[发明专利]无线光通信网络的拓扑形成方法

说明书

本发明提出了一种无线光通信网络的拓扑形成方法，主要解决目前三维无线光通信网络拓扑连通度低下的问题，实现步骤为：对无线光通信网络进行初始化；每个节点扫描邻居节点，获取邻居节点信息；每个节点计算自己的最大接入度C；将自身节点能量最优的节点升级为簇头节点；非簇头节点根据链路权值W_ij选择一跳或两跳接入簇结构；对簇头节点进行Delaunay三角剖分，将其中属于邻居节点间的连接加入网络拓扑结构；对超出最大接入度的簇头节点进行拓扑优化，完成拓扑结构的建立。本发明能平衡网络能量，延长网络生存时间，提高了网络的联通度，增强了通信性能，可用于三维立体分布下的无线光通信网络。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，特别涉及一种无线光通信网络的拓扑形成方法，可用于三维立体分布下的无线光通信网络。

背景技术

自由空间激光通信FSO是指在宽阔无障碍物的空间内，如大气和海洋等,利用无线激光作为通信载体，对多种形式的通信业务，如语音、视频、数据等，进行交流的一种通信手段。FSO有带宽高，无需频率许可，抗电磁干扰，保密性高，成本低廉的优点，在应急通信、本地网接入、卫星通信、以及军事通信等领域的应用前景广阔。

目前，无线光通信领域的应用方式基本采用点对点通信，随着通信设备数量和带宽需求的增加，单纯的点对点通信已经不能满足大规模网络应用的要求，需要无线光通信组网技术的支持。由于无线光通信具有视距传输、对收发端对准性要求较高、链路功率受限且受到大气信道的影响等特点，因此传统Mesh、Ad-hoc中的组网技术不能照搬到无线光通信网络中，合理有效的网络拓扑结构及良好的路由算法可以最大限度弥补无线光通信链路特性带来的缺陷，同时对通信系统性能和整个网络的生存也有重大影响。

传统射频无线网络组网技术已经发展相对成熟，但无线光通信网络不同于传统射频无线网络，相比射频通信，无线光通信终端携带有限的收发器使其节点度受限，且只能定向收发信号，这导致无线光链路更容易断开，网络拓扑结构随时都发生变化，使得无线光网络拓扑控制难度增加，更需要良好的无线光网络拓扑形成方案增强网络的稳定性。

目前无线光网络拓扑结构主要分为两种：平面式网络拓扑结构和分层式网络拓扑结构。平面式网络拓扑结构适用于节点数目较少的小型网络中，所有节点等级一致，既能作为中心节点和其他节点进行信息传输，也可以作为中继节点转发收到的信息进行信息传输。分层式网络拓扑则通过分层使得网络变成多个平面式拓扑结构，其中每个底层的拓扑结构都具有一个簇头节点，所有簇头节点再通过形成平面式拓扑结构构成上层网络。当节点个数增加时，分层式网络拓扑结构可以通过增加簇结构个数或者分级数来克服平面式网络拓扑结构容扩性差的缺点。同时，由于簇成员不需要承担其他节点信息转发的功能，在一定程度上减少了节点通信开销。例如，Tao Shang等人在Topology control algorithm anddynamic management scheme for mobile FSO networks[J].IEEE/OSA Journal ofOptical CommunicationsNetworking,2015,7(9):906-917中，公开了一种基于图论的拓扑结构，该拓扑结构把所有节点分为上下两层，上层节点是具有高性能的固定基站，下层节点为移动节点，然后采用局部Delaunay三角剖分方法形成上层节点拓扑。该方法的优点是采用了局部Delaunay三角剖分方法形成上层拓扑，增强了网络的连通度，但是同目前现有的大多拓扑形成方法一样，其结构往往针对的是在一个平面内分布的无线光通信节点，并不能适用于三维空间无线光通信网络的拓扑形成。

发明内容

本发明的目的在于提出一种无线光通信网络的拓扑形成方法，以通过三维Delaunay三角剖分为基础构建网络拓扑结构，解决现有技术仅适用于二维空间分布的局限性问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(1)对无线光通信网络进行初始化：