一种基于电力线和可见光通信的局域网结构的制作方法

一种基于电力线和可见光通信的局域网结构的制作方法
【专利说明】
[0001 ](一)
技术领域
本发明属于局域网构建技术领域，特别涉及一种基于电力线和可见光通信的局域网结构。
[0002](二)
【背景技术】
目前，传统的局域网构建方法是楼层之间和房间之间采取光纤连接，房间内部采取网线或WIFI连接，在网络交换机等设备支持下实现各计算机终端的网络互联。
[0003]虽然光纤接入提高了网络数据传输速率，但在楼层之间和房间之间布设光纤，尤其是在那些原本没有预设弱电线井和弱电线路桥架的老旧建筑间布设光纤时，费用高，施工难度大，有的地方受条件限制，根本无法布设光纤线路，且光纤受损维修时，对维修环境和技术有着严苛要求，修复周期长，维修成本高。
[0004]房间内部各计算机终端采取网线互联时，线路稍长则信号衰减变大，误码率增高，并且影响美观;室内各计算机终端如采取WIFI互联时，则会产生电磁辐射，污染环境，并且依靠WIFI进行信号传输时，也受周边电磁环境和建筑物场景(墙壁厚度、钢筋用量等)影响，造成信号覆盖一致性差，甚至局部信号不稳定，由于电磁信号的辐射特点，也存在着用户信息泄漏的隐患。
[0005]传统的光纤加网线(或WIFI)的局域网构建方式，楼层之间、房间之间需要铺设或架设光纤，受环境影响大，费用高，维护难度高;房间内采用五类或六类网线互联时，线路易老化，随线路变长信号衰减造成误码率升高，计算机终端数目较多时，线路故障后检修困难，预埋线路发生故障更换新线路时，施工难度更大；房间内采用WIFI互联时，则会产生电磁辐射，污染环境，并且依靠WIFI进行信号传输时，也受周边电磁环境和建筑物场景(如墙壁厚度、户型结构、墙体钢筋用量等)影响，信号覆盖不均匀，个别区域无信号或信号不稳定，由于电磁信号的辐射特点，也存在着用户信息泄漏的隐患。
[0006](三)

【发明内容】

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种节约成本、操作便捷、稳定性高、维修方便可降低环境污染、避免泄密的基于电力线和可见光通信的局域网结构。
[0007]本发明是通过如下技术方案实现的:
一种基于电力线和可见光通信的局域网结构，包括网络源和置于室内的计算机，其特征是:所述网络源与室外电力猫相连接，室外电力猫与火线和零线上的室外耦合器相连接，火线和零线分别与室内耦合器相连接，室内耦合器与室内电力猫相连接，室内电力猫连接有可见光集线器，可见光集线器分别与白光LED灯和光电检测器相连接，计算机连接有用户适配器。
[0008]所述网络源与室外电力猫之间连接设有路由器和交换机。
[0009]所述火线和零线与电能表相连接。
[0010]本发明的有益效果是:
(1)、可充分利用电力线、白光LED照明灯等基础设施，无需新增布线，可以节省大量新增投资且操作便捷。与传统的光纤加网线方法相比，该方法构建的网络运行稳定性更高，线路故障时维修方便且成本更低；
(2)、可以快速经济地解决网络接入“最后一公里”的瓶颈问题，利用电力线和照明灯具全天候工作的特点，可轻松实现局域网数据、电力供应和日常照明于一体的综合应用，也可以在智能电器控制、数字化校园服务、小区安防等领域得到应用；
(3)、可以无需要申请电磁频谱，有效降低电磁辐射造成的环境污染，由于光线的易遮挡性，可有效解决传统方法构建局域网时因室内网络信号电磁泄漏造成的失泄密问题。
[0011](四)
【附图说明】
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0012]附图1为本发明的拓扑结构示意图；
附图2为本发明的原理框图；
图中，1网络源，2计算机，3室外电力猫，4火线，5零线，6室外耦合器，7室内耦合器，8室内电力猫，9可见光集线器，10白光LED灯，11光电检测器，12用户适配器，13路由器，14交换机，15电能表。
[0013](五)
【具体实施方式】
附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括网络源1和置于室内的计算机2，网络源1与室外电力猫3相连接，室外电力猫3与火线4和零线5上的室外耦合器6相连接，火线4和零线5分别与室内耦合器7相连接，室内耦合器7与室内电力猫8相连接，室内电力猫8连接有可见光集线器9，可见光集线器9分别与白光LED灯10和光电检测器11相连接，计算机2连接有用户适配器12。网络源1与室外电力猫3之间连接设有路由器13和交换机14。火线4和零线5与电能表15相连接。
[0014]采用本发明的一种基于电力线和可见光通信的局域网结构，依托楼层之间、房间之间既设的电力线路和其它配套设备，实现干线网络数据交换与传输，以克服光纤架设的高成本、难维护等问题;利用白光LED照明灯具和其它配套设备，实现室内网络数据交换与传输，以克服网线方式的线路变长误码率升高，检修和更换新线路困难的问题。还可以克服采用WIFI互联时，电磁辐射污染环境，易受周边电磁环境和建筑物场景(如墙壁厚度、户型结构、墙体钢筋用量等)影响，信号覆盖不均匀及用户信息易泄漏等问题。
[0015]采用本发明的一种基于电力线和可见光通信的局域网结构，包括楼层之间(或房间之间)通信链路构建、房间内通信链路构建两个部分，这两个链路互相衔接，构成一个完整的数据通信链路，依托该链路，实现网络数据的交换与传输。
[0016]楼层之间(或房间之间)通信链路主要包括:电力线数据调制解调器(简称为电力猫)、电力线数据耦合器、电力线等部分。为方便描述，将楼层间(或房间之间)的通信链路分为前向路由和逆向路由。前向路由中，网络源1经室外电力猫3调制形成格式数据包，通过电力线数据耦合器(简称室外耦合器6)，格式数据包进入楼层内既设的电力线并沿电力线的火线4和零线5传向各房间，房间内安装的室内耦合器7将数据取出，通过室内电力猫8将格式数据包解调出网络数据，向后面的连接的端接设备传输;如上述前向路由类似，逆向路由中，各用户计算机2终端的网络数据经室内电力猫8调制成格式数据包后，通过室内耦合器7将该格式数据包送入电力线的火线4和零线5，室外耦合器6将格式数据包取出经室外电力猫3解调出网络数据，上传到相应的网络交换机14，实现网络数据的交换传输。因为网 络数据无法跨越电能表15，所以格式数据包不会向设计区域外传输而造成失泄密。
[0017]房间内通信链路主要包括:可见光通信集线器(VLC集线器)、光电检测器、用户适配器、白光LED灯等部分。为方便描述，将房间内的通信链路也区分为前向路由和逆向路由。前向路由中，如前所述，室内电力猫8已从格式数据包解调出网络数据，此网络数据送入可见光集线器9后，数据被调制到光谱中经由白光LED灯10以广播的方式向各用户计算机2终端传输，为保证信号稳定性，室内可设置多个白光LED灯10(称为主光源)组成LED阵列，这些白光LED灯10除担负网络数据的传输外，还承担室内照明的任务，室内的各计算机2终端通过分别设置的用户适配器12接收端接收光信号完成光信号向电信号转换并解调出网络数据，通过数据包中的用户地址判断数据包是否属于自己，如果是则接收，否则就丢弃。逆向路由中，计算机2终端的数据经用户适配器12发送端调制到光谱中，由用户适配器上的定向白光LED灯10(称为用户光源，发射面积较小，且调整成定向照射状态)，传输至房顶的光电检测器11，光电检测器11将光信号还原成电信号，此电信号经可见光集线器9进一步处理还原出用户数据并根据通用标准将数据打包成网络数据，根据目标地址决定在室内各计算机2终端间传输或经电力猫向外传输。可见光集线器9是室内网络结构的核心组成部分，它既负责接收来自室内计算机2终端的信息，又通过电力猫接收外网信息，然后分时段将收到的信息通过主光源向室内各计算机2终端广播(各计算机2终端根据数据包的目标地址决定是否提取各数据包)，另外它经电力猫与外部网络连接，实现内外网络间网络数据的交换与传输。
[0018]采用本发明的一种基于电力线和可见光通信的局域网结构，集成应用电力线通信技术和可见光通信技术构建局域网基本链路，代替传统的光纤加网线(或WIFI)的构建方法，利用楼层和房间既设的电力线，不需要额外架设光缆、网线等线路，可快速低成本开通数据传输链路;利用室内白光LED灯具及配套设置，在不影响照明情况下实现网络数据无辐射、高速保密传输。通过电力线、墙壁电源插座、白光LED等既设资源及其它配套设施，可以方便实现区域内计算机终端、网络打印机、PAD、智能手机等设备的网络互联和互操作，从而快速构建一个智能化的局域网络。
[0019]采用本发明的一种基于电力线和可见光通信的局域网结构，为某学校一幢3层教学楼构建一个校园局域网作为本发明的一个实例，该教学楼共用一个电能表，楼内有I个微机室和10个多媒体教室，每个微机室配15台电脑，每个媒体教室配I台电脑。要求将这些电脑组成局域网，并能访问校园外部网络。
[0020]1、从大楼主网络交换机电口引接一条网线至电力猫，在大楼电能表出口火线与零线上分别安装信号耦合器，将电力猫信号线与耦合器相连。
[0021 ] 2、微机室和教室内在任意选取一个供电插座，将室内电力猫插入供电插座(室内电力猫与信号耦合器是集成在一起的)，室内电力猫输出的信号引接至可见光通信集线器，为方便室内线路引接，一般将可见光通信集线器固定在房顶，根据室内计算机终端位置和照明需要，确定白光LED灯具(安装在房顶)的个数和位置并安装固定，根据室内计算机位置和数量，确定光电检测器(安装在房顶)的数量和安装位置，将白光LED灯和光电检测器与可见光通信集线器相连接，每一个计算机终端都配置一个用户适配器，用户适配器一般安装在计算机附近，并调整用户适配的定向白光LED灯的角度，使用与房顶对应的光电检测器对准，用户适配器接收端与房顶的白光LED灯间应无遮挡。
[0022]3、大楼主网络交换机的网络数据由电力猫调制后，经耦合器送入电力线进行传输，信号沿电力线进入各教室和微机室，室内电力猫将耦合器取出的信号进行解调还原出网络数据，送往可见光通信集线器，可见光通信集线器将网络数据调制到光谱中通过白光LED灯向各个计算机终端广播，各计算机终端通过配置的用户适配器接收、解调还原出网络数据，根据网络数据中的目标地址确定接收或丢弃该数据。同理，各计算机终端的数据包也通过用户适配器调制成光信号发送给房顶的光电检测器，经光电检测器接收并转换成电信号后送交可见光通信集线器，可见光通信集线器将电信号封装成标准的网络数据并传送给室内电力猫进行调制，然后耦合到电力线上进行传输，室外配置的电力猫把耦合来的信号进行解调还原成网络数据包后推送给大楼主网络交换机，这样就实现了楼内各计算机之间和楼内各计算机与外部网络的数据交换与传输。
【主权项】
1.一种基于电力线和可见光通信的局域网结构，包括网络源(1)和置于室内的计算机(2)，其特征是:所述网络源(1)与室外电力猫(3)相连接，室外电力猫(3)与火线(4)和零线(5)上的室外耦合器(6)相连接，火线(4)和零线(5)分别与室内耦合器(7)相连接，室内耦合器(7)与室内电力猫(8)相连接，室内电力猫(8)连接有可见光集线器(9)，可见光集线器(9)分别与白光LED灯(10)和光电检测器(11)相连接，计算机(2)连接有用户适配器(12)。2.根据权利要求1所述的一种基于电力线和可见光通信的局域网结构，其特征是:所述网络源(1)与室外电力猫(3)之间连接设有路由器(13)和交换机(14)。3.根据权利要求1所述的一种基于电力线和可见光通信的局域网结构，其特征是:所述火线(4)和零线(5)与电能表(15)相连接。
【专利摘要】本发明属于局域网构建技术领域，特别涉及一种基于电力线和可见光通信的局域网结构。该基于电力线和可见光通信的局域网结构，包括网络源和置于室内的计算机，其特征是：所述网络源与室外电力猫相连接，室外电力猫与火线和零线上的室外耦合器相连接，火线和零线分别与室内耦合器相连接，室内耦合器与室内电力猫相连接，室内电力猫连接有可见光集线器，可见光集线器分别与白光LED灯和光电检测器相连接，计算机连接有用户适配器。本发明的有益效果是：节约了成本，操作便捷，稳定性高，维修方便可降低环境污染，避免了泄密，且不影响正常照明。
【IPC分类】H04B10/116, H04B3/54, H04L12/28
【公开号】CN105490891
【申请号】CN201510214892
【发明人】张伟
【申请人】济南骄泰信息技术有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年4月30日