基于塊節(jié)點(diǎn)的無(wú)線激光通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂扑惴ㄑ芯?pdf_第1頁(yè)
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1、無(wú)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(shì)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(kuò)大、用戶需求的增加以及大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái),單純的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(wú)線激光通信網(wǎng)絡(luò)(Optical Wireless Communication Networks,OWCN)的支撐。
  本文首先對(duì)OWC的特點(diǎn)、研究意義和國(guó)內(nèi)

2、外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)進(jìn)行了闡述。對(duì)關(guān)鍵技術(shù)做了介紹,主要介紹了精細(xì)的光束控制技術(shù)、高效的光信號(hào)收發(fā)技術(shù)、快速精確的APT技術(shù)、大氣信道對(duì)OWC的影響以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎嚓P(guān)技術(shù)。這些關(guān)鍵技術(shù)一方面給OWC帶來(lái)了優(yōu)勢(shì),另一方面也成為OWC移動(dòng)組網(wǎng)的阻礙,特別是隨著節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度的提高,組網(wǎng)的難度將更高。
  目前,關(guān)于節(jié)點(diǎn)中高速率移動(dòng)情況下OWCN組網(wǎng)技術(shù)的研究成果相對(duì)比較少。支撐OWC的APT技術(shù)加大了高動(dòng)態(tài)拓?fù)湎陆M網(wǎng)的難度,且OWC節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的拓?fù)淇刂扑惴ǎ˙lock-Node Based Topology Control Algorithm,BNBTCA),簡(jiǎn)稱(chēng)BNB算法。該算法適用于多節(jié)點(diǎn)中高速運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò),其目標(biāo)是以較小的最大度約束形成穩(wěn)定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)更高的拓?fù)溥B通度。BNB算法的實(shí)現(xiàn)分為兩步:第一步,以節(jié)點(diǎn)聯(lián)絡(luò)時(shí)間的預(yù)測(cè)值為權(quán)值形成內(nèi)部穩(wěn)定性較高的塊節(jié)點(diǎn);第二步,把塊節(jié)點(diǎn)當(dāng)作一個(gè)特殊節(jié)點(diǎn),根據(jù)量化的鏈

4、路權(quán)值形成塊節(jié)點(diǎn)之間的多連接拓?fù)?。最終形成一個(gè)連通圖。
  BNB算法包含了三個(gè)子算法:聯(lián)絡(luò)時(shí)間預(yù)測(cè)算法、塊節(jié)點(diǎn)形成算法以及塊節(jié)點(diǎn)間的多連接拓?fù)湫纬伤惴?。此外,算法的仿真是基于一個(gè)較為復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)模型——平滑隨機(jī)移動(dòng)(Smooth Random Mobility,SRM)模型,節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)不存在方向和速度突變的情況,更加符合真實(shí)環(huán)境中節(jié)點(diǎn)移動(dòng),能夠更加準(zhǔn)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(shù)算法(MST)進(jìn)行了比較,結(jié)果顯示,BNB算法所形成的拓?fù)浣Y(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(guò)改變網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的相關(guān)參數(shù),分析了節(jié)點(diǎn)最大度約束和兩步拓?fù)涓轮芷诜謩e對(duì)BNB算法的影響,結(jié)果顯示,節(jié)點(diǎn)最大度約束越大、兩步拓?fù)涓轮芷谠叫。W(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(diǎn)低的最大度約束下和中高速移動(dòng)時(shí),BNB算法的拓?fù)浞€(wěn)定性和連通度優(yōu)勢(shì)明顯,可以有效解決網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B通度分布上的不均勻

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