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本文基于功能分层的无人机(UAV)通信网络,研究了由于网络节点高速移动而带来的移动性管理问题,包括位置管理和切换管理。其主要内容有:
1.研究了无人机超视距通信的传输体制,分析了基于功能分层的,包括天基层、空基层和任务层的无人机通信网络。
2.针对无人机通信网络的位置管理问题,提出了基于树形分层结构的位置数据库,使得UAV节点的位置管理代价最低:详细说明了位置数据库查找和更新操作的过程,制定了基于分层呼叫协议(HCP)的混合式位置更新策略。
3.研究了无人机通信网络切换管理的关键性技术。从切换实现的难易程度和系统的可靠性出发,把UAV节点接收到的中继机的信号强度(RSS)作为切换测量参数,采用滞后余量与门限结合的切换判决方法。另外,考虑到无人机通信网络的特殊性,提出了基于UAV节点自主决策的紧急切换控制策略,以及为UAV节点切换呼叫预留信道与先入先出队列相结合(GCM-FIFO)的信道分配方案,给出了UAV节点一般性越区切换的信息交互流程。
4.详细讨论了GCM-FIFO信道分配方案在无人机通信网的应用。利用Marklov链和排队理论为系统建模,通过理论推导和计算机仿真,分析了等待队列容量,以及为切换呼叫预留的信道数对系统切换性能的影响。分析结果表明,在无人机通信网中使用GCM-FIFO信道分配方案时,应根掘仿真结果,合理选择等待队列容量以及保护信道数,从而使系统整体性能达到最优。