[發明專利]一種基于可見光通信應用的數據流過渡機制

在審

• 申請號: 201711006465.8
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107707305A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 孫桂玲;葉旭東;趙唯薦;王若斌
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/27;H04L12/863;H04L12/801
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】本發明公開了一種基于可見光通信應用的數據流過渡機制，屬于可見光通信技術關鍵設備設計領域。

【背景技術】

近年來，可見光通信(Visible Light Communication，VLC)作為一個新的通信技術，正在逐漸走進學術界的視野。可見光通信，可通俗理解為“燈泡通信”，它以激光、LED等一系列發光器件為載體，用可見光頻段的電磁波作為載波，將數據信息調制到可見光上，從而實現通過其通信的目的。目前學界和業界所定義的可見光通信概念始于2000年。作為一種新興的無線通信技術，可見光通信有很多優點：

1)帶寬范圍寬(380nm-780nm，相當于405THz)，不受使用許可證限制；

2)安全性高，保密性好；

3)綠色環保；

4)在準確方向定位上具有明顯優勢；

5)能夠替代無線電在某些電磁干擾敏感的特定場合(如飛機、醫院、核電站或者石油鉆探等)中的應用，對現行已有的無線通信場景具有極大的補充作用。

目前可見光通信的通信速率已經具有飛躍級的提升，因此相關應用場景的設計也應運而生。鑒于目前單路LED通信實時速率已經遠遠高出百兆全雙工以太網的帶寬100Mbps，因此有必要設計一款能夠使上網速率接近目前LED峰值速率的設備。但是以太網標準中只有10M、100M、1000M三個速率檔位，而目前的LED峰值速率處于100M和1000M范圍之間，LED的峰值速率反映的恰是其最小脈寬。1000M以太網，如1000BASE-T介質(即銅線)，它使用的是4D-PAM5技術，然而基于目前的LED可見光通信技術，光路的最小脈寬尚不能達到1000BASE-T的碼元脈寬，因此無法直接進行互連，而目前市場上還沒有針對這方面應用的芯片或者設備，因此基于對應用場景設計的需求，有必要設計一款能夠適配以太網和可見光信道的設備來填補這類應用需求。本發明屬于這一設備的核心技術。

本發明針對可見光通信應用，通過多種數據流緩存以及數據流量控制技術，具有針對性地解決了當前可見光通信領域所面對的與現行通信接口速率不匹配的問題，很好地解決了該領域在接口適配方面的問題，極大拓寬可見光通信技術未來的應用場景。

【發明內容】

本發明的目的是解決可見光通信在接口適配方面的問題，從而拓寬可見光通信技術在未來的應用場景。

發明提出了一種針對于全雙工以太網與可見光通信信道之間的數據流時鐘域平滑切換機制，包括如下部分：

(1)連續數據流的預處理：包括以太網幀的識別和幀頭剝離，和可見光通信端數據流的組裝；

(2)先入先出邏輯：采用存儲轉發策略，將數據幀從輸入時鐘域跨越至輸出時鐘域，且保持數據流的連續性；

(3)流量控制機制：根據輸出時鐘側信道帶寬的需求，采用多種機制，限制輸入時鐘側的數據流的帶寬；

(4)碎片清除機制：消除因緩存區意外溢出而造成的數據碎片的堆積現象。

本發明解決了不同速率接口之間的數據流過渡問題，在保證功能穩定的基礎之上，還具有較小的系統邏輯量，從而既準確高效又精簡節約地實現了數據流在不同時鐘域之間切換的功能。

【本發明的優點和積極效果】

與現有技術相比，本發明具有如下優點和積極效果：

第一，系統邏輯量小，能夠以較小的邏輯使用量來準確實現雙向數據流緩存的功能；

第二，輸出端時鐘寬度任意可調，從而能夠充分滿足可見光通信信道在速率上的各種不同要求；

第三，系統采用多種流量控制機制，來保證以太網數據流穩定連續的傳輸；

第四，數據流的傳輸速率可以達到并穩定處于峰值凈載荷值，并且能夠滿足各種以太網應用。

【說明附圖】

圖1為數據流緩存機制緩存器數據深度隨時間變化的描述圖。

【具體實施方式】

本發明為可見光通信系統邏輯的核心部分，負責將同步于以太網端時鐘的數據流同步到光路端數據時鐘，從而實現數據在不同接口之間的適配功能。本設計中的緩存邏輯，不論是從下行到上行，還是從上行到下行，都一律定義數據流從輸出端時鐘同步至輸出端時鐘。換言之，輸入端時鐘慢于輸出端時鐘，緩存中的數據不會有丟失；如果輸入端時鐘快于輸出端時鐘，緩存邏輯會根據當前緩存深度做出相應策略，保證緩存區中不出現數據碎片，從而保證數據流的接續傳輸。