【摘要】：航空自組織網(wǎng)絡是一種使用機載通信設備完成航行中飛機間組網(wǎng)通信的分布式多跳網(wǎng)絡,它是移動自組織網(wǎng)絡技術(MANET)在航空領域的應用。通過使用航空自組織網(wǎng)絡技術,一定范圍內的飛機可以自行建立起網(wǎng)絡并完成通信,從而使通信過程完全擺脫對固定基礎設施的依賴性,極大程度提升飛機航行自由度,對民航和軍事航空領域均有著重大意義。當前,移動自組織網(wǎng)絡中采用的網(wǎng)絡結構大多是平面式和分簇式,但在一些特殊場景下,平面式結構和分簇式結構都無法滿足網(wǎng)絡需求。本論文介紹了一種依據(jù)飛機職能進行編隊的分級網(wǎng)絡結構,其中骨干網(wǎng)由一些具有特殊功能的飛機組成,負責將分布在不同空域的子網(wǎng)連接起來,對整個網(wǎng)絡起支撐作用;子網(wǎng)由屬于同一編隊的飛機組成。連通骨干網(wǎng)和子網(wǎng)的節(jié)點稱為網(wǎng)關節(jié)點,不同子網(wǎng)間的通信依靠網(wǎng)關節(jié)點的轉發(fā)實現(xiàn)。傳統(tǒng)Ad Hoc網(wǎng)絡路由協(xié)議不能很好地適應航空自組網(wǎng)高動態(tài)、低帶寬的網(wǎng)絡狀態(tài),更嚴重的是,在面對新型結構的航空自組網(wǎng)時無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的跨網(wǎng)傳輸,因此本文針對特定的網(wǎng)絡環(huán)境,采用跨層的思路設計了子網(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)內部路由,出口網(wǎng)關路由和網(wǎng)關到目的節(jié)點路由協(xié)議,三部分路由協(xié)議均采用按需的建立方式,以端到端時延最短為原則,通過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,能夠為網(wǎng)絡中任意兩個節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信提供單播傳輸路徑,真正實現(xiàn)全網(wǎng)絡互聯(lián)互通。最后,本文通過OPNET仿真軟件驗證了路由算法的性能。仿真結果表明,本文提出的子網(wǎng)路由算法能夠有效應對航空自組織網(wǎng)絡快速變化的拓撲狀態(tài),以較低的開銷維護路由,為網(wǎng)絡中節(jié)點之間數(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.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：V243;TN915.05

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本文編號：2411257