基于OPNET的分布式光載無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究中期報(bào)告

基于OPNET的分布式光載無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究中期報(bào)告一、課題研究背景光載無線通信（Opticalwirelesscommunication,OWC）是指通過可見光、紅外線等波長的光信號進(jìn)行無線通信的技術(shù)。與傳統(tǒng)的電磁波無線通信相比，光載無線通信具有頻譜資源豐富、安全性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。盡管在短距離范圍內(nèi)，光傳輸?shù)男盘査p較快，但在一些特定應(yīng)用場景中，光載無線通信仍具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來，由于聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不斷增加、帶寬需求不斷提高，傳統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)正在面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。因此，分布式光載無線網(wǎng)絡(luò)（DistributedOpticalWirelessNetwork,DOWCN）被廣泛研究，是一種新型的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。相比于傳統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)，DOWCN具有更高的帶寬、更低的能量消耗和更高的網(wǎng)絡(luò)可靠性。其中，關(guān)鍵技術(shù)包括：動態(tài)光學(xué)路由、資源分配與管理、多用戶接入控制、鏈路層協(xié)議設(shè)計(jì)等。為了研究并驗(yàn)證這些關(guān)鍵技術(shù)，本課題基于OPNET平臺，構(gòu)建了分布式光載無線網(wǎng)絡(luò)仿真平臺。本次報(bào)告將對課題的研究進(jìn)展進(jìn)行介紹。二、研究進(jìn)展1.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)在分布式光載無線網(wǎng)絡(luò)中，多個(gè)光源節(jié)點(diǎn)通過光信號傳輸與多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，光傳輸距離較近，為數(shù)十米到數(shù)百米范圍內(nèi)。為了模擬真實(shí)且合理的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，我們在OPNET中建立了一個(gè)擁有10個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。其中，包括三個(gè)光源節(jié)點(diǎn)、四個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)和三個(gè)接收節(jié)點(diǎn)。2.光路路由設(shè)計(jì)動態(tài)光學(xué)路由是分布式光載無線網(wǎng)絡(luò)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)光信號的自適應(yīng)路由和無縫切換，從而保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和性能。我們使用基于貪心算法的路由協(xié)議來實(shí)現(xiàn)動態(tài)光學(xué)路由。具體來說，每個(gè)節(jié)點(diǎn)將利用光傳輸速率和信道質(zhì)量等信息來計(jì)算下一跳路徑，更新路由表，并選擇路徑進(jìn)行光傳輸。3.資源分配與管理為了實(shí)現(xiàn)光載無線網(wǎng)絡(luò)中的資源分配與管理，我們基于“先到先得”（first-come,first-served,FCFS）機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)光資源分配與管理算法。該算法通過對網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行輪詢，來判斷當(dāng)前是否有節(jié)點(diǎn)需要使用光路傳輸資源。如果沒有節(jié)點(diǎn)需要使用資源，則系統(tǒng)將在等待后，自動啟用低功耗模式。4.多用戶接入控制在分布式光載無線網(wǎng)絡(luò)中，多個(gè)用戶可能同時(shí)請求訪問光載無線網(wǎng)絡(luò)資源。為了避免碰撞沖突和資源浪費(fèi)，我們實(shí)現(xiàn)了多用戶接入控制機(jī)制。該機(jī)制將使用隨機(jī)接入控制（RandomAccessControl,RAC）協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對光載無線網(wǎng)絡(luò)中用戶的接入控制。具體來說，當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)請求訪問網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)，每個(gè)用戶都會等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，以免出現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送沖突。5.鏈路層協(xié)議設(shè)計(jì)為了保證分布式光載無線網(wǎng)絡(luò)中的用戶訪問網(wǎng)絡(luò)資源的效率和可靠性，我們使用兩個(gè)鏈路層協(xié)議實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可靠傳輸和傳輸數(shù)據(jù)的優(yōu)先處理。其中，一個(gè)鏈路層協(xié)議為數(shù)據(jù)包重傳協(xié)議（AutomaticRepeatreQuest,ARQ），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸和重傳；另一個(gè)鏈路層協(xié)議為順序管理協(xié)議（SequencingManagementProtocol,SMP），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的優(yōu)先處理和數(shù)據(jù)的有序分發(fā)。三、未來工作計(jì)劃在未來的研究工作中，我們將重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面：1.提高網(wǎng)絡(luò)容量和網(wǎng)絡(luò)性能；2.提高系統(tǒng)的安全性和抗干擾能力；3.實(shí)現(xiàn)無縫切換和自適應(yīng)路由；4.實(shí)現(xiàn)適用于不同場景的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)；5