Page 29 - 网络电信2022年7/8月刊

光 通 信

基于信号时变性的空间光通信网络优化研究

１
佘 静 胡 睿 ２
１湖北大学知行学院；
２长飞光纤光缆股份有限公司

摘要:光通信链路资源分配中存在冲突的情况，导致均衡度差。为此，以平均节点和链路的负载为代价，引入机器学
习理论，研究光通信链路资源分配优化问题。首先，根据初始逻辑光通信链路与物理光通信链路，通过网络效用最优化
方法，解决多目标光通信链路资源合理化跨层资源分配的问题。建立通信网络效用最优模型，通过采集光通信链路信息
资源传输的平均数据量，提取信息资源分配的实时变化特征，得到光通信链路资源分配的传递的基础路径链。通过学习
光通信链路资源分配过程中的资源信息，合理化分配资源。实验结果表明，引入机器学习理论的光通信链路资源分配方
法，在通信冲突率和负载均衡度两个方面具有更好的性能。
关键词:机器学习理论；通信网络；网络链路；资源分配；负载均衡；最优模型

一.引言 法。 空间光通信网络传输过程中会存在信号时延波动，这种时
空间光通信网络也被称为无线光通信网络，这种通信网络 延波动会影响空间光通信网络的
通过光信号实现两个点之间的信息通信 ［１］ 目前数据传输过程 传输，所以需要通过测量确定时延波动，再开展后续研
中较为注重数据传输的安全性、时 究。 研究过程中将光纤色散温变效应作为基础，构建信号传输
效性以及数据容量，空间光通信网络逐渐被重视，也是目 时延差波动计算模型，根据该模型推导出
前网络传输过程中较为重视的部分 ［２－４］ 。 国外对于空间光通 单向时延波动模型，通过计算获得双波长时延差波动与单
信网络传输的相关研究起步较早，取得丰富研究成果。 有学 波长时延波动之间的比例系数，计算双波长时延差波动精度获
者提出大量概率密度分布模型，计算湍流大气环境之中光闪烁 取单向时延波动［１３］。
统计分布函数，这些模型包含负指数分布模型、伽马分布模型 假设材料色散是空间光通信传输发生时延的主要影响因
等，实验结果表明该计算具有良好的效果 ［５－６］ 。 近年来，我 素，设定光信号波长使用λ表示，单模光纤之中光信号传输距
国在空间光通信网络相关研究也取得较为可观成绩。有学者利 离使用Ｌ表示，受到材料色散影响，计算信号群时延τ：
用指数韦布尔分布模型计算随机波动值 ［７］ 。 有学者将应用于 （１）
高铁线路的无线通信网络加以优化 ［８］ ，使用 ＭＥＣ 技术对无 其中，ｃ用于描述真空环境下光速，ｄ表示函数定义域，
线通信网络作出优化，优化网络传输；还有学者针对电力无线 光纤折射率描述为ｎ。从式（１）中能够看出，确定光纤长度
通信网络作为研究对象，研究网络传输优化方法 ［９］ ；陈芯蕊 后，光信号波长以及光纤折射率是直接影响空间光通信传输时
研究激光器光网络，使用优化方法优化激光器的网络 ［１０］ ，加 延的因素。 即使是在相同的光纤中，只要两个光信号波长存在
快数据传输速度。 差异，传播速度也存在差异［１４－１６］。 从材料色散角度
空间光通信网络中存在信号时变情况，这种时变会变现为 出发。 获得与温度相对应的光信号单一方向传输时延导数，该
光信号传输时延，影响数据传输效果 ［１１－１２］ 。 导数也是单波长光信号传输时延波动ｄτ／ｄＴ｜ λＮ ：
为此，提出研究基于信号时变性的空间光通信网络优化方
法。

二．空间光通信网络优化方法
1. 基于信号时变性的光通信网络信号时延波动测量 （２）
从信号时变性角度出发，研究一种空间光通信网络优化方 其中，Ｎ用于描述式中两个不同波长差异函数，取值为 １

50 网络电信 二零二二年七，八月