基于半實(shí)物仿真的航空自組織網(wǎng)絡(luò)跨層路由協(xié)議研究.pdf

1、移動自組織網(wǎng)絡(luò)(Mobile Ad hoc Networks，MANET)是一種新型無線移動通信網(wǎng)絡(luò)，由于具有組網(wǎng)快速、靈活、可靠性高、抗毀性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，MANET特別適用于無架設(shè)固定通信設(shè)施的特殊場合。隨著人們對航空通信重視程度的加深，相關(guān)學(xué)術(shù)研究人員提出了航空自組織網(wǎng)絡(luò)(Aeronautical Ad hoc Networks，AANET)的組網(wǎng)概念。在AANET的研究中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇焖僮兓奶匦栽斐深l繁的通信鏈路斷裂問題引起相關(guān)研究人

2、員的廣泛關(guān)注。因此，設(shè)計適用于AANET的網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。同時，選擇什么樣的網(wǎng)絡(luò)測試方法對航空白組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議性能進(jìn)行有效、可靠地驗證成為一個亟待解決的問題。
　　本文重點(diǎn)進(jìn)行了基于EXata環(huán)境的半實(shí)物網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的開發(fā)，利用半實(shí)物仿真的方法對航空自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的性能進(jìn)行驗證;研究了現(xiàn)有的無線自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，針對現(xiàn)有路由協(xié)議的路由選擇策略不適合直接應(yīng)用于航空自組織網(wǎng)絡(luò)的問題，提出了一種基于鏈路有效性的

3、跨層路由協(xié)議，為數(shù)據(jù)傳輸提供穩(wěn)定、可靠的路由。本文的主要貢獻(xiàn)如下:
　　1、基于EXata環(huán)境的半實(shí)物網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的開發(fā)。一方面深入了解了EXata環(huán)境下的半實(shí)物網(wǎng)絡(luò)仿真模塊AutoIPNE，熟悉了開源函數(shù)包libpcap、libnet功能的實(shí)現(xiàn)，掌握了半實(shí)物網(wǎng)絡(luò)仿真原理;另一方面根據(jù)半實(shí)物仿真環(huán)境下半實(shí)物節(jié)點(diǎn)提供真實(shí)業(yè)務(wù)的需求，進(jìn)行了嵌入式ARM-Linux平臺的開發(fā)，主要包括:①嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的搭建;②嵌入式Linux系統(tǒng)

4、，包括Bootloader、Linux內(nèi)核以及根文件系統(tǒng)的移植;③平臺相關(guān)的硬件驅(qū)動的開發(fā)與移植;④視頻傳輸系統(tǒng)的開發(fā)與移植。在開發(fā)研制的半實(shí)物節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)上，通過EXata半實(shí)物網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境的搭建，完成了整個半實(shí)物網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的開發(fā)工作，為后續(xù)針對航空自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的性能驗證做好了準(zhǔn)備。
　　2、基于鏈路有效性的航空自組織網(wǎng)絡(luò)跨層路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。針對航空網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓^快導(dǎo)致的鏈路頻繁斷裂問題，在總結(jié)現(xiàn)有無線自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的基

5、礎(chǔ)上，本文將鏈路有效性引入路由選擇過程作為選擇穩(wěn)定路由的依據(jù)。根據(jù)節(jié)點(diǎn)的移動狀況以及位置信息，結(jié)合移動模型建模過程中推導(dǎo)出來的節(jié)點(diǎn)間相對距離的一步狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣，得出鏈路有效性的推導(dǎo)公式，進(jìn)而對鏈路的有效性進(jìn)行預(yù)測。利用協(xié)議?？鐚釉O(shè)計的方法，將鏈路有效性預(yù)測引入路由選擇策略，提出基于鏈路有效性的航空自組織網(wǎng)絡(luò)跨層路由協(xié)議(Link Availability Prediction-basedRouting，LAPR)。最后通過基于EXa