容迟网络下自由空间光纤通信网络路由方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种容迟网络下自由空间光纤通信网络路由策略方法，包括建立大气信道数学模型，所述大气信道数学模型用于描述大气湍流和激光衰减对大气信道的影响；生成容迟网络拓扑结构，采用分层式结构设置容迟网络拓扑结构，利用自由空间光纤通信的大气信道进行信息传输，在每层结构中设置一个簇头节点和至少一个簇头成员，簇头成员的信息通过对应的簇头节点转发和接收；优化路由。该方法能够有效弥补自由空间光纤通信网络的不足，延长节点之间的最大往返时间，并减少分组丢失率。并减少分组丢失率。并减少分组丢失率。

【技术实现步骤摘要】
容迟网络下自由空间光纤通信网络路由方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种路由设置方法和装置，尤其涉及一种容迟网络下自由空间光纤通信网络路由策略方法及装置。

技术介绍

[0002]自由空间光纤通信(FSO)技术近年来发展势头迅猛，其带宽大、价格低，且具有良好的保密性以及组网灵活性，FSO技术主要是利用激光信号在大气以及真空环境中完成信息传递，且不必铺设光纤，简易的天线架设就可以满足通信要求。光纤通信中需要在源节点和目的节点之间建立一条完整的通信路由路径，但路由节点间的无线通信距离影响着通信的质量和效率，因此，光纤通信网络路由策略成为重点研究领域。
[0003]当前，有方法提出通过蚁群分类法建立主光路和备用光路，采用遗传因子优化蚁群算法，实现单播路由选择的全局最优，有效降低了阻塞率；也有方法考虑业务持续时间对光路能耗的影响，计算预分配频谱块的频谱连贯度值，选择值最大的频谱块分配，完成了持续时间感知下的能效路由设计，有效提高网络能效；还有方法利用路由节点历史相遇信息和位置信息，计算邻居节点的移动方向，选取移动方向夹角较大的节点作为下一跳路由节点，解决了消息投递率低的问题。但是在自由空间光纤通信中，大气信道具有不稳定性，导致最终的传输成功率较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了提高信息传输成功率，提供了一种容迟网络下自由空间光纤通信网络路由策略方法，该方法能够有效弥补自由空间光纤通信网络的不足，延长节点之间的最大往返时间，并减少分组丢失率等。
[0005]本专利技术所采取的技术方案为：一种容迟网络下自由空间光纤通信网络路由策略方法，包括
[0006]建立大气信道数学模型，所述大气信道数学模型用于描述大气湍流和激光衰减对大气信道的影响；
[0007]生成容迟网络拓扑结构，采用分层式结构设置容迟网络拓扑结构，利用自由空间光纤通信的大气信道进行信息传输，在每层结构中设置一个簇头节点和至少一个簇头成员，簇头成员的信息通过对应的簇头节点转发和接收；
[0008]优化路由。
[0009]进一步的，所述大气信道数学模型使用激光强度的概率密度函数来表示，所述激光强度的概率密度函数为
[0010][0011]其中，I0为在大气信道正常运行情况下接收信号的平均激光强度，为对数激光
强度起伏方差。
[0012]进一步的，当传输激光的光束为平面波时，的计算公式可以表示为：
[0013][0014]式中，C
n
(L)2表示大气折射率的结构常数，L表示通信链路的长度，λ表示激光的波长。
[0015]进一步的，C
n
(L)2取常数10
‑
15。
[0016]进一步的，生成容迟网络拓扑结构，具体方法为：
[0017]以地理标签为参考，对网络区域进行划分，网络区域包括置于顶层的第一级区域、置于中层的第二级区域和置于底层的第三级区域；
[0018]第一级区域内包含有若干并行的第一子区域，第二级区域内置有包括有若干并行的第二级子区域，第三级区域内包括若干并行的第三子区域。
[0019]进一步的，所述第二级区域包括逐层分布的若干级子区域，每一级子区域内均包括若干并行的子区域。
[0020]进一步的，各簇头节点之间的业务通过FSO激光收发器完成发送与接收。
[0021]进一步的，优化路由具体通过执行蚁群算法寻找最优路径完成波长分配信息的交换配置；
[0022]前向的蚂蚁偏向于经过节点n到节点d的大气链路j的意愿值的计算公式为：
[0023][0024]式中，η
nid
表示前向蚂蚁选择从节点n到节点d的大气链路j，|x
nid
(t)|表示节点n到节点d的最短光路径的长度。
[0025]本专利技术还涉及一种容迟网络下自由空间光纤通信网络路由设计装置，包括大气信道数学模型建立模块，用于建立大气信道数学模型，所述大气信道数学模型用于描述大气湍流和激光衰减对大气信道的影响；
[0026]容迟网络拓扑结构生成模块，所述容迟网络拓扑结构生成模块采用分层式结构设置容迟网络拓扑结构，利用自由空间光纤通信的大气信道进行信息传输，在每层结构中设置一个簇头节点和至少一个簇头成员，簇头成员的信息通过对应的簇头节点转发和接收；
[0027]路由优化模块，用于优化路由信息传输路径。
[0028]本专利技术所产生的有益效果包括：建立大气信道数学模型，描述大气湍流和激光衰减对大气信道的影响；
[0029]采用分层式容迟网络拓扑结构，利用自由空间光纤通信的大气信道进行传输，通过簇头与簇节点之间的信息交换减少网络开销；
[0030]优化路由算法，明确优化过程中需要遵循的规则，完成容迟网络下自由空间光纤通信网络路由设计。
[0031]本路由算法具有较高的递交成功率，具有一定较高实用性和有效性，提升了相关运维人员在电力通信网检修工作的效率。其有效益果如下：
[0032]提高容迟网络实现了多种网络之间的互操作性，突破了传统网络对于时间和空间
的限制要求，能够在信道状态较差的状态下保证信息递交的成功率，保证通信质量。
[0033]本方法通过对大气信道进行建模、设计容迟网络的拓扑结构并对路由算法进行优化，得到了容迟网络下自由空间光纤通信网络路由策略，通过实验结果表明，本方法设计的路由策略在提高通信质量方面具有很好的效果，提升了相关运维人员在电力通信网检修工作的效率。
附图说明
[0034]图1是本专利技术的流程图；
[0035]图2是分层式容迟网络拓扑结构；
[0036]图3是网络覆盖区域划分示意图；
[0037]图4是四种路由策略递交成功率实验结果；
[0038]图5网络传输开销随节点存储量的变化结果。
具体实施方式
[0039]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细的解释说明，但应当理解为本专利技术的保护范围并不受具体实施例的限制。
[0040]第一步 建立大气信道数学模型
[0041]光学通信的终端主要包括激光收发系统以及光学天线，在容迟网络下，自由空间光纤通信网络的相关设备主要包括激光发射机、接收机、通信控制系统、APT系统，通过大气信道完成信息的发送和接收。
[0042]由于大气信道中会不定时存在一些雾、雨、雪以及小颗粒的沙尘等，会使激光光束发生散射吸收，使激光光强发生衰减，另外，由于太阳照射以及人类活动等外界原因都会影响大气信道，使大气密度发生变化，发生大气湍流引起激光光束的光斑漂移，降低大气信道的可靠性。
[0043]因此需要建立一个可靠的大气信道湍流数学模型，来描述大气湍流和激光衰减对大气信道的影响。本专利技术激光强度的概率密度函数可以表示为：
[0044][0045]上式中，I0表示在大气信道正常运行情况下，接收信号的平均激光强度，表示对数激光强度起伏方差，当传输激光的光束为平面波时，的计算公式可以表示为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种容迟网络下自由空间光纤通信网络路由策略方法，其特征在于：包括建立大气信道数学模型，所述大气信道数学模型用于描述大气湍流和激光衰减对大气信道的影响；生成容迟网络拓扑结构，采用分层式结构设置容迟网络拓扑结构，利用自由空间光纤通信的大气信道进行信息传输，在每层结构中设置一个簇头节点和至少一个簇头成员，簇头成员的信息通过对应的簇头节点转发和接收；优化路由。2.根据权利要求1所述的容迟网络下自由空间光纤通信网络路由策略方法，其特征在于：所述大气信道数学模型使用激光强度的概率密度函数来表示，所述激光强度的概率密度函数为其中，I0为在大气信道正常运行情况下接收信号的平均激光强度，为对数激光强度起伏方差。3.根据权利要求2所述的容迟网络下自由空间光纤通信网络路由策略方法，其特征在于：当传输激光的光束为平面波时，的计算公式可以表示为：式中，C
n
(L)2表示大气折射率的结构常数，L示通信链路的长度，λ表示激光的波长。4.根据权利要求3所述的容迟网络下自由空间光纤通信网络路由策略方法，其特征在于：C
n
(L)2取常数10
‑
15。5.根据权利要求2所述的容迟网络下自由空间光纤通信网络路由策略方法，其特征在于：生成容迟网络拓扑结构，具体方法为：以地理标签为参考，对网络区域进行划分，网络区域包括置于顶层的第一级区域、置于中层的第二级区域和置于底层的第三级区域；第一级区域内包含有若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，何涛，饶强，詹鹏，汤弋，周正，孙俊，陈璞，闫生超，巢玉坚，贺易，叶露，杨硕，张锦华，李静茹，王俊曦，焦翰琳，代静，周德坤，陈家璘，马远东，赵世文，周浩波，赵晓炜，蔡新忠，田崇军，钟震坤，胡志刚，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司信息通信公司南京南瑞信息通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：