【摘要】：航空自組織網(wǎng)絡(luò)是一種使用機(jī)載通信設(shè)備完成航行中飛機(jī)間組網(wǎng)通信的分布式多跳網(wǎng)絡(luò),它是移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(MANET)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用。通過(guò)使用航空自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù),一定范圍內(nèi)的飛機(jī)可以自行建立起網(wǎng)絡(luò)并完成通信,從而使通信過(guò)程完全擺脫對(duì)固定基礎(chǔ)設(shè)施的依賴性,極大程度提升飛機(jī)航行自由度,對(duì)民航和軍事航空領(lǐng)域均有著重大意義。當(dāng)前,移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大多是平面式和分簇式,但在一些特殊場(chǎng)景下,平面式結(jié)構(gòu)和分簇式結(jié)構(gòu)都無(wú)法滿足網(wǎng)絡(luò)需求。本論文介紹了一種依據(jù)飛機(jī)職能進(jìn)行編隊(duì)的分級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),其中骨干網(wǎng)由一些具有特殊功能的飛機(jī)組成,負(fù)責(zé)將分布在不同空域的子網(wǎng)連接起來(lái),對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)起支撐作用;子網(wǎng)由屬于同一編隊(duì)的飛機(jī)組成。連通骨干網(wǎng)和子網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)稱為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn),不同子網(wǎng)間的通信依靠網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議不能很好地適應(yīng)航空自組網(wǎng)高動(dòng)態(tài)、低帶寬的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),更嚴(yán)重的是,在面對(duì)新型結(jié)構(gòu)的航空自組網(wǎng)時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的跨網(wǎng)傳輸,因此本文針對(duì)特定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,采用跨層的思路設(shè)計(jì)了子網(wǎng)路由協(xié)議。子網(wǎng)路由協(xié)議共包含三部分,分別為子網(wǎng)內(nèi)部路由,出口網(wǎng)關(guān)路由和網(wǎng)關(guān)到目的節(jié)點(diǎn)路由協(xié)議,三部分路由協(xié)議均采用按需的建立方式,以端到端時(shí)延最短為原則,通過(guò)泛洪收斂的方式為不同傳輸階段建立單路徑路由,在骨干網(wǎng)路由的配合下,能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信提供單播傳輸路徑,真正實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通。最后,本文通過(guò)OPNET仿真軟件驗(yàn)證了路由算法的性能。仿真結(jié)果表明,本文提出的子網(wǎng)路由算法能夠有效應(yīng)對(duì)航空自組織網(wǎng)絡(luò)快速變化的拓?fù)錉顟B(tài),以較低的開(kāi)銷維護(hù)路由,為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸提供可靠保障。
[Abstract]:Aeronautical ad hoc network is a distributed multi-hop network which uses airborne communication equipment to complete communication between aircraft in flight. It is the application of mobile ad hoc network (MANET) technology in aviation field. By using the aeronautical ad hoc network technology, a certain range of aircraft can set up the network and complete the communication by themselves, which makes the communication process completely free from the dependence on the fixed infrastructure, and greatly enhances the freedom of flight of the aircraft. It is of great significance to civil aviation and military aviation. At present, the network structure of mobile ad hoc networks is mostly planar and clustered, but in some special scenarios, the planar structure and clustering structure can not meet the needs of the network. This paper introduces a hierarchical network structure of aircraft formation according to the function of aircraft. The backbone network is composed of some aircraft with special functions, which is responsible for connecting the subnets distributed in different airspace, which plays a supporting role to the whole network. The subnet consists of aircraft belonging to the same formation. The nodes connected to backbone network and subnet are called gateway nodes, and the communication between different subnets depends on the forwarding of gateway nodes. The traditional Ad Hoc network routing protocol can not adapt to the high dynamic and low bandwidth network state of the aeronautical ad hoc network. More seriously, it can not realize the cross-network data transmission in the face of the new structure of the aviation ad hoc network. Therefore, this paper designs a subnet routing protocol based on cross-layer approach for a specific network environment. The subnet routing protocol consists of three parts, namely, internal subnet routing, exit gateway routing and gateway to destination node routing protocol. The three routing protocols are based on the principle of the shortest end-to-end delay. In this paper, single-path routing is established for different transmission stages through flooding convergence. With the cooperation of backbone network routing, unicast transmission paths can be provided for data communication between any two nodes in the network, so that the whole network can be truly interconnected and interoperable. Finally, the performance of the routing algorithm is verified by OPNET simulation software. The simulation results show that the proposed subnet routing algorithm can effectively deal with the rapidly changing topology of the ad hoc network, maintain the routing with low overhead, and provide reliable guarantee for the data transmission between nodes in the network.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：V243;TN915.05

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本文編號(hào)：2411257