基于自由空间激光通信网络的QoS路由算法研究

摘要

近年来，半导体技术和通信技术尤其是光纤通信技术得到了迅速的发展。光纤通信技术的普遍应用使得自由空间激光通信技术得到了快速的提升。自由空间激光通信(Free—Space Optics，简称FSO)，即无线激光通信，是指一种通过在自由空间中传输激光信号来实现点对点、点对多点或多点对多点间语音、数据、图像信息的双向通信的技术。与微波通信相比，自由空间光通信所使用的激光频率更高，方向性更强，可用的频谱更宽并且无需申请频率使用许可。与光纤通信相比，自由空间光通信造价低，施工简便、迅速。自由空间光通信能够解决通信中“最后一公里”的瓶颈问题并且克服了移动AdHoc网络中存在着的存储容量较低、能量受限、安全性差等缺点。因此，设计支持QoS要求的路由算法成了一项具有挑战性的任务。 本论文详细地分析了自由空间激光通信系统的关键技术和Ad Hoc路由方面相关问题。在研究过程中，首先，通过引入全球定位系统(GPS)获取了无线激光通信网络中移动节点的地理位置，设计了一种节点的邻接矩阵来动态更新网络中节点的拓扑。然后提出了一种新的基于自由空间光通信网络的QoS路由算法。在该算法的设计过程中考虑了移动无线光通信网络中节点的快速移动、链路带宽、最短路径以及节点收发器数目的限制。最后进行了仿真实验研究。仿真实验的结果表明该算法的性能较好，能更好地适应节点快速移动的无线激光通信网络。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1无线激光通信网络研究背景

1.2国外无线激光通信研究进展

1.3无线激光通信网络研究现状

1.4无线激光通信网络较其他接入方式的优势

1.5课题的研究背景及意义

1.6课题所完成工作

第2章自由空间激光通信原理及相关技术

2.1引言

2.2 FSO组成原理

2.2.1 FSO各部件组成及工作原理

2.2.2 FSO网络拓扑结构

2.3 FSO关键技术

2.3.1光源及高码率调制技术

2.3.2高灵敏度抗干扰的光信号接收技术

2.3.3精密、可靠、高增益的收、发天线

2.3.4快速、精确的捕获、跟踪和瞄准技术

2.3.5大气信道的研究

2.4本章小结

第3章移动Ad Hoc网络路由研究

3.1引言

3.2移动Ad Hoc网络简介

3.2.1移动Ad Hoc网络的定义

3.2.2移动Ad Hoc网络的特点

3.3移动Ad Hoc网络的路由

3.3.1移动Ad Hoc网络的路由协议的设计思想

3.3.2移动Ad Hoc网络的路由协议分类

3.4本章小结

第4章移动Ad Hoc的QoS策略分析

4.1引言

4.2 QoS简介

4.3传统的QoS路由问题及策略

4.4典型的移动Ad Hoc网络QoS路由协议分析

4.5几种典型的移动Ad Hoc网络QoS路由协议的比较分析

4.6本章小结

第5章基于自由空间激光通信网络的QoS算法方案

5.1网络模型分析

5.2网络模型及目标函数

5.2.1网络模型的建立

5.2.2目标函数

5.3路由算法

5.4流程图

5.5本章小结

第6章QoS算法的仿真分析

6.1 仿真环境

6.2关于带宽的计算

6.3关于算法时间复杂度的计算

6.4仿真结果及分析

6.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录