【专利解密】华为如何利用可见光实现双向数据传输？

【嘉德点评】华为公司的可见光通信技术，利用普遍存在的可见光资源实现接入设备和用户终端短距离通信，节省了现有的通信频谱，同时还可避免无线电通信电磁信号泄露等弱点，快速构建抗干扰、抗截获的安全信息空间。

集微网消息，前不久我国研发的全球首款商品级超宽带可见光通信专用芯片在中国国际智能产业博览会上正式发布, 可支持每秒G比特量级的高速传输, 为室内绿色超宽带信息网络、基于虚拟现实功能的家庭智慧服务、高速无线数据传输等领域的可见光通信应用提供芯片级的产品。

可见光通信技术能够充分利用灯光在照明的同时进行通信和高速率的数据传输，而目前实用化的可见光通信，主要基于LED白光进行通信，据估计，未来LED将占据50%以上的照明市场，推动可见光通信走向商用并快速发展。然而在现有场景中，由于可见光传输具有发送功耗大，传输效率低等问题，只能向用户终端传输下行链路数据，但终端很难采用可见光向设备反馈数据，导致双向通信难以实现，限制了可见光通信的应用。

针对这一问题，在2016年10月17日，华为公司就提出一项名为“可见光通信VLC相关设备及方法”的发明专利（申请号：201480077983.7），申请人为华为技术有限公司。

此专利主要提供了一种可见光通信（VLC）的相关设备以及使用方法，用于实现在终端仅能够接收可见光数据的情况下，能够向可见光设备及时反馈数据。当用户终端在接收设备通过可见光链路传输的数据包后，通过自身所具备的除可见光通信之外的无线通信功能向设备发送数据，从而实现双向数据传输。

图1 用户终端与可见光通信设备结构图

图1左侧展示了用户终端的结构模块，VLC接收模块101用于接收通过可见光链路传输的数据包，并将其传递给102逻辑控制链路（LLC）模块，LLC模块利用接收到的数据包生成带有成功接收标识的响应信息，最后由无线通信模块103将此响应信息转换为射频信号发送给VLC设备。可见光通信设备结构如图1右侧所示，通信模块201用于接收承载响应信息的通信信号，并发送给LLC实体模块202，在LLC模块中根据响应信息数据获取终端成功接收的数据包标识，传输给VLC发射模块203，利用可见光开始下一轮的通信数据传输。在此数据交互过程中，用户终端反馈给VLC设备的通信信号可为WiFi信号，BT信号，IR信号、蜂窝网络信号等。

图2 实现可见光双向通信的方法流程图

可见光双向通信流程图如图2，接入点设备提供服务，集成了VLC灯与短距离无线通信功能，具备VLC发射模块(包括MAC层、物理层、发光器件等)和短距离无线通信模块，如WiFi模块。当用户的数据到达接入点设备时， LLC模块将该数据转换为带有编号的LLC数据包，传递给VLC发射模块，通过VLC灯发送给用户设备。用户设备的VLC接收模块将成功接收的LLC数据包传递给终端的LLC模块，并通过WiFi模块向接入点设备发送一个LLC层的ACK消息，表示终端成功接收。此时接入点设备获取该数据，并计算得到哪些数据被用户成功接收，并确定是否需要进行数据重传。

基于此技术方案，在可见光通信场景下，终端通过无线信号向可见光通信设备反馈上行数据，从而实现了在终端仅能够接收可见光数据的情况下，能够向VLC设备反馈数据，实现双向数据传输，从而利用可见光频谱资源，提高了接入点的通信速率，能够更好地满足用户的数据业务需求。

以上就是华为公司的可见光通信技术，利用普遍存在的可见光资源实现接入设备和用户终端短距离通信，节省了现有的通信频谱，同时还可避免无线电通信电磁信号泄露等弱点，快速构建抗干扰、抗截获的安全信息空间。