水下无线光网络中链路调度策略研究

作     者：范正新 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王雷

授予年度：2020年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 0803[工学-光学工程] 

主      题：水下无线光通信 物理干扰模型 最大链路调度 经验模型 

摘      要：海洋与人类的命运息息相关,探索海洋的意义重大。水下无线传感器网络在海洋探索中扮演着重要的角色。近年来水下无线光通信技术吸引了越来越多的研究热情,其凭借着高带宽、低延迟、低成本的独特优势足以实现水下高容量数据的实时传输,有广阔的应用前景,但目前对于水下无线光通信的研究大多针对物理层。链路调度问题是无线网络中的经典问题,对该问题的研究对于提高信道利用率,实现更高的网络容量具有重要意义。由于环境和通信技术的不同,现有的链路调度算法无法直接应用于水下无线光网络中,因此本文致力于对水下无线光网络中最大链路调度问题的研究。本文的主要工作如下:（1）基于信号噪声干扰比（Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR）、比尔朗伯定律和定向发射的特性,建立了干扰模型;提出了名为MLS-UOWN的水下无线光网络的最大链路调度算法,并对其正确性和算法性能稳定性进行了理论分析和证明;通过仿真实验展现了算法提高无线信道利用率的实际意义,并进一步研究了链路密度、发射节点视场角、SINR阈值、水的衰减系数对算法性能的影响。（2）通过真实实验探究光信号在水下的衰减,验证了比尔朗伯定律,并基于实测数据提出了水下光信号衰减的经验模型;提出了经验模型下的名为Empirically-based MLS的最大链路调度算法,仿真结果表明算法在经验模型下也可显著提高网络容量,并进一步分析了与MLS-UOWN算法的性能区别以及参数变化对算法性能的影响。