[發明專利]基于藍光LED可見光通信的水下物聯網系統

有效

• 申請號: 201610015553.3
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105515680B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 方俊彬;蔣琳;陳哲;魏子賢;張軍;趙曉萌;楊楨;張志平;鄒云
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H04B10/80
• 分類號: H04B10/80
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

本發明公開了一種基于藍光LED可見光通信的水下物聯網系統，該系統以水下設備、水下傳感器、水下終端或水下網關作為節點單元，多個節點單元按照一定的網絡互聯拓撲結構構成水下物聯網系統，節點單元之間以基于藍光LED可見光通信作為信息傳遞手段；水下物聯網系統的網絡互連拓撲結構包括基礎鏈式、菊鏈式或AdHoc網絡。該水下物聯網系統中搭載雙向藍光LED收發模塊的光發射單元采用高亮度藍光LED，解決水下通信可靠性、成本及高頻調制三大問題，光接收單元采用在可見光波段具有高靈敏度的硅PIN光電二極管，解決高速響應，低價格，高可靠性的問題，通過上述措施為水下活動及作業的設備與終端提供高速信息互聯的物聯網系統。

技術領域

本發明涉及水下物聯網系統的技術領域，尤其涉及一種基于藍光LED可見光通信的水下物聯網系統。

背景技術

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，其利用局部網絡或互聯網等通信技術把傳感器、控制器、機器、人和物等通過新的方式聯在一起，形成人與物、物與物相聯，實現信息化、遠程管理控制和智能化的網絡。

隨著人類向海洋以及水下領域的探索逐漸深入，諸如海洋勘探、水環境監測、養殖、捕撈等科研、生產活動對水下信息互聯的需求也更為迫切，水下物聯網應運而生，且越來越受到重視。

構建水下物聯網亟需解決的主要技術問題之一是水下無線通信。目前主要的水下無線通信技術包括水聲通信、水下電磁波通信以及水下光通信：水聲通信傳輸速率最高只能達到150kb/s，且傳播時延大、誤碼率高、發散角極大，容易導致信息泄露，不利于通信安全；電磁波在水下會急速衰減并產生多徑效應，傳播距離短且信道模型復雜；對于水下光通信來說，普通光波在水下會發生反射、折射及散射現象，無法適合水中的長距離傳播，而藍綠激光通信則成本較高。

構建水下物聯網需要解決的另一個主要技術問題是水下的組網互聯問題，包括物-物互聯、物-人互聯、萬維網接入及移動互聯等問題。與陸地物聯網主要采用基于電磁波的近距通信組網技術不同，水對電磁波的衰減作用決定了水下物聯網不適合采用電磁波作為互聯組網技術的核心。

因為450～570nm波段內的藍綠光到藍光在水中的衰減比其他光波段的衰減要小很多，以藍光LED為核心器件的可見光通信具有發光效率高、水下衰減小、通信可靠性高、高速和節約能源等優點，不僅可節省水下通信所需的線纜，并且可與水下照明系統相集成，是一種最具潛力的水下綠色現代高速信息通信技術。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出一種基于藍光LED可見光通信的水下物聯網系統，可為水下活動、水下作業的設備及終端提供高速信息互聯的物聯網系統。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種基于藍光LED可見光通信的水下物聯網系統，該系統以水下設備、水下傳感器、水下終端或水下網關作為節點單元，多個節點單元按照一定的網絡互聯拓撲結構構成水下物聯網系統，

所述節點單元之間以基于藍光LED可見光通信作為信息傳遞手段；

所述節點單元包括雙向藍光LED收發模塊、核心處理模塊、外部接口模塊，其中，所述外部接口模塊用于與其它外圍設備相連從而使得節點單元具備特定的應用功能；所述核心處理模塊用于為應用功能提供運算處理并驅動雙向藍光LED收發模塊以實現水下通信與組網功能；所述雙向藍光LED收發模塊用于實現藍光的發射和接收，完成加載信息的藍光信號的調制解調功能。

優選的，所述水下物聯網系統的網絡互連拓撲結構包括基礎鏈式、菊鏈式或者AdHoc網絡。

優選的，所述水下物聯網系統還包括水面基站，所述水面基站用于接收各節點單元傳輸的信息數據，實現數據處理、監測或者預測功能，所述水面基站遠程接入互聯網。