跨洋民用航空自组网路由协议研究

【类型】学位论文

【作者】周启文 

【关键词】 航空自组网 跨层 多路由 负载均衡

【摘要】随着移动互联网的高速发展,为乘客提供宽带数据通信业务已经逐渐成为民航业的趋势。目前,民航客机在跨洋飞行中主要通过卫星中继进行通信,但是卫星链路具有时延大、带宽小、价格高昂等缺点。通过航空自组网技术实现跨洋民用航空宽带移动通信逐渐成为了该领域的研究热点。但是,跨洋民用航空自组网具有网络规模大,节点高速移动,带宽受限等特点,传统的无线自组网路由协议并不适用。因此,针对跨洋民用航空自组网的特点和需求设计可靠、高效的路由协议具有重要的意义。本文分析了跨洋民用航空自组网的特点,总结了国内外航空自组网路由协议的研究现状,并深入研究了MRPPS路由协议(Multipath Routing Protocol based on Path Stability,基于路径稳定性的多径路由协议)的工作机制。针对MRPPS协议的局限性,本文提出了一种基于跨层的改进路由协议(CL-MRPPS,Cross Layer based MRPPS)。本文的主要研究工作如下:①实现了跨层负载感知和并行多径路由负载均衡。MRPPS协议只使用一条主路径传输数据,当主路径失效后才启用备用路径,因此在高负载的情况下表现不理想。针对上述局限性,CL-MRPPS协议采用跨层设计的思想,从数据链路层提取节点接口队列的长度,实现负载感知,并设计了多路由之间负载均衡的算法,通过并行多径路由策略实现负载均衡。②改进了多路径之间的相关性。MRPPS协议的主备路径之间重合度较高,不利于负载均衡。CL-MRPPS协议在路由发现阶段采用最优转发的策略,只转发路径质量最优的路由发现分组。同时,节点只保存来自同一邻居节点的路由发现分组中路径质量最优的,保证多条路径之间具有不同的下一跳,降低了多条路径之间的相关性。③对数据链路层进行了多接口多信道的扩展。本文将信道划分为若干个子信道,同一节点的不同路径使用不同信道传输数据,从而减轻了网络中节点对信道的竞争,提高了并行多路由的效率。④设计与实现。从节点模型的多接口多信道扩展、前向路由建立、反向路由建立、路由维护、数据分组的转发等方面进行了设计,并在NS2网络仿真软件中进行了编程实现。仿真结果表明,在跨洋民用航空自组网中,CL-MRPPS协议可以有效地提高分组投递率和网络吞吐量,减小平均传输时延并改善时延抖动,是一种可靠、高效的跨洋民用航空自组网路由协议。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】重庆大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】曾孝平

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