CN114465903B - 一种提高无线光通信网络最大归一化吞吐量的管理***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高无线光通信网络最大归一化吞吐量的管理***，包括与电力***连接的可见光通信***，所述可见光通信***与以太网***互联，所述可见光通信***内包括路径调节***，所述路径调节***包括第一网络流量监测程序、第二网络流量监测程序、数据处理***以及控制***；所述第一网络流量监测程序配置为监测不同用户不同时间段信道带宽情况，所述第二网络流量监测程序配置为监测不同用户不同时间段实际网络流量情况；所述数据处理***配置为用以接收网络流量监测程序提供的数据，同时对数据进行处理；数据处理***将处理结果发送至控制***，通过控制***调配信道，本发明能够最大化吞吐量，优化信道资源配置，提高信道资源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种管理***，尤其涉及一种提高无线光通信网络最大归一化吞吐量的管理***及方法。
背景技术
无线光通信属于通过红外光当做信息的载体，不用光纤等有线信道的传输介质在空气中直接传播光信号的通信模式，现有的无线光通信网络不能够最大化吞吐量，对信道的使用需要进行优化，避免信道使用过程中的信号衰减，最大化提高信道利用率。
发明内容
有鉴于所述，本发明的目的在于提供一种提高无线光通信网络最大归一化吞吐量的管理***，包括与电力***连接的可见光通信***，所述可见光通信***与以太网***互联，所述可见光通信***内包括路径调节***，所述路径调节***包括第一网络流量监测程序、第二网络流量监测程序、数据处理***以及控制***；所述第一网络流量监测程序配置为监测不同用户不同时间段信道带宽情况，所述第二网络流量监测程序配置为监测不同用户不同时间段实际网络流量情况；
优选地，所述数据处理***配置为用以接收网络流量监测程序提供的数据，同时对数据进行处理；
优选地，数据处理***将处理结果发送至控制***，通过控制***调配信道。
作为上述方案的进一步改进：
优选地，所述电力***的主干电力线网络与转换器连接，转换器与发射模块连接，所述发射模块为HB-LED，所述发射模块通过电容装置连接有AWG模块，所述发射模块正对接收模块，所述接收模块连接有一阶RC均衡电路，所述一阶RC均衡电路连接有其他用电设备。
优选地，所述以太网的服务器端有线网络与LED阵列接入点连接，有线网络发送UDP包发送，所述LED阵列接入点进行流控制、包接收及缓冲、负载封装最后串行发送，通过调制器调制后通过照射器发出，光接收机接收到后进行解调，解调后再VLC网络节点进行包检测及串行接收、负载缓冲、UDP包封装、UDP包发送；所述VLC网络节点以太网将包发送至客户端PC。
优选地，所述调制器、光接收机的调制解调技术为OOK-PWM-PPM三种调制技术的组合。
优选地，所述照射器为通过红绿蓝三色进行颜色调配的三芯片LED。
优选地，所述信道的模型为视距链路，所述发射模块正对接收模块。
优选地，所述信道的接入协议为固定分配多址接入协议，包括频分多址、时分多址、码分多址以及波分多址。
优选地，所述发射模块和接收模块均设有通过相互正交、无干扰的脉冲响应的多维滤波器。
优选地，一种提高无线光通信网络最大归一化吞吐量的管理的管理方法，包括：S1、对信道进行均衡分层设置；
S2、以周为单位监测不同住户的带宽数值M1n以及实际网络流量数值M2n，并记录时间戳Tn；
S3、将M1n、M2n代入公式M2nlens2/Sin2M1n＝Gn，所述Gn为该用户的信道利用系数；
S4、对Gn进行排序，同时统计所有能用信道的数量X1，设定每条信道最高容纳系数Gmax，统计所有需要使用信道的用户数X2，提取相关系数，对所有系数进行求和G总，同时对相关系数进行顺序排列G1、G2.....Gn、Gn+1，X1-X2，为正数时分别分配单独信道，当X1-X2＝-Y，将Gn+1-Y与G1、G2.....Gn-Y进行相加，当Gn+1-Y+G1小于Gmax则直接分配到G1所在的信道，当当Gn+1-Y+G1大于Gmax则放弃分配并与G2进行比对,重复上述步骤直到Gn+1-Y完成分配；
S5、继续对Gn-Y、Gn-Y-1....Gn、Gn+1进行分配，直到全部完成信道分配。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.通过控制***调配信道，通过电力***能够为可见光通信***提供能源，可见光***与以太网***互联能够为可见光***提供传播路径，通过第一网络流量监测程序、第二网络流量监测程序能够实时采集分配给不同住户的带宽数值M1n以及实际网络流量数值M2n，通过数据处理***以及控制***从而能够对采集到的数据进行处理，从而计算出信道分配方案，提高信道使用效率，提高吞吐量；
2.通过以太网能够保证光通信***能够与外界进行信息交互，保证局域网络与外部网络进行互联；
3.通过数据处理***对用户流量利用，能够有效进行信道的划分，从而提高信道的利用率，避免信道的浪费。
附图说明
图1为本发明的结构方框图之一。
图2为本发明的结构方框图之二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
如图1-2所示，一种提高无线光通信网络最大归一化吞吐量的管理***，包括与电力***连接的可见光通信***，所述可见光通信***与以太网***互联，所述可见光通信***内包括路径调节***，所述路径调节***包括第一网络流量监测程序、第二网络流量监测程序、数据处理***以及控制***；所述第一网络流量监测程序配置为监测不同用户不同时间段信道带宽情况，所述第二网络流量监测程序配置为监测不同用户不同时间段实际网络流量情况；
所述数据处理***配置为用以接收网络流量监测程序提供的数据，同时对数据进行处理；
数据处理***将处理结果发送至控制***，通过控制***调配信道，通过电力***能够为可见光通信***提供能源，可见光***与以太网***互联能够为可见光***提供传播路径，通过第一网络流量监测程序、第二网络流量监测程序能够实时采集分配给不同住户的带宽数值M1n以及实际网络流量数值M2n，通过数据处理***以及控制***从而能够对采集到的数据进行处理，从而计算出信道分配方案，提高信道使用效率，提高吞吐量。
所述电力***的主干电力线网络与转换器连接，转换器与发射模块连接，所述发射模块为HB-LED，所述发射模块通过电容装置连接有AWG模块，所述发射模块正对接收模块，所述接收模块连接有一阶RC均衡电路，所述一阶RC均衡电路连接有其他用电设备，所述转换器与发射模块均接收到电力***提供的电能，通过电力***能够为光通信***的相关设备提供能源，从而保证光通信***的正常运行。
所述以太网的服务器端有线网络与LED阵列接入点连接，有线网络发送UDP包发送，所述LED阵列接入点进行流控制、包接收及缓冲、负载封装最后串行发送，通过调制器调制后通过照射器发出，光接收机接收到后进行解调，解调后再VLC网络节点进行包检测及串行接收、负载缓冲、UDP包封装、UDP包发送；所述VLC网络节点以太网将包发送至客户端PC，通过以太网能够保证光通信***能够与外界进行信息交互，保证局域网络与外部网络进行互联。
所述调制器、光接收机的调制解调技术为OOK-PWM-PPM三种调制技术的组合，通过三种调制技术的组合从而能够进行复用，从而能够提高传输效率。
所述照射器为通过红绿蓝三色进行颜色调配的三芯片LED，用三芯片的LED进行数据传输，能够在一个芯片上调制，也可同时在三个芯片进行调制，调制带宽较大。
所述信道的模型为视距链路，所述发射模块正对接收模块，因此能量集中，接收信号时的信噪比较大，信号质量好。
所述信道的接入协议为固定分配多址接入协议，包括频分多址、时分多址、码分多址以及波分多址，能够有效保证用户之间资源分配的公平性，能够提高信道资源利用率，使得接入没有碰撞，提高信道时延和吞吐量。
所述发射模块和接收模块均设有通过相互正交、无干扰的脉冲响应的多维滤波器，通过多维滤波器能够为每个用户使用一维滤波器接入网络提供了可能，通过滤波器提供相同的或者叠加的频谱，从而提高吞吐量。
一种提高无线光通信网络最大归一化吞吐量的管理的管理方法，包括：
S1、对信道进行均衡分层设置；
S2、以周为单位监测不同住户的带宽数值M1n以及实际网络流量数值M2n，并记录时间戳Tn；
S3、将M1n、M2n代入公式M2nlens2/Sin2M1n＝Gn，所述Gn为该用户的信道利用系数；
S4、对Gn进行排序，同时统计所有能用信道的数量X1，设定每条信道最高容纳系数Gmax，统计所有需要使用信道的用户数X2，提取相关系数，对所有系数进行求和G总，同时对相关系数进行顺序排列G1、G2.....Gn、Gn+1，X1-X2，为正数时分别分配单独信道，当X1-X2＝-Y，将Gn+1-Y与G1、G2.....Gn-Y进行相加，当Gn+1-Y+G1小于Gmax则直接分配到G1所在的信道，当当Gn+1-Y+G1大于Gmax则放弃分配并与G2进行比对,重复上述步骤直到Gn+1-Y完成分配；
S5、继续对Gn-Y、Gn-Y-1....Gn、Gn+1进行分配，直到全部完成信道分配，通过数据处理***对用户流量利用，能够有效进行信道的划分，从而提高信道的利用率，避免信道的浪费。
本发明的工作原理为：通过电力***为光通信设备供电，所述电力***的主干电力线网络与转换器连接，转换器与发射模块连接，所述发射模块为HB-LED，所述发射模块通过电容装置连接有AWG模块，所述发射模块正对接收模块，所述接收模块连接有一阶RC均衡电路，所述一阶RC均衡电路连接有其他用电设备，从而使得光通信设备能够运行；
通过以太网的服务器端将网络与光通信设备连接，所述以太网的服务器端有线网络与LED阵列接入点连接，有线网络发送UDP包发送，所述LED阵列接入点进行流控制、包接收及缓冲、负载封装最后串行发送，通过调制器调制后通过照射器发出，光接收机接收到后进行解调，解调后再VLC网络节点进行包检测及串行接收、负载缓冲、UDP包封装、UDP包发送；所述VLC网络节点以太网将包发送至客户端PC，从而能够进行光通信；
通过网络流量监测程序从而收集不同住户的带宽数值M1n以及实际网络流量数值M2n，网络流量监测程序提供的数据传输到数据处理***，所述数据处理***安装有处理程序，所述数据处理***将处理结果发送至控制***，通过控制***调配信道；
数据处理***以周为单位通过网络流量监测程序从而收集不同住户的带宽数值M1n以及实际网络流量数值M2n，并记录时间戳Tn；数据处理***程序运行时将M1n、M2n代入公式M2nlens2/Sin2M1n＝Gn，所述Gn为该用户的信道利用系数；对Gn进行排序，同时统计所有能用信道的数量X1，设定每条信道最高容纳系数Gmax，统计所有需要使用信道的用户数X2，提取相关系数，对所有系数进行求和G总，同时对相关系数进行顺序排列G1、G2.....Gn、Gn+1，X1-X2，为正数时分别分配单独信道，当X1-X2＝-Y，将Gn+1-Y与G1、G2.....Gn-Y进行相加，当Gn+1-Y+G1小于Gmax则直接分配到G1所在的信道，当当Gn+1-Y+G1大于Gmax则放弃分配并与G2进行比对,重复上述步骤直到Gn+1-Y完成分配，继续对Gn-Y、Gn-Y-1....Gn、Gn+1进行分配，直到全部完成信道分配。
上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以所述来限定本发明的权利范围，因所述，依本发明申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种提高无线光通信网络最大归一化吞吐量的管理***，包括与电力***连接的可见光通信***，所述可见光通信***与以太网***互联，所述可见光通信***内包括路径调节***，其特征在于：所述路径调节***包括第一网络流量监测程序、第二网络流量监测程序、数据处理***以及控制***；所述第一网络流量监测程序配置为监测不同用户不同时间段信道带宽情况，所述第二网络流量监测程序配置为监测不同用户不同时间段实际网络流量情况；
所述数据处理***配置为用以接收网络流量监测程序提供的数据，同时对数据进行处理；
数据处理***将处理结果发送至控制***，通过控制***调配信道，所述电力***的主干电力线网络与转换器连接，转换器与发射模块连接，所述发射模块为HB-LED，所述发射模块通过电容装置连接有AWG模块，所述发射模块正对接收模块，所述接收模块连接有一阶RC均衡电路，所述一阶RC均衡电路连接有其他用电设备，所述以太网的服务器端有线网络与LED阵列接入点连接，有线网络发送UDP包发送，所述LED阵列接入点进行流控制、包接收及缓冲、负载封装最后串行发送，通过调制器调制后通过照射器发出，光接收机接收到后进行解调，解调后再VLC网络节点进行包检测及串行接收、负载缓冲、UDP包封装、UDP包发送；所述VLC网络节点以太网将包发送至客户端PC；
所述管理***的管理方法，包括：
S1、对信道进行均衡分层设置；
S2、以周为单位监测不同住户的带宽数值M1n以及实际网络流量数值M2n，并记录时间戳Tn；
S3、将M1n、M2n代入公式M2nlens2/Sin2M1n＝Gn，所述Gn为该用户的信道利用系数；
S4、对Gn进行排序，同时统计所有能用信道的数量X1，设定每条信道最高容纳系数Gmax，统计所有需要使用信道的用户数X2，提取相关系数，对所有系数进行求和G总，同时对相关系数进行顺序排列G1、G2.....Gn、Gn+1，X1-X2，为正数时分别分配单独信道，当X1-X2＝-Y，将Gn+1-Y与G1、G2.....Gn-Y进行相加，当Gn+1-Y+G1小于Gmax则直接分配到G1所在的信道，当Gn+1-Y+G1大于Gmax则放弃分配并与G2进行比对,重复上述步骤直到Gn+1-Y完成分配；
S5、继续对Gn-Y、Gn-Y-1....Gn、Gn+1进行分配，直到全部完成信道分配。
2.根据权利要求1所述的提高无线光通信网络最大归一化吞吐量的管理***，其特征在于：所述调制器、光接收机的调制解调技术为OOK-PWM-PPM三种调制技术的组合。
3.根据权利要求1所述的提高无线光通信网络最大归一化吞吐量的管理***，其特征在于：所述照射器为通过红绿蓝三色进行颜色调配的三芯片LED。
4.根据权利要求1所述的提高无线光通信网络最大归一化吞吐量的管理***，其特征在于：所述信道的模型为视距链路，所述发射模块正对接收模块。
5.根据权利要求4所述的提高无线光通信网络最大归一化吞吐量的管理***，其特征在于：所述信道的接入协议为固定分配多址接入协议，包括频分多址、时分多址、码分多址以及波分多址。
6.根据权利要求1所述的提高无线光通信网络最大归一化吞吐量的管理***，其特征在于：所述发射模块和接收模块均设有通过相互正交、无干扰的脉冲响应的多维滤波器。
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