航空自组网MAC协议与研究方法综述

随着移动自组网在航空通信中应用研究的不断深入和拓展,出现了全新的研究领域—航空自组网.由于航空自组网的特殊性,使得其媒体接入控制(MAC)协议与传统的自组网有很大的区别.对航空自组网发展现状进行了介绍,分析了当前主要的MAC协议的技术特点,并进一步对MAC协议的研究方法做出总结.     

航空自组网贪婪地理路由协议研究

在全面总结航空自组网路由协议研究现状的基础上,针对大尺度、高动态的航空通信环境,仿真评估了贪婪地理路由协议GPSR的适用性。仿真结果表明,当飞行器低速运动时,GPSR协议能够较好地适应航空自组网环境,性能优于AODV协议,然而当飞行器运动速率增大后,GPSR协议性能下降,难以满足高动态航空通信的需求,必须对协议中周期性HELLO发送机制、贪婪转发策略等方面进行改进。     

基于地理信息的航空自组网安全路由算法

地理信息路由是提高航空自组网性能的有效途径,针对地理信息路由安全性无法保证的问题,提出一种适用于高动态网络的安全地理信息路由算法。基于身份的签名和加密实现了节点认证、消息认证及加密传输,保证了地理信息的可靠性和安全性;在下一跳选择时,综合评估节点的位速因子和信任因子,选择最优下一跳。通过进行安全性和计算开销分析,表明该算法有效可行;实验仿真结果表明算法能够显著提高网络性能和安全性。     

航空自组网漫游接入认证方案

当飞机节点漫游到外地空域通信时必须经过身份认证,而现有的认证方案无法同时满足认证的匿名性和高效率,因此针对航空自组网设计了一种基于身份的漫游接入认证方案.在本方案中飞机节点使用由认证服务器生成的部分私钥与用户生成的秘密值共同产生的签名私钥,与外地空域内的飞机节点进行身份认证.外地飞机节点使用的签名验证算法的验证结果是一个常量,在保证漫游接入认证安全性的同时实现了用户匿名性和不可跟踪性.而且本方案避免了复杂的双线性运算,提高了漫游接入认证的效率.分析表明,该方案同时具有安全性和效率上的优势.     

基于网络编码的航空自组网安全路由算法

针对航空自组网路由可靠性低及安全性差的特点,提出了基于网络编码的安全路由算法NC-SRP。该算法基于地理位置信息确定协作编码簇进而构建多路径传输网络,保证了源节点和目的节点的匿名性;将消息编码后连同编码向量进行分割转发;协同簇内节点对消息重编码并多播,对累积编码向量重编码后分散转发,从而可以在不需要密钥的情况下保证消息的安全性。理论分析与仿真实验表明,NC-SRP提高了消息的安全性的同时依靠网络编码的优势提高了路由的性能。     

自组网中基于可信度评价的安全分簇策略

着眼于分簇这个安全问题，提出了一个新的安全分簇算法，以节点的可信度值作为选举簇头的标准，使簇头具有较高的可信度，以提高网络的安全性。并从理论上和实验仿真上证明了此算法能保证网络的连通性、安全性，且性能明显优于其他分簇算法。     

基于圆周运动的自组网移动模型研究

自组网仿真研究大多基于特定的移动模型,而移动模型中节点空间概率分布是研究和评价自组网性能的理论基础.然而,现有的自组网移动模型存在诸多缺陷(如不现实的移动场景、节点的非均匀分布等).在分析和比较现有移动模型的基础上,提出一种基于圆周运动的移动模型,推导出移动节点的二维概率密度函数公式.理论分析和仿真实验表明,该模型能够克服现有移动模型的这些缺陷,为仿真和评估自组网的性能提供了精确的理论模型.     

航空自组网MAC协议综述

媒体接入控制协议MAC(Media access control protocol)是航空自组网的关键技术之一,主要解决多个飞行器如何高效共享通信信道的问题,直接影响着网络的吞吐量、传输时延、网络规模和组网灵活性。由于航空自组网网络拓扑高速动态变化,节点分布尺度较大,高空无线信道质量较差等特殊性,其MAC协议和传统地面移动自组网MAC协议有着较大的区别。对航空自组网发展进行了介绍,概述了航空自组网对MAC协议的要求,并深入分析比较了当前几类主要的航空自组网MAC协议,最后进行了总结和展望。该综述为航空自组网MAC协议的研发和应用提供了一定的理论和技术基础。     

一种新的航空自组网混合路由算法

路由算法是航空自组网研究的重点和难点。针对目前对航空自组网高动态路由研究较少的现状,考虑到飞机节点高动态但局部结构相对稳定的特点,通过将ADS-B系统整合到路由表建立过程中,设计了一种基于分簇和地理位置信息的混合路由算法CGCR。应用ADS-B消息中的节点位速和飞行意向数据预测节点运动趋势,从而选择最优下一跳节点。通过扩大下一跳选择区域策略来避免路由空洞的产生。仿真结果表明,CGCR具有良好的性能。     

一种基于局部连通性的增强型车载网多跳广播协议

在车载网中,许多应用都依赖于可靠高效的消息广播。由于无线信道共享介质的特性,消息广播不得不面临广播风暴问题。概率广播是一类能抑制广播风暴的简单有效的方法,然而车载网中除DV-CAST以外的概率广播协议均未考虑稀疏节点场景下的网络分割问题。在分析和验证DV-CAST协议固有缺点的基础上,借鉴其利用局部连通性进行转发决策的思想,提出了一种基于局部连通性的增强型多跳广播协议。实验表明,提出的协议能在稠密节点及稀疏节点场景中均取得较好的可靠性并具有较低开销。     

退避算法在Ad hoc网络中的吞吐量性能评估*

针对现有的主要退避算法,通过一维马尔可夫链分析了指数退避算法、线性退避算法和多项式退避算法以及各自对应的有最大重传次数限制的退避算法在饱和Ad hoc网络中的吞吐量性能,为无线Ad hoc网络的MAC机制的性能优化提供了理论依据。分析表明,对重传次数进行限制会减小吞吐量,同时导致丢包率的增加。三种退避算法中,多项式退避算法的吞吐量最大,而冲突概率最小,指数退避算法的吞吐量和冲突概率在三种退避算法中均居于中间;此外,吞吐量随着竞争节点的个数增加而减小,其中线性退避算法减小的速度最快,指数退避算法次之。     

基于连通度的Ad hoc网络路由协议研究与仿真*

对Ad hoc网络各种路由协议进行仿真评估,分析它们在不同约束条件下不同度量的相对性能,是了解与学习路由协议性能的重要手段.目前的度量标准主要集中在吞吐量、延时、抖动、丢包率等QoS因子或路由负载、寻路时间等外部特性上,还没有以Ad hoc网络系统本身的连通度作为度量标准进行仿真,评价各种路由协议在不同试验条件下对于同一网络系统连通度的影响的相关研究.基于能量模型、节点密度、停留时间及移动速率四种约束条件对MANET提出的四种路由协议进行了关于网络连通度的仿真与评估,给出了这方面的初步结论.     

一种节能的Ad hoc网络路由协议

针对Ad hoc网络中移动节点能量有限的问题,综合考虑节点剩余能量和节点能量消耗速率两方因素,提出一种基于节点生存时间的路由算法MRL（Maximum Routing Life）。通过估算节点使用寿命,选择生存时间最长的路由,均衡移动网络中各节点的能量。引入NS能量模型,与Ad hoc网络中典型路由协议进行比较;仿真结果表明,与传统路由协议相比,新的路由协议有效地提高了Ad hoc网络性能。     

Ad hoc网络与Internet互联研究

Adhoc网络是一种特殊的无线网络,具有无中心、多跳、自组织的特性,这些特性为其获得访问Internet的能力来了很大麻烦。Adhoc节点如何配置IP地址,如何获得网关信息,如何提高其性能,如何保证访问Internet时的安全性,如何适应IP协议族中的各种协议和服务例如NAT和DNS,都受到其特性的影响。解决上述问题的一般方法得到了讨论并指出了发展方向。     

移动Ad hoc网络拓扑结构抗毁性测度模型

引入一种新的抗毁性指标——自然连通度,建立了考虑能耗的移动Ad hoc网络拓扑结构抗毁性综合测度模型,在此基础上确定了基于网络拓扑结构抗毁性的最优发射半径。实验分析表明,该测度模型能有效刻画移动Ad hoc网络拓扑结构的抗毁性,具有最优发射半径的网络拓扑结构能较好权衡网络结构抗毁性和网络生命期。     

Ad hoc网络中一种能效的QoS拓扑控制算法

越来越多的新应用要求在Ad hoc网络中能够提供QoS保证,对此提出了一种能效的QoS拓扑控制算法。该算法通过调整节点发射功率来构造新的网络拓扑以满足业务流对带宽和时延的要求,同时使得节点总的能耗最小。仿真结果显示该算法具有较好的性能,可以为移动网络中实现多媒体应用提供一种有效途径。     

具有路由过期预测的按需路由算法的设计

在Ad hoc 网络路由协议中,动态源路由DSR(dynamic source routing)协议是按需路由的典型代表.它的一个缺陷是对路由缓存中的路由缺乏相应的更新机制.通过对DSR路由协议缓存机制的研究,提出了一个基于历史的路由过期信息即主动过期和被动过期所占的权重,及当前网络信息对每条新加入的路由进行了存活期的预测,这个缓存过期值对于每一条新加入的路由都是动态设定的,它在一定程度符合当前网络的状况,能最终降低了因使用过期路由而带来的影响,从而达到了提高AD HOC网络性能的目的.     

Ad hoc网络体系结构研究

Adhoc网络体系结构的设计不同于传统网络的体系结构。首先阐述Adhoc网络的节点结构,比较了几种典型的网络结构,然后给出了一种用于Adhoc网络的协议栈。和其他模型不同的是,我们的模型在传输层和应用层之间增加一层中间件,屏蔽操作系统和网络的低层细节,同时增加通信的可靠性、安全性。     

一种适用于Ad hoc网络的交叠分簇路由算法

提出一种交叠分簇动态路由算法。新算法对现有分簇算法进行了两点改进。首先允许节点可以对多个分簇广播进行应答,从而将非交叠分簇改变为交叠分簇,网络拓扑也由树状结构变为纵向网状结构。其次允许同层的节点之间交换路由信息并建立路由,从而进一步增加了可选路径的条数。新算法克服了非交叠分簇算法只能得到一条最短路径的局限性,可同时得到多条可用路径。