激光與RF 鏈路融合異質通信網絡構建策略

郭子銘

（江蘇師范大學，江蘇 徐州 221000）

0 引 言

隨著信息通信技術的發展，異質通信網絡作為一種綜合多種通信技術的網絡模型，引起人們的廣泛關注。在異質通信網絡中，激光通信和射頻（Radio Frequency，RF）通信是兩種主要的傳輸方式，具有獨特的優勢。激光通信具有高帶寬、低時延的特點，適用于大容量數據傳輸；RF 通信則具有較好的穿透性，適用于復雜的環境。為充分發揮這兩種技術的優勢，提升通信網絡的綜合性能，文章探索了激光與RF 鏈路融合的構建策略[1]。激光與RF 鏈路融合在異質通信網絡中具有巨大的應用潛力，能夠實現高效的數據傳輸和廣泛的通信覆蓋。然而由于激光通信和RF 通信存在技術差異，需要深入研究融合策略，以解決存在的問題。文章從激光與RF 鏈路的性能特點入手，分析其優勢互補性，然后提出一種創新的融合策略，實現異質通信網絡的高效構建與優化。

1 異質通信網絡存在的問題

1.1 鏈路異構帶來的問題

首先，接口不兼容。由于不同鏈路采用的通信協議和標準不同，接口存在顯著差異，使數據在不同鏈路之間傳輸困難，增加了通信設備的設計和制造成本，限制了網絡設備之間的互操作性，阻礙異質網絡實現無縫連接。

其次，參數不匹配。不同鏈路的物理特性和技術規范存在差異，導致參數設置存在差異。例如，某一鏈路的數據傳輸速率與另一鏈路不匹配，會造成數據丟失或傳輸延遲。這種不匹配不僅降低了通信質量，而且增大了網絡管理的復雜性，需要采取額外的措施來調整參數設置。

最后，鏈路切換困難。在異質網絡中，不同鏈路之間存在差異，用戶設備或系統在切換鏈路時，存在無法平滑過渡的情況，會導致通信中斷、數據丟失或性能下降，從而影響用戶體驗。

在解決這一問題時，需要設計切換算法和機制，確保即便是切換鏈路時，仍能維持通信連接的穩定性和可靠性[2]。

1.2 資源管理問題

首先，聯合資源認知能力不足。異質網絡中存在不同類型的鏈路設備，如果缺乏足夠的資源認知能力，就難以全面了解各個鏈路的實時狀態和可用資源，導致資源分配缺乏智能性和高效性。

其次，跨鏈路調度策略不足。異質網絡中的不同鏈路，采用各自獨立的調度策略，缺乏協同工作，導致資源利用率低下和性能優化困難，網絡無法統一調度和管理跨鏈路的資源，缺乏整體的優化機制。

最后，業務感知不足。在異質通信網絡中，由于資源的多樣性和復雜性，網絡難以全面感知各種業務需求。在分配資源時，難以充分考慮不同業務的實際資源需求，導致某些業務存在性能下降或者資源浪費的問題。

在解決這些問題時，需要引入資源感知和調度算法，實現對異質網絡資源的智能管理和優化。通過增強聯合資源認知能力，設計協同跨鏈路調度策略，加強對業務的感知，可以提高整體性能和資源利用效率，確保網絡能夠更有效地滿足不同業務的需求。

1.3 性能保障問題

首先，難以保障不同鏈路的服務質量（Quality of Service，QoS）。異質網絡中的鏈路采用不同的傳輸技術和協議，導致一些鏈路的性能較差，降低了關鍵應用的服務質量，特別是對延遲敏感的應用。

其次，鏈路容錯恢復能力差。在異質通信網絡中，鏈路容易受到各種干擾和故障影響，但是不同鏈路的容錯機制和恢復策略存在差別，在面對鏈路故障時，網絡難以有效實現容錯和恢復，導致通信中斷和服務不穩定。

最后，漫游性能無法滿足需求。用戶設備在異質網絡中，需要進行漫游來保持連續的通信，但是不同鏈路存在技術差異和協議不一致的問題，漫游性能難以滿足用戶需求，導致漫游過程中存在數據丟失、連接延遲等問題，降低用戶體驗。

在解決這些問題時，需要采用統一的QoS 管理機制，加強鏈路容錯技術的研發和應用，以及優化漫游算法，確保在異質通信網絡中能夠提供穩定、高效的性能保障。

2 融合異質通信網絡構建策略

2.1 激光與RF 鏈路融合網絡架構

2.1.1 網絡層次框架構建

在融合異質通信網絡構建策略中，網絡架構的設計十分重要，構建合理的網絡層次框架是網絡架構設計的核心。網絡框架的設計應在充分考慮激光與RF 鏈路的異質特性的基礎上，實現兩者的融合和協同工作。網絡層次框架應該備高度靈活性，以適應不同通信需求和環境條件。在核心區域，可以采用激光鏈路提供高帶寬、低時延的數據傳輸服務；而在邊緣區域，可以通過RF 鏈，擴大通信范圍。合理劃分網絡層次，實現激光與RF 鏈路的有機融合，充分發揮兩者的優勢。網絡層次框架需要考慮空間資源的映射機制，以最大限度地提高系統的空間利用率。通過對激光與RF 鏈路的空間資源進行映射，可以確保系統在不同區域和場景中靈活調整鏈路配置，以適應網絡的實時變化。采用智能算法和空間資源管理技術，可以優化資源的分布和利用。

2.1.2 空間資源映射機制

在異質通信網絡的構建策略中，空間資源映射機制是網絡架構設計中的關鍵組成部分。該機制通過合理分配和映射激光與RF 鏈路在空間中的資源，提高系統空間利用率，以適應不同的地理位置和通信需求。首先，空間資源映射機制，需要考慮激光和RF鏈路在不同空間維度上的特性。激光通信通常受限于直線傳播，適用于點對點通信和特定方向的數據傳輸，因此在網絡設計中需要考慮激光鏈路的覆蓋范圍和傳輸方向。相比之下，RF 通信具有更好的穿透性和廣覆蓋性，適用于廣泛的空間場景。其次，通過智能算法和資源管理技術，利用空間資源映射機制動態調整與映射激光和RF 鏈路[3]。根據實時環境變化和通信需求，系統可以調整鏈路的方向、角度及覆蓋范圍，以滿足不同區域的通信需求。最后，空間資源映射機制需要綜合考慮通信系統的能源效率和成本問題。通過優化激光與RF 鏈路在空間中的布局，系統可以降低能耗并提高資源的利用效率，包括在特定區域調整鏈路的工作狀態和在高負載時合理分配資源，以降低系統運行成本。

2.2 異質網絡資源協同管理

2.2.1 鏈路狀態信息獲取與更新機制構建

在異質通信網絡的構建策略中，鏈路狀態信息獲取與更新機制的構建，是實現資源協同管理的重要一環。該機制通過實時監測和維護激光與RF 鏈路的狀態信息，為系統提供準確的鏈路質量數據，以支持智能資源分配和優化的決策。構建鏈路狀態信息獲取與更新機制，需要利用先進的監測技術，實時獲取激光與RF 鏈路的關鍵性能參數，包括信號強度、信噪比及傳輸時延等指標。通過在網絡中部署傳感器和監測設備，系統能夠定期采集鏈路狀態數據，全面了解網絡實時狀況。此外，構建這一機制，需要考慮鏈路狀態信息的更新頻率和精度。不同場景和應用會對鏈路狀態的實時性和準確性帶來不同的要求，因此需要靈活設置監測間隔和采樣精度，以平衡鏈路狀態信息的及時性和資源開銷。在構建過程中，采用自適應算法和機器學習技術，可以提高鏈路狀態信息的智能化程度。系統可以根據歷史數據和實時觀測結果，自動調整監測策略，優化鏈路狀態信息的獲取過程，從而提升系統的自適應性，適應不同的通信環境和變化[4]。

2.2.2 基于業務優先級的資源調度技術

基于業務優先級的資源調度技術，在異質通信網絡中扮演著關鍵角色。該技術通過分類業務，確定業務的優先級。不同的通信業務對帶寬、時延等性能指標有著不同的要求，因此需要劃分業務的優先級，以滿足不同應用場景的需求。例如，對于實時視頻通話這類對時延敏感的業務，系統可以賦予較高的優先級；對于文件下載等對時延要求相對較低的業務，則可以賦予較低的優先級。此外，使用智能算法和機器學習技術，系統能夠根據業務的實時需求和網絡狀況，動態調整激光與RF 鏈路的資源分配比例。這使得系統能夠更加靈活地適應不同業務場景的變化，優先滿足高優先級業務的需求，從而提高網絡的整體效率。

2.3 異質網絡切換保障技術

2.3.1 軟切換決策算法

在異質網絡切換保障技術中，軟切換決策算法是一項關鍵技術，它可以通過智能決策，在激光與RF 鏈路之間實現平滑、靈活及無縫的切換，以提升通信系統的性能。首先，軟切換決策算法基于實時的鏈路狀態信息進行決策。軟切換決策算法通過監測激光與RF 鏈路的信號質量、時延、帶寬利用率等關鍵指標，評估當前鏈路的性能，并根據預設的切換策略，做出合適的軟切換決策。該過程涉及智能算法的運用，如基于模型的決策算法、強化學習等，可以提高決策的準確性和實時性。其次，軟切換決策算法需要考慮多個因素。切換的決策不僅基于鏈路的性能，還要考慮業務的優先級、用戶的移動情況、系統負載等因素。在切換過程中，需要綜合考慮多種因素，設計合適的權衡策略，獲得最優的網絡性能和用戶體驗。最后，軟切換決策算法需具備自適應性。通信環境隨時可能發生變化，因此軟切換決策算法需要根據實時的網絡狀態和用戶需求，動態調整切換策略，確保算法在不同環境下都能做出有效的切換決策[5]。

2.3.2 切換過程中的業務保障

在激光與RF 鏈路之間進行切換時，確保各通信業務能夠在切換過程中得到有效保障，從而提供穩定的用戶體驗。首先，為保障業務連續性，需要采用漸進式切換策略提供業務保障。這意味著在切換開始前，系統可以逐步將流量從一個鏈路切換到另一個鏈路，而不是突然進行切換。這樣可以避免在切換瞬間造成通信中斷，提升業務的可靠性。其次，業務保障需要考慮不同業務的特性和要求。對于實時性要求高的業務，如視頻通話，系統需要優先選擇激光鏈路，以確保低時延和高質量的通信；對于時延要求相對較低的業務，如文件傳輸，可以采用更靈活的切換策略，以提高整體網絡的利用率。最后，業務保障需具備智能調度和資源分配能力。在切換過程中，系統需要動態調整激光和RF 鏈路的資源分配，以滿足不同業務的需求。通過使用智能算法和機器學習技術，系統可以實時監測業務流量和鏈路狀態，動態調整資源分配策略，確保業務在切換過程中得到最佳的服務質量。

3 結 論

文章通過構建激光與RF 鏈路融合的網絡架構，實現網絡層次框架的建設和空間資源映射機制的優化。在異質網絡資源協同管理方面，引入鏈路狀態信息獲取與更新機制，采用基于業務優先級的資源調度技術，提高資源利用效率。在異質網絡切換保障技術方面，采用軟切換決策算法，確保切換過程中業務的穩定傳輸，為用戶提供無縫銜接的通信體驗。這一綜合構建策略在提升異質通信網絡整體性能的同時，可以更好地應對鏈路異構、資源管理及性能保障等方面的挑戰。通過協同管理和優化網絡資源，激光與RF 鏈路的融合實現了更高效的數據傳輸和更靈活的網絡切換。這一策略為異質通信網絡的未來發展奠定了基礎，同時為推動通信技術的創新和進步提供了有力支持。