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分级航空自组织网络子网路由的设计与实现

发布时间:2019-01-19 09:54
【摘要】:航空自组织网络是一种使用机载通信设备完成航行中飞机间组网通信的分布式多跳网络,它是移动自组织网络技术(MANET)在航空领域的应用。通过使用航空自组织网络技术,一定范围内的飞机可以自行建立起网络并完成通信,从而使通信过程完全摆脱对固定基础设施的依赖性,极大程度提升飞机航行自由度,对民航和军事航空领域均有着重大意义。当前,移动自组织网络中采用的网络结构大多是平面式和分簇式,但在一些特殊场景下,平面式结构和分簇式结构都无法满足网络需求。本论文介绍了一种依据飞机职能进行编队的分级网络结构,其中骨干网由一些具有特殊功能的飞机组成,负责将分布在不同空域的子网连接起来,对整个网络起支撑作用;子网由属于同一编队的飞机组成。连通骨干网和子网的节点称为网关节点,不同子网间的通信依靠网关节点的转发实现。传统Ad Hoc网络路由协议不能很好地适应航空自组网高动态、低带宽的网络状态,更严重的是,在面对新型结构的航空自组网时无法实现数据的跨网传输,因此本文针对特定的网络环境,采用跨层的思路设计了子网路由协议。子网路由协议共包含三部分,分别为子网内部路由,出口网关路由和网关到目的节点路由协议,三部分路由协议均采用按需的建立方式,以端到端时延最短为原则,通过泛洪收敛的方式为不同传输阶段建立单路径路由,在骨干网路由的配合下,能够为网络中任意两个节点之间的数据通信提供单播传输路径,真正实现全网络互联互通。最后,本文通过OPNET仿真软件验证了路由算法的性能。仿真结果表明,本文提出的子网路由算法能够有效应对航空自组织网络快速变化的拓扑状态,以较低的开销维护路由,为网络中节点之间数据传输提供可靠保障。
[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.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:V243;TN915.05

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