可见光网络资源调度算法研究

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进入新世纪以来,信息技术的发展极大的丰富了人类生活的方方面面,特别是无线通信技术的快速发展使人们能够更加方便快捷的获取到海量信息。据统计,无线网络业务量的需求每年以超过两倍的速率增长,而其中70%以上的业务来自室内用户。而现有的无线局域网、家庭基站除了频谱资源受限以外,还受到电磁干扰的制约,这使得无线网络的容量提升难以满足日益增长的业务需求。可见光通信作为一种新兴的室内无线接入技术,具有以下特点:丰富的可利用频谱资源,与传统无线接入频段无干扰,低能耗,保密性强。同时,照明作为社会生产和生活中的不可或缺的需求,已经深入到每个家庭、办公场所、医院、机场等区域。而可见光通信将照明和通信有机地结合起来,被认为是一种拥有广泛应用前景的室内通信手段。目前,可见光通信研究集中于传输技术,点对点传输速率已达到l0Gbps。而可见光通信组网技术是可见光通信技术在发展的过程中,亟待解决的关键技术问题之一。受到路径损耗的影响,可见光信号的覆盖范围受限,在典型的室内可见光网络中,每个可见光接入点(LED灯)的覆盖范围仅在3平方米到5平方米之间。而为了满足室内照明和用户移动性需求,需要部署多个可见光接入点。为提高频谱效率,每个接入点使用全频资源,这使得处于相邻接入点间重叠覆盖区域的用户受到干扰影响,其接收端的信噪比严重降低。本文旨在解决室内可见光通信中的干扰问题,设计可见光网络资源调度算法,改善重叠覆盖区域用户的服务质量,提升用户公平性和系统吞吐量,并通过软件仿真平台验证了所提算法的有效性。具体贡献如下:第一,提出了一种基于二部图的后向前向标记干扰控制算法。首先,针对可见光通信的信道特点,将可见光网络建模为二部图。进而利用后向前向标记算法,对二部图进行标记和删边处理。最后,简化后的二部图确定了该室内可见光网络的信道分配结果。该算法利用了可见光的传输特性以及二部图的相关理论,有效地降低了链路传输中的干扰,同时,将干扰信号通过协作传输转变为有用信号,提高了重叠区域用户的传输速率,提升了用户公平性。第二,系统级可见光软件仿真平台的设计与实现。该平台运用高内聚松耦合的设计思想,具有高度的灵活性和扩展性,适用于多种场景下的网络仿真,且平台中的每个软件模块都提供了多种实现方案。此外,本文对不同方案的优劣也进行了比较和验证。
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