Способы и устройство для быстрого и энергоэффективного восстановления соединения в системе связи на основе видимого света (vlc)

Способы и устройство для быстрого и энергоэффективного восстановления соединения в системе связи на основе видимого света (vlc)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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