新一代战术互联网跨层优化关键技术研究

发布时间：2020-10-16 00:28

　　 在军事通信中,战术互联网是为保障战术兵团、部(分)队实施战斗指挥而建立的通信网络,它为诸军种、兵种遂行战术作战行动,实施战场信息传送与分发提供基本通信手段,其地位与作用在信息化条件下的战争中越来越突出,在现代战争中起着重要的作用。使用跨层优化技术能够打破传统的网络结构,实现网络各层的信息共享,减少开销、提高网络性能,更加适用于复杂多变的战场环境。因此,针对战术互联网的跨层优化关键技术研究具有重要的理论和实际意义。宽带网络波形(Wideband Network Waveform, WNW)是当前美军最新一代战术互联网中最重要和最复杂的波形,它采用无中心节点的动态时分多址方式组网,具有可临时组织、高度移动性、时隙资源复用和高吞吐量等特点,在实战中获得了良好的应用。本文以宽带网络波形为对象,重点研究了宽带网络波形的跨层优化关键技术。本文首先对WNW协议栈结构进行分析,重点对链路层使用的USAP协议和路由层使用的OLSR路由协议进行研究,总结出可以通过跨层进行优化的问题：(1)网络层和链路层进行了不必要的重复交互以完成邻居发现过程；(2)OLSR路由使用的路由度量并不适用于复杂多变的战场环境。针对以上问题,本文提出了WNW的跨层优化设计方案：(1)获取物理信道信息,计算链路层的传输参数；(2)通过网络层和链路层共享邻居信息,对OLSR路由协议进行简化改进；(3)使用链路层计算出的传输参数,为路由协议设计出考虑短时链路质量的路由度量。该方案通过WNW物理层、链路层和网络层之间的信息共享,对OLSR路由协议进行改进,目的是减少网络路由开销、降低网络延时,提高系统吞吐量。本文最后使用OPNET仿真软件实现WNW的跨层优化设计方案,并与使用不同路由度量的OLSR路由协议进行对比分析。实验结果表明：在战场环境下,使用跨层优化的路由协议的网络稳定性较高,并且减少了路由开销,降低了网络延时,提高了系统吞吐量。本文对WNW跨层优化关键技术的研究有助于战术互联网的研制和发展,并为无线网络跨层设计提供了一种思路,对我军战术无线通信网络的发展具有重要的参考价值。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：E96
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 本课题的研究背景及意义
    1.2 本课题的研究进展
        1.2.1 国外研究现状及发展趋势
        1.2.2 国内研究现状及发展趋势
    1.3 本课题的研究内容
    1.4 本文的组织结构
2 宽带网络波形综述
    2.1 WNW概述
        2.1.1 WNW的技术指标
        2.1.2 WNW的功能
        2.1.3 WNW的协议框架
    2.2 USAP协议概述
        2.2.1 USAP协议的相关概念
        2.2.2 USAP协议的基本思想
        2.2.3 USAP协议的基本流程
        2.2.4 USAP协议的邻居发现
    2.3 OLSR路由协议概述
        2.3.1 OLSR协议的分组格式
        2.3.2 OLSR协议算法描述
    2.4 本章小结
3 宽带网络波形跨层设计
    3.1 跨层优化方法概述
        3.1.1 跨层优化设计的意义
        3.1.2 跨层优化设计方法
    3.2 宽带网络波形跨层设计
        3.2.1 总体跨层设计方案
        3.2.2 速率自适应
        3.2.3 基于跨层改进的OLSR路由协议CL-OLSR
        3.2.4 OLSR路由协议路由度量设计
    3.3 本章小结
4 CLM-OLSR仿真建模及性能分析
    4.1 仿真工具简介
    4.2 WNW仿真系统结构
        4.2.1 WNW网络模型设计
        4.2.2 WNW节点模型设计
        4.2.3 WNW进程模型设计
    4.3 ETX-OLSR的实现
    4.4 仿真参数配置和仿真对象
        4.4.1 仿真参数配置
        4.4.2 仿真分析指标
    4.5 仿真结果及性能分析
        4.5.1 非战场环境网络性能仿真
        4.5.2 战场恶劣环境网络性能仿真
        4.5.3 仿真结果总结及分析
    4.6 本章小结
5 总结与展望
参考文献
作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

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本文编号：2842465