【摘 要】
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水下无线光通信网络由于其传输速率快、传输时延小、可靠性高等优势在高带宽的水下应用中受到了广泛的关注。但由于水流引起的节点移动以及光通信的对准通信要求,给水下无线光通信网络节点部署带来了巨大挑战。因此,本文考虑水流的影响,针对水下无线光通信网络中被缆索锚定节点的移动性问题和部署相关问题展开研究。 本文针对水下无线光通信网络主要研究了三个方面的问题:一是针对水下无线光通信网络中带约束的传感节点移动问
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水下无线光通信网络由于其传输速率快、传输时延小、可靠性高等优势在高带宽的水下应用中受到了广泛的关注。但由于水流引起的节点移动以及光通信的对准通信要求,给水下无线光通信网络节点部署带来了巨大挑战。因此,本文考虑水流的影响,针对水下无线光通信网络中被缆索锚定节点的移动性问题和部署相关问题展开研究。
本文针对水下无线光通信网络主要研究了三个方面的问题:一是针对水下无线光通信网络中带约束的传感节点移动问题开展研究。为避免传感节点大范围漂移,采用缆索锚定传感节点。通过水动力方法分析了传感节点在恒定水流和非恒定水流中的移动问题,并且考虑了缆索弯曲对传感节点位置的影响。二是基于传感器节点的水下移动模型,采用蒙特卡洛模拟方法研究了水流以及相关的系统参数对光通信过程中接收光强的影响。仿真结果表明,在传感节点通信时,尽管水流对接收光强有严重的影响,但是根据水流状况选择合适的通信方向和系统参数如光源散度、锚定深度等可以减小水流对光通信的影响,甚至避免水流的影响。三是针对水下三维无线光通信网络的部署问题,基于节点的移动模型,分析了水下无线光通信网络的连通性,并设计了基于虚拟力和人工免疫算法部署方案。分析结果表明,在考虑节点移动性情况下,提出的部署方案能够在保证水光通信网络连通性前提下,使得覆盖率达到90%以上。
本文研究工作中提出的针对水下锚定传感节点的移动模型,以及考虑节点移动性的水下无线光通信网络部署覆盖方案为水下无线光通信网络的部署和应用提供了可行思路和方法。
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