可见光通信是近年来迅速发展的信息传输技术,该技术以可见光作为传输媒介,能够与日常照明系统结合,使得可见光通信系统同时具备通信与照明的功能。同时,可见光通信技术以其频带宽、速率高、功耗低、安全性好和无电磁干扰等优点,引起了国内外研究机构的广泛关注。随着研究的不断深入,可见光通信中调制技术、均衡技术和MIMO技术的研究趋向成熟,系统通信速率也在不断提高,但是在可见光局域网的以太网接入方案、对应的组网方式和局域网安全功能等方面的研究相对较少。可见光局域网和以太网的结合既拓展了可见光通信的应用场景也提供了更安全高速的局域网接入方案,并且授权接入和数据加密技术保障了无线网络的通信安全。本文分别对可见光局域网的系统架构、多路访问控制协议、接入认证协议以及数据加解密算法进行了相应的研究设计以及FPGA实现,并测试了局域网的系统性能指标。本文的研究内容主要包括:1.根据LED的传输特性,本文提出了一种可见光局域网系统的构建方案,其中包括拓扑结构、上下行链路传输介质的选择以及硬件平台搭建等。2.基于CSMA/CA协议,本文针对多终端接入可见光局域网的情况,设计并利用FPGA实现了局域网的多路访问控制协议,其中包括虚拟载波监听模式设计、控制帧冲突解决方案、控制帧格式设计以及发送接收数据优先级设置等。3.基于WPA协议,本文根据可见光局域网的数据传输特点,设计并利用FPGA实现了局域网的接入认证协议和数据加解密协议,其中包括接入认证握手过程设计、相关帧格式设计、密钥生成算法和数据加解密算法的实现等。4.本文从FPGA仿真、chipscope数据采集、串口数据传输以及接入互联网等方面分别对局域网组网功能和安全功能进行实验测试,验证了可见光局域网高速和安全的网络传输特性。同时,本文定量测试了可见光局域网的性能指标,包括宽带接入速度、系统吞吐量、系统时延、丢包率和覆盖范围等。