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室内可见光网络组网架构与资源分配

发布时间:2018-11-05 08:34
【摘要】:近年来,伴随着流媒体、移动互联网、移动多媒体等新业务不断涌现,无线通信的带宽需求愈来愈大。国家中长期科技规划发展纲要中也提出掌握宽带无线移动通信、下一代网络等核心技术的信息技术发展目标。然而,无线通信发展受到微波频段频谱资源紧张的制约,在现有频段上通过技术改进来提高带宽,效果也十分有限。因而近年来陆续出现了毫米波通信和太赫兹通信等研究热点,都是旨在将无线通信所用频段向更高频率方向拓展,以提高传输带宽。而随着白光LED器件的出现,利用频率更高的可见光频段进行无线通信成为可能,不仅理论上可以达到更高的传输速率,同时避开了紧张的无线授权波段。另一方面,能源是制约我国国民经济发展的重要资源,随着通信容量的爆炸式增长,通信设备的能耗问题变得异常突出。有了这样的大前提和背景,国家已经开始倡导绿色通信。白光LED器件被称为下一代绿色固体光源,与荧光光源相比具有更低的功耗、更高的亮度和更小的尺寸,同时其发出的光可以用作载波调制信号,因而实现了绿色照明和节能通信的结合。此外,可见光频段的光波对人体无伤害,可以保证长时间通信下的环保安全。因此,基于白光LED的室内可见光通信技术是一种绿色环保、灵活高速的新型宽带通信技术。同时该技术符合国家发展宽带通信、绿色通信的战略需求。 基于白光LED的室内可见光通信技术中,通信光源采用下一代绿色固体照明器件白光LED,而传输信道则为室内自由空间,该技术将光通信和无线通信进行融合,结合了二者优点,是一种高速灵活、绿色环保的新型通信技术。该技术可以应用在多种场合中,具有重要的研究意义和应用价值。当前该领域的研究主要集中在系统级,网络级问题的研究刚刚起步,本文以IEEE802.15.7标准为理论基础,主要针对这种通信方式组网过程面临的上下行传输、组网模型与异构融合机理这三大关键理论挑战展开深入研究,以揭示非相干光自由空间传输规律为突破口,取得原创性成果:构建适用于可见光通信网络的新型接入网组网模型,并提出室分复用(RDM:Room DivisionMultiplexing)的多址方式,该多址方式与传统的广播式可见光通信网络相比,大大提高了网络的吞吐量,并且还搭建了室内可见光通信的实验平台,实现了上述VLC-Wi-Fi异构融合网络。另外提出一种可见光通信网络与LTE网络融合的思想,给出双模终端在两个网络之间切换的信令流程图。从而形成相对完整的一套可见光通信组网模型与实现理论,为其早日实用化奠定理论上的坚实基础。
[Abstract]:In recent years, with the streaming media, mobile Internet, mobile multimedia and other new services continue to emerge, the demand for bandwidth of wireless communication is increasing. The information technology development goal of mastering the core technologies such as wideband wireless mobile communication and next generation network is also put forward in the national medium and long term science and technology planning and development program. However, the development of wireless communication is restricted by the shortage of microwave frequency spectrum resources. In recent years, millimeter-wave communications and terahertz communications have emerged in recent years, which are aimed at expanding the frequency band used in wireless communication to higher frequency to improve the transmission bandwidth. With the appearance of white LED devices, it is possible to use the higher frequency visible light band for wireless communication, which can not only achieve a higher transmission rate in theory, but also avoid the tight wireless authorized band. On the other hand, energy is an important resource that restricts the development of our national economy. With the explosive growth of communication capacity, the energy consumption of communication equipment becomes more and more serious. With such a premise and background, the country has begun to advocate green communication. White LED devices are called the next generation of green solid light sources. They have lower power consumption, higher brightness and smaller dimensions than fluorescent light sources, and the light they emit can be used as carrier modulated signals. Therefore, the combination of green lighting and energy saving communication is realized. In addition, visible light wave is not harmful to human body, which can ensure environmental protection and safety under long time communication. Therefore, the indoor visible light communication technology based on white LED is a kind of green, flexible and high speed broadband communication technology. At the same time, the technology meets the national development of broadband communications, green communications strategic needs. In the indoor visible light communication technology based on white light LED, the next generation green solid illumination device white light LED, is used as the communication light source and the transmission channel is indoor free space. Is a kind of high-speed flexible, green environmental protection new communication technology. This technology can be applied in many situations, and has important research significance and application value. At present, the research in this field is mainly focused on the system level, and the research on the network level problem has just started. Based on the IEEE802.15.7 standard, this paper mainly focuses on the uplink and downlink transmission in the process of constructing the network in this communication mode. The three key theoretical challenges of networking model and heterogeneous fusion mechanism are deeply studied, and the breakthrough point is to reveal the free space transmission law of incoherent light. The original achievements are as follows: a new access network model suitable for visible light communication network is constructed, and a multiple access mode of room division multiplexing (RDM:Room DivisionMultiplexing) is proposed, which is compared with the traditional broadcast visible light communication network. The throughput of the network is greatly improved, and the experimental platform of indoor visible light communication is built to realize the VLC-Wi-Fi heterogeneous fusion network. In addition, an idea of fusion of visible light communication network and LTE network is proposed, and the signalling flow chart of switching between two networks is given. Thus, a relatively complete set of visible light communication networking model and realization theory are formed, which lays a solid theoretical foundation for its early application.
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN929.1

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本文编号:2311518

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