基于FSO的移动前传/回传网络拓扑优化技术研究

发布时间：2021-10-21 05:03

　　通信网络技术的快速发展和网络业务需求量的爆炸式增长,为目前5G（fifth-generation）以及未来移动通信网络在带宽速率、网络成本、灵活性以及可扩展性等方面的发展提出了更高的要求。自由空间光（Free Space Optical,FSO）作为移动通信网络的关键技术之一,具有带宽速率大、成本低、配置灵活、频谱干扰小等优势。但目前基于FSO的移动前/回传网络拓扑的研究仍面临一些问题:首先,由于FSO链路受大气环境的影响导致链路稳定性较差,从而影响整个网络拓扑的可靠性;其次,网络中FSO节点所连接的链路数受FSO收发机个数的限制,给网络拓扑的构建和维护增加了难度;此外,在空间环境中,由于无人机所携带能量的限制,网络中FSO链路受功率限制性能降低,从而影响整个网络拓扑的性能。针对上述问题,本文从网络拓扑构建,网络拓扑的动态重置以及网络节点定位三方面展开研究,对基于FSO的移动前/回传网络拓扑进行优化配置。本文的主要研究内容和创新点包括:（1）提出一种基于链路不稳定性的高容错性网络拓扑构建算法。空间网络中,受大气环境和天气状况的影响,FSO链路可靠性较差,而链路可靠性较低则会引起链路中断... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１?ＦＳＯ激光束链路??

⑵ＦＳＯ作为ＲＦ的替代用于无线移动通信网络中??在无线移动通信网络中，日益增加的用户量使得网络中数据量成指数增长，??因此采用具有较高传输速率的ＦＳＯ通信代替无线电ＲＦ通信可以有效増加网络??的容量，缓解链路间干扰问题。随着移动通信技术的发展，固定的基站已不足与??满足人们日趋多样化数据业务请求方式，比如在火车，轮船等高速移动的环境中，??移动的接入点和基站己逐渐成为另一种重要的移动通信场景。在移动的基站与网??络连接以及移动接入点与固定的基站连接中，ＦＳＯ链路可以代替ＲＦ链路作为通??信方式，可以有效增加网络的覆盖量，提高网络的性能［气??ＦＳＯ可以代替ＲＦ用于容灾网络中，迅速构建临时通信网络系统。一方面，??在人口比较密集的环境，如大型晚会现场，运动会，以及会议中心等固定时间段??内业务的需求量比较高，通常利用无人机等移动平台构建临时的移动自组织网络??以保证数据的正常通信。另一方面，在环境恶劣，例如高山，海域等区域或者灾??后重建的情况下，需要快速构建临时的网络通信系统。由于ＦＳＯ高速率，配置??灵活，频谱零干扰等特点，将其代替ＲＦ进行自组织网内通信连接。??

布置方便，链路性能较高等优势，在移动边缘云计算中利用无人机作为移??动边缘数据网络的中继转发平台，连接用户终端、边缘计算层和云计算层｜２９］，如??图１－２所示。该网络结构中，无人机与无人机之间，无人机与ＳＲＲＨ之间利用??ＦＳＯ作为前传链路，可以有效缓解网络拥塞现象，减少网络延时。??１．３无线移动前／回传网络??１．３．１无人机移动平台??移动飞行平台包括较高海拔的飞行平台（ｈｉｇｈ－ａｌｔｉｔｕｄｅ?ｐｌａｔｆｏｒｍｓ，?ＨＡＰｓ）和较??低海拔的飞行平台（ｌｏｗ－ａｌｔｉｔｕｄｅ?ｐｌａｔｆｏｒｍｓ，?ＬＡＰｓ）。其中最常见的高海拔的飞行平??台有热气球，通常位于ｌ〇ｋｍ以上，相对来说无人机（Ｕｎｍａｎｎｅｄ?Ａｅｒｉａｌ?Ｖｅｈｉｃｌｅｓ，??ＵＡＶｓ）的飞行高度相对较低。由于热气球的在空中的高度大于无人机的高度，因??此可监测覆盖更广的区域。然而，尽管无人机的覆盖区域较小，但是应用相对较??广泛。１）由于无人机的成本较小，部署方便，可在短时间之内完成网络的配置；??２）虽然无人机的高度较小


本文编号：3448299