基于塊節(jié)點的無線激光通信網(wǎng)絡(luò)拓撲控制算法研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、無線激光通信(Optical Wireless Communication,OWC)由于其帶寬高、安全性好、組網(wǎng)靈活等優(yōu)勢已成為通信領(lǐng)域重要的研究課題之一。然而,隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大、用戶需求的增加以及大數(shù)據(jù)時代的到來,單純的點對點OWC已經(jīng)不能滿足大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的要求,需要無線激光通信網(wǎng)絡(luò)(Optical Wireless Communication Networks,OWCN)的支撐。
  本文首先對OWC的特點、研究意義和國內(nèi)

2、外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢進行了闡述。對關(guān)鍵技術(shù)做了介紹,主要介紹了精細的光束控制技術(shù)、高效的光信號收發(fā)技術(shù)、快速精確的APT技術(shù)、大氣信道對OWC的影響以及網(wǎng)絡(luò)拓撲相關(guān)技術(shù)。這些關(guān)鍵技術(shù)一方面給OWC帶來了優(yōu)勢,另一方面也成為OWC移動組網(wǎng)的阻礙,特別是隨著節(jié)點移動速度的提高,組網(wǎng)的難度將更高。
  目前,關(guān)于節(jié)點中高速率移動情況下OWCN組網(wǎng)技術(shù)的研究成果相對比較少。支撐OWC的APT技術(shù)加大了高動態(tài)拓撲下組網(wǎng)的難度,且OWC節(jié)點所能攜

3、帶的收發(fā)天線有限,使其最大度約束有限。因此,本文提出一種基于塊節(jié)點的拓撲控制算法(Block-Node Based Topology Control Algorithm,BNBTCA),簡稱BNB算法。該算法適用于多節(jié)點中高速運動網(wǎng)絡(luò),其目標是以較小的最大度約束形成穩(wěn)定的拓撲結(jié)構(gòu),實現(xiàn)更高的拓撲連通度。BNB算法的實現(xiàn)分為兩步:第一步,以節(jié)點聯(lián)絡(luò)時間的預(yù)測值為權(quán)值形成內(nèi)部穩(wěn)定性較高的塊節(jié)點;第二步,把塊節(jié)點當作一個特殊節(jié)點,根據(jù)量化的鏈

4、路權(quán)值形成塊節(jié)點之間的多連接拓撲。最終形成一個連通圖。
  BNB算法包含了三個子算法:聯(lián)絡(luò)時間預(yù)測算法、塊節(jié)點形成算法以及塊節(jié)點間的多連接拓撲形成算法。此外,算法的仿真是基于一個較為復(fù)雜的節(jié)點移動模型——平滑隨機移動(Smooth Random Mobility,SRM)模型,節(jié)點運動不存在方向和速度突變的情況,更加符合真實環(huán)境中節(jié)點移動,能夠更加準確地反映算法的有效性。
  最后,本文利用BNB算法在SRM模型中仿真了平

5、面結(jié)構(gòu)的OWSN,并與最小生成樹算法(MST)進行了比較,結(jié)果顯示,BNB算法所形成的拓撲結(jié)構(gòu)比MST算法有更高的網(wǎng)絡(luò)連通性和可靠性。并通過改變網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點的相關(guān)參數(shù),分析了節(jié)點最大度約束和兩步拓撲更新周期分別對BNB算法的影響,結(jié)果顯示,節(jié)點最大度約束越大、兩步拓撲更新周期越小,網(wǎng)絡(luò)性能越好。理論分析和仿真結(jié)果共同表明,在節(jié)點低的最大度約束下和中高速移動時,BNB算法的拓撲穩(wěn)定性和連通度優(yōu)勢明顯,可以有效解決網(wǎng)絡(luò)拓撲連通度分布上的不均勻

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