阶段，包括：在接收到可见光照明通信灯广播的邀请接入帧后，判断退避计数是否为0，若是，则：发送申请接入帧；判断是否收到可见光照明通信灯发送的确认接入帧且地址正确，若是，则：进入用户终端数据传输阶段；可见光照明通信灯数据传输阶段，包括：判断广域网是否有MAC帧需要发送，若是，则广播数据帧，若否，则：判断终端表中是否还有未轮询的终端，若否，则进入用户终端邀请接入阶段，若是，则：从终端表中读取一个终端地址X，广播发送令牌X；判断是否收到用户终端回应，若是，则：判断收到的回应是否为占位帧，若否，则提取MAC帧传给广域网，若是，则：标记终端地址X为已轮询；用户终端数据传输阶段，包括：判断是否接收到数据帧，若是，则提取MAC帧传给用户终端MAC层，若否，则：判断是否接收到邀请接入帧，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于动态令牌的多用户可见光双向通信方法，其特征在于，包括：用户终端邀请接入阶段、用户终端申请接入阶段、可见光照明通信灯数据传输阶段和用户终端数据传输阶段；其中：所述用户终端邀请接入阶段，包括：广播邀请接入帧；判断是否收到用户终端发送的申请接入帧，若是，则：将发送申请接入帧的用户终端地址加入终端表；发送确认接入帧，进入可见光照明通信灯数据传输阶段；所述用户终端申请接入阶段，包括：在接收到可见光照明通信灯广播的邀请接入帧后，判断退避计数是否为0，若是，则：发送申请接入帧；判断是否收到可见光照明通信灯发送的确认接入帧且地址正确，若是，则：进入用户终端数据传输阶段；所述可见光照明通信灯数据传输阶段，包括：判断广域网是否有MAC帧需要发送，若是，则广播数据帧，若否，则：判断终端表中是否还有未轮询的终端，若否，则进入用户终端邀请接入阶段，若是，则：从终端表中读取一个终端地址X，广播发送令牌X；判断是否收到用户终端回应，若是，则：判断收到的回应是否为占位帧，若否，则提取MAC帧传给广域网，若是，则：标记终端地址X为已轮询；所述用户终端数据传输阶段，包括：判断是否接收到数据帧，若是，则提取MAC帧传给用户终端MAC层，若否，则：判断是否接收到邀请接入帧，若否，则：判断接收到令牌且地址为本机，若是，则掉线指示设0；判断用户终端MAC层是否有帧需要发送，若是，则发送1个数据帧，若否，则：发送1个占位帧。...

【技术特征摘要】
1.一种基于动态令牌的多用户可见光双向通信方法，其特征在于，包括：用户终端邀请接入阶段、用户终端申请接入阶段、可见光照明通信灯数据传输阶段和用户终端数据传输阶段；其中：所述用户终端邀请接入阶段，包括：广播邀请接入帧；判断是否收到用户终端发送的申请接入帧，若是，则：将发送申请接入帧的用户终端地址加入终端表；发送确认接入帧，进入可见光照明通信灯数据传输阶段；所述用户终端申请接入阶段，包括：在接收到可见光照明通信灯广播的邀请接入帧后，判断退避计数是否为0，若是，则：发送申请接入帧；判断是否收到可见光照明通信灯发送的确认接入帧且地址正确，若是，则：进入用户终端数据传输阶段；所述可见光照明通信灯数据传输阶段，包括：判断广域网是否有MAC帧需要发送，若是，则广播数据帧，若否，则：判断终端表中是否还有未轮询的终端，若否，则进入用户终端邀请接入阶段，若是，则：从终端表中读取一个终端地址X，广播发送令牌X；判断是否收到用户终端回应，若是，则：判断收到的回应是否为占位帧，若否，则提取MAC帧传给广域网，若是，则：标记终端地址X为已轮询；所述用户终端数据传输阶段，包括：判断是否接收到数据帧，若是，则提取MAC帧传给用户终端MAC层，若否，则：判断是否接收到邀请接入帧，若否，则：判断接收到令牌且地址为本机，若是，则掉线指示设0；判断用户终端MAC层是否有帧需要发送，若是，则发送1个数据帧，若否，则：发送1个占位帧。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述用户终端数据传输阶段，当接收到邀请接入帧后，还包括：判断掉线指示是否为0，若否，则进入用户终端申请接入阶段，若是，则：将掉线指示设为1。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述可见光照明通信灯数据传输阶段，在未收到用户终端回应后，还包括：将终端地址X从终端表中删除。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述用户终端申请接入阶段，在退避计数不为0时，还包括：将退避计数减1；在未收到可见光照明通信灯发送的确认接入帧且地址不正确时，还包括：退避计数赋值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述用户终端邀请接入阶段，在未收到用户终端发送的申请接入帧时，还包括：进入可见光照明通信灯数据传输阶段。6.一种基于动态令牌的多用户可见光双向通...

【专利技术属性】
技术研发人员：任嘉伟，张二峰，张剑，曲晶，朱义君，汪涛，张艳语，李盾，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南,41