[发明专利]一种光纤/可见光水陆异构网络架构及通信方法

权利要求书

1.一种光纤/可见光水陆异构网络架构，其特征在于，包括：光线路终端OLT，分离/耦合器，n个水下可见光通信网络单元，以及m个水下用户；水下可见光通信网络单元又名UVNU(underwater VLC network unit)；OLT(optical line terminal)；其中OLT与核心网络相连，设置在陆地上；分离/耦合器，n个UVNU，以及m个水下用户均设置在水下部分，构成水下网络；OLT通过光纤连接分离/耦合器，同时，分离/耦合器通过光纤分别连接n个UVNU；n个UVNU通过可见光无线链路分别连接m个水下用户；其中n和m取整数；

每个水下用户收集的数据通过可见光无线链路传输给相连的UVNU，进而通过光纤传输给分离/耦合器和OLT，最终连接到核心网络；同理，核心网络的数据通过光纤传输给OLT，经过分离/耦合器传递给UVNU，UVNU通过可见光无线链路传输给相连的水下用户，实现与核心网络之间的数据交换。

2.如权利要求1所述的一种光纤/可见光水陆异构网络架构，其特征在于，所述的UVNU包括：光纤端收发机、VLC端收发机、数据处理模块和控制模块；其中，光纤端收发机由激光器和光电二极管组成；VLC端收发机由LED和光电二极管组成；VLC(visible lightcommunication)，是指可见光通信；LED(light emitting diode)，是指发光二极管；

VLC端收发机安装在UVNU的表面，光纤端收发机、数据处理模块和控制模块设置在UVNU的内部；

光纤端收发机和VLC端收发机实现的是信号的接收和发送；

数据处理模块对光纤端收发机和VLC端收发机接收到的数据进行放大、滤波、帧格式变换操作，使数据以正确的格式被发送出去；

控制模块控制光纤端收发机、VLC端收发机和数据处理模块功能的实现，包括收发控制、数据处理控制、协议控制和用户接入控制。

3.如权利要求1所述的一种光纤/可见光水陆异构网络架构，其特征在于，所述的可见光无线链路的形成过程如下：

每个UVNU上安装LED灯和光电二极管，其中光电二极管作为接收机；每个水下用户也安装LED灯和光电二极管，光电二极管作为接收机；针对相连的UVNU和水下用户，UVNU上的LED灯发出可见光，每个水下用户上的接收机接收UVNU上的可见光，反之，每个水下用户上的LED灯发出可见光，被相连UVNU上的接收机接收，从而在UVNU与水下用户之间形成可见光无线链路。

4.应用权利要求1所述的一种光纤/可见光水陆异构网络架构的水陆光通信方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、对m个水下用户和n个UVNU分别进行初始化；

针对每个水下用户，当该水下用户连接UVNU时，UVNU为该水下用户分配识别码和资源；

当某个UVNU连接OLT时，OLT同理为该UVNU分配标识码和时隙资源；

步骤二、某水下用户收集到数据后，通过可见光无线链路上行传输给相连的UVNU；

步骤三、UVNU收到数据后，通过OLT分配的时隙资源，利用光纤将数据传输给OLT；

步骤四、OLT接收数据后，根据数据帧中的目的地址判断是否为陆地终端，如果是，则OLT将收到的数据向上发送到核心网，通过核心网传输后到达目的终端；否则，进入步骤五；

步骤五、数据帧的目的地址是水下用户，OLT将目的地址所连的UVNU的标识码添加到数据帧中，通过广播方法经过光纤传输给n个UVNU中；

步骤六、每个UVNU分别判断收到的数据中标识码是否与自身的标识码相同，如果相同，进入步骤七；否则丢弃数据；

步骤七、标识码相同的某UVNU接收到数据后，将目的水下用户的识别码添加到数据帧中，通过可见光无线链路将数据广播出去；

步骤八、每个水下用户收到数据后，判断数据中的识别码是否与自身识别码相同，如果相同，对数据进行解调后，以文字、语音或视频的形式呈现给用户；否则丢弃数据。

5.如权利要求4所述的一种水陆光通信方法，其特征在于，所述的步骤三具体为：UVNU的控制模块控制VLC端收发机接收水下用户的数据，数据处理模块对接收的数据进行处理，通过光纤端收发机将数据利用光纤传输给OLT。