航空光通信與網(wǎng)絡技術(shù)

第一部分航空激光點對點通信技術(shù)

第1章概述3

1.1航空激光點對點通信技術(shù)進展3

1.1.1美國4

1.1.2歐洲5

1.1.3中國6

1.2航空信息網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀8

1.2.1應用需求8

1.2.2典型項目進展11

1.2.3新型航空信息網(wǎng)絡架構(gòu)19

1.2.4航空光通信網(wǎng)絡研究熱點21

參考文獻23

第2章航空光通信系統(tǒng)基礎(chǔ)26

2.1航空光通信系統(tǒng)基本組成26

2.2航空平臺間激光鏈路傳輸模型27

2.2.1高空湍流信道氣動光學效應影響模型27

2.2.2GammaGamma衰落下航空平臺間光通信系統(tǒng)性能32

2.2.3Exponentiated Weibull衰落下航空平臺光通信系統(tǒng)性能39

2.2.4小結(jié)46

2.3基于正交頻分復用的航空光通信技術(shù)47

2.3.1鏈路模型47

2.3.2MQAM調(diào)制方式下OFDM鏈路性能50

2.3.3MPSK調(diào)制下OFDM激光鏈路性能53

2.3.4小結(jié)56

參考文獻57

第3章航空RF/FSO混合鏈路傳輸技術(shù)60

3.1航空混合RF/FSO中繼鏈路模型60

3.2基于放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼的航空平臺混合RF/FSO鏈路性能62

3.2.1鏈路模型62

3.2.2信噪比模型63

3.2.3鏈路性能分析67

3.2.4仿真及結(jié)果分析71

3.3基于解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼的航空平臺混合RF/FSO鏈路性能75

3.3.1鏈路模型75

3.3.2信噪比模型77

3.3.3鏈路性能分析78

3.3.4仿真及結(jié)果分析80

3.3.5小結(jié)84

3.4基于2×2中繼的航空平臺混合RF/FSO鏈路性能84

3.4.1航空平臺2×2中繼混合RF/FSO鏈路模型85

3.4.2基于2×2解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼的航空平臺混合RF/FSO鏈路性能86

3.5基于2×2放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼的航空平臺混合RF/FSO鏈路性能92

3.5.1信噪比模型92

3.5.2系統(tǒng)性能分析95

3.5.3仿真結(jié)果分析97

3.5.4小結(jié)100

3.6基于選擇合并分集的航空平臺RF/FSO協(xié)作通信系統(tǒng)性能101

3.6.1基于選擇合并分集航空平臺RF/FSO協(xié)作通信模型101

3.6.2基于解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼方式RF/FSO協(xié)作航空通信鏈路性能分析103

3.6.3基于放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼方式RF/FSO協(xié)作通信系統(tǒng)性能111

3.6.4小結(jié)120

參考文獻120第4章無人機光通信技術(shù)122

4.1引言122

4.2逆向調(diào)制航空光通信系統(tǒng)124

4.2.1系統(tǒng)組成124

4.2.2調(diào)制回復反射器工作原理125

4.2.3大氣湍流和指向誤差對無人機逆向調(diào)制光通信系統(tǒng)的影響127

4.3基于Lognormal分布的無人機逆向調(diào)制光通信系統(tǒng)的傳輸性能131

4.3.1系統(tǒng)模型132

4.3.2信道模型133

4.3.3系統(tǒng)平均誤碼率135

4.3.4系統(tǒng)中斷概率136

4.3.5仿真結(jié)果分析136

4.3.6小結(jié)142

4.4基于GammaGamma分布的無人機逆向調(diào)制光通信系統(tǒng)傳輸性能143

4.4.1信道模型143

4.4.2系統(tǒng)平均誤碼概率145

4.4.3系統(tǒng)中斷概率146

4.4.4仿真結(jié)果分析147

4.4.5小結(jié)151

4.5基于全雙工逆向調(diào)制的無人機光通信系統(tǒng)傳輸性能151

4.5.1系統(tǒng)模型152

4.5.2工作原理153

4.5.3信道模型153

4.5.4系統(tǒng)平均誤碼率154

4.5.5仿真結(jié)果分析156

4.5.6小結(jié)159

參考文獻159

第二部分航空信息網(wǎng)絡技術(shù)

第5章航空信息網(wǎng)絡基礎(chǔ)165

5.1航空信息網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)及特征分析165

5.1.1航空信息網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)165

5.1.2航空信息網(wǎng)絡特征分析167

5.2航空信息網(wǎng)絡的一般性問題168

5.2.1技術(shù)體制168

5.2.2寬帶高速傳輸技術(shù)170

5.2.3基于定向天線的信道接入?yún)f(xié)議170

5.2.4基于位置的低開銷定向路由協(xié)議171

5.2.5服務質(zhì)量QoS保障技術(shù)172

5.3高空環(huán)境中的光通信網(wǎng)絡路由性能172

5.3.1網(wǎng)絡特性172

5.3.2路由協(xié)議概述175

5.3.3仿真和結(jié)果176

5.3.4討論179

參考文獻181

第6章航空信息網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)183

6.1引言183

6.2SDN與航空信息網(wǎng)絡184

6.2.1SDN介紹184

6.2.2ATNAS概述185

6.2.3基于SDN網(wǎng)絡范式構(gòu)建ATNAS的優(yōu)勢188

6.3軟件定義航空信息網(wǎng)絡基本特性190

6.3.1數(shù)據(jù)平面191

6.3.2控制平面193

6.3.3應用平面196

6.3.4管理平面197

6.4應用案例198

6.5未來研究方向及挑戰(zhàn)200

參考文獻201

第7章軟件定義航空信息網(wǎng)絡流量優(yōu)化調(diào)度方法204

7.1引言204

7.2混合SDN/IP航空信息網(wǎng)絡中流量負載均衡優(yōu)化模型205

7.3基于業(yè)務優(yōu)先級的動態(tài)流量調(diào)度算法207

7.3.1算法描述207

7.3.2算法步驟208

7.4仿真實驗與結(jié)果分析211

7.4.1算法靜態(tài)性能分析211

7.4.2Exata網(wǎng)絡仿真實驗215

7.5本章小結(jié)218

參考文獻218

第8章軟件定義航空信息網(wǎng)絡控制器部署問題220

8.1引言220

8.2基于單目標優(yōu)化的控制器部署方法221

8.2.1可靠性感知的航空信息網(wǎng)絡部署問題建模221

8.2.2控制器部署算法設計224

8.2.3仿真及結(jié)果分析229

8.3基于多目標蟻群算法的控制器部署方法231

8.3.1控制器部署多目標優(yōu)化模型232

8.3.2基于多目標蟻群算法的優(yōu)化算法設計233

8.3.3仿真及結(jié)果分析236

8.4本章小結(jié)239

參考文獻239

第9章航空紫外光通信網(wǎng)絡技術(shù)242

9.1“日盲”波段紫外光通信信道特性242

9.1.1紫外光通信鏈路模型242

9.1.2高空“日盲”波段大氣信道背景噪聲分布模型244

9.1.3大氣吸收對紫外光通信的影響246

9.1.4大氣散射對紫外光通信的影響247

9.1.5大氣湍流對紫外光通信的影響247

9.1.6小結(jié)248

9.2飛機編隊內(nèi)紫外光通信組網(wǎng)MAC協(xié)議設計248

9.2.1飛機編隊內(nèi)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型249

9.2.2編隊內(nèi)部改進型MAC協(xié)議設計250

9.2.3仿真研究252

9.2.4小結(jié)255

9.3飛機編隊間紫外光通信組網(wǎng)MAC協(xié)議設計255

9.3.1飛機編隊間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型255

9.3.2多信道定向MAC協(xié)議256

9.3.3仿真分析259

9.3.4小結(jié)261

9.4機間紫外光通信組網(wǎng)絡由協(xié)議設計261

9.4.1網(wǎng)絡模型262

9.4.2加權(quán)式動態(tài)源路由協(xié)議262

9.4.3仿真驗證265

9.4.4結(jié)論267

9.5本章小結(jié)267

參考文獻269

索引272