Способы и устройство для быстрого и энергоэффективного восстановления соединения в системе связи на основе видимого света (vlc)
Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в повышении надежности связи за счет повышения оперативности восстановления связи. Для этого предложено устройство связи на основе видимого света (VLC) для использования в системе VLC. Устройство VLC обнаруживает условие запуска, указывающее разрыв соединения VLC, связанного с первыми выделенными ресурсами, используемыми для осуществления связи со вторым устройством VLC. В ответ на обнаружение устройство VLC прекращает передачу данных на первых выделенных ресурсах второму устройству VLC и передает сигнал быстрого восстановления соединения (FLR), используя первые выделенные ресурсы. Устройство VLC принимает сигнал ответа быстрого восстановления соединения (FLR RSP), указывающий, что второе устройство VLC приняло сигнал FLR, и в ответ на это устройство VLC возобновляет передачу данных второму устройству VLC. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 табл., 24 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящая заявка в целом относится к системам связи на основе видимого света (VLC) и, более конкретно, к техническому приему быстрого восстановления соединения (FLR) в системе VLC.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Связь на основе видимого света (VLC) является новой технологией оптической беспроводной связи ближнего радиуса действия с использованием видимого света в оптически прозрачных средах. Эта технология обеспечивает доступ к нескольким сотням THz нелицензируемого спектра, устойчивость к электромагнитным помехам и отсутствие интерференции с радиочастотными (RF) системами. Технология VLC также обеспечивает дополнительную безопасность путем разрешения пользователю видеть канал связи и связь, что расширяет и дополняет существующие инфраструктурные службы (например, освещение, отображение, индикацию, декорацию и т.д.) на основе видимого света. Технология VLC была предложена для использования в интеллектуальных транспортных системах (ITS) для передачи информации о мерах обеспечения безопасности и другой информации между транспортными средствами или между светофором и транспортными средствами.
Связь LOS (в пределах прямой видимости) между двумя приемопередатчиками VLC составляет большую часть применений систем VLC. Соединение LOS предпочтительно, так как видимый свет не может проходить через непрозрачные препятствия, такие как стена. Однако временное блокирование, такое как идущий человек, может вызывать частые всплески ошибок кадров в системе VLC. Кроме того, плохое наведение устройства VLC может вызывать уменьшение качества сигнала или даже сбой соединения. На системы VLC могут также влиять уменьшение яркости света (например, уменьшение яркости света инфраструктурных световых приборов). Когда яркость света уменьшена, установленное соединение может пострадать от уменьшенного времени передачи из-за использования широтно-импульсной модуляции, и/или потери некоторой информации из-за уменьшения качества сигнала. Так как VLC является остронаправленной, трудно устанавливать и поддерживать линии связи между беспроводными устройствами, которые мобильны. Кроме того, связанное с направленностью поведение VLC мешает восстанавливать соединение, которое было потеряно из-за перемещения или вращения одного из устройств в соединении.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для преодоления нарушений, по меньшей мере одна система предшествующего уровня техники предлагает, чтобы точка доступа (AP) предоставляла службу быстрого восстановления соединения в случае сбоя соединения. AP отводит выделенный мини-интервал в восходящей линии связи (UL) для каждого пользовательского оборудования (UE), также называемого мобильным узлом (MN) или мобильным устройством. После этого, MN передает сигналы в выделенном мини-интервале в каждом кадре до тех пор, пока MN не разъединят с AP. Однако в этом подходе MN всегда отправляет сообщения в выделенном мини-интервале для каждого кадра. Это может привести к большому количеству служебных сигналов, которые впустую тратят системные ресурсы. Подход с выделенным мини-интервалом также может потреблять много энергии батареи мобильного узла.
Другая система оптической связи, известная как Ассоциация по инфракрасной технологии передачи данных (IrDA), использует протокол доступа к последовательному инфракрасному каналу связи (IrLAP) для обеспечения двухточечного соединения. Система IrDA обладает восстановлением соединения посредством функциональной возможности, называемой восстановлением соединения, и использует CRC для обнаружения ошибок. Чтобы справиться с искажением или нарушением сигнала, IrLAP использует схему последовательного обмена информацией с подтверждениями. Если кадр поврежден помехами, CRC выделяет ошибку, и кадр отбрасывается. Протокол IrLAP реализует стратегию автоматического запроса повтора с опциями использования остановки и ожидания, возврата назад к N и схемами выборочной повторной передачи отказа. Эта стратегия позволяет уровню IrLAP обеспечивать безошибочное, надежное соединение с более высокими уровнями.
Однако метод, используемый в IrDA, не учитывает, как поддерживать различные требования к времени работы мобильных узлов от батареи. Некоторые устройства VLC (например, инфраструктурные световые приборы) используют питание переменным током (AC), и нет необходимости учитывать время работы батареи. Однако для мобильных узлов время работы батареи является важным фактором. Тем не менее, подход восстановления соединения IrDA не учитывает технические приемы управления питанием для увеличения времени работы батареи. Кроме того, так как уменьшение яркости света может влиять на условия соединения, восстановление соединения должно учитывать фактор уменьшения яркости. Однако протокол IrDA не рассматривает, как поддержать уменьшение яркости света.
Поэтому в области техники существует потребность в улучшенной системе VLC, которая менее чувствительна к разрывам, вызванным временным блокированием, уменьшением яркости, плохим наведением и перемещением. В частности существует потребность в системе VLC, которая обеспечивает быстрое восстановление соединения после разрыва и в двухточечных соединениях и соединениях точка - много точек.
Первое устройство связи на основе видимого света (VLC) предназначено для использования в системе VLC. Первое устройство VLC содержит блок управления приемом-передачей для управления передачей и приемом данных; и блок управления соединением для обнаружения запускающего условия, указывающего на сбой соединения VLC, соответствующего первым выделенным ресурсам, используемым для осуществления связи со вторым устройством VLC, в ответ на обнаружение завершения передачи данных на первых выделенных ресурсах второму устройству VLC, передачи сигнала быстрого восстановления соединения (FLR), используя первые выделенные ресурсы, приема ответного сигнала быстрого восстановления соединения (FLR RSP), указывающего, что второе устройство VLC приняло сигнал FLR, и возобновления передачи данных второму устройству VLC в ответ на прием сигнала FLR RSP.
В одном варианте осуществления настоящего раскрытия первое устройство VLC является точкой доступа сетевой инфраструктуры.
В другом варианте осуществления настоящего раскрытия первое устройство VLC является мобильным узлом, используемым для получения доступа к точке доступа сетевой инфраструктуры.
Обеспечен способ для восстановления соединения для использования в системе связи на основе видимого света (VLC). Способ содержит этапы: 1) обнаружения первым устройством VLC запускающего условия, указывающего на разрыв соединения VLC, соответствующего первым выделенным ресурсам, используемым для осуществления связи со вторым устройством VLC; и 2) прекращения первым устройством VLC передачи данных на первых выделенных ресурсах второму устройству VLC. Способ дополнительно содержит: 3) передачу первым устройством VLC сигнала быстрого восстановления соединения (FLR), используя первые выделенные ресурсы и 4) прием первым устройством VLC сигнала ответа быстрого восстановления соединения (FLR RSP), указывающего, что второе устройство VLC приняло сигнал FLR. Способ также содержит: 5) возобновление первым устройством VLC передачи данных второму устройству VLC в ответ на прием сигнала FLR RSP.
Перед изложением ниже подробного описания изобретения, может быть полезно сформулировать определения некоторых слов и фраз, используемых в этом патентном документе: термины «включать в себя» и «содержать», а также их производные, означают включение без ограничения; термин «или» является включительным, означая и/или; фразы «соответствующий» и «соответствующий этому», а также их производные, могут означать включать в себя, входить в, находиться в соединении с, содержать, содержаться в, быть подключенным к или с, соединяться с или к, осуществлять связь с, взаимодействовать с, чередоваться, находиться рядом с, быть вблизи к, быть связанными с или к, иметь, иметь свойство и т.п. Определения некоторых слов и фраз предоставляются на протяжении всего этого патентного документа, специалисты в области техники должны понимать, что во многих, если не в большинстве случаев, такие определения относятся к предшествующим, также как и будущим употреблениям таких определенных слов и фраз.
Настоящее изобретение обеспечивает улучшенную систему VLC, которая менее восприимчива к разрывам, вызванным временным блокированием, уменьшением яркости, плохим наведением и перемещением. В частности, настоящее изобретение обеспечивает систему VLC, которая обеспечивает быстрое восстановление соединения после разрыва и в двухточечных соединениях и в соединениях точка - много точек.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 изображает пример системы связи на основе видимого света (VLC), которая поддерживает двунаправленную связь между точкой доступа сетевой инфраструктуры и множеством мобильных узлов согласно примеру варианта осуществления раскрытия;
Фиг. 2 изображает пример системы связи на основе видимого света (VLC), которая поддерживает равноправную двунаправленную связь между множеством мобильных узлов согласно примеру варианта осуществления раскрытия;
Фиг. 3 изображает пример структуры кадра, которая обеспечивает быстрое восстановление соединения в системе VLC согласно примеру варианта осуществления раскрытия;
Фиг. 4 и 5 изображают заполнение для поддержки обеспечения видности и уменьшения яркости согласно примеру варианта осуществления раскрытия;
Фиг. 6 изображает быстрое восстановление соединения в системе VLC согласно одному варианту осуществления раскрытия;
Фиг. 7 изображает пример быстрого восстановления соединения в системе VLC согласно другому варианту осуществления раскрытия;
Фиг. 8 изображает пример быстрого восстановления соединения в системе VLC согласно еще одному варианту осуществления раскрытия;
Фиг. 9 изображает пример быстрого восстановления соединения в системе VLC согласно еще одному варианту осуществления раскрытия;
Фиг. 10 представляет собой блок-схему последовательности операций, которая изображает пример обработки сообщений ACK и NACK в операции быстрого восстановления соединения согласно одному варианту осуществления раскрытия;
Фиг. 11 представляет собой блок-схему последовательности операций, которая изображает пример запуска операции быстрого восстановления соединения согласно одному варианту осуществления раскрытия;
Фиг. 12 и 13 изображают индикаторы быстрого восстановления соединения в иллюстративных структурах кадров согласно различным вариантам осуществления раскрытия;
Фиг. 14 изображает пример быстрого восстановления соединения в системе VLC согласно одному варианту осуществления раскрытия;
Фиг. 15 изображает пример перепланирования из-за уменьшения яркости в операции быстрого восстановления соединения согласно одному варианту осуществления раскрытия;
Фиг. 16 изображает пример реконфигурации таймера восстановления соединения на основании модели уменьшения яркости и/или типа трафика согласно одному варианту осуществления раскрытия;
Фиг. 17 изображает пример быстрого восстановления соединения на основании времени работы батареи согласно одному варианту осуществления раскрытия;
Фиг. 18 и 19 изображают пример быстрого восстановления соединения с помощью цветовых полос пропускания согласно одному варианту осуществления раскрытия;
Фиг. 20 и 21 изображают пример быстрого восстановления соединения с помощью множества углов согласно одному варианту осуществления раскрытия;
Фиг. 22 изображает пример быстрого восстановления соединения с помощью множества углов согласно другому варианту осуществления раскрытия;
Фиг. 23 изображает пример передачи двустороннего потока сообщений FLR согласно примеру варианта осуществления раскрытия;
Фиг. 24 изображает пример устройства VLC согласно примеру варианта осуществления настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Перед изложением ниже подробного описания изобретения может быть полезно сформулировать определения некоторых слов и фраз, используемых в этом патентном документе: термины «включать в себя» и «содержать», а также их производные, означают включение без ограничения; термин «или» является включительным, означая и/или; фразы «соответствующий» и «соответствующий этому», а также их производные, могут означать включать в себя, входить в, находиться в соединении с, содержать, содержаться в, быть подключенным к или с, соединяться с или к, осуществлять связь с, взаимодействовать с, чередоваться, находиться рядом с, быть вблизи к, быть связанными с или к, иметь, иметь свойство и т.п. Определения некоторых слов и фраз предоставляются на протяжении всего этого патентного документа, специалисты в области техники должны понимать, что во многих, если не в большинстве случаев, такие определения относятся к предшествующим, также как и будущим употреблениям таких определенных слов и фраз.
Фиг. 1-24, обсуждаемые ниже, и различные варианты осуществления, используемые для описания принципов настоящего раскрытия в этом патентном документе, приведены только в качестве иллюстрации и не должны рассматриваться каким-либо образом ограничивающими объем раскрытия. Специалистам в области техники будет понятно, что принципы настоящего раскрытия могут быть реализованы в любой соответственно устроенной системе связи на основе видимого света (VLC).
Настоящее изобретение раскрывает способы и устройства для поддержки быстрого и энергоэффективного восстановления соединения для систем связи на основе видимого света (VLC), когда на соединение VLC влияют множество факторов, таких как объект, временно блокирующий соединение, не нацеленное наведение, изменения яркости света или внезапные большие помехи от внешних источников света.
Фиг. 1 и 2 изображают некоторые применения для систем связи на основе видимого света (VLC). На Фиг. 1 устройство инфраструктуры, а именно точка доступа (AP) 110, содержит приемопередатчик VLC, который осуществляет двунаправленную связь с приемопередатчиками VLC в двух мобильных узлах. В этом примере мобильный узел (MN) 120 является мобильным телефоном, а мобильный узел (MN) 130 является портативным компьютером. AP 110 может быть частью локальной сети (LAN). Фиг. 2 изображает равноправную двунаправленную связь между приемопередатчиками VLC в MN 120 (мобильный телефон) и MN 130 (портативный персональный компьютер (PC)) и изображает равноправную двунаправленную связь между MN 120A и MN 120B (оба мобильные телефоны).
Фиг. 24 изображает устройство VLC, входящее в MN или AP 110 согласно примеру варианта осуществления настоящего изобретения. На фиг. 24 устройство VLC включает в себя блок 140 управления соединением, память 142, блок 141 управления приемом-передачей, кодер 143, модулятор 144, усилитель 145 передаваемого сигнала, светодиод (LED) 146, декодер 148, демодулятор 149, усилитель 150 принятого сигнала и фотодиод (PD) 147.
Блок 141 управления приемом-передачей обрабатывает данные для отправки и приема данных в соответствии с VLC и управляет передачей и приемом данных и общей работой устройства VLC. Согласно примеру варианта осуществления настоящего изобретения блок 141 управления приемом-передачей доставляет сообщения ACK или NACK (сигнал ACK или NACK), принятые от другого устройства VLC, блоку 140 управления соединением. Блок 141 управления приемом-передачей останавливает или повторно запускает передачу и прием данных под управлением блока 140 управления соединением во время выполнения процесса быстрого восстановления соединения. И во время выполнения процесса быстрого восстановления соединения блок 141 управления приемом-передачей принимает сообщение, отправленное на другое устройство VLC от блока 140 управления соединением, и передает сообщение, принятое от другого устройства VLC, блоку 140 управления соединением.
Блок 140 управления соединением управляет работой устройства VLC в процессе быстрого восстановления соединения, когда условия запуска быстрого восстановления соединения удовлетворены, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения, перечисленным в описании.
Вариант осуществления настоящего изобретения изображает блок 141 управления приемом-передачей и блок 140 управления соединением в виде разделенных компонентов, но он может быть реализован в одном компоненте согласно другому варианту осуществления.
В памяти 142 хранятся программы для обработки и управления блока 140 управления соединением и блока 141 управления приемом-передачей, контрольные данные, различные обновляемые хранимые данные и т.д., которые предоставляются в рабочую память блока 140 управления соединением и блока 141 управления приемом-передачей. Кроме того, в памяти 142 хранятся условия запуска быстрого восстановления соединения.
Фиг. 3 изображает пример структуры кадра, которая обеспечивает быстрое восстановление соединения в системе VLC согласно примеру варианта осуществления раскрытия. Структура кадра представлена на уровне управления доступом к среде (MAC). Пример кадра 210 восходящей линии связи содержит общий интервал для произвольного доступа на общей основе и блок остановки. Пример кадра 220 нисходящей линии связи имеет блок начала кадра, который может быть последовательностями преамбулы, используемыми для синхронизации, и блок заголовка кадра, который содержит информацию о системе VLC, такую как идентификатор отправителя, номер кадра, типы служб, возможности отправителя, планирование и т.п. Блок заголовка кадра может содержать проверочную последовательность заголовка (HCS) (не показана), которая может быть последовательностью CRC заголовка.
Каждая из оставшихся частей кадра 210 восходящей линии связи и кадра 220 нисходящей линии связи содержит N интервалов (интервал 0 - интервал N-1). Каждый интервал может передать один или множество блоков пакетных данных (PDU) MAC. Для систем LAN N интервалов в кадре 210 восходящей линии связи и N интервалов в кадре 220 нисходящей линии связи могут поддерживать множество мобильных узлов. Для равноправной связи VLC N интервалов могут быть не определены. Следует отметить, что в одном кадре может быть только один тип PDU MAC или могут быть смешанные типы PDU MAC. Кадр может заканчиваться блоком остановки, или блок остановки может быть опущен.
PDU MAC могут иметь различные типы. Один тип PDU 230 MAC используется для передачи регулярных данных и сообщений, который обозначен регулярным (Reg) флагом 241. Для этого типа PDU 230 MAC также содержит заголовок 242 PDU MAC, который может содержать идентификатор места назначения, тип полезной нагрузки (данные или сообщение управления MAC) и т.п. PDU 230 MAC также содержит проверочную последовательность 243 заголовка (HCS), полезную информацию 244 и циклическую проверку 245 избыточным кодом (CRC). Полезная информация 244 может содержать, например, данные пользователя или сообщение управления MAC. CRC 245 используется в приемнике VLC для обнаружения ошибок.
Другой тип PDU 230 MAC используется для заполнения, который обозначается флагом 241 PAD. PDU 230 MAC (то есть, флаг 251 PAD и заполнение 254) может использоваться для заполнения, например, чтобы добиться коэффициента заполнения данной модели уменьшения яркости или для визуальной помощи света в наведении. Фиг. 4 и 5 изображают пример заполнения для обеспечения соответствия коэффициенту заполнения для режима включено-выключено.
В одном варианте осуществления мобильный узел (MN) в системе VLC запускает процесс быстрого восстановления соединения. В процессе быстрого восстановления соединения MN может решить самостоятельно прекратить отправку данных. MN может неоднократно передавать сигнал быстрого восстановления соединения (FLR) на AP, используя те же выделенные ресурсы (например, частоты и временные интервалы), которые используются для передачи данных. Таким образом, избегается использование выделенного мини-интервала. Если есть и восходящий (UL, то есть от MN к AP) сеанс связи (например, услуга передачи данных, услуга передачи речи или услуга передачи видео и т.д.) и нисходящий (DL, то есть от AP к MN) сеанс связи (например, услуга передачи данных, услуга передачи речи или услуга передачи видео и т.д.), или если есть только нисходящий сеанс связи, то MN может дождаться остановки передачи данных или MN может опционально отправить сигналы FLR, если расход батареи не имеет значения (например, MN питается от внешнего блока питания). Если нисходящий сеанс связи отсутствует, то предпочтительно MN должен отправить сигнал FLR к AP, даже если MN питается не от внешнего блока питания.
После приема сигнала FLR AP передает ответ FLR на MN. После того, как MN примет ответ FLR, MN и AP возобновляют связь. Если MN не принимает ответ FLR за время таймера T_TIMEOUT, начинающееся, когда запущен процесс FLR, MN может предположить, что соединение нарушено (не восстановимо через процесс FLR) и все таймеры и счетчики, связанные с процессом FLR, могут быть сброшены, и соединение может быть переустановлено, или MN может отсоединиться и повторно соединиться с AP. Таймер T_TIMEOUT может быть заранее задан как системный параметр или может быть отправлен на или сообщен AP или MN через широковещательную передачу, одноадресную передачу и т.п.
Условиями запуска быстрого восстановления соединения в мобильном узле (MN) могут быть, например: 1) MN не принимает сигналы ACK или NACK в течение времени, определенного таймером, 2) MN принимает заранее заданное число (N) следующих друг за другом сигналов NACK, 3) MN не принимает сигнал ACK заранее заданное число (N) раз, 4) обнаружены последовательные ошибки или 5) качество канала ниже порогового значения. PDU MAC заполнения или кадры заполнения PDU могут использоваться для обнаружения ошибок или измерения качества канала. Если PDU MAC заполнения использует особые предопределенные или сообщенные модели, так что и AP и MN знают модели, то приемник может сравнить принятое и ожидаемое заполнение для обнаружения ошибок.
Фиг. 6 изображает быстрое восстановление соединения в системе VLC согласно одному варианту осуществления раскрытия. Первоначально мобильный узел (MN) 120 и точка доступа (AP) 110 соединены и осуществляют связь двунаправленным образом (этап 410), и сообщения ACK передаются и должным образом принимаются (этап 420). Однако в некоторый момент MN 120 не принимает N раз сообщения ACK от AP 110, где N является заранее заданным пороговым уровнем. Альтернативно, MN 120 может принять N раз сообщения NACK от AP 110. В примере N=3, так что MN 120 определяет, что три (3) сообщения ACK от AP 110 не были приняты (или приняты 3 сообщения NACK). Это условие запуска инициирует процесс быстрого восстановления соединения.
В ответ MN 120 прекращает передачу данных (этап 425) и вместо этого передает AP 110 сигнал быстрого восстановления соединения (FLR), используя те же ресурсы, выделенные в кадре восходящей линии связи, которые MN 120 обычно использует для передачи данных на AP 110. Если есть нисходящий сеанс связи (от AP к MN), такой как услуга передачи данных, MN 120 прекращает передачу данных и ожидает, и может опционально передавать сигналы FLR, где опция может быть выполнена, например, на основании статуса батареи. Например, если MN 120 питается от внешнего блока питания, MN 120 может выбрать отправлять сигнал FLR. В противном случае, MN 120 может выбрать не отправлять. В примере варианта осуществления, MN 120 передает множество сигналов FLR, включая сигналы FLR 430A и 430B. Когда AP 110 обнаруживает сигнал FLR, AP 110 передает сигнал 440 ответа (RSP) FLR на MN 120. После этого MN 120 и AP 110 возобновляют двунаправленную связь (этап 450). Как описано выше, сигналы в блоке 460 не являются обязательными.
Фиг. 7 изображает быстрое восстановление соединения в системе VLC согласно другому варианту осуществления раскрытия. Первоначально мобильный узел (MN) 120 и точка доступа (AP) 110 соединены и осуществляют связь двунаправленным образом (этап 510) и сообщения ACK и NACK передаются и принимаются должным образом (этап 520). Однако в некоторый момент MN 120 не принимает ACK или NACK сообщения от AP 110 в течение заранее заданного времени =T1, где T1 определено таймером. Это условие запуска инициирует процесс быстрого восстановления соединения.
В ответ MN 120 прекращает передачу данных (этап 525) и вместо этого передает на AP 110 сигнал быстрого восстановления соединения (FLR), используя те же ресурсы, выделенные в кадре восходящей линии связи, которые MN 120 обычно использует для передачи данных на AP 110. Если есть услуга передачи данных по нисходящей линии связи (от AP к MN), MN 120 прекращает передачу данных и ждет, и может опционально передавать сигналы FLR, где опция может быть выполнена, например, на основании статуса батареи. Например, если MN 120 питается от внешнего блока питания, MN 120 может выбрать отправлять сигнал FLR. В противном случае, MN 120 может выбрать не отправлять. В примере варианта осуществления, MN 120 передает множество сигналов FLR, включая сигналы FLR 530A и 530B. Когда AP 110 обнаруживает сигнал FLR, AP 110 передает сигнал 540 ответа (RSP) FLR на MN 120. После этого, MN 120 и AP 110 возобновляют двунаправленную связь (этап 550).
В другом варианте осуществления точка доступа (AP) в системе VLC инициирует процесс быстрого восстановления соединения. В процессе быстрого восстановления соединения AP может прекратить отправлять данные на мобильный узел (MN). Затем AP неоднократно отправляет сигнал быстрого восстановления соединения (FLR) на MN. AP удерживает ресурсы предоставления восходящей линии связи выделенными для MN. После приема сигнала FLR MN отправляет сигнал ответа (RSP) FLR на AP. После того, как AP принимает сигнал FLR RSP, связь возобновляется. Если AP не принимает ответ FLR за время таймера T_TIMEOUT_AP, начинающееся, когда запущен процесс FLR, AP может предположить, что соединение нарушено (не восстановимо через процесс FLR) и все таймеры и счетчики, связанные с процессом FLR, могут быть сброшены, предоставление восходящей линии связи, удерживаемое для MN, может быть освобождено, и соединение может быть переустановлено. Таймер T_TIMEOUT_AP может быть заранее задан как системный параметр или может быть отправлен на или сообщен AP или MN через широковещательную передачу, одноадресную передачу, и т.п.
Условиями запуска быстрого восстановления соединения в AP могут быть, например: 1) AP не принимает сообщения ACK или NACK от MN в течение какого-то времени T2, определенного таймером, 2) AP принимает заранее заданное число (N) следующих друг за другом сообщений NACK, 3) обнаружены последовательные ошибки в AP, 4) качество канала ниже порогового значения или 5) AP не принимает сообщения ACK от MN заранее заданное число раз. Опять же, PDU MAC заполнения или кадры заполнения могут использоваться для обнаружения ошибок или измерения качества канала. Если PDU MAC заполнения использует особые заранее заданные или сообщенные модели, так что и AP и MN знают модели, то приемник может сравнить принятое и ожидаемое заполнение для обнаружения ошибок.
Фиг. 8 изображает быстрое восстановление соединения в системе VLC согласно одному варианту осуществления раскрытия. Первоначально мобильный узел (MN) 120 и точка доступа (AP) 110 соединены и осуществляют связь двунаправленным образом (этап 610), и сообщения ACK передаются и должным образом принимаются (этап 620). Однако в некоторый момент AP 110 не принимает от MN 120 сообщения ACK N раз, где N является заранее заданным пороговым уровнем. В примере N=3, так что AP 110 определяет, что три (3) сообщения ACK от MN 120 не были приняты. Это условие запуска инициирует процесс быстрого восстановления соединения.
В ответ AP 110 прекращает передачу данных, удерживает предоставление восходящей линии связи для MN (этап 625) и вместо этого передает сигнал быстрого восстановления соединения (FLR) на MN 120, используя те же ресурсы, выделенные в кадре нисходящей линии связи, которые AP 110 обычно использует для передачи данных на MN 120. В примере варианта осуществления AP 110 передает множество сигналов FLR, в том числе сигналы FLR 630A и 630B. Когда MN 120 обнаруживает сигнал FLR, MN 120 передает сигнал 640 ответа (RSP) FLR на AP 110. После этого, MN 120 и AP 110 возобновляют двунаправленную связь (этап 650).
Фиг. 9 изображает быстрое восстановление соединения в системе VLC согласно другому варианту осуществления раскрытия. Первоначально мобильный узел (MN) 120 и точка доступа (AP) 110 соединены и осуществляют связь двунаправленным образом (этап 710), и сообщения ACK и NACK передаются и должным образом принимаются (этап 720). Однако в некоторый момент AP 110 не принимает от MN 120 сообщения ACK или NACK в течение заранее заданного времени =T2, где T2 определено таймером. Это условие запуска инициирует процесс быстрого восстановления соединения.
В ответ AP 110 прекращает передачу данных, удерживает предоставление восходящей линии связи для MN (этап 725), и вместо этого передает сигнал быстрого восстановления соединения (FLR) на MN 120, используя те же ресурсы, выделенные в кадре восходящей линии связи, которые AP 110 обычно использует для передачи данных на MN 120. В примере варианта осуществления AP 110 передает множество сигналов FLR, в том числе сигналы FLR 730A и 730B. Когда MN 120 обнаруживает сигнал FLR, MN 120 передает сигнал 740 ответа (RSP) FLR на AP 110. После этого, MN 120 и AP 110 возобновляют двунаправленную связь (этап 750).
В одном варианте осуществления настоящего раскрытия если есть только услуга передачи данных по восходящей линии связи (UL) и отсутствует услуга передачи данных по нисходящей линии связи (DL), то MN 120 отправляет сигнал FLR на AP 110. Если есть только услуга передачи данных по DL и отсутствует услуга передачи данных по UL, AP 110 посылает сигнал FLR на MN 120, а MN 120 ожидает сигнала FLR. Если доступны услуги передачи данных и по DL и по UL, и AP 110 работает от внешнего (например, AC) источника питания, AP 110 посылает сигнал FLR на MN 120. Если MN 120 работает от внешнего источника питания (а не от батареи), MN 120 может опционально передавать сигнал FLR на AP 110.
По сравнению с вышеописанным техническим приемом предшествующего уровня техники, который использует выделенный мини-интервал, настоящее изобретение имеет многочисленные преимущества. MN 120 посылает сигналы FLR не на всем протяжении соответствующего интервала времени, а только по мере необходимости, когда удовлетворены некоторые условия. Сообщения ACK и NACK, используемые в нормальном протоколе связи, автоматически служат сигналом проверки связи, дающим AP 110 знать, что соединение активно. Это уменьшает расход батареи в MN 120. Кроме того, MN 120 прекращает посылать данные, если удовлетворены некоторые условия. Эти условия не могут основываться на одном конкретном сигнале, который может быть не принят из-за плохой связи в отдельный момент. Вместо этого условия могут основываться на некоторой истории, что делает метод более гибким и надежным.
Другое преимущество изобретения состоит в том, что когда AP 110 посылает сигналы FLR на MN 120, MN 120 уменьшает расход батареи. Так как AP 110 часто является инфраструктурным световым прибором, AP 110 обычно не имеет проблем с батареей. Кроме того, AP 110 активно неоднократно проверяет связь с MN 120, так что восстановление соединения может быть быстрым, потому что она может захватить временной эффект внезапного улучшения соединения (например, устранение блокирующего объекта).
Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций, изображающей обработку сообщений ACK и NACK в операции быстрого восстановления соединения согласно одному варианту осуществления раскрытия. Фиг. 10 показывает пример возможной обработки NACK и ACK или в AP 110 или в MN 120 или обоих. Первоначально, предполагается, что MN 120 и AP 110 соединены и работают корректно (этап 810). По мере приема каждого кадра приемное устройство (MN 120 или AP 110) проверяет, что заголовок кадра является правильным (этап 820). Если заголовок кадра не является правильным, приемное устройство передает сигнал NACK1.
Если заголовок кадра является правильным, приемное устройство проверяет, что заголовок PDU MAC является правильным (этап 830). Если заголовок PDU MAC не является правильным, приемное устройство передает сигнал NACK2. Если заголовок PDU MAC является правильным, приемное устройство проверяет, что весь PDU MAC является правильным (этап 840). Если весь PDU MAC не является правильным, приемное устройство передает сигнал NACK3. Если весь PDU MAC является правильным, приемное устройство передает сигнал ACK.
В некоторых системах могут присутствовать только сигналы ACK, а сигналы NACK могут быть опущены. В других системах могут присутствовать ограниченные сигналы NACK (например, только NACK3). В других системах сигналы NACK могут не дифференцироваться как NACK1, NACK2 и NACK3, как показано на Фиг. 10, в этом случае NACK будут считаться в совокупности для всех случаев NACK.
Так как существуют различные причины, обуславливающие плохое соединение, приводящее к всплескам ошибок, применение восстановления соединения может отличаться для различных случаев. Если объект блокирует соединение или имеет место плохое наведение, может использоваться быстрое восстановление соединения. Однако для изменений яркости света могут корректироваться таймеры, используемые в быстром восстановлении соединения. Для внезапных больших помех могут модифицироваться адаптация по скорости передачи, подавление помех и адаптация питания.
Фиг. 11 является блок-схемой последовательности операций, изображающей запуск операции быстрого восстановления соединения (FLR) в AP 110 согласно одному варианту осуществления раскрытия. Следует иметь в виду, что аналогичная операция FLR может быть реализована в MN 120. Однако, для простоты, следующий пример предполагает, что AP 110 является устройством, которое инициирует операцию FLR. Фиг. 11 показывает пример условий, которые запускают восстановление соединения, и запускающего условия адаптации по скорости передачи. Для системы, передающей только сообщения ACK, запускающие условия быстрого восстановления соединения и адаптации по скорости передачи могут отличаться. Для системы с не различаемыми сообщениями NACK также могут быть различные запускающие условия. Первоначально предполагается, что MN 120 и AP 110 соединены и работают корректно (этап 910).
Во время активного сеанса приемное устройство (AP 110) определяет, были ли сообщения ACK или NACK не приняты в течение каждого периода T1 таймера (этап 920). Если сообщение ACK или NACK было принято во время каждого интервала T1 времени, AP 110 также определяет, было ли сообщение NACK1 или NACK2 принято C_N раз подряд (этап 930). Если сообщение ACK или NACK не было принято в течение каждого периода T1 таймера, или если сообщение NACK1 или NACK2 было принято C_N раз подряд, то AP 110 инициирует операцию быстрого восстановления соединения (FLR). AP 110 прекращает передачу полезных данных на MN 120 и неоднократно передает сигнал FLR. AP 110 продолжает удерживать ресурсы восходящей линии связи выделенными для MN 120 (этап 940 процесса).
Если MN 120 не передает сигнал FLR RSP в пределах некоторого заранее заданного интервала T3 времени, то AP 110 отсоединяется от MN 120 (то есть, разрывает соединение и перераспределяет ресурсы) (этап 970). Если MN 120 передает сигнал FLR RSP в пределах интервала T3 времени, то AP 110 продолжает передачу данных (этап 960).
Если сообщение ACK или NACK было принято в течение каждого периода T1 таймера, и если сообщение NACK1 или NACK2 не было принято C_N раз подряд, то AP 110 определяет, было ли принято сообщение NACK3 C_N3 раз подряд (этап 950). Если сообщение NACK3 не было принято C_N3 раз подряд, то AP 110 продолжает передачу данных (этап 960). Если сообщение NACK3 было принято C_N3 раз подряд, то AP 110 инициирует, например, процедуру адаптации по скорости передачи (то есть, уменьшает скорость передачи данных) или процедуру адаптации питания (этап процесса 940).
Фиг. 12 и 13 изображают индикаторы быстрого восстановления соединения в иллюстративной структуре кадров согласно различным вариантам осуществления раскрытия. На Фиг. 12 сигнал быстрого восстановления соединения (FLR) может быть, например, одноразрядным полем (например, FLR=1) в заголовке кадра (FH), действующим как сигнал проверки связи, если целевое мобильное устройство указано в заголовке кадра. Альтернативно, сигнал быстрого восстановления соединения (FLR) может быть, например, одноразрядным полем (например, FLR=1) в заголовке PDU MAC, действующим как сигнал проверки связи, если целевое мобильное устройство указано в заголовке PDU MAC.
В другом варианте осуществления сигнал FLR может быть спроектирован в качестве сообщения управления MAC. Например, сигнал FLR может быть зарезервированным сообщением управления MAC (то есть, тип A сообщения), в котором одноразрядное поле (FLR=1) указывает, что это сигнал FLR. Альтернативно, тип сообщения управления MAC (то есть, тип A сообщения) может быть зарезервирован для передачи только сообщения FLR и может не содержать полезную информацию. За исключением случая заголовка кадра, сигнал FLR может передаваться многократно в одном кадре.
На Фиг. 13 сигнал ответа быстрого восстановления соединения (FLR RSP) может быть, например, одноразрядным полем (например, FLR RSP=1) в заголовке кадра (FH), действующим как сигнал проверки связи, если целевое устройство указано в заголовке кадра. Альтернативно, сигнал FLR RSP может быть, например, одноразрядным полем (например, FLR RSP=1) в заголовке PDU MAC, действующим как сигнал проверки связи, если целевое устройство указано в заголовке PDU MAC.
В другом варианте осуществления сигнал FLR RSP может быть спроектирован как сообщение управления MAC. Например, сигнал FLR RSP может быть зарезервированным сообщением управления MAC (то есть, тип A сообщения), в котором одноразрядное поле (FLR=0) указывает, что это сигнал FLR RSP. Альтернативно, сообщение управления MAC (то есть, тип B сообщения) может быть зарезервировано для передачи только сообщения FLR RSP и может не содержать полезную информацию. За исключением случая заголовка кадра, сигнал FLR может передаваться многократно в одном кадре.
Сигнал FLR и сигнал FLR RSP могут также совместно кодироваться с другими полями в кадре (например, другими полями в FH, заголовке PDU MAC или других сообщениях в полезной информации PDU). PDU заполнения или кадры для уменьшения яркости или обеспечения видности могут быть уменьшены или убраны, чтобы добавить множество сообщений FLR или FLR RSP. Диспетчер AP может гибко планировать сигнал FLR, например, при необходимости в каждом кадре, чтобы сделать восстановление быстрым.
В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения конфигурации таймера и пределы счетчиков сообщений NACK могут быть адаптивными и доступными для изменения, а не фиксированными. Таймеры могут быть установлены различным образом для различных типов трафика в активном сеансе или для различных подходов к планированию для разного трафика (например, приоритет, опрос и т.д.). Например, таймер для высокоприоритетного трафика может быть меньше, в то время как таймер для низкоприоритетного трафика может быть более длительным. Таймер может также отличаться для различных моделей уменьшения яркости для инфраструктуры или коэффициентов заполнения связи VLC.
Фиг. 14 изображает быстрое восстановление соединения в системе VLC согласно одному варианту осуществления раскрытия. Первоначально мобильный узел (MN) 120 и точка доступа (AP) 110 соединены и осуществляют связь двунаправленным образом (этап 1110), и сообщения ACK и NACK передаются и должным образом принимаются (этап 1120). Однако в некоторый момент происходит уменьшение яркости и/или может быть скорректирован таймер (например, с T2 на T2') в AP 110 (этап 1125). В ответ AP 110 может перераспределить ресурсы для MS 120 и/или перепланировать передачи к MN 120 (этап 1130) и может выполнить адаптацию по скорости передачи путем корректировки скорости передачи данных (этап 1140). В результате в MN 120 из-за корректировки могут произойти потери пакетов. Таким образом, AP 110 может не принять сообщения ACK и/или NACK от MN 120 в течение заранее заданного времени = T2'. Это условие запуска инициирует процесс быстрого восстановления соединения.
В ответ AP 110 прекращает передачу данных, удерживает предоставление восходящей линии связи (этап 1145), и вместо этого передает сигнал быстрого восстановления соединения (FLR) на MN 120, используя те же ресурсы, выделенные в кадре восходящей линии связи, которые AP 110 обычно использует для передачи данных на MN 120. В примере варианта осуществления AP 110 передает множество сигналов FLR, в том числе сигналы FLR 1150A и 1150B. Когда MN 120 обнаруживает сигнал FLR, MN 120 передает сигнал FLR RSP 1160 на AP 110. После этого MN 120 и AP 110 возобновляют двунаправленную связь (этап 1170).
Фиг. 15 изображает перепланирование из-за уменьшения яркости в операции быстрого восстановления соединения согласно одному варианту осуществления раскрытия. Фиг. 16 изображает пример реконфигурации таймера восстановления соединения на основании модели уменьшения яркости и/или типа трафика согласно одному варианту осуществления раскрытия. На Фиг. 15, трафик с более высоким приоритетом, такой как речь и интерактивное видео, гарантируется с точки зрения службы и под них отводится большая ширина полосы пропускания при перепланировании из-за уменьшения яркости, так как эти типы трафика являются нетерпимыми к задержкам.
На Фиг. 15, пример регулярного планирования сверху изображает передачу речевой информации на MN1, данных интерактивного видео на MN2 и негарантированных (BE) данных на MN3, MN4 и MN5. Не гарантированные данные более терпимы к задержкам, чем видео или голосовые данные.
Когда происходит уменьшение яркости, скорость передачи может быть уменьшена. Следовательно, для передачи такого же количества информации требуется большее время передачи. Так как MN1 и MN2 нетерпимы к задержкам и требуют большую ширину полосы пропускания (то есть, большее время передачи), меньше времени будет доступного для других MN, так что некоторым мобильным узлам могут быть не запланированы никакие ресурсы. В примере перепланирования из-за уменьшения 1 яркости время передач для MN1 и MN2 увеличены, а время передач трафика не гарантированных данных уменьшено для MN3, MN4 и MN5.
Однако уменьшение яркости может повлиять на скорость передачи, и если таймер для восстановления соединения определен как интервал (T1) времени, а не количество повторных передач, то таймер должен быть скорректирован. Например, если уменьшение яркости делает возможности передачи менее частыми, как показано в примере перепланирования из-за уменьшения 2 яркости, тогда таймер должен быть увеличен с целью восстановления соединения, как в случае MN3. Кроме того, некоторые мобильные узлы (например, MN5) не могут быть запланированы как ранее, если произошло уменьшение яркости.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения устройства VLC способны извещать другие устройства VLC о статусе времени работы батареи. Если условия запускают процесс FLR, первое устройство VLC может сравнить свое собственное время работы батареи со временем работы батареи второго устройства VLC, с которым осуществляет связь первое устройство VLC. Если время работы батареи первого устройства VLC меньше, то первое устройство VLC прекращает посылать данные и ждет. Если время работы батареи первого устройства VLC больше, то первое устройство VLC прекращает посылать данные и инициирует процесс быстрого восстановления соединения (FLR).
Время работы батареи AP, MN или любого устройства VLC может быть сообщено другим устройствам VLC через передачу сигнала (например, специально определенным управлением MAC сообщения управления питанием). Все вышеупомянутые варианты осуществления также могут быть распространены на одноранговую связь.
Фиг. 17 изображает операцию быстрого восстановления соединения на основании времени работы батареи согласно одному варианту осуществления раскрытия. На Фиг. 17 устройство A VLC (MN или AP) осуществляет связь с устройством B VLC (MN или AP). Первоначально устройство A и устройство B соединены и осуществляют связь двунаправленным образом (этап 1315), и сообщения ACK передаются и должным образом принимаются (этап 1320).
Устройство A и устройство B также обмениваются (периодически или апериодически) информацией о статусе времени работы батареи (этап 1325). В предпочтительном варианте осуществления устройство A и устройство B используют статус времени работы батареи в качестве параметра, для определения того, какое устройство передает сигналы FLR.
В некоторый момент, происходит выполнение условия запуска, что инициирует процесс быстрого восстановления соединения. К примеру, устройство A может не принять N раз подряд сообщения ACK (этап 1330). Альтернативно, устройство B может не принять N раз подряд сообщения ACK (этап 1335). В других вариантах условием запуска может быть истечение срока таймера или прием сигналов NACK N раз подряд. Если устройство не принимает никакой ответ FLR за время таймера T_TIMEOUT_DEVICE, начинающееся, когда запущен процесс FLR, устройство может предположить, что соединение нарушено (не восстановимо через процесс FLR), и все таймеры и счетчики, связанные с процессом FLR, могут быть сброшены, предоставление восходящей линии связи, удерживаемое для MN, может быть освобождено, и соединение может быть переустановлено. Таймер T_TIMEOUT_DEVICE может быть заранее определен как системный параметр или может быть послан или сообщен устройству через широковещательную передачу, одноадресную передачу и т.п.
На Фиг. 13 предполагается, что устройство A имеет более короткое время работы батареи, чем устройство B. Таким образом, если устройство A не принимает N раз подряд сообщения ACK от устройства B, устройство A прекращает посылать данные и ждет, когда устройство B пошлет сигналы FLR (этап 1330). Если устройство B не принимает N раз подряд сообщения ACK от устройства A, и если устройство B имеет время работы батареи большее, чем устройство A, то устройство B прекращает посылать данные (этап 1335) и автоматически начинает передавать сигналы FLR. В примере варианта осуществления устройство B в конечном счете передает множество сигналов FLR, в том числе сигнал FLR 1340A и сигнал FLR 1340B, используя те же ресурсы, выделенные для соединения, обычно используемого для передачи данных устройству A. Когда устройство A обнаруживает сигнал FLR, устройство A передает сигнал 1350 ответа (RSP) FLR устройству B. После этого устройство A и устройство B возобновляют двунаправленную связь (этап 1360).
Одним из преимуществ этого варианта осуществления является то, что устройство A и устройство B помогают друг другу с точки зрения расходования времени работы батареи во время быстрого восстановления соединения. Если одно из устройств питается от внешнего источника питания, а не от батареи, то питаемое от внешнего источника питания устройство лучше подходит для передачи сигналов FLE. Таким образом, устройство с питанием от батареи уменьшает расход заряда батареи.
В другом варианте осуществления раскрытия, когда запущена операция быстрого восстановления соединения, если у устройства VLC есть запасные цветовые полосы пропускания, некоторые или все запасные цветовые полосы пропускания могут использоваться для отправки сигналов быстрого восстановления соединения. Другое устройство VLC тогда выбирает цветовую полосу пропускания для ответа быстрого восстановления соединения для продолжения связи. Процесс быстрого восстановления соединения на цветовых полосах пропускания может выполняться параллельно во множестве цветовых полос пропускания или последовательно (то есть, одна полоса пропускания за другой).
Фиг. 18 и 19 изображают быстрое восстановление соединения с помощью цветовых полос пропускания согласно одному варианту осуществления раскрытия. На Фиг. 19, устройство A способно осуществлять связь с устройством B, используя одну или более из М цветовых полос пропускания. Однако некоторые цветовые полосы пропускания (например, на цвете 1) могут не приниматься, в то время как другие цветовые полосы пропускания принимаются. На Фиг. 18, устройство A VLC (MN или AP) осуществляет связь с устройством B VLC (MN или AP). Первоначально устройство A и устройство B соединены и осуществляют связь двунаправленным образом на цвете A (этап 1420). В некоторый момент, срабатывает условие запуска, что приводит к инициации операции быстрого восстановления соединения. К примеру, устройство A передает сообщение 1425 с данными и сообщение 1430 с данными и не принимает сообщение ACK ни для одного из этих сообщений с данными.
В ответ на условие запуска устройство A передает один или более сигналов FLR на устройство B на всех доступных общих цветовых полосах пропускания, используемых устройством A и устройством B, в том числе иллюстративный сигнал 1440 FLR. Когда устройство B обнаруживает сигнал FLR на, например, цветовых полосах P и Q пропускания, устройство B отвечает путем передачи сигнала 1450 ответа (RSP) FLR на устройство A на общих цветовых полосах P и Q пропускания. После этого устройство A выбирает общую цветовую полосу Q пропускания (этап 1455), и устройство A и устройство B возобновляют двунаправленную связь на цветовой полосе Q пропускания (этап 1460).
Одним из преимуществ вышеупомянутого варианта осуществления является то, что когда на определенном цвете имеются сильные помехи, устройства VLC быстро переключаются на свободные цветовые полосы пропускания, которые, возможно, не подвергнуты сильным помехам. Это является случаем использования цветового (частотного) разнесения. Если свободно множество общих цветовых каналов (с точки зрения частоты и/или времени), могут быть выбраны новые цветовые каналы на основании алгоритма выбора каналов, и связь может возобновиться с того же состояния на новом канале физического уровня.
В другом варианте осуществления раскрытия, когда запущено быстрое восстановление соединения, если у устройства доступны другие направления связи (углы) (например, свет множества светодиодов с различными углами), некоторые или все другие углы могут использоваться для отправления сигналов быстрого восстановления соединения для восстановления соединения. Тогда устройство VLC выберет один или множество углов, которые получат ответ быстрого восстановления соединения для продолжения связи. Процесс быстрого восстановления соединения на других направлениях (углах) может выполняться параллельно на множестве направлений или последовательно (то есть, одно направление за другим).
Различные углы также могут использоваться путем объединения использования разделения по времени (например, мультиплексирование с временным разделением (TDM)) или совместного использования цветовых полос пропускания. Различные углы могут также использоваться одновременно и использовать все доступные цветовые полосы пропускания или только некоторые из цветовых полос пропускания. Чтобы максимизировать вероятность обнаружения хорошего доступного соединения, могут использоваться все доступные углы и цветовые полосы пропускания.
Различные углы могут различаться при помощи индикатора угла. Индикатор угла может быть, например, полем в заголовке кадра, заголовке PDU и т.п. Если есть, например, 8 углов для осуществления связи, для поля могут использоваться три бита. Этот вариант осуществления также применим к случаю, в котором устройство имеет множество светодиодов (LED), расположенных в различных местах, например один на левой стороне, другой на правой стороне устройства.
Предпочтительно, когда имеются сильные помехи или блокирование с определенного угла, тогда устройства VLC могут быстро переключить связь на другой угол, который не испытывает сильные помехи или блокирование. Это является случаем использования пространственного разнесения.
Фиг. 20 и 21 изображают быстрое восстановление соединения с помощью нескольких углов согласно одному варианту осуществления раскрытия. На Фиг. 21, устройство A способно осуществлять связь с устройством B в направлении 1503, но не может осуществлять связь в направлении 1502 из-за непрозрачного объекта 1501. Устройство A VLC (MN или AP) осуществляет связь с устройством B VLC (MN или AP). Первоначально, устройство A и устройство B соединены и осуществляют связь двунаправленным образом в направлении X (этап 1510). В некоторый момент выполняется условие запуска, которое приводит к инициации быстрого восстановления соединения. К примеру, устройство A передает сообщение 1520 с данными и сообщение 1530 с данными и не принимает сообщение ACK ни для одного из этих сообщений с данными.
В ответ на условие запуска устройство A передает один или более сигналов FLR устройству B во всех направлениях, используемых устройством A и устройством B, в том числе иллюстративный сигнал 1540 FLR. Когда устройство B обнаруживает сигнал FLR, пришедший, например, с направления Y, устройство B отвечает путем передачи сигнала 1550 ответа (RSP) FLR на устройство A в направлении Y. После этого, устройство A выбирает направление Y (этап 1555), и устройство A и устройство B возобновляют двунаправленную связь на направлении Y (этап 1560).
В другом варианте осуществления раскрытия передача сигналов FLR может включать в себя индикатор направления сигнала, если одно или множество направлений доступны устройству для передачи сигналов. Например, первое устройство VLC может указывать индекс направления сигнала FLR, используя N бит, если устройство может передать в направлениях числом до 2N. Первое устройство VLC посылает множество сигналов FLR, где каждый сигнал FLR содержит индекс направления для этого сигнала FLR. Когда второе устройство VLC принимает сигналы FLR, второе устройство VLC посылает принятый показатель(и) направления сигнала FLR в сигнале FLR RSP. Когда первое устройство VLC принимает FLR RSP с вставленным показателем(ями) направления сигнала, первое устройство VLC может выбрать одно или более этих направлений на основании показаний, таких как мощность принятого сигнала.
Кроме того, второе устройство может выбрать, на какой сигнал(ы) FLR отвечать, используя сигнал(ы) FLR RSP. Например, второе устройство VLC может выбрать отвечать на первый принятый сигнал FLR или, если второе устройство VLC измеряет мощность сигнала, выбрать отвечать на один или множество самых сильных принятых сигналов FLR.
Если первое устройство VLC принимает сигнал FLR RSP с индексом(ами) направлений сигнала, и если первое устройство VLC измеряет, насколько силен сигнал FLR RSP, то первое устройство VLC может соответственно выбрать новое направление (например, путем выбора одного или более лучшего соединения). Альтернативно, первое устройство VLC может выбрать направление, указанное в сигнале FLR RSP, который принят первым.
Сигнал быстрого восстановления соединения и ответ могут быть указаны, используя формат команды быстрого восстановления соединения на уровне MAC. Например, команда быстрого восстановления соединения должна быть форматирована, как изображено в таблице 1 ниже. Сигнал FLR и сигнал FLR RSP различаются первым битом (бит 0) поля FLR в кадре команды быстрого восстановления соединения. Устройство может указывать индекс направления сигнала FLR путем использования битов 1-3 поля FLR в кадре команды. Если устройство принимает сигнал FLR и должно послать сигнал FLR RSP, то устройство повторяет принятый показатель направления сигнала FLR путем использования битов 1-3 поля FLR в кадре команды. Если устройство имеет только одно направление, то оно использует '000' в качестве индекса направления по умолчанию.
| Таблица 1 | ||
| Октеты | 1 | 1 |
| Поля заголовка сообщения | Идентификатор кадра команды | Поле FLR Бит 0: =0 указывает, что это сигнал FLR =1 указывает, что это FLR RSP Биты 1-3: = индекс направления сигнала FLR, если Бит 0 равен '0'. = индекс направления принятого сигнала FLR, если Бит 0 равен '1'. Биты 4-7: зарезервированы |
Если есть один идентификатор кадра команды, присвоенный сигналу FLR, и другой идентификатор кадра команды, присвоенный сигналу FLR RSP, то бит '0' может быть зарезервирован, и поле FLR может быть соответственно адаптировано. Альтернативно, может иметься индикатор того, добавлен ли показатель направления или нет.
Например, поле FLR может иметь следующий вид:
бит 0=0: указывает, что это сигнал FLR;
бит 0=1: указывает, что это сигнал FLR RSP;
бит 1=0: нет индекса направления (подразумевает, что есть только одно направление);
бит 1=1: показатель направления предоставлен;
биты 2-4: имеют значение, только если бит 1=1; индекс направления сигнала FLR, если бит 0=0, или индекс направления принятого сигнала FLR, если бит 0=1;
биты 5-7: зарезервированы.
Фиг. 22 изображает быстрое восстановление соединения с помощью множества углов согласно другому варианту осуществления раскрытия. Устройство A VLC (MN или AP) осуществляет связь с устройством B VLC (MN или AP). Первоначально, устройство A и устройство B соединены и осуществляют связь двунаправленным образом в направлении X (этап 1610). В некоторый момент выполняется условие запуска, что приводит к инициации быстрого восстановления соединения. К примеру, устройство A передает сообщение 1620 с данными и сообщение 1630 с данными и не принимает сообщение ACK ни для какого из этих сообщений с данными.
В ответ на условие запуска устройство A передает один или более сигналов FLR на устройство B по множеству направлений, используемых устройством A и устройством B, в том числе иллюстративный сигнал 1640 FLR. Каждый сигнал FLR содержит индекс направления. Когда устройство B обнаруживает сигналы FLR, пришедшие, например, с множества направлений, устройство B выбирает один или более сигналов FLR, на которые будет отвечать (этап 1645), и отвечает путем передачи множества сигналов ответа (RSP) FLR, в том числе иллюстративным ответным сигналом 1650 FLR на устройство A. Каждый сигнал FLR RSP содержит индексы направления принятых сигналов FLR. После этого устройство A выбирает новое направление(я) передачи (TX) (этап 1655) и устройство A и устройство B возобновляют двунаправленную связь на новом выбранном направлении(ях) (этап 1660).
Как расширение варианта осуществления выше, устройство B, которое принимает сигналы FLR от устройства A, также может иметь несколько направлений для передачи сигналов FLR RSP. В ответном сигнале FLR устройство B может также указать индекс направления сигнала FLR RSP, а также индекс(ы) направления принятых сигналов FLR. Когда устройство A принимает сигнал FLR RSP, устройство A может указать в другом сигнале FLR индексы направления принятых сигналов FLR RSP, чтобы указать устройству B, какие направления являются хорошими для сигнала FLR RSP. Устройство B может тогда послать сигналы FLR RSP в одном или более выбранных направлений, где выбор может быть основан на одном или множестве факторов (например, мощности сигнала).
Кроме того, устройство B, которое принимает сигналы FLR с индексами направлений, указанными в сигналах FLR, может выбрать, на какой сигнал FLR отвечать с помощью сигнала FLR RSP. Например, устройство B может выбрать отвечать на первый принятый сигнал FLR или может выбрать отвечать на самый сильный принятый сигнал FLR, если устройство B измеряет мощность сигнала.
Устройство A, которое принимает сигналы FLR RSP с индексами направления, указанными в сигналах FLR RSP, может выбрать, на какой сигнал FLR RSP отвечать путем передачи другого сигнала FLR, содержащего поле индексов направлений принятых сигналов FLR RSP. Например, устройство A может выбрать отвечать на первый принятый сигнал FLR RSP или может выбрать отвечать на самый сильный принятый сигнал FLR RSP, если устройство A измеряет мощность сигнала.
В сигналах FLR и FLR RSP может использоваться индикатор для указания использования сигнала. Например, индикатор = 00 может указывать, что принятый сигнал является начальным сигналом FLR. Индикатор = 01 может указывать, что принятый сигнал является сигналом FLR RSP. Индикатор = 10 может указывать, что принятый сигнал является сигналом FLR, генерируемым для ответа на принятый сигнал FLR RSP. Индикатор может находиться в поле FLR. Альтернативно, может быть модифицирован идентификатор кадра команды, чтобы различать различные опции FLR.
Когда индикатор указывает, что принятый сигнал является сигналом FLR, отвечающим на сигнал FLR RSP (то есть, индикатор = 10), то могут быть добавлены дополнительные индикаторы, такие как индекс направления принятого сигнала FLR RSP. Когда индикатор указывает, что принятый сигнал является сигналом FLR RSP (индикатор = 01), тогда могут быть добавлены дополнительные индикаторы (например, индексы направления принятых сигналов FLR, индексы направления сигналов FLR RSP).
Таблица 2 ниже изображает пример индикаторных сигналов.
| Таблица 2 | ||
| ПРИМЕР ИНДИКАТОРНЫХ СИГНАЛОВ | ||
| Октеты | 1 | 1 |
| Поля заголовка сообщения | Идентификатор кадра команды | Поле FLR Биты 0-1: =00 указывает, что это начальный сигнал FLR =01 указывает, что это начальный FLR RSP =10 указывает, что это сигнал FLR, генерируемый для ответа на |
| принятый FLR RSP =11 зарезервирован Биты 2-4: - индекс направления сигнала FLR, если биты 0-1=00 - индекс направления принятого сигнала FLR, если биты 0-1=01 Биты 5-7: - индекс направления принятого сигнала FLR RSP, если биты 0-1=10 - индекс направления сигнала FLR RSP, если Бит 0=01 |
Если есть только одно направление передачи для устройства VLC, то биты 2-4 и 5-7 по умолчанию установлены равными '000'.
Фиг. 23 изображает пример передачи двустороннего потока сообщений FLR согласно примеру варианта осуществления раскрытия. Устройство A VLC (MN или AP) осуществляет связь с устройством B VLC (MN или AP). Первоначально, устройство A и устройство B соединены и осуществляют связь двунаправленным образом в направлении X (этап 1710). В некоторый момент, выполняется условие запуска, что приводит к инициации быстрого восстановления соединения. К примеру, устройство A передает сообщение 1720 с данными и сообщение 1730 с данными и не принимает сообщение ACK ни для какого из этих сообщений с данными.
В ответ на условие запуска устройство A передает один или более сигналов FLR на устройство B по множеству направлений, используемых устройством A и устройством B, в том числе иллюстративный сигнал 1640 FLR. Каждый сигнал FLR содержит индекс направления. Когда устройство B обнаруживает сигналы FLR, приходящие, например, с множества направлений, устройство B выбирает один или более сигналов FLR, на которые будет отвечать (этап 1745), и отвечает путем передачи множества сигналов ответа (RSP) FLR, в том числе иллюстративного ответного сигнала 1750 FLR на устройство A. Каждый сигнал FLR RSP содержит индексы направления принятых сигналов FLR и индекс направления самого сигнала FLR RSP. После этого, устройство A выбирает новое направление(я) передачи (TX) (этап 1755). Устройство A может выбрать направление TX сигнала FLR, принятого устройством B, или направление TX сигнала FLR RSP, принятого от устройства B. Устройство A может выбрать один из множества сигналов FLR RSP, на который будет отвечать (этап 1760).
Устройство A затем передает множество новых сигналов FLR на устройство B, в том числе иллюстративный сигнал 1765 FLR. Каждый новый сигнал 1765 FLR содержит индекс направления нового сигнала FLR и индекс(ы) направления сигналов FLR RSP, ранее принятых от устройства B. Устройство B может выбрать направление TX сигнала FLR RSP, принятого устройством A, или направление TX устройства B (этап 1770). Устройство A и устройство B возобновляют двунаправленную связь по новому выбранному направлению(ям) (этап 1780).
В другом варианте осуществления раскрытия, если устройство VLC, запускающее быстрое восстановление соединения, имеет поблизости другие устройства VLC, запускающее устройство VLC может послать сигналы другим соседним устройствам (например, через транзитное соединение) и попросить другие устройства VLC послать сигналы FLR. Целевое устройство VLC, которое посылает сигнал FLR RSP, посылает сигнал FLR RSP множеству соседних устройств, от которых целевое устройство принимает сигнал FLR. Затем, соседнее устройство VLC, принимающее сигнал FLR RSP, уведомляет запускающее устройство. Запускающее устройство затем может установить дополнительное соединение с выбранным новым соседним устройством, у которого есть лучшее соединение.
В другом варианте осуществления раскрытия, если некоторым MN не запланированы какие-либо ресурсы, потому что уменьшение яркости AP уменьшает скорость передачи, AP инструктирует такие MN приостановить службу или переключиться на другие устройства или AP, или AP информирует MN о других доступных ресурсах, таких как другие цветовые полосы пропускания или другие направления. Другие направления (или углы) могут быть, например, от других светодиодов (LED) AP.
В другом варианте осуществления раскрытия модели уменьшения яркости световых приборов должны быть указаны устройствам, с которыми световые приборы осуществляют связь в системе VLC. Затем, на стороне MN, MN может реконфигурировать таймеры восстановления соединения на основании модели уменьшения яркости.
В другом варианте осуществления раскрытия таймеры и предел счетчика NACK/ACK могут конфигурироваться на основании различных факторов (например, моделях уменьшения яркости, типе трафика/службы), используя заранее заданный алгоритм, известный AP и MN. Альтернативно, AP может конфигурировать таймеры и счетчики и затем явно передавать конфигурацию на MN.
Во всех вариантах осуществления выше устройство (MN или AP) вместо прекращения отправки данных при запускающих условиях FLR может продолжать посылать данные и, одновременно, может инициировать процесс быстрого восстановления соединения для помощи в восстановлении соединения.
В другом варианте осуществления раскрытия алгоритм выбора цвета или выбора направления/угла может использовать измерение качества канала в качестве вводных параметров. Сигнал FLR RSP может использоваться для измерения качества канала.
В другом варианте осуществления раскрытия вышеупомянутые варианты осуществления, использующие некоторых или все доступные цвета или направления, могут быть объединены со временем работы батареи, как обсуждалось выше, чтобы решить, какое устройство посылает сигналы FLR или FLR RSP.
В другом варианте осуществления раскрытия, если светодиод (LED) или множество светодиодов (LED) имеют возможность регулируемого поля обзора (FOV), более большой FOV предпочтительнее использовать для восстановления соединения для отправки сигналов FLR или FLR RSP. Могут использоваться более надежные схемы кодирования или модуляции для отправки сигналов FLR или FLR RSP. Устройства могут быть повернуты или смещены для получения восстановления соединения.
Хотя настоящее раскрытие было описано с помощью примера варианта осуществления, специалистами в области техники могут быть предложены различные изменения и модификации. Предполагается, что настоящее раскрытие охватывает такие изменения и модификации, которые попадают в рамки объема прилагаемой формулы изобретения.
1. Способ восстановления соединения в первом устройстве связи на основе видимого света (VLC) для использования в системе VLC, содержащий этапы:
обнаружения условия запуска, указывающего на сбой соединения VLC, связанного с первыми выделенными ресурсами, используемыми для осуществления связи со вторым устройством VLC;
завершения на первых выделенных ресурсах передачи данных второму устройству VLC;
передачи сигнала быстрого восстановления соединения (FLR), используя первые выделенные ресурсы;
приема сигнала ответа быстрого восстановления соединения (FLR RSP), указывающего, что второе устройство VLC приняло сигнал FLR; и
возобновления в первом устройстве VLC передачи данных второму устройству VLC в ответ на прием сигнала FLR RSP.
2. Способ по п.1, в котором условие запуска является одним из следующих:
сбой приема первым устройством VLC первого числа сигналов ACK, переданных вторым устройством VLC;
прием первым устройством VLC второго числа последовательных сигналов NACK, переданных вторым устройством VLC;
сбой приема первым устройством VLC по меньшей мере одного из сигнала ACK и сигнала NACK, переданных вторым устройством VLC в течение заранее заданного интервала времени;
прием последовательных сообщений, содержащих ошибки, от второго устройства VLC; и
определение, что качество канала соединения VLC ниже порогового значения.
3. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя этапы:
передачи первым устройством VLC второму устройству VLC статуса первой батареи, связанного с батареей первого устройства VLC; и
приема в первом устройстве VLC от второго устройства VLC статуса второй батареи, связанного с батареей второго устройства VLC,
при этом первое устройство VLC передает сигнал FLR, используя первые выделенные ресурсы, только если статус первой батареи и статус второй батареи указывают, что время работы батареи первого устройства VLC больше, чем время работы батареи второго устройства VLC,
при этом если статус первой батареи и статус второй батареи указывают, что время работы батареи первого устройства VLC не больше, чем время работы батареи второго устройства VLC:
первое устройство VLC не передает сигнал FLR второму устройству VLC; и
первое устройство VLC принимает входящий сигнал FLR от второго устройства VLC.
4. Способ по п.1, в котором этап передачи сигнала FLR содержит передачу первым устройством VLC множества сигналов FLR на множестве доступных цветовых полос пропускания.
5. Способ по п.4, в котором этап приема сигнала FLR RSP содержит прием первым устройством VLC сигнала FLR RSP, переданного вторым устройством VLC, на по меньшей мере одной из множества доступных цветовых полос пропускания.
6. Способ по п.5, в котором этап возобновления передачи данных первым устройством VLC второму устройству VLC содержит возобновление передачи на выбранной по меньшей мере одной из множества доступных цветовых полос пропускания.
7. Способ по п.1, в котором этап передачи сигнала FLR содержит передачу первым устройством VLC множества сигналов FLR во множестве направлений.
8. Способ по п.7, в котором этап приема сигнала FLR RSP содержит прием первым устройством VLC сигнала FLR RSP, переданного вторым устройством VLC в по меньшей мере одном из множества направлений.
9. Способ по п.7, в котором этап возобновления передачи данных первым устройством VLC второму устройству VLC содержит возобновление передачи в выбранном по меньшей мере одном из множества направлений.
10. Способ по п.1, в котором условием запуска является сбой приема ACK некоторое заранее заданное число раз подряд.
11. Способ по п.1, в котором сигнал FLR включает в себя индекс направления множества светодиодов (LED), которые имеют различные углы.
12. Устройство связи на основе видимого света (VLC) для использования в системе VLC, содержащее:
блок управления приемом-передачей для управления передачей и приемом данных; и
блок управления соединением для обнаружения условия запуска, указывающего на сбой соединения VLC, связанного с первыми выделенными ресурсами, используемыми для осуществления связи с другим устройством VLC, прекращения на первых выделенных ресурсах передачи данных упомянутому другому устройству VLC в ответ на обнаружение, передачи сигнала быстрого восстановления соединения (FLR), используя первые выделенные ресурсы, приема сигнала ответа быстрого восстановления соединения (FLR RSP), указывающего, что упомянутое другое устройство VLC приняло сигнал FLR, и возобновления передачи данных упомянутому другому устройству VLC в ответ на прием сигнала FLR RSP.
13. Устройство VLC по п.12, в котором условие запуска является одним из следующих:
сбой приема устройством VLC первого числа сигналов ACK, переданных упомянутым другим устройством VLC;
прием устройством VLC второго числа последовательных сигналов NACK, переданных упомянутым другим устройством VLC;
сбой приема устройством VLC по меньшей мере одного из сигнала ACK и сигнала NACK, переданных упомянутым другим устройством VLC в течение заранее заданного интервала времени;
прием последовательных сообщений, содержащих ошибки, от упомянутого другого устройства VLC; и
определение, что качество канала соединения VLC ниже порогового значения.
14. Устройство VLC по п.12, в котором блок управления соединением передает упомянутому другому устройству VLC статус первой батареи, связанный с батареей устройства VLC, и принимает от упомянутого другого устройства VLC статус второй батареи, связанный с батареей упомянутого другого устройства VLC;
при этом блок управления соединением передает сигнал FLR, используя первые выделенные ресурсы, только если статус первой батареи и статус второй батареи указывают, что время работы батареи устройства VLC больше, чем время работы батареи упомянутого другого устройства VLC;
при этом если статус первой батареи и статус второй батареи указывают, что время работы батареи устройства VLC не больше, чем время работы батареи упомянутого другого устройства VLC, блок управления соединением не передает сигнал FLR упомянутому другому устройству VLC, и устройство VLC принимает входящий сигнал FLR от упомянутого другого устройства VLC.
15. Устройство VLC по п.12, в котором блок управления соединением передает множество сигналов FLR на множестве доступных цветовых полос пропускания, принимает сигнал FLR RSP на по меньшей мере одной из множества доступных цветовых полос пропускания и возобновляет передачу на выбранной по меньшей мере одной из множества доступных цветовых полос пропускания.
16. Устройство VLC по п.15, в котором блок управления соединением передает множество сигналов FLR во множестве направлений.
17. Устройство VLC по п.16, в котором блок управления соединением принимает сигнал FLR RSP, переданный упомянутым другим устройством VLC в по меньшей мере одном из множества направлений, и возобновляет передачу в выбранном по меньшей мере одном из множества направлений.
18. Устройство VLC по п.12, в котором условием запуска является сбой приема ACK некоторое заранее заданное число раз подряд.
19. Устройство VLC по п.12, в котором сигнал FLR включает в себя индекс направления множества светодиодов (LED), которые имеют различные углы.
