高动态复杂场景下航空自组网路由协议研究

随着航空运输规模的迅速增长,以民航飞机为主的航空自组网通信已经具备通信组网覆盖的基础。能否找到一种有效手段将高动态不确定复杂场景下航空器节点重要数据传输并安全备份,是提高空天地一体化系统可靠性和管理能力的重要措施。然而,航空自组网所具备的网络拓扑结构高动态变化、网络跨度大和网络链路不稳定等特点,给航空自组网网络协议设计,尤其是路由协议设计带来了严峻考验。为了便于未来在航空自组网路由协议设计方面开展深入研究,对航空自组网路由协议设计相关要求进行了全面的分析并对现有的路由协议进行了全面的调研。首先根据航空自组网的特点分析了航空自组网路由协议设计所需要考虑的因素、面临的挑战以及设计原则;然后,根据现有路由协议设计特点,对国内外已有航空自组网路由协议进行了分类综述与分析;最后,探讨了未来航空自组网路由协议设计的研究重点,为推动我国下一代空天地一体化网络研究提供了参考。

一种基于空洞节点检测的可靠无人机自组网路由协议

针对高动态无人机自组网中节点之间链路生存时间(Link Live Time,LLT)短和节点遭遇路由空洞次数多的问题,提出了一种基于空洞节点检测的可靠无人机自组网路由协议——GPSR-HND(Greedy Perimeter Stateless Routing Based on Hollow Node Detection)。GPSR-HND协议中,转发节点通过空洞节点检测机制检测邻居节点状态,将有效邻居节点加入待选邻居节点集;然后基于层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)的多度量下一跳节点选择机制从待选邻居节点集中选择权重最大的邻居节点贪婪转发数据;如果待选邻居节点集为空,则从空洞邻居节点集中选择权重最大的空洞节点启动改进的周边转发机制,寻找可恢复贪婪转发模式的节点。与GPSR-NS协议和GPSR协议相比,GPSR-HND协议表现出了更好的性能,包括平均端到端时延和丢包率的改善,以及吞吐量的提高。

基于模糊逻辑的移动自组网AODV稳定路由协议改进方法

针对移动自组网中节点高速运动、网络拓扑变化剧烈导致的网络性能下降问题,在无线自组网按需平面距离向量(Ad hoc On-demand Distance Vector,AODV)协议基础上,提出一种基于模糊逻辑具有链路稳定感知意识的移动自组网路由协议(Fuzzy Stable AODV,FS-AODV)。选择链路维持时间和邻居节点变化度作为链路稳定程度的考量指标,从模糊逻辑的理论出发,将两个链路稳定指标融合为评价该链路稳定性的综合稳定值,并作为最终的稳定路径决策依据。仿真结果表明,该方法在动态环境中的网络性能优于AODV,对节点高速运动引起的拓扑变化有很好的适应性,也验证了基于经验设计的用于融合链路稳定指标的模糊规则的合理性。

面向任务的无人飞行器自组网OLSR协议

无人飞行器(unmanned aerial vehicle,UAV)自组网的路由研究多以性能指标出发、忽略无人飞行器网络的任务驱动性,与实际需求动态耦合弱、适用性不强。针对该问题基于无人飞行器多任务网络提出了面向任务的无人飞行器联盟组网架构,提出了无人飞行器联盟的任务自适应优化链路状态路由协议(task adaptive optimized link state routing,TA-OLSR)。基于模糊逻辑设计拓扑稳定度计算方法,利用拓扑稳定度实现TA-OLSR控制消息的自适应广播,同时结合稳定度设计新的多点中继选择策略。仿真结果表明,TA-OLSR算法能从宏观面向任务的角度出发,实现不同任务下的良好自适应性,提升数据包投递率,减少冗余信息传播,降低网络开销,有效提高整体网络性能。

基于蚁群算法的移动自组网AODV路由协议动态优化研究

现有的AODV路由协议优化研究大多采用高延迟方式。本文对AODV路由协议进行动态优化,并采用蚁群算法对其进行优化。通过对路径规划中的避障规则及关键节点的敏感度进行修正,增加关键路径上的信息素含量,设定信息素水平分区,进而对通信传输最优路径的辨识与规划进行优化。利用蚁群算法,将每个结点的信息素辨识结果与蚁群算法相结合,求得最佳传播路径。试验表明,经过优化的路由通信数据传输平均时延维持在0.3—0.45秒之间,可以有效缓解移动自组网拥塞状况,并且路径节点的变化也逐渐平稳,总体工作效率与性能得到了显著提升。

基于簇结构的集群无人机自组网路由协议

为了提高集群无人机自组网各个链路的质量,提升自组网网络节点分组投递率,进而增强其可扩充性,文章引入簇结构设计了一种全新的无人机自组网路由协议。建立无人机节点位置预测模型,获取节点位置的动态变化信息。对集群无人机自组网分簇链路质量进行计算,优化自组网网络的整体性能。划分集群无人机节点无线传输区域,基于簇结构设计路由协议。实验分析结果可知,新的自组网路由协议在节点移动速率逐渐增大的趋势下,节点分组投递率较高,说明本文设计的路由协议性能较好。

自组网环境下基于模糊控制的自适应动态源路由协议

自组网是由一组带有无线收发装置的移动节点纽成的一个能够支持多跳的临时性的计算机通信网络,大多数节点是 由有限寿命的电池来提供的,因此能量保护策略成为设计该类网络路由协议的一个重要依据．同时,拓扑的动态变化是该类网 络的另一主要特征,它将影响路由的稳定性．通过对节点当前剩余电池能量和邻居节点之间链路稳定性的观察,并使用模糊逻 辑控制策略,文中提出了一种基于动态源路由的自适应路由协议,仿真表明该协议有效地延长了网络的生存时间,并提高了报 文提交率．

一种新的高动态军事航空自组网路由协议

提出了一种新的基于地理位置的高动态军事航空自组网路由协议(HDMARP),给出了在不同运行模式下分组转发的路由选择机制。仿真结果表明,HDMARP路由协议相对于其他已有的Ad hoc网络路由协议分别在平均时延、报文交付率以及路由开销等方面具有更好的协议性能,能够较好地满足军事航空自组网的高动态需求和作战应用,对军事航空自组网路由协议的研究与应用具有一定借鉴。

改进型安全自组网按需距离向量路由协议研究

提出了一种新的效能较高的具备安全鉴别功能的自组网按需距离向量路由协议ESAODV。该安全协议采用HORSEI认证机制,其签名和验证的计算速度比公钥算法快很多,它的安全性基于单向散列算法,且不需收发者之间的时间同步。理论分析和网络仿真结果表明,与最新因特网协议草案所提出的方案相比,安全协议ESAODV具有较好的性能和实用性。

高动态无线自组网路由协议设计

针对节点快速移动过程中网络建立时间较长,数据端到端传输时延无法得到可靠保障,并且由于维护动态网络连接性造成网络开销较大等方面的问题,提出了一种无线自组网路由协议,通过分簇算法快速将网络分为多个簇,每个簇包括簇首节点、成员节点和簇间网关节点。该协议能够应用于快速移动节点构成的高动态无线自组织网络中,实现了先应式和反应式路由算法进行了有机结合,能够在快速变化的拓扑结构中为未知路由提供优化的路由结果,利用较小的网络开销实现网络快速构建和数据端到端的实时传输。

自组网按需路由协议中路由缓存生存期的研究

在自组网按需路由协议中,为了避免为每一个数据包重复引发路由发现过程,需要对路由条目进行缓存。路由缓存的生存期(TTL)对协议性能有着重要的影响。通过大量的基于ns-2的仿真实验详细分析了在不同的自组网环境下路由缓存生存期对按需路由协议性能的影响,包括端到端延迟、传输成功率和协议控制开销等,对TTL值设置过小导致的路由缓存条目删除过早和TTL值设置过大导致的删除过迟等的影响进行了讨论,分析了不同网络场景下最优路由缓存生存期的可能取值,为动态调整路由缓存生存期提供了依据。

基于链路生存时间预测的高动态飞行自组网组播路由协议

针对飞行自组网(FANETs)中因节点高速移动导致链路频繁断开的问题,提出一种具备链路生存时间预测与路由自主修复能力的高动态FANETs组播路由协议。根据相邻节点间距离的变化情况预测邻居节点间剩余链路生存时间,同时基于预测结果并结合路由跳数、剩余能量等因素对链路质量作出综合评价,选出最佳中继节点以提高路由的可靠性。此外,通过局部路由修复与全局路由刷新相结合的策略对所建立路由进行动态维护,缓解节点高速移动引起的链路频繁断开问题,提高数据递交率。实验结果表明,在不同场景下,该协议在数据递交率、网络吞吐量、路由开销等方面均优于经典组播路由协议ODMRP。

移动自组网基于动态簇的MAC协议与QoS路由

论文针对移动自组网提出了一种基于动态簇的MAC协议和QoS路由算法,使用全分布式动态簇生成算法实现了对网络拓扑的分簇与维护;利用正交编码原理和蜂窝小区技术实现了基于动态簇的MAC协议;融合资源预留、移动预测和后备路径技术实现了具有QoS保障的路由算法。仿真结果对比表明:在满足QoS条件下,它提高了路由效率。

基于蚁群算法的移动自组网AODV路由协议动态优化

目前研究的移动自组网AODV路由协议优化方法数据传输时延较高。为了解决上述问题,研究了移动自组网AODV路由协议动态优化方法,提出基于蚁群算法优化了路由通信传输路径的规划方法。调整了路径规划的避障规则和关键节点敏感度,增强了关键路径节点的信息素浓度并设置了信息素等级划分,进一步优化了通信传输最优路径的识别与规划方案。通过对各节点信息素的识别结果,通过蚁群算法进行计算,求出最优解,则可以得到最优传输路线。从实验结果来看,优化后的路由通信数据传输平均时延保持在0.3~0.45 s,说明能够降低网络拥堵情况,路径节点变化趋于稳定,整体的工作效率和性能都有明显优化。

无线自组网路由协议研究

分析了当前无线自组网路由协议所面临的问题与挑战,对主动路由和按需路由中的几种代表性路由协议进行了介绍。给出了无线自组网路由协议应满足的7点需求,并在此基础上,对所介绍的路由协议进行了比较。对无线自组网路由协议的具体实现技术进行了探讨,分析了在OSI参考模型的第二层和第三层实现无线自组网路由协议的优点和缺点。

自组网QoS路由协议综述

自组网是一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的临时性的自治系统。随着网络的发展和用户需求的不断提高,自组网的服务质量(QoS)问题已成为当前研究的热点。综述了自组网QoS路由协议研究方面的一些最新进展,并对该研究所提出的主要QoS路由协议进行分析、对比,有助于QoS路由协议的进一步研究。

无线移动自组网安全路由协议的分析与研究

针对无线移动自组网路由协议的安全问题,重点研究安全路由协议的设计方法。首先介绍Adhoc网络的本质特点,分析了Adhoc网络中存在的安全问题;然后对移动自组网安全条件进行了归纳,笔者重点介绍了包括SRP,SAR与ARAN在内的有代表性的几种安全路由协议的设计思路及其特点,并针对每种安全路由协议,分析了其中的安全特性。通过综合比较与分析,笔者提出设计安全路由协议的关键技术。

自组网AODV路由协议中断链修复的改进

介绍了自组网和路由协议,对AODV路由协议中的断链问题进行了分析和仿真,提出了对其进行优化的方案并给出具体实现。优化方案使用了本地的反向路由重建方法,通过广播一个链路修复消息同时完成了路由查找和路由建立的任务。与传统的路由重建方式相比,可以节省在重建路由时引入的时延,并在一定程度上减少了路由重建的额外开销,以更好地适应自组网的应用环境。

自组网环境下基于QoS的路由协议

自组网是一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的临时性的自治系统 .在这种环境中 ,由于节点无线通信覆盖范围的有限性 ,需要借助其它中间节点进行分组转发到达信宿 .常规路由协议在自组网环境无法有效地正常运行 .文中首先描述了自组网的概念和特点 ,在此基础上提出了自组网环境下的基于 Qo S的路由协议 .该路由协议的主要思想是根据无线链路两个重要指标 :平均错误分组率和生存时间进行路由发现、选择和维护 .相对于跳数而言 ,它们向用户提供了最有可能满足特定 Qo

无线自组网按需路由协议比较研究

Ad Hoc网络是一种移动自组织多跳网络。路由协议是移动节点互相通信的基础,因此成为当前自组网体系结构中的研究热点。本文介绍被多数无线自组网所采用的按需路由协议DSR和AODV,并仿真分析了两种协议的网络性能和各自特点。