用于可见光通信的系统中的通知的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明提出了用于基于IEEE802.15.7的规范由可见光通信系统中的设备提供可见通知的装置。本发明允许更高层出于色彩功能支持的目的通过一个标准化接口来调用媒体接入控制（MAC）子层。本发明实现由更高层调用色彩、可见性和暗淡（CVD）帧的传输，在MAC子层与更高层之间创建统一的接口。该方法提供用于由至少一个上层向媒体接入控制实体（MAC）层的至少一个接口请求至少一个可见性帧的传输的原语。
【专利说明】用于可见光通信的系统中的通知的方法和设备
[0001]本发明涉及用于通过数据的可见光传输来进行通信的方法和设备。具体地，本发明涉及基于IEEE 802. 15. 7的规范在用于可见光通信的系统中提供可见通知的方法和设备。
[0002]在室内无线网络领域中，可见光通信（VLC)正获得越来越多的关注。在此技术中使用的发射器的类型之一是发光二极管，其能够协同地提供照明和数据传输这两者。
[0003]用于VLC的一个可能传输模式被称为色移键控（CSK)。CSK支持使用多色光源和光电探测器的可见光通信。CSK是用于涉及多个光源的可见光通信的调制方案。CSK通过利用人眼的视觉暂留来保持平均发射光学色彩和总的光功率在通信期间是恒定的。根据IEEE802. 15. 7的标准草案D6，通过使用三色光源来生成CSK信号。在下文中，将IEEE 802. 15. 7的所述标准草案D6简单地称为》标准草案<<。
[0004]在CSK中，通过在正常操作模式下应用不可被人眼检测的三个色彩的调制来提供数据的传输，因为人眼的视觉暂留不能跟随调制频率。然而，存在其中与通过VLC系统协同地提供照明相对比期望色彩的可见调制的场景。在标准草案的章节5. I. 12中反映了这些场景。
[0005]根据标准草案，定义了色彩功能支持，其中，可以使用各种色彩来向人类接受方(例如VLC收发器的人类用户）指示设备的各种状态。此类指示也被称为色彩通知。
[0006]可替换地，或者作为补充，由照明的间歇性来指示通知。这种通知也被称为闪烁通知，这被标准草案的章节5. 3. 9反映。
[0007]色彩功能支持旨在到用户的可见光通信中所涉及的设备的状态改变的直观可视化，例如为了指示已连接设备、良好链路、断开链路、其中文件传输几乎被完成的状态等。
[0008]针对特定通知，可以使用由光源发射的光的特定色彩或者可替换地多种至少两个交替的色彩。根据标准草案，针对不同状态被选择的色彩留给实施者任其自行决定。
[0009]当前，仅在可见光通信中所使用的协议的MAC (媒体接入控制）子层中实施了由标准草案定义的色彩功能支持。
[0010]通过在MAC子层内发出的色彩可见性暗淡（CVD )帧来请求色彩功能。此类色彩可见性暗淡帧一般被用于色彩、可见性和暗淡支持。帧的有效载荷由适当强度和色彩的可见性图案组成。
[0011]由于在相对接近于物理层或硬件层的MAC子层中实施，当前对于更高级、即应用级来说直接调用色彩功能支持是不可能的。然而，此缺点不适当地限制了此类通知的精髓，因为与MAC子层相比宁可考虑由应用层来处理通知。在MAC子层内，指令的范围又局限于基于硬件的视角。
[0012]因此，本发明的目的是提供允许更高层出于色彩功能支持的目的调用到MAC子层的一个标准化接口的装置。
[0013]本发明的另一目的是实现由更高层调用CVD帧的传输并且在MAC子层与更高层之间创建统一的接口。
[0014]根据本发明的优选实施例，提供了一种用于实现由用于可见光通信的系统中的设备进行的可见通知的方法，该通信系统基于IEEE 802.15.7的规范。
[0015]该设备包括对接在物理层(PHY)与至少一个上层之间的媒体接入控制实体(MAC)，该至少一个上层被分层地布置在媒体接入控制实体(MAC)之上。媒体接入控制实体(MAC)包括到所述上层的至少一个接口(MLME - SAP、MCPS - SAP)，所述方法包括以下步骤:
提供用于由该至少一个上层向媒体接入控制实体(MAC)的至少一个接口(MLME - SAP、MCPS - SAP)请求至少一个可见性巾贞的传输的原语(primitive)。
[0016]本发明提供了一种用于例如通过MLME接口由更高层请求CVD帧的传输的原语。
[0017]根据与附图进行结合对优选实施例的以下描述，本发明的目的以及另外的优点将变得更加显而易见且容易被认识到，在所述附图中:
图1描绘了根据本发明的实施例的、示出可见光通信系统中的设备与协调器的不同层之间的消息交换的时序图，该消息支持用于关联的色彩功能通知；
图2描绘了根据本发明的替换实施例的、示出可见光通信系统中的发起方与接受方的不同层之间的消息交换的时序图，该消息支持伴随数据传输的肯定应答指示；
图3描绘了根据本发明的替换实施例的、示出可见光通信系统中的接受方与发起方的不同层之间的消息交换的时序图，该消息支持信道质量指示；
图4描绘了根据本发明的替换实施例的、示出可见光通信系统中的接受方与发起方的不同层之间的消息交换的时序图，该消息支持文件传输状态的指示；
图5描绘了根据现有技术的可见光通信系统中的设备的架构；
图6描绘了根据现有技术的、示出可见光通信系统中的设备与协调器的MAC子层之间的消息交换的时序图，该消息支持关联；
图7描绘了根据现有技术的、示出可见光通信系统中的设备与协调器的MAC子层之间的消息交换的时序图，该消息支持肯定应答指示；
图8描绘了根据现有技术的、示出可见光通信系统中的发起方与接受方的MAC子层之间的消息交换的时序图，该消息支持文件传输状态指示。
[0018]现在将对本发明的优选实施例详细地进行参考，其示例被图示在附图中。
[0019]参考图5，图示了根据现有技术的可见光通信系统中的设备的架构。
[0020]一般按照多个层和子层来定义可见光通信系统的架构。每个层负责标准草案的一个部分并向更高层提供服务。各层之间的接口用于定义在标准草案中描述的逻辑链路。
[0021]更具体地，图5示出了根据标准草案的章节4.4的VPAN设备(可见光通信个域网)的架构。
[0022]VPAN设备包括物理层PHY，该物理层PHY包含光收发器以及其低级控制机构，它们一般针对光学层0ΡΤ，该光学层OPT包括实际光学设备，其包括发光二极管和/或光电探测器。
[0023]更进一步地，媒体接入控制层MAC针对所有类型的传输提供对物理层PHY的接入。图5用图形表示示出了这些层，在标准草案的章节4.4.1和4.4.2中更详细地描述了这些层。
[0024]图5中所示出的上层UL由未示出的提供网络配置、操纵的网络层，未示出的消息路由实体和未示出的提供设备的预期功能的应用层组成。
[0025]逻辑链路控制层LLC通过服务特定会聚子层SSCS接入媒体接入控制层MAC。在下文中将逻辑链路控制层LLC和服务特定会聚子层SSCS这两者假定为同样地被包括在上层中。
[0026]被标准草案也称为SAP或》服务接入点《的接口用于从另一层访问某些属性。媒体接入控制层MAC提供两个服务接入点。
[0027]通过第一接入点MCPS - SAP (?MAC公共部分子层SAP?)访问MAC数据，而通过第二接入点MLME-SAP (?MAC子层管理实体SAP?)访问MAC管理。在前述内容的概括中，两个接入点都被视为到上层的接口。
[0028]在该架构中支持设备管理实体DME。DME与MAC对接。物理层PHY与MAC对接。DME可以出于例如使可见光通信系统的照明暗淡的目的通过MAC子层接入PHY。在图5中，在设备管理实体DME的右侧的没有参考符号的三个方框表征通过各种应用的设备管理实体DME的多用途对接，包括但不限于用于使可见光通信系统的照明暗淡的实体。
[0029]在下文中将设备管理实体DME假定为同样地被包括在上层中。
[0030]DME可以从各个服务接入点访问某些属性。这些服务接入点包括上述接入点MLME - SAP和用于与物理层PHY对接的PLME - SAPC?物理层管理实体《)。当前使用MLME -SAP以便从设备管理实体DME向媒体接入控制层MAC提供暗淡信息。设备管理实体DME还可以通过服务接入点PLME - SAP来控制物理层PHY以用于光源和光电探测器的选择。设备管理实体DME不是能够接入所述接入点MLME - SAP的唯一实体。参考图5，包括服务特定会聚子层SSCS的任何更高层都可以接入所述接入点MLME - SAP。
[0031]在以下部分中，在图6、图7和图8中描述了根据现有技术的三种使用情形。
[0032]图6描绘了根据现有`技术的、示出可见光通信系统中的设备与协调器的MAC子层之间的消息交换的时序图，该消息支持关联的可视通知。在这里示出的图6与标准草案的章节5.1.12.1中的图35基本相同。
[0033]具体地，图6示出了设备的MAC子层实体DMC与协调器的MAC子层实体CMC之间的消息交换。该消息交换用作将设备与指定的协调器相关联，借此，将由色彩功能支持使用根据标准草案的CVD帧来通知该关联。CVD帧在状态改变之间被用来向用户提供关于通信状态(在这里是设备到协调器的关联)的可视信息。
[0034]在开始时，设备的MAC子层实体DMC向协调器的MAC子层实体CMC发送标题为》关联请求《的消息。使用如在标准草案的章节6.3.1.1中所描述的MLME - ASSOCIATE, request原语来传送此关联请求。在标准草案的章节5.1.4.1中大体上描述了关联的过程。
[0035]为了通知用户，由设备的MAC子层实体DMC使用被示例性地设定为》色彩‘B’<<的所选色彩向协调器的MAC子层实体CMC发送标题为》CVD (使用色彩‘B’ ) ?的帧。
[0036]所述标题为》CVD (使用色彩‘B’)《的帧是用作可视通知的色彩可见性暗淡(CVD)帧。
[0037]如所示出的那样，可以重复地发送该帧以便重复可视通知。
[0038]最后，在完成了关联之后，协调器的MAC子层实体CMC向设备的MAC子层实体DMC发送标题为》关联响应?的消息，以便将成功或失败的关联告知设备。
[0039]在图7中，根据如在标准草案中描述的现有技术，描绘了发起方的MAC子层实体OMC与接受方的MAC子层实体RMC之间的消息交换，该消息支持伴随数据传输的肯定应答指
/Jn ο[0040]该过程通过发送数据消息而开始，该数据消息由发起方的MAC子层实体OMC发送。
[0041]由接受方的MAC子层实体RMC通过发送标题为》肯定应答?的消息来将数据帧的成功接收传送至发起方的MAC子层实体0MC。
[0042]为了通知此成功的数据传输，接受方的MAC子层实体RMC将标题为》CVD帧(使用色彩‘B’ )?的相应帧发送到发起方的MAC子层实体0MC。所述标题为》CVD (使用色彩‘B’ )?的帧是用作可视通知的色彩可见性暗淡(CVD)帧。
[0043]在图7的下半部分中，描绘了类似的消息交换，该类似的消息交换具有肯定应答未到达的差异，这导致了发起方的以下假定:未成功地完成数据传输，并且将通过可见色彩C (例如红色)来指示该传输。
[0044]为了通知此数据传输失败，接受方的MAC子层实体RMC将标题为》CVD帧(使用色彩‘C’)《的相应帧发送到发起方的MAC子层实体0MC。所述标题为》CVD (使用色彩‘C’)《的帧是用作可视通知的色彩可见性暗淡(CVD)帧。
[0045]在图8中，根据如在标准草案的章节5.1.12.4中所描述的现有技术，描绘了发起方的MAC子层实体OMC与接受方的MAC子层实体RMC之间的消息交换，该消息支持伴随数据传输的文件传输状态指示。
[0046]色彩支持通知的目的是允许用户通过CVD帧的色彩来推断剩余或传输的文件尺寸。
[0047]如在图8的示例中所示出的那样，发起方将数据帧传输至设备，根据按字节测量的相应数据尺寸通过特定值K、M、N给这些数据帧编号。可以用色彩的不同选择来表示文件传输过程的不同阶段。例如，为了使用此指示，接受方需要知道将被传输的总文件尺寸。
[0048]可以通过从总文件尺 寸减去传输的文件尺寸来获得剩余的文件尺寸。当CVD帧被发送以指示依赖于应用的信息(诸如文件传输状态)时，MAC PIB属性被用于对CVD帧的色彩分配。
[0049]该过程通过从发起方的MAC子层实体OMC向接受方的MAC子层实体RMC发送标题为》数据(#K+2) ?、?数据(#Κ+1) ?、?数据(#Κ) ?的数据帧而开始。
[0050]只要剩余或传输的文件尺寸是在L字节的值以上，接受方的MAC子层实体RMC就向发起方的MAC子层实体OMC发送标题为》CVD (使用色彩‘A’ ) ?的帧。所述标题为》CVD(使用色彩‘A’)《的帧是用作可视通知的色彩可见性暗淡(CVD)帧。例如，可以向用户显示像橙色那样的色彩A，指示当前数据传输仍然将消耗相当大的量的时间来完成。
[0051]在通过发送标题为》数据(#M+2) ?、?数据(#M+1) ?、?数据(#M) ?的数据帧而使传输的数据帧已经达到了 M的限制之后(这又导致小于N个字节的剩余文件尺寸)，接受方的MAC子层实体RMC向发起方的MAC子层实体OMC发送标题为》CVD帧(使用色彩‘B’)《的帧。例如，可以向用户显示像黄色那样的色彩B，指示当前数据传输将马上完成。
[0052]在下文中，将描述根据本发明的实施例的示例性实施方式。根据本发明，用于请求至少一个可见性帧的传输的原语将被实施，借此，将请求从上层导引到媒体接入控制实体的接口。为了进行对接，可以选择根据图5中所示出的标准草案的系统架构的媒体接入控制链路管理实体服务接入点(MLME - SAP)或者媒体接入控制公共部分子层服务接入点(MCPS - SAP)。选择首先提到的接口媒体接入控制链路管理实体服务接入点(MLME - SAP)t匕起后面提到的接口具有一些优点，这将在本说明书中在下面进一步进行解释。因此，在不限制本发明的一般性的情况下，将关于接口 MLME - SAP来描述根据本实施例的实施方式。
[0053]根据本实施例的用于请求至少一个可见性帧或者CVD帧的传输的示例性原语被定义为消息MLME - CF.send (...)?此消息包括三个参数，即CVDRepetitions, CVDColor、CVDDuration 和 CVDCyc I eLength。消息 MLME - CF.send (CVDRepet it ions > CVDCo I or >CVDDuration> CVDCycleLength)是由上层向媒体接入控制实体发出的。
[0054]如果消息MLME - CF.send ()的自变量是空的或者不存在，则在MAC子层内使用属性的默认和/或当前设定。根据标准草案，该属性也被称为PIB属性(物理层个域网信息库)。
[0055]可以用消息MLME - GET来查询默认PIB属性，并且可以用消息MLME - SET来改变默认PIB属性。所述消息是用于读取PIB属性的已知原语，这相应地在标准草案中在章节
6.3.4和6.3.10中进行了描述。
[0056]当然，在本说明书中使用的消息、参数、属性等的标题并不是决定性的。换言之，可以用任何其他替换标题来实现本实施例的实施方式。
[0057]下面解释此消息的参数。
[0058]?CVDRepetitions?参数陈述CVD帧被重复发送的次数。其数据类型是具有从零至255的有效范围的整数。
[0059]?CVDColor?参数定义在相关重复期间的CVD帧的色彩。其数据类型是Ii1个整数的列向量。列向量的每个相应元素的值可以在从O至255的范围内。每个元素是到标题为?phyColorFunction?的查找表的指针。以每行三列组织所述查找表，借此，第一行是索引，第二和第三列定义色彩。在标`准草案的表99中定义了》phyC0l0rFuncti0n?查找表。
[0060]?CVDDuration?参数是112个整数的列向量。列向量的每个相应元素的值可以在从I至10,000的范围内。列向量的每个相应元素定义在相关重复期间的以10 ms增量的CVD帧的持续时间。
[0061]?CVDCycleLength?参数是n3个整数的列向量。列向量的每个相应元素的值可以在从I至65，536的范围内。列向量的每个相应元素通过10 ms的增量因数定义在相关重复期间的两个相邻CVD帧的传输开始之间的时间。
[0062]根据本实施例的用于确认至少一个可见性帧或CVD帧的传输的示例性原语被定义为消息MLME - CF.confirm (...)。此消息包括一个参数，即状态。消息MLME - CF.send(状态)是在执行由消息MLME-CF.send (...)指示的动作之后由媒体接入控制实体向上层发出的。其被媒体接入控制实体发送到上层。
[0063]?Status?参数定义尝试调用色彩功能支持的状态。其数据类型是由字段TRANSMISS10N_SUCCESS、FAILURE、CVD_FRAME_N0T_SUPP0RTED、CURRENTLY_N0T_P0SSIBLE 和IN - VALID_PARAMETERS 组成的队列(enumeratio)。
[0064]在下文中，定义了 MAC-PIB属性(物理层个域网信息库)。这些属性被用在MAC子层内。每个属性提供反映了设定的数据，其预先由消息设定。该数据将被保存直到其被另一消息改变。
[0065]嫩(:-?18属性_&(300)1?印6丨^丨0118定义00)帧被发送的次数。其数据类型是具有从零至255的有效范围的整数。可以可选地将此MAC-PIB属性的出厂默认值设定为零值。[0066]MAC - PIB属性》CVDColor<<定义在相关重复期间的CVD帧的色彩。其数据类型是Ii1个整数的列向量。列向量的每个相应元素的值可以在从O至255的范围内。每个元素是到标题为》phyColor - Function?的查找表的指针,这在以上进行了描述。可以可选地将此MAC - PIB属性的出厂默认值设定为零的向量值。
[0067]MAC - PIB属性》macCVDDuration<<是n2个整数的列向量。列向量的每个相应元素的值可以在从I至10，000的范围内。列向量的每个相应元素定义在相关重复期间的以10ms增量的CVD帧的持续时间。可以可选地将此MAC - PIB属性的出厂默认值设定为50的向量值。
[0068]MAC - PIB属性》macCVDCycleLength?是n3个整数的列向量。列向量的每个相应元素的值可以在从I至65，536的范围内。列向量的每个相应元素通过10 ms的增量因数定义在相关重复期间的两个相邻CVD帧的传输开始之间的时间。可以可选地将此MAC - PIB属性的出厂默认值设定为100的向量值。
[0069]根据替换实施例，可以定义具有更少功能的接口。如果例如选择了默认占空比(CVDDurat i on/CVDCyc I eLength = 0.5),则或者可以将 CVDDuration 的 CVDCycleLength 丢弃。
[0070]现在将对图1进行参考，图1示出了根据本发明的实施例的、示出可见光通信系统中的设备与协调器的不同层之间的消息交换的时序图，该消息支持用于关联的色彩功能通知。
[0071]在图1中，描绘了设备的上层实体DUL、设备的MAC子层实体DMC、协调器的MAC子层实体CMC和协调器的上层实体CUL之间的消息交换。
[0072]—般地，上层实体被假定为分层地和/或在逻辑上位于MAC子层之上的层中的实体。上层实体包括在上文概述的架构描述的意义上作为》上层?的一部分或被分配》上层?的实体，包括链路控制层LLC和/或服务特定会聚子层SSCS和/或到设备管理实体DME以及也被称为服务接入点的各个接口。针对上层的示例包括诸如网页浏览器、FTP (文件传输协议)、VoIP (因特网协议上的语音)电话等的应用。
[0073]设备的MAC子层实体DMC通过MAC服务接入单元MLME - SAP、MCPS - SAP (在图1中未示出)中的一个而被对接。在下文中，在不限制本发明的一般性的情况下，将假定在本实施例中将使用媒体接入控制链路管理实体服务接入点MLME - SAP。
[0074]过程通过发送已知的MLME - ASSOCIATE, request消息而开始，该消息被上层(在这里是设备上层实体DUL)发送到设备的MAC子层实体DMC，该消息是允许设备请求与协调器的关联的原语。在标准草案的章节6.3.1.1中描述了 MLME - ASSOCIATE, request消息。
[0075]在由设备的MAC子层实体DMC接收到MLME - ASSOCIATE, request原语时，设备的MAC子层实体DMC向协调器的MAC子层实体CMC发送标题为》关联请求《的消息，如图1中所示出的那样。
[0076]在下一步骤中，根据本发明的优选实施例，发射用于请求至少一个可见性帧的传输的原语。具体地，由至少一个上层(在这里是设备的上层实体DUL)发送到设备的MAC子层实体DMC的请求消息MLME - CF.send (色彩A)，消息MLME - CF.send (色彩A)请求具有色彩A的至少一个可见性帧的传输。
[0077]出于示例性的目的，假定消息MLME - CF.send (色彩A)的自变量》色彩A?在其自变量中具体地包括以下参数:
CVDRepetitions = I ；
CVDColor = 10 ；
CVDDuration = 50 ;以及 CVDCycleLength = 100。
[0078]因此，消息MLME - CF.send (色彩 A)具体地具有形式 MLME - CF.send (I, 10, 50，100)。
[0079]帧MLME - CF.send (色彩A)被用来实现已经开始了用以关联设备的尝试的可视通知。这可以示例性地通过为色彩A分配黄色色彩来指示。
[0080]在由设备的MAC子层实体DMC接收到消息MLME - CF.send (色彩A)之后，设备的MAC子层实体DMC使用所选色彩向协调器的MAC子层实体CMC发送标题为》CVD帧(使用色彩‘A’ ) ?的相应帧，所述所选色彩被示例性地设定为》色彩‘A’ --所述标题为》CVD (使用色彩‘A’ ) ?的帧是用作可视通知的色彩可见性暗淡(CVD)帧。
[0081]通过从协调器的MAC子层实体CMC发送到设备的MAC子层实体DMC的标题为》肯定应答《的消息来确认关联请求的接收。
[0082]在另一步骤中，由协调器的MAC子层实体CMC向协调器的上层实体⑶L通过发送根据标准草案的章节6.3.1.2的标题为》MLME - ASSOCIATE.1ndication?的消息来指示关联请求的接收。
[0083]在接收到MLME - ASSOCIATE, indication原语时，协调器的上层实体⑶L确定是接受还是拒绝仍未关联的设备。协调 器的上层实体CUL然后向协调器的MAC子层实体CMC发出根据标准草案的章节6.3.1.3的标题为》MLME - ASSOCIATE.response?的消息。
[0084]最后，在完成了关联之后，协调器的MAC子层实体CMC向设备的MAC子层实体DMC发送标题为》关联响应?的消息，以便将成功或失败的关联告知设备。
[0085]关联判定和响应必须在标题为》macResponse - WaitTime?的时间内在设备处变得可用。在此时间之后，请求关联的设备尝试从协调器提取关联响应命令帧，以便确定该关联是否是成功的。
[0086]在设备的MAC子层实体DMC处接收到标题为》关联响应?的消息之后，根据标准草案的章节6.3.1.4的标题为》MLME - ASSOCIATE.confirm?的消息被发送到设备的上层实体DUL，以便告知发起的设备的上层其用以关联的请求是否是成功的。
[0087]最后由设备的MAC子层实体DMC通过发送标题为》肯定应答?的消息来向协调器的MAC子层实体CMC传送标题为》MLME - ASSOCIATE.confirm?的消息的成功接收。在接收到所述肯定应答时，协调器的MAC子层实体CMC向协调器的上层实体CUL发出标题为?MLME - COMM - STATUS.1ndication? 的消息。
[0088]在设备的上层实体DUL处接收到消息》MLME - ASSOCIATE.confirm?之后，关联状态的可视通知是期望的，并且借助于本发明的此实施例而对其进行支持。设备的上层实体DUL向设备的MAC子层实体DMC发出消息MLME - CF.send (色彩B)，设备的MAC子层实体DMC使用所选色彩来向协调器的MAC子层实体CMC发送标题为》CVD帧(使用色彩‘B’)《的相应帧，所述所选色彩被示例性地设定为》色彩‘Β’ ?0消息MLME - CF.send (色彩B)被用来实现已经完成了设备的关联的可视通知。这可以示例性地通过为色彩B分配绿色色彩来指示。
[0089]在下文中，描述在接收到消息MLME-CF.send (色彩A)之后的物理层上的暗示。在图1中未示出这些暗示。
[0090]在设备的MAC子层实体DMC处接收到消息MLME - CF.send (色彩A)之后，设备的MAC子层实体DMC调用未示出的如在标准草案的章节9.3.1中指定的标题为》H) - DATA.request?的消息，PD - DATA包括通过MLME - CF.send (色彩A)请求接收到的参数。
[0091]在未示出的物理层中，根据phyColorFunction表格的色彩》10?的数据分组被组成，至少一个数据分组具有50*10 ms的总持续时间。代替使用单个分组，可以使用多个分组的序列。序列的总持续时间必须与在使用单个帧的情形中的持续时间相等。根据被计算为(100*10 - 50*10)的自变量，在50ms的时间段之后安排色彩功能色彩可见性暗淡(CVD)帧的下一次传输。此数据分组通过物理层PHY被》隧道传输《，并且至少一个光学发射器发射具有色彩A的相应光。
[0092]在物理层PHY已经借助于未示出的ro - DATA原语向设备的MAC子层实体DMC报告了成功的传输之后，设备的MAC子层实体DMC又用MLME - CF原语》MLME - CF.confirm?向设备上层实体DUL报告成功的执行。为了改进的清楚，在图1中未示出此消息。
[0093]在图2中，描绘了发起方的上层实体0UL、发起方的MAC子层实体0MC、接受方的MAC子层实体RMC和接受方的上层实体RUL之间的消息交换。
[0094]具体地，图2描绘了根据本发明的替换实施例的、示出可见光通信系统中的发起方与接受方的不同层之间的消息交换的时序图，该消息支持伴随数据传输的肯定应答指示 ο
[0095]发起方的MAC子层实体OMC通过MAC服务接入单元MLME - SAP、MCPS - SAP (在图2中未示出)中的一个而被对接。在下文中，在不限制本发明的一般性的情况下，将假定在本实施例中将使用媒体接入控制链路管理实体服务接入点MLME - SAP。
[0096]过程通过发送已知的MCPS - DATA, request消息而开始,该消息被上层(在这里是发起方上层实体0UL)发送到发起方的MAC子层实体0MC，该消息是允许发起方请求到接受方的数据传输的原语。在标准草案的章节6.2.1中描述了 MLME - MCPS - DATA, request消肩、O
[0097]在由发起方的MAC子层实体OMC接收到MCPS - DATA, request原语时，发起方的MAC子层实体OMC向接受方的MAC子层实体RMC发送标题为》数据帧《的消息，如图2中所示出的那样。数据帧消息容易地包括必须被发送到接受方的数据的有效载荷。
[0098]由接受方的MAC子层实体RMC向发起方的MAC子层实体OMC通过发送标题为》肯定应答(所请求)?的消息来传送数据帧的成功接收。并行地,接受方的MAC子层实体RMC向其上层实体RUL发出标题为》MCPS - DATA.1ndication?的消息。
[0099]发送数据帧的设备应等待标题为》macAckWaitDuration<<的时间以便接收相应的肯定应答帧。在标题为》macAckWaitDuration?的时间段内在发起方的MAC子层实体OMC处接收到标题为》肯定应答(所请求)?的消息之后，根据标准草案的章节6.2.2的标题为?MCPS - DATA.confirm?的消息被发送到发起方的上层实体0UL，以便将该数据传输是否被成功地完成告知发起的发起方的上层。假定对于第一数据帧而言成功地完成了数据传输，并且将由可见色彩B (例如绿色)来指示该成功完成。[0100]为了通知此成功的数据传输，根据本发明的优选实施例，发射用于请求至少一个可见性帧的传输的原语。具体地，由发起方的上层实体OUL发送到发起方的MAC子层实体OMC的请求消息MLME - CF.send (色彩B)，消息MLME - CF.send (色彩B)请求具有色彩》B?的至少一个可见性帧的传输。
[0101]在由发起方的MAC子层实体OMC接收到消息MLME-CF.send (色彩B)之后，发起方的MAC子层实体OMC向接受方的MAC子层实体RMC发送标题为》CVD帧(使用色彩B)?的相应帧。
[0102]在图2的下半部分中，描绘了类似的消息交换，该类似的消息交换具有肯定应答未在时间段》macAckWaitDuration?内到达的差异，并且标题为》x macMaxFrameRetries?的多个重试不能够改变此情况。最后假定对于此数据帧而言未成功地完成数据传输，并且将由可见色彩C (例如红色)来指示该传输。
[0103]为了通知此数据传输失败，根据本发明的优选实施例，发射用于请求至少一个可见性帧的传输的原语。具体地，由发起方的上层实体OUL发送到发起方的MAC子层实体OMC的请求消息MLME - CF.send (色彩C)，消息MLME - CF.send (色彩C)请求具有色彩》C?的至少一个可见性帧的传输。
[0104]图4描绘了根据本发明的替换实施例的、示出可见光通信系统中的接受方与发起方的不同层之间的消息交换的时序图，该消息支持文件传输状态的指示。
[0105]具体地，描绘了发起方的应用层实体0ΑΡ、发起方的上层实体0UL、发起方的MAC子层实体OMC和接受方的MAC子层实体RMC之间的消息交换。
[0106]为了清楚，与发起方的上层实体OUL分开地描述应用层实体0ΑΡ。然而，应用层实体OAP也被视为是上层实体OUL的一部分。
`[0107]根据图4，发起方的应用层实体OAP向发起方的上层实体OUL发送标题为》传输数据?的消息。标题为》传输数据?的消息包括必须被发送到接受方的数据的有效载荷。
[0108]上层实体OUL基本上通过向发起方的MAC子层实体OMC发送已知的MCPS - DATA,request消息来进行传输。
[0109]在由发起方的MAC子层实体OMC接收到MCPS - DATA, request原语时，发起方的MAC子层实体OMC向接受方的MAC子层实体RMC发送标题为》数据帧《的消息。该数据帧消息相应地包括必须被发送到接受方的数据的有效载荷。
[0110]由接受方的MAC子层实体RMC向发起方的MAC子层实体OMC通过发送标题为》肯定应答《的消息来传送数据帧的成功接收。
[0111]为了清楚，在图4中未示出例如被发送到发起方的上层实体0UL、到发起方的应用层实体OAP的其他确认和/或肯定应答消息。也未示出由接受方的MAC子层实体RMC向其上层交换的消息。
[0112]发起方的应用层实体OAP当数据传输正在进行中时计算剩余的文件尺寸。只要剩余的文件尺寸超过L字节的值，参见图4，可视通知就保持不改变。在剩余的文件尺寸不再超过L字节的值时，使用消息MLME - CF.send (色彩D)来实现已经几乎完成了数据传输的可视通知。这可以示例性地通过为色彩D分配黄色色彩来指示。
[0113]事实上，应用是用于计算剩余的文件尺寸的最合适实体。特此使用将请求通知的考虑放置在上层中(在这里是应用级中)的发明原理，来纠正在图7的描述中所概述的现有技术的主要缺点，借此，在MAC子层的级别上，此类计算是几乎不可行的。
[0114]图3描绘了根据本发明的替换实施例的、示出可见光通信系统中的接受方与发起方的不同层之间的消息交换的时序图，该消息支持信道质量指示。
[0115]具体地，描绘了接受方的上层实体RUL、接受方的MAC子层实体RMC和发起方的MAC子层实体OMC之间的消息交换。
[0116]假定发起方的MAC子层实体OMC向接受方的MAC子层实体RMC发送标题为》数据帧<< 的消息。数据帧消息容易地包括必须被发送到接受方的数据的有效载荷。
[0117]由接受方的MAC子层实体RMC向发起方的MAC子层实体OMC通过发送标题为》肯定应答(所请求)?的消息来传送数据帧的成功接收。并行地,接受方的MAC子层实体RMC向其上层实体RUL发出标题为》MCPS - DATA.1ndication?的消息。
[0118]在上层实体RUL中，计算通信质量。可以通过各种度量标准来获得通信质量。例如，可以在多个帧上对FER或帧错误率统计求平均，以便选择CVD帧的色彩。
[0119]例如,可以将根据标准草案的章节9.3.3的参数》ppduLinkQuality?用于此目的。基于此参数，计算帧错误率或FER。根据图3，其低于FER #1的阈值，请求消息MLME - CF.send(色彩B)被接受方的上层实体RUL发送到接受方的MAC子层实体RMC，消息MLME - CF.send (色彩B)请求具有色彩》B<<的至少一个可见性帧的传输。
[0120]可视通知能够在视线链路中帮助向用户提供未对准指示。可以使用不同的色彩来指示未对准的不同状态。例如，可以使用绿色、蓝色和红色CVD帧来分别使高、中和低数据速率可视化。色彩和数据速率范围的选择再次被留给实施者。
[0121]根据本发明所提出的通知的主要优点是，通过本发明能够容易地促进在标准草案的单独章节中指定的闪烁通知。
[0122]如果与数据传输的色彩不同地选择CVD帧的色彩，则可以通过相应地设定CVDRepet it ions > CVDDurat ion 和 CVDCycleLength 来将 MLME - CF.send 用于闪烁。借助于本发明，甚至多色闪烁都是可行的。通过调整占空比，甚至可以实现同一色彩闪烁。
[0123]为了适应I Hz闪烁，必须设定CVDCycleLenght = (100)，并且对于2 Hz闪烁而言，CVDCycleLenght = (200)。
[0124]如果选择了 50%的占空比用于闪烁，则CVD帧的相应长度分别为CVDDuration =(50)和(100)。
[0125]此外，可以组合地使用暗淡和MLME - CF.send。如果例如发射器当前被设定在90%暗淡处，则可以使用暗淡原语来增加在CVD帧的发射期间的发射器的辐射功率。
[0126]这将如以下那样被实施:
-用MLME - SET原语来改变减光器设定(将MAC - PIB属性macDim设定到预期水平)
-用 MLME - CF.send 来调用一个 CVD 帧的提交(CVDItepetitions = I ;设定CVDCycleLength = CVDDuration 是有利的)
-在CVD传输完成之后，例如，如MLME - CF.confirm所指示的那样，通过使用MLME -SET原语来将暗淡水平设定回到初始水平(参见上文)
-在预置持续时间(例如macCVDCyc I eLength)之后，开始此过程。
[0127]根据图5，不仅通过下一较高层对MAC子层的接入是可能的，而且设备管理实体DME也是可能的，其本身可以使用MLME接口(MLME - SAP)。因而，不仅更高层/上层应用能够从符合标准的VLC设备调用色彩功能和闪烁通知支持。
[0128]本发明使符合标准的VLC设备向新颖应用开放:
-建筑物的设施管理系统经由DME接口对接到VLC使能灯。在警报的情形中，使用MLME - CF接口来使所有灯闪烁，例如用红色重复色彩突发。这可以自动地适应灯色彩。如果灯通常发射》微红?光，则其选择不同的色彩用于警报，例如蓝色。
[0129]-设施管理系统在紧急情况期间使用此功能来对人们进行警告和引导这两者。例如，其调用以不同的色彩或不同的重复频率或占空比照亮逃脱路线的灯。
[0130]-多用户建筑物(例如，图书馆)的设施管理经由发射光的色彩和/或强度的重复改变在一天的结束时将建筑物即将关闭告知来访者。
[0131 ]-另一选项是通过远程灯控制系统(例如数字可寻址照明接口，DALI)来对灯进行寻址。
[0132]-私人住宅的设施管理系统(其包括灯)被耦合到TIV0、机顶盒等。当发生重要事件(例如足球比赛的下半场开始)时，其改变发射光的色彩以向家庭警报此事实。在这里，机顶盒将警报转发到设施管理系统，该设施管理系统又经由DME接口来调用所有灯的色彩功能支持。
[0133]-在类似的场景中，借助于色彩功能支持来将商业广告节目的结束告知家庭。
[0134]-电池驱动VLC发射器通过调用色彩功能支持来将低电池量告知人类用户。这也可以与使用闪烁通知的暗`淡功能相组合地完成。
[0135]-经由例如电源线通信连接到灯的DME的计算机使用色彩功能支持，可选地与暗淡功能相组合，以告知用户电子邮件已经到达。
[0136]-来自交通事故的》下游(downstream)?,由路灯发射的光的色彩和/或强度借助于色彩功能支持和/或暗淡功能而被改变。在这里，此改变的色彩和/或频率适应路灯的位置。例如，以比更远离事故的灯更短的CVD循环长度调用更接近于事故的灯。
[0137]-在发生重大灾难时用已知图案对市区所控制的所有灯进行色彩和/或强度调制，并且市区中的人们被要求查阅公共信息服务以便告知他们关于灾难和推荐的行动。
[0138]总之，本发明的实施例旨在开发具有以下指示的统一的解决方案:
-针对所有实施例仅使用一组MAC - PIB参数；
-定义上层与设备管理实体(DME)之间的也允许改变上述MAC - PIB参数的统一、微小接口 ；
-经由设备管理实体(DME)来启用非应用层特定使用情形；
-支持闪烁通知功能的直接实施。
[0139]总之，本发明的实施例具有以下优点:
-MAC中的最小实施开销；
-能够被更高通信层以及还有设备管理实体(DME)接入；
-在大量使用情形和应用中适合。
[0140]可以用计算硬件(计算装置)和/或软件来实施本发明的实施例，所述计算硬件(计算装置)和/或软件包括但不限于能够存储、检索、处理和/或输出数据和/或与其他计算机通/[目的任何计算机。
[0141]还可以经由例如通过诸如因特网之类的网络下载来分发该过程。可以将对实施例进行实施的程序/软件记录在包括计算机可读记录介质的计算机可读介质上。还可以通过诸如载波之类的传输通信介质来传输对实施例进行实施的程序/软件。计算机可读记录介质的示例包括磁记录装置、光盘、磁光盘和/或半导体存储器(例如，RAM、ROM等)。磁记录装置的示例包括硬盘设备(HDD)、软盘(FD)和磁带(MT)。光盘的示例包括DVD (数字通用磁盘)、DVD - RAM、⑶-ROM (紧致盘-只读存储器)和⑶-R (可记录)/鼎。
[0142]已经特别参考本发明的优选实施例和示例详细地描述了本发明，但将理解的是，在由权利要求覆盖的本发明的精神和范围内可以实现改变和修改。
【权利要求】
1.一种用于基于IEEE 802. 15. 7的规范由用于可见光通信的系统中的设备来提供可见通知的方法， 该设备包括对接在物理层（PHY)与至少一个上层之间的媒体接入控制实体（MAC)，该至少一个上层被分层地布置在媒体接入控制实体（MAC)之上，媒体接入控制实体（MAC)包括到所述上层的至少一个接口（MLME - SAP、MCPS - SAP), 所述方法包括以下步骤： 提供用于由该至少一个上层向媒体接入控制实体(MAC)的至少一个接口（MLME - SAP、MCPS - SAP)请求至少一个可见性帧的传输的原语。
2.根据权利要求I所述的方法，其包括以下步骤： 提供用于由媒体接入控制实体(MAC)的至少一个接口（MLME - SAP,MCPS - SAP)向至少一个上层确认至少一个可见性帧的传输的原语。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，所述用于请求的原语包括： -定义CVD帧被重复发送的次数的参数；和/或 -定义在相关重复期间的CVD帧的色彩的参数；和/或 -定义CVD帧的持续时间的参数；和/或 -定义在相关重复期间的两个相邻CVD帧的传输开始之间的时间的参数。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，所述原语被用于请求闪烁通知。
5.一种用于基于IEEE 802. 15. 7的规范在用于可见光通信的系统中提供可见通知的设备， 该设备包括对接在物理层（PHY)与至少一个上层之间的媒体接入控制实体（MAC)，该至少一个上层被分层地布置在媒体接入控制实体（MAC)之上，媒体接入控制实体（MAC)包括到所述上层的至少一个接口（MLME - SAP、MCPS - SAP), 至少一个上层实体提供用于通过媒体接入控制实体(MAC)的至少一个接口（MLME-SAP、MCPS - SAP)请求至少一个可见性帧的传输的原语。
6.根据权利要求5所述的设备， 所述媒体接入控制实体（MAC)的所述至少一个接口（MLME - SAP,MCPS - SAP)提供用于向至少一个上层确认至少一个可见性帧的传输的原语。
7.根据前述权利要求5和6之一所述的设备， 上层包括设备管理实体（DME)和/或逻辑链路控制层（LLC)和/或服务特定会聚子层(SSCS)。
8.根据前述权利要求5至7之一所述的设备，所述用于请求的原语包括； -定义CVD帧被重复发送的次数的参数；和/或 -定义在相关重复期间的CVD帧的色彩的参数；和/或 -定义CVD帧的持续时间的参数；和/或 -定义在相关重复期间的两个相邻CVD帧的传输开始之间的时间的参数。
9.一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含被存储在计算机可读介质上的程序代码，并且所述程序代码当在计算机上被执行时，执行根据前述权利要求5至8之一所述的方法。
10.一种数据存储载体，其存储计算机程序以使计算机执行根据权利要求9所述的方法。
【文档编号】H04B10/116GK103503338SQ201280013463
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年3月16日 优先权日:2011年3月16日
【发明者】J.瓦莱夫斯基, M.巴尔 申请人:西门子公司