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

1、移動自組織網(wǎng)絡(Mobile Ad hoc Networks，MANET)是一種新型無線移動通信網(wǎng)絡，由于具有組網(wǎng)快速、靈活、可靠性高、抗毀性強的優(yōu)點，MANET特別適用于無架設固定通信設施的特殊場合。隨著人們對航空通信重視程度的加深，相關學術研究人員提出了航空自組織網(wǎng)絡(Aeronautical Ad hoc Networks，AANET)的組網(wǎng)概念。在AANET的研究中，網(wǎng)絡拓撲快速變化的特性造成頻繁的通信鏈路斷裂問題引起相關研究人

2、員的廣泛關注。因此，設計適用于AANET的網(wǎng)絡路由協(xié)議成為該領域的研究熱點。同時，選擇什么樣的網(wǎng)絡測試方法對航空白組織網(wǎng)絡路由協(xié)議性能進行有效、可靠地驗證成為一個亟待解決的問題。
　　本文重點進行了基于EXata環(huán)境的半實物網(wǎng)絡仿真平臺的開發(fā)，利用半實物仿真的方法對航空自組織網(wǎng)絡路由協(xié)議的性能進行驗證;研究了現(xiàn)有的無線自組織網(wǎng)絡路由協(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用于航空自組織網(wǎng)絡的問題，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。本文的主要貢獻如下:
　　1、基于EXata環(huán)境的半實物網(wǎng)絡仿真平臺的開發(fā)。一方面深入了解了EXata環(huán)境下的半實物網(wǎng)絡仿真模塊AutoIPNE，熟悉了開源函數(shù)包libpcap、libnet功能的實現(xiàn)，掌握了半實物網(wǎng)絡仿真原理;另一方面根據(jù)半實物仿真環(huán)境下半實物節(jié)點提供真實業(yè)務的需求，進行了嵌入式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)研制的半實物節(jié)點基礎上，通過EXata半實物網(wǎng)絡仿真環(huán)境的搭建，完成了整個半實物網(wǎng)絡仿真平臺的開發(fā)工作，為后續(xù)針對航空自組織網(wǎng)絡路由協(xié)議的性能驗證做好了準備。
　　2、基于鏈路有效性的航空自組織網(wǎng)絡跨層路由協(xié)議的實現(xiàn)。針對航空網(wǎng)絡拓撲變化較快導致的鏈路頻繁斷裂問題，在總結現(xiàn)有無線自組織網(wǎng)絡路由協(xié)議的基

5、礎上，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)點的移動狀況以及位置信息，結合移動模型建模過程中推導出來的節(jié)點間相對距離的一步狀態(tài)轉移概率矩陣，得出鏈路有效性的推導公式，進而對鏈路的有效性進行預測。利用協(xié)議?？鐚釉O計的方法，將鏈路有效性預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)絡跨層路由協(xié)議(Link Availability Prediction-basedRouting，LAPR)。最后通過基于EXa