航空光通信与网络技术

第一部分航空激光点对点通信技术

第1章概述3

1.1航空激光点对点通信技术进展3

1.1.1美国4

1.1.2欧洲5

1.1.3中国6

1.2航空信息网络研究现状8

1.2.1应用需求8

1.2.2典型项目进展11

1.2.3新型航空信息网络架构19

1.2.4航空光通信网络研究热点21

参考文献23

第2章航空光通信系统基础26

2.1航空光通信系统基本组成26

2.2航空平台间激光链路传输模型27

2.2.1高空湍流信道气动光学效应影响模型27

2.2.2GammaGamma衰落下航空平台间光通信系统性能32

2.2.3Exponentiated Weibull衰落下航空平台光通信系统性能39

2.2.4小结46

2.3基于正交频分复用的航空光通信技术47

2.3.1链路模型47

2.3.2MQAM调制方式下OFDM链路性能50

2.3.3MPSK调制下OFDM激光链路性能53

2.3.4小结56

参考文献57

第3章航空RF/FSO混合链路传输技术60

3.1航空混合RF/FSO中继链路模型60

3.2基于放大转发中继的航空平台混合RF/FSO链路性能62

3.2.1链路模型62

3.2.2信噪比模型63

3.2.3链路性能分析67

3.2.4仿真及结果分析71

3.3基于解码转发中继的航空平台混合RF/FSO链路性能75

3.3.1链路模型75

3.3.2信噪比模型77

3.3.3链路性能分析78

3.3.4仿真及结果分析80

3.3.5小结84

3.4基于2×2中继的航空平台混合RF/FSO链路性能84

3.4.1航空平台2×2中继混合RF/FSO链路模型85

3.4.2基于2×2解码转发中继的航空平台混合RF/FSO链路性能86

3.5基于2×2放大转发中继的航空平台混合RF/FSO链路性能92

3.5.1信噪比模型92

3.5.2系统性能分析95

3.5.3仿真结果分析97

3.5.4小结100

3.6基于选择合并分集的航空平台RF/FSO协作通信系统性能101

3.6.1基于选择合并分集航空平台RF/FSO协作通信模型101

3.6.2基于解码转发中继方式RF/FSO协作航空通信链路性能分析103

3.6.3基于放大转发中继方式RF/FSO协作通信系统性能111

3.6.4小结120

参考文献120第4章无人机光通信技术122

4.1引言122

4.2逆向调制航空光通信系统124

4.2.1系统组成124

4.2.2调制回复反射器工作原理125

4.2.3大气湍流和指向误差对无人机逆向调制光通信系统的影响127

4.3基于Lognormal分布的无人机逆向调制光通信系统的传输性能131

4.3.1系统模型132

4.3.2信道模型133

4.3.3系统平均误码率135

4.3.4系统中断概率136

4.3.5仿真结果分析136

4.3.6小结142

4.4基于GammaGamma分布的无人机逆向调制光通信系统传输性能143

4.4.1信道模型143

4.4.2系统平均误码概率145

4.4.3系统中断概率146

4.4.4仿真结果分析147

4.4.5小结151

4.5基于全双工逆向调制的无人机光通信系统传输性能151

4.5.1系统模型152

4.5.2工作原理153

4.5.3信道模型153

4.5.4系统平均误码率154

4.5.5仿真结果分析156

4.5.6小结159

参考文献159

第二部分航空信息网络技术

第5章航空信息网络基础165

5.1航空信息网络体系结构及特征分析165

5.1.1航空信息网络体系结构165

5.1.2航空信息网络特征分析167

5.2航空信息网络的一般性问题168

5.2.1技术体制168

5.2.2宽带高速传输技术170

5.2.3基于定向天线的信道接入协议170

5.2.4基于位置的低开销定向路由协议171

5.2.5服务质量QoS保障技术172

5.3高空环境中的光通信网络路由性能172

5.3.1网络特性172

5.3.2路由协议概述175

5.3.3仿真和结果176

5.3.4讨论179

参考文献181

第6章航空信息网络体系结构183

6.1引言183

6.2SDN与航空信息网络184

6.2.1SDN介绍184

6.2.2ATNAS概述185

6.2.3基于SDN网络范式构建ATNAS的优势188

6.3软件定义航空信息网络基本特性190

6.3.1数据平面191

6.3.2控制平面193

6.3.3应用平面196

6.3.4管理平面197

6.4应用案例198

6.5未来研究方向及挑战200

参考文献201

第7章软件定义航空信息网络流量优化调度方法204

7.1引言204

7.2混合SDN/IP航空信息网络中流量负载均衡优化模型205

7.3基于业务优先级的动态流量调度算法207

7.3.1算法描述207

7.3.2算法步骤208

7.4仿真实验与结果分析211

7.4.1算法静态性能分析211

7.4.2Exata网络仿真实验215

7.5本章小结218

参考文献218

第8章软件定义航空信息网络控制器部署问题220

8.1引言220

8.2基于单目标优化的控制器部署方法221

8.2.1可靠性感知的航空信息网络部署问题建模221

8.2.2控制器部署算法设计224

8.2.3仿真及结果分析229

8.3基于多目标蚁群算法的控制器部署方法231

8.3.1控制器部署多目标优化模型232

8.3.2基于多目标蚁群算法的优化算法设计233

8.3.3仿真及结果分析236

8.4本章小结239

参考文献239

第9章航空紫外光通信网络技术242

9.1“日盲”波段紫外光通信信道特性242

9.1.1紫外光通信链路模型242

9.1.2高空“日盲”波段大气信道背景噪声分布模型244

9.1.3大气吸收对紫外光通信的影响246

9.1.4大气散射对紫外光通信的影响247

9.1.5大气湍流对紫外光通信的影响247

9.1.6小结248

9.2飞机编队内紫外光通信组网MAC协议设计248

9.2.1飞机编队内网络结构模型249

9.2.2编队内部改进型MAC协议设计250

9.2.3仿真研究252

9.2.4小结255

9.3飞机编队间紫外光通信组网MAC协议设计255

9.3.1飞机编队间网络结构模型255

9.3.2多信道定向MAC协议256

9.3.3仿真分析259

9.3.4小结261

9.4机间紫外光通信组网络由协议设计261

9.4.1网络模型262

9.4.2加权式动态源路由协议262

9.4.3仿真验证265

9.4.4结论267

9.5本章小结267

参考文献269

索引272