航空自组网单、双向航路连通性研究

针对目前海洋空域中的航空自组网存在节点密度较小、连通概率较低的状况,提出了一种容延容断网络（DTN）的存储 运载 转发策略.从理论上分别推导出航空自组网中单、双向航路连通概率的数学表达式,并通过仿真实验验证了理论计算结果的正确性.进一步根据东亚和北美地区之间的实际航班数据仿真计算了北太平洋航路上航空自组网的连通概率.通过具体实例,分析了存储 运载 转发策略的有效性.结果表明,在航空自组网中,针对航班密度小的情况,采用该策略可以显著提高网络连通性.
关键词：
中图分类号： 文献标志码： A


Abstract：     

战术移动自组网脆弱性分析与仿真

针对战术移动自组网协议的安全性、脆弱性等问题,分析并仿真出适用于战术移动自组网的攻击方案,增强对敌方战场通信电台的控制能力,造成敌方战场通信指挥系统性能衰减甚至瘫痪.该方案从战术移动自组网的介质访问控制(media access control,MAC)层、内联网层、传输层的协议特征分析,解析战术网络电台在MAC层信道竞争接入、内联网层拓扑更新和传输层传输控制协议(transmission control protocol,TCP)的3次握手机制下存在的协议漏洞,并在NS3网络仿真平台中分层构建不同的攻击模型.该模型在内联网层解决了传统移动自组网中路由黑洞攻击不适用于战术移动自组网的问题,同时在传输层重构了TCP半连接队列机制.对比了攻击前网络性能的变化,仿真结果表明,各层实施的攻击技术都能有效降低战术移动自组网的网络性能,验证了所建攻击模型的合理性.     

移动自组网连接概率的仿真分析

连接性是在设计和仿真移动自组网时需确定的重要基础性问题．采用仿真分析的方法对移动自组网的连接概率进行了研究,利用仿真程序得出连接概率与节点发射半径及区域边界范围之间变化的数据,然后进行数据拟合,得到了移动自组网连接概率的公式表达式．     

中国空域国内航班飞行拓扑分析

基于中国空域航班飞行拓扑研究航空自组网将有利于满足未来航班对空中管制、信息共享等方面的需求,但现有研究未根据中国空域的具体情况对航班飞行拓扑进行分析.本文通过搜集真实的中国空域国内航班数据,把中国空域划分为东西部以及飞行情报区,同时借助NS2仿真,直观地分析比较中国空域一天以及每小时航班飞行拓扑.结果表明中国空域国内航班分布有很大差异,而航班数量与人口和第三产值呈现出较高的线性相关性.     

基于移动预测的高动态飞行器路由算法

临近空间自组网中一类特殊的飞行器--高动态飞行器,由于具有很高的移动速度,造成网络拓扑变化频繁,传统自组网路由算法难以满足要求.在研究临近空间自组网节点运行特点的基础上,提出了一种基于移动预测的高动态飞行器路由算法,采用按需路由策略,在高动态飞行器的飞行轨迹上设置"路标",通过"路标"指示的路由进行数据传输.利用网络仿真软件NS2进行仿真实验,结果表明,该路由算法具有良好的网络性能,适合应用于高动态飞行器.     

车载自组网的物理层研究

车载自组网能有效提高道路交通安全。物理层作为车载移动自组网的底层,是整个网络的基础,需要满足高速移动时提供实时可靠、有效的接入。基于802.11p国际标准,对采用OFDM技术的车载自组网物理层传输帧格式、通信链路中的时频同步技术、多普勒估计与校正技术、通信信道的估计、均衡技术进行研究设计。仿真结果表明,该物理层能够满足车载自组网对可靠性和有效性的要求。     

一种新的混合路由算法

低空领域内数量上飞机会急速增加,频繁的数据传递将会导致航空自组网中的通信开销急剧增大.为此,提出了一种适用于高速移动的低开销的航空自组网混合路由算法,其本质是通过将飞机节点的移动状态和节点度数这两个指标作为联合尺度以便能形成稳定的簇.在QualNet仿真平台上的实验表明,所提出的混合路由算法可以有效地减少簇的数目与在簇间簇成员的切换次数,因此可以降低通信开销,提高网络资源的利用率.     

超短波电台通信网络中的自组网路由协议应用研究

针对临时组网通信过程中使用超短波电台作为常用的通信手段,讨论了自组网技术在超短波电台通信网络过程中,组网路由协议在实现高效组网和有效数据传输所起的关键作用。进而设计了一种适用于军事指挥、抗震救灾等野外临时性工作的应用场景,对不同自组网路由协议进行了比较研究,并通过仿真和评估测试路由协议在超短波电台通信网络中负载情况及数据投递情况,从数据投递率和归一化路由负载两方面对路由协议进行了性能比较和分析。实验数据表明,DSR协议的性能表现具有明显的优势,分组投递率高,路由负载较小,比较适合移植到超短波电台通信网络中使用。此外,AODV协议具有较小的路由负载,也可应用于低带宽的超短波电台通信网络。     

一种支持视频流媒体QoS的互联网关发现方案

为了在自组网与有线网混合的互联(混合)网络中支持视频流媒体应用并保证服务质量,在传统的网关发现方案的基础上采用以流为单位进行路由的方法,并添加了根据当前网络状态与请求接入的视频流媒体质量要求关系的准入机制。另外,在将自组网参数化建模的基础上研究了自组网网络规模与整个网络容量的关系。仿真实验结果证明:该方案可以保证接入的视频流服务都能满足服务质量(QoS)要求,且实际容量可以达到网络最大容量的理论值。     

基于Bandit学习的航空集群认知抗干扰信道选择

为解决航空集群网络(ASNET)利用认知抗干扰频谱接入时会发生信道碰撞从而降低通信性能问题,研究了基于多臂赌博机(MAB)理论的航空认知抗干扰频域信道选择技术.首先,构建航空集群网络抗干扰信道选择MAB博弈模型,给出了准确估算动态集群网络电台数量的算法;然后,基于此先验信息提出碰撞规避(CA)的klUCB++抗干扰信道选择策略,并进一步推导出信道碰撞次数的理论上界.仿真结果表明:所提出的CA kl-UCB++抗干扰信道选择策略降低了电台频谱接入的碰撞概率和累积悔值(regret),能够有效提高航空集群网络的频域抗干扰通信性能.     

态势信息感知下的航空网络动态中继协议

复杂的作战环境造成航空网络的网络拓扑和信道环境复杂多变,给网络连通性的维持带来了挑战。为满足航空网络对网络连通性的需求,提出了一种基于态势信息感知的动态中继协议,并利用Exata网络仿真软件对所提协议性能进行了仿真分析。通过对无中继、固定中继以及采用所提中继协议的3种航空网络远距离航空平台间吞吐量性能进行分析对比,所提协议较好地提升了平台间吞吐量,表明协议能很好地维持航空网络的网络连通性。     

华北航空相依网络统计特征与鲁棒性分析

为了研究在极端恶劣天气、军事活动或空管设备失效等影响下,航空网络的安全性与有效性,构建由机场网络、航路网络、管制网络互相连接而形成的航空相依网络模型。结合华北地区的实际数据,对网络的特性以及网络的鲁棒性进行研究。分析结果表明三个层网络以及航空相依网络均是小世界网络,静态的航空相依网络的鲁棒性比动态的更好,网络的内边比网络的节点受失效的影响更大。结合分析结果,给出优化航空网络结构特性和提高航空相依网络鲁棒性的建议。     

基于小波神经网络的航空通信盲均衡方法

针对航空通信信道中,多径干扰带来的信号畸变以及信道记忆效应所产生的码间干扰会严重影响通信质量,且现有的均衡算法由于收敛速度较慢无法适应高速航空通信的需求。提出了一种利用均衡器输出信号构建反馈循环的小波神经网络盲均衡算法。该方法利用反馈循环来消除航空信道的记忆效应,并结合小波神经网络时频局域性的特性来消除航空信道的多径效应和信号畸变所产生的码间干扰。仿真结果表明,该方法可以有效提高盲均衡算法的收敛速度,并使输出的信号星座图更加清晰与紧凑,有利于码间干扰的消除,具有一定的实际应用价值。     

基于随机几何理论的多层异构网络的中断概率分析

针对包括由宏基站(MBS)、微微蜂窝基站(PBS)和毫微微蜂窝基站(FBS)覆盖服务的三层异构蜂窝网络进行研究,通过仿真实验分析了影响用户通信中断概率的因素.结果表明:PBS和FBS的发射功率选取适当值时,可以有效地降低中断概率.当第一层网络的信干比(SIR)门限值在0~12 d B范围内变化,第二层网络的SIR门限值小于第三层网络时,可以有效降低中断概率,最高可以降低10%.     

柔性网络计划计算机仿真算法实现

在传统的网络计划技术中 ,网络边长是固定的 ,这种网络模型不能很好地适应建筑工程的实践。本文提出边长可变的柔性网络模型 ,用以反映施工工序自身的随机性。在统计分析的基础上 ,建立了施工过程中各主导工序的概率模型 ,确定了相应的概率分布参数。然后 ,用计算机仿真的手段确定柔性网络的主要指标。在一次仿真计算中 ,每条边的边长是由符合其自身概率模型的随机数发生器产生的一个随机数 ,但在同一次仿真计算中边长是唯一确定的。这相当于对各工序的一次取样。对大量仿真计算结果进行统计分析 ,可以得到总工期及关键路线的概率分布结果 ,为施工管理提供更多的信息     

超立方体网络容错性的概率分析

用概率分析的方法研究在给定结点错误概率的情况下超立方体网络容错性的概率,证明了一个具有1024个结点的10维超立方体网络能够容许多达10%的错误结点而具有99％的概率确保正确结点的连通性;如果结点的错误概率不超过0.1％,则所有实际规模的超立方体网络(结点数可多达1万亿个)能够具有99.9％的概率确保正确结点的连通性.研究结果表明,所提出的方法也能够用于研究其他层次结构的网络和其他网络通信问题.     

静态和动态交换相结合的多粒度光交叉连接的新型结构

为了降低光网络中光开关矩阵的复杂度,减少交换端口的数目,降低网络阻塞率,提出了一种新型的可以同时支持静态和动态光交换的多粒度光交叉连接(MG-OXC)结构;采用新型路由选择和波长分配(RWA)算法,提出了支持这种多粒度光交换网络的整数线性规划(ILP)模型.实验结果表明,当网络负载较低时,这种新型的MG-OXC网络的阻塞率会大大低于传统的使用最短波长路由和随机波长选择策略的多层和单层MG-OXC;当网络负载相对较高时,这几种MG-OXC网络的阻塞率基本相同.这种模型不仅适用于新型的MG-OXC网络,也适用于传统的MG-OXC网络,有较强的兼容性.     

基于马尔科夫链模型的网络链路权重评价方法

网络链路权重评价是网络运维管理的重要依据?将马尔科夫链的转移概率引入到网络链路权重评价中,从概率的角度来衡量相邻节点的可达性;充分考虑链路?节点的故障性,将网络中任意两相邻节点的通信过程近似为马尔科夫过程,基于此,提出了基于马尔科夫链模型的网络链路权重评价方法?根据网络的关联矩阵得到1步概率转移矩阵,进而求得网络的多步马尔科夫转移概率矩阵,直至所有节点概率可达,通过累加相邻节点间概率来衡量链路可达性?通过算例分别分析了串联网络?桥式网络和复杂网络的链路权重评价问题?分析表明,该方法不仅能准确评价网络链路的权重,而且还解决了删边或缩边方法难以分析串联网络的问题,具有计算量小?易编程实现的特点?     

一种抖动窗口自适应的航空通信MAC协议QoS机制

根据面向“时敏目标”打击的航空通信系统信息传输要求,提出了一种差分服务媒质接入控制协议。协议采用多信道随机接入机制,通过信道忙闲程度自适应地调整各优先级业务的发送时延抖动窗口的方法,为各优先级业务提供差分服务。在分组排队阶段,建立了 M／G／1／K 排队模型,得到了稳定状态下发送缓冲区队列长度的概率;在分组服务阶段,建立了突发时延抖动自适应模型,得到了分组的平均服务时间;在分组传播阶段,建立了突发碰撞模型,得到了分组成功传播概率;然后推导了该协议的平均时延、传输成功率和系统吞吐量等性能指标的理论表达式,并给出了最大抖动窗口的设置原则。仿真结果表明,协议大大提高了系统重负载情况下高优先级业务的实时性和可靠性,适用于区分业务优先级且对高优先级业务的实时性和可靠性要求很高的航空通信组网系统。