過去二十年人們對(duì)無線容量的不斷需求正在將無線電頻譜利用到極限。因此,可見光通信(VLC)通過利用巨大且免授權(quán)的光譜可以提供巨大的帶寬,近來已引起很多關(guān)注。VLC因其可以在現(xiàn)有照明系統(tǒng)上實(shí)施而更具吸引力。另一方面,與諸如IEEE 802.11無線局域網(wǎng)(WLAN)的基于RF的網(wǎng)絡(luò)相比,VLC網(wǎng)絡(luò)每個(gè)接入點(diǎn)(AP)具有小得多的覆蓋區(qū)域。為了解決VLC網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋和連接問題,WLAN作為混合VLC和WLAN網(wǎng)絡(luò)中的互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用被認(rèn)為是一種有前景的解決方案。除了改善VLC-WLAN異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(HetNets)的覆蓋范圍外,WLAN還可用于上行鏈路通信,從而實(shí)現(xiàn)雙工通信。WLAN的普及使它們隨時(shí)可用,更適合支持VLC網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)榭梢姽庑诺赖闹本�傳輸(LOS)特性,用戶移動(dòng)性或物體的阻礙,可見光信道的鏈路可能被破壞。當(dāng)可見光鏈路中斷時(shí),需要設(shè)計(jì)與WLAN的快速垂直切換(VHO)以確保呼叫或會(huì)話的連續(xù)性。然而,當(dāng)鏈路中斷頻繁時(shí),等待鏈路恢復(fù)將是一種更有效的方法,以避免過多的VHO信令成本和系統(tǒng)性能下降。當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行VHO時(shí),需要考慮在用戶設(shè)備(UD)中運(yùn)行的各種應(yīng)用程序的需求。因此,當(dāng)VLC鏈路受阻,不可用或遇到強(qiáng)干擾時(shí),必須妥善處理混合VLC和WLAN網(wǎng)絡(luò)中的VHO過程,以做出及時(shí)有效的切換決策。本論文對(duì)VLC-WLAN HetNets中的VHO進(jìn)行了研究,其最終目標(biāo)是設(shè)計(jì)基于自適應(yīng)駐留的切換機(jī)制,以融合VLC網(wǎng)絡(luò)和WLAN網(wǎng)絡(luò)。首先,該論文分析了VLC鏈路中斷的原因,并設(shè)計(jì)了新型的VHO算法,以減輕VLC鏈路中斷的不利影響。此外,該論文為了解決停留時(shí)間的潛在負(fù)面影響,提出了一種基于VLC可訪問性歷史的信道自適應(yīng)駐留VHO(CAD-VHO)方案。該方案采用的駐留定時(shí)器的寬度基于VLC-LoS信道的阻塞和恢復(fù)速率而改變。通過在室內(nèi)環(huán)境中建立動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明,所提出的CAD-VHO方案適應(yīng)于由于用戶移動(dòng)性和周圍物體而導(dǎo)致的VLC-LOS鏈路阻塞的速率和程度。此外,與其他算法相比,所提出的CAD-VHO方案可以將VHO的數(shù)量減少多達(dá)82%,并在大多數(shù)情況下實(shí)現(xiàn)更高的平均數(shù)據(jù)速率。其次,該論文提出了一種用于融合VLC和WLAN室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的混合應(yīng)用感知VHO(HAVHO)方案。該自適應(yīng)方案基于VLC鏈路中斷的原因和轉(zhuǎn)換以及UD中運(yùn)行的應(yīng)用類型來做出切換決定。根據(jù)場(chǎng)景,切換決策受UD速度或VLC鏈路恢復(fù)速率的影響。HA-VHO方案結(jié)合了三種切換方法以增強(qiáng)算法的切換性能。仿真結(jié)果表明,該方案保證了高數(shù)據(jù)速率和較長(zhǎng)的連接時(shí)間,同時(shí)在幾種情況下大大降低了VHO的信令成本。本項(xiàng)目中提出的切換方案的應(yīng)用對(duì)于將VLC網(wǎng)絡(luò)和WLAN組合到第五代(5G)及更高版本至關(guān)重要。本論文設(shè)計(jì)的方案旨在使終端在VLC網(wǎng)絡(luò)中保持更長(zhǎng)時(shí)間,從而緩解現(xiàn)有RF網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸壓力。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.1;TP393.1
文章目錄
摘要
Abstract
Nomenclature
Units
Symbols
Abbreviations
Chapter 1 Introduction
1.1 Motivation
1.2 Problem Statement
1.3 Aims and Objectives
1.4 Contributions
1.5 Research Methodology
1.6 Scope of Study
1.7 Research Significance
1.8 Thesis Outline
1.9 Summary
Chapter 2 Literature Review
2.1 Visible Light Communication
2.1.1 The VLC Concept
2.1.2 Advantages of VLC
2.1.3 Weaknesses of VLC
2.1.4 Applications of VLC
2.1.5 VLC Standardization
2.2 Integration of VLC and WLAN Networks
2.2.1 Description of Architecture
2.2.2 Benefits of Coexistence
2.2.3 Challenges of Integration
2.2.4 Vertical Handover Process
2.3 Previous Works on Vertical Handover
2.3.1 Traditional Hybrid Wireless Networks
2.3.2 Hybrid VLC and RF networks
2.3.3 Limitations of Previous Works
2.4 Summary
Chapter 3 Channel Adaptive Dwell Vertical Handover Scheme
3.1 Overview
3.2 System Model
3.3 Handover Mechanism
3.3.1 Blocking and Non-blocking Events
3.3.2 Channel Adaptive Dwell Timer
3.3.3 Dwell Time Algorithm
3.4 Simulation
3.5 Results and Discussion
3.5.1 Comparison between Different Maximum Dwell Durations
3.5.2 Comparison with Benchmark Schemes
3.6 Summary
Chapter 4 Hybrid Application-Aware VHO Scheme
4.1 Overview
4.2 System Model
4.2.1 VLC Network
4.2.2 User Mobility
4.2.3 Wireless LAN
4.2.4 VLC/WLAN Coexistence
4.2.5 Application-Awareness
4.3 Handover Mechanism
4.3.1 On the Movement across Overlapped Region
4.3.2 On the Obstruction of VLC Link
4.3.3 The Handover Decision Framework
4.4 Simulation and Results Analysis
4.4.1 Average VHO Signaling Cost Comparison
4.4.2 Average Data Rate Comparison
4.4.3 Average Connection Time Comparison
4.5 Summary
Chapter 5 Conclusion and Recommendations
5.1 Conclusion
5.2 Recommendations
References
Acknowledgements
Publications and Research Achievements
Appendix A
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本文編號(hào)：
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