O-AAV：可编程软件定义的光无线通信AAV网络测试平台

《IEEE Transactions on Networking》：O-AAV: Programmable Software-Defined Optical Wireless Communication AAV Networking Testbed

光通信无人机网络研究提出新型可编程平台O-AAV，解决传统模拟硬件限制，支持高数据率与远距离传输，突破光检测饱和与杂散光干扰难题，首次实现ALOHA网络架构验证。

　　

摘要：

近年来，基于光无线通信（OWC）的自主飞行器（AAVs）网络吸引了越来越多研究人员的关注。人们为推进OWC AAV网络系统的发展做出了显著努力，包括开发新的资源分配算法和网络控制方法。然而，当前的OWC-AAV研究要么基于仿真，要么使用不灵活的硬件平台，这些平台主要支持点对点的低数据速率应用。因此，在本文中，我们首次提出并讨论了一种新的可编程软件定义的光无线通信AAV网络平台O-AAV的设计，该平台在数据速率、传输距离以及硬件/软件灵活性方面具有优势，能够支持不同的光源和分布式网络操作。新平台的主要架构选择进行了详细讨论，并展示了初步的性能评估结果。在受控的实验室环境中，数据速率达到了Mbps级别；在室外环境中，500 Kbps的数据速率能够在超过10米的传输距离内实现。我们还有效解决了大多数OWC测试平台所面临的光电饱和问题和其他环境光源的干扰问题。据我们所知，我们是第一个通过实现ALOHA协议来演示所提出架构和原型网络能力的研究团队。

引言

自主飞行器（AAVs）辅助网络已成为一个热门的研究课题，吸引了学术界和工业界的极大关注[1]、[2]、[3]。AAVs的固有特性使其在增强网络服务方面具有显著潜力[4]、[5]、[6]。具体而言，AAVs的高移动性、灵活性和适应性为一系列高数据速率和可靠的应用提供了新的解决方案，例如灾后救援、智能农业、智能交通以及大型活动的移动基站。现有的研究[5]、[6]、[7]广泛探讨了基于射频（RF）信号的AAV辅助网络方法。然而，RF基AAV系统的广泛采用将不可避免地导致无线数据量的激增，这对传统RF基无线网络的容量构成了巨大压力[8]、[9]、[10]。因此，解决AAV辅助网络面临的固有射频频谱紧张问题变得越来越重要。