CN103812561A - 基于LiFi灯光与二维码的传输装置及通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于LiFi灯光与二维码的传输装置，属于计算机通信技术领域。其包括分别与发送主机连通的发送模块、二维码扫描模块和分别与接收主机连通的接收模块、二维码显示屏；发送模块与接收模块物理隔离，发送模块中的LED灯对准接收模块中的光电倍增管；所述二维码显示屏位于二维码扫描模块取景范围内。本发明通过二维码系统实现数据传输过程中实现验证，提高了数据传输可靠性和传输效率，其LiFi灯光传输数据、二维码系统传输ACK应答信号，实现了上下行差异化通信，保证了传输速率。本发明还提供了一种基于LiFi灯光与二维码的传输装置的通信方法，通过在无物理连接的收发模块之间通信，确保了通信安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种网间传输装置及通信方法，具体讲是一种基于LiFi灯光与二维码的传输装置及通信方法，属于计算机通信技术领域。
背景技术
计算机网络通信现已经成为世界各行各业间信息交流的基本工具，但现有通信网络及通信设备都是大都是基于传统的通信协议来完成，并且都建立在传统的物理链路的基础上，通信安全得不到有效保证，无法满足军队、国家安全部门等保密单位的通信需求。
2013年1月11日，中国发明专利申请CN103067405A公开了一种跨网安全传输方法及其装置，其通过数据处理器整理数据信息后把需要传输的数据转换成二维码图形输出到显示屏，通过扫描头隔空扫描二维码图形并读取字符串、经过数据处理器转换后传输给另一个独立网络。但通过二维码单次传输的信息容量有限，传输速度相对较慢，无法实现数据跨网快速传输；此外该装置结构复杂，
Li-Fi(Light Fidelity)是一种全新的无线数据传输技术，它是一种利用光源发出的光传输数据的技术，其通过LED光源的快速开、光切换，或者强、弱切换，实现对信息的二进制编码和发送，现以实现跨网间数据的单向、快速和安全传输。
本发明是针对对本申请人在先发明专利申请一种基于LiFi灯光与二维码的安全传输系统的改进，由于其在数据传输过程中无法对数据进行实时验证、导致传输误码率高、传输效率相对较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种传输误码率低、传输速度快、传输过程安全的基于LiFi灯光与二维码的传输装置及通信方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于LiFi灯光与二维码的传输装置，包括分别与发送主机连通的发送模块、二维码扫描模块和分别与接收主机连通的接收模块、二维码显示屏；发送模块与接收模块物理隔离，发送模块中的LED灯对准接收模块中的光电倍增管；二维码显示屏位于二维码扫描模块取景范围内。
本发明中，发送模块由依次连接的数据接口、信号处理编码调制模块、光驱动电路和LED灯组成；
本发明中，接收模块由依次连接的光电倍增管、带通滤光器、滤波主放模块、信号处理同步解调模块和数据接口组成。
为了保证光信号的稳定可靠传输与接收，发送模块的LED灯与接收模块的光电倍增管设置在同一条直线上。
为减少信号传输过程中杂光的干扰，发送模块的LED和接收模块的光电倍增管设置在同一密封遮光的箱体内。
本发明还提供了一种基于LiFi灯光与二维码的传输装置的通信方法，包括以下步骤：
1)、发送主机将数据编码后传输至发送模块经处理后传输至接收模块；
2)、接收模块将接收到的信息进行还原处理后发送到接收主机解码；
3)、如接收数据正确，接收主机将ACK应答信号编码成二维码传输至二维码显示屏；
4)、二维码扫描头将扫描到的二维码传输到发送主机解码，发送主机收到ACK应答信号后继续发送下一数据；发送主机如果超时没收到ACK应答信号，则重发。
本发明的有效果在于：(1)、本发明通过二维码系统实现数据传输过程中实时验证，提高了数据传输可靠性和传输效率；(2)、本发明中LiFi灯光传输数据、二维码系统传输ACK应答信号，进行上下行差异化通信，保证了传输速率；(3)、本发明装置中收发模块无任何物理连接、装置接口透明，确保了通信安全。
附图说明
图1为本发明基于LiFi灯光与二维码的传输装置整体结构图；
图2为本发明传输装置中的发送模块原理框图；
图3为本发明传输装置中的接收模块原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1所示，本发明的基于LiFi灯光与二维码的传输装置，包括发送主机1、接收主机2、发送模块3、接收模块4、二维码扫描模块5、二维码显示屏6，其中发送模块3、二维码扫描模块5与发送主机1连接，接收模块4、二维码显示屏6与接收主机2连接。发送模块1与接收模块2相向设置，发送模块1与接收模块2之间物理隔离，发送模块3中的LED灯对准接收模块4中的光电倍增管；二维码显示屏6位于二维码扫描模块5取景范围内。发送模块3的LED与接收模块4的带通滤光器设置在同一密封遮光的箱体7内，以减少信号传输过程中杂光的干扰。发送模块3的LED与接收模块4的带通滤光器相向设置,为了保证光信号的稳定可靠传输与接收，LED与带通滤光器应设置同一条直线上。
如图2所示，发送模块3由数据接口、信号处理编码调制模块、光驱动电路和LED依次连接组成。其中，数据接口用于接收发送端3的传输数据；信号处理编码调制模块对数据接口传输来数据按基带信号的变化规律改变载波参数，将低频信号调制成高频信号；光驱动电路将采集到的高频信号转换为光信号，并进行放大、滤波和去除噪声；LED通过快速闪烁将经过光驱动电路处理放大的光信号进行传输。
如图3所示，接收模块4由光电倍增管（PMT）、带通滤光器（AGC电路）、滤波主放模块、信号处理同步解调模块和数据接口依次连接组成。其中，光电倍增管用于接收发送模块1的LED发送的光信号，对光信号进行计数检测；带通滤光器用于滤除光电倍增管接收的光信号中其他波长的光，仅透过所需波长范围的光，同时将光信号进行光电转换；滤波主放模块用于对转换后信号传输过程中产生噪声进行抑制并防止干扰；信号处理同步解调电路用于将接收到的信号恢复信号波形并解调；数据接口用于将数据传送到接收端。
上述发送模块3、接收模块4中的数据接口为网卡。
本发明基于LiFi灯光与二维码的传输装置的通信方法，其步骤如下：
1)、将发送主机1与发送模块3、接收主机2和接收模块4分别用网线连接，并将发送主机1与发送模块3的IP配置在同一个网段中，接收主机2与接收模块4的IP配置在同一个网段中，将发送模块3的LED灯对准接收模块4的光电倍增管；将二维码扫描模块5通过串口与发送主机1相连接，二维码扫描屏幕6与接收主机2相连接，二维码扫描模块5对准二维码显示屏6。
2)、发送主机1将待发送的数据加上头部、尾部、校验的等规则编码，然后将数据通过发送模块3的数据接口传输到信号处理编码调制模块，信号处理编码调制模块对传输来数据按调制信号（基带信号）的变化规律改变载波参数，将低频信号调制成高频信号后传输到光驱动电路；光驱动电路对采集到高频信号进行电光转换、放大和滤波处理，并通过采取锁定放大、信号平均、自适应噪声抵消、低噪声牵制放大等手段抑制电磁感应与静电感应等外界干扰，降低热噪声、散弹噪声、低频噪声、放大气噪声等噪声，提高信号信噪比；经过光驱动电路处理过的光信号再通过LED并经由大气空间传输到接收模块4上。
3)、接收模块4上的光电倍增管对发送模块3的LED发出的光信号进行接收并计数检测，其计数强度与收到的瞬时功率成正比；带通滤光器滤除光电倍增管接收到的复合光信号中其他波长的光，透过所需波长范围的光，同时将光信号进行光电转换后传输到滤波主放模块进行噪声抑制交并消除其他干扰；信号处理同步解调电路对将接收到的滤波主放模块处理过的信号恢复信号波形，进行解调后经发送模块4数据接口传输到接收主机2，接收主机2收到信号后进行解码去除信号的头部、尾部、校验等，提取得到有效数据。
4)、接收主机2接收至正确数据后，将ACK应答信号编码成二维码传输至二维码显示屏6上；如解码后的数据不正确，则停止发送ACK应答信号。
5)、二维码扫描头5扫描到二维码显示屏6上的二维码后传输到发送主机1解码进行，解码得到ACK应答信号后继续发送下一数据；如果接收主机2超时发出ACK应答信号或发送主机1超时没收到ACK应答信号，则对数据执行重新发送，直至收到ACK应答信号。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于LiFi灯光与二维码的传输装置，其特征在于：包括分别与发送主机连通的发送模块、二维码扫描模块和分别与接收主机连通的接收模块、二维码显示屏；所述发送模块与接收模块物理隔离，所述发送模块中的LED灯对准接收模块中的光电倍增管；所述二维码显示屏位于二维码扫描模块取景范围内。
2.根据权利要求1所述基于LiFi灯光与二维码的传输装置，其特征在于：所述发送模块由依次连接的数据接口、信号处理编码调制模块、光驱动电路和LED灯组成。
3.根据权利要求1或2所述基于LiFi灯光与二维码的传输装置，其特征在于：所述接收模块由依次连接的光电倍增管、带通滤光器、滤波主放模块、信号处理同步解调模块和数据接口组成。
4.根据权利要求3所述基于LiFi灯光与二维码的传输装置，其特征在于：所述发送模块的LED灯与接收模块的光电倍增管设置在同一条直线上。
5.根据权利要求4所述基于LiFi灯光与二维码的传输装置，其特征在于：所述发送模块的LED和接收模块的光电倍增管设置在同一密封遮光的箱体内。
6.一种利用权利要求1、2、4、5任一项所述基于LiFi灯光与二维码的传输装置的通信方法，其特征在于包括以下步骤：
1)、发送主机将数据编码后传输至发送模块经处理后传输至接收模块；
2)、接收模块将接收到的信息进行还原处理后发送到接收主机解码；
3)、如接收数据正确，接收主机将ACK应答信号编码成二维码传输至二维码显示屏；
4)、二维码扫描头将扫描到的二维码传输到发送主机解码，发送主机收到ACK应答信号后继续发送下一数据；发送主机如果超时没收到ACK应答信号，则重发。
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