基于半实物仿真的航空自组织网络跨层路由协议研究

【类型】学位论文

【作者】刘维康 

【关键词】 移动自组织网络 跨层路由协议 半实物仿真 EXata 嵌入式系统 ARM处理器

【摘要】移动自组织网络(Mobile Ad hoc Networks，MANET)是一种新型无线移动通信网络，由于具有组网快速、灵活、可靠性高、抗毁性强的优点，MANET特别适用于无架设固定通信设施的特殊场合。随着人们对航空通信重视程度的加深，相关学术研究人员提出了航空自组织网络(Aeronautical Ad hoc Networks，AANET)的组网概念。在AANET的研究中，网络拓扑快速变化的特性造成频繁的通信链路断裂问题引起相关研究人员的广泛关注。因此，设计适用于AANET的网络路由协议成为该领域的研究热点。同时，选择什么样的网络测试方法对航空白组织网络路由协议性能进行有效、可靠地验证成为一个亟待解决的问题。br 本文重点进行了基于EXata环境的半实物网络仿真平台的开发，利用半实物仿真的方法对航空自组织网络路由协议的性能进行验证;研究了现有的无线自组织网络路由协议，针对现有路由协议的路由选择策略不适合直接应用于航空自组织网络的问题，提出了一种基于链路有效性的跨层路由协议，为数据传输提供稳定、可靠的路由。本文的主要贡献如下:br 1、基于EXata环境的半实物网络仿真平台的开发。一方面深入了解了EXata环境下的半实物网络仿真模块AutoIPNE，熟悉了开源函数包libpcap、libnet功能的实现，掌握了半实物网络仿真原理;另一方面根据半实物仿真环境下半实物节点提供真实业务的需求，进行了嵌入式ARM-Linux平台的开发，主要包括:①嵌入式系统开发环境的搭建;②嵌入式Linux系统，包括Bootloader、Linux内核以及根文件系统的移植;③平台相关的硬件驱动的开发与移植;④视频传输系统的开发与移植。在开发研制的半实物节点基础上，通过EXata半实物网络仿真环境的搭建，完成了整个半实物网络仿真平台的开发工作，为后续针对航空自组织网络路由协议的性能验证做好了准备。br 2、基于链路有效性的航空自组织网络跨层路由协议的实现。针对航空网络拓扑变化较快导致的链路频繁断裂问题，在总结现有无线自组织网络路由协议的基础上，本文将链路有效性引入路由选择过程作为选择稳定路由的依据。根据节点的移动状况以及位置信息，结合移动模型建模过程中推导出来的节点间相对距离的一步状态转移概率矩阵，得出链路有效性的推导公式，进而对链路的有效性进行预测。利用协议栈跨层设计的方法，将链路有效性预测引入路由选择策略，提出基于链路有效性的航空自组织网络跨层路由协议(Link Availability Prediction-basedRouting，LAPR)。最后通过基于EXata环境的半实物网络仿真平台对LAPR协议的性能进行了验证。仿真实验表明该路由协议能够有效减少路由重建次数，延长路由有效时间，适用于航空白组织网络的通信环境。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】南京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】雷磊

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