软件定义航空集群机载战术网络

作者： 赵尚弘   陈柯帆   吕娜   王翔   赵静   来源： 通信学报 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 网络服务   航空集群   软件定义网络   任务规划   机载战术网络  

描述： 航空集群是受生物集群行为启发而产生的一种全新航空作战力量体系,在引发未来航空作战力量运用方式产生新变革的同时,也将给作为集群成员间联系与沟通纽带的机载战术网络(ATN,airborne tactical network)带来全新的挑战。基于航空集群作战应用需求,对航空集群机载战术网络(ATNAS,airborne tactical network of aeronautic swarm)进行了介绍,分析了航空集群作战应用对航空集群机载战术网络的基本能力需求,总结了将软件定义网络(SDN,software defined network)设计思想运用于航空集群机载战术网络构建的优势;在此基础上,提出软件定义航空集群机载战术网络(SDATN-AS,software defined airborne tactical networking for aeronautic swarm),并对其基本架构进行了阐述;归纳总结了软件定义航空集群机载战术网络的未来研究方向和挑战。对支持未来航空集群成员间高效信息交互的机载战术网络形态进行了探索,为明确未来机载战术网络的演进方向提供了参考和借鉴。

面向航空集群云网络的航空数据链MAC协议

作者： 吕娜   陈柯帆   来源： 系统工程与电子技术 年份： 2016 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空集群　　云网络　　数据链　　媒体接入控制协议　　可变带宽信道分配　　正交频分多址  

描述： 针对未来航空集群作战的全新网络需求,提出了“航空集群云网络”的概念,设计了网络通信层面与任务需求层面耦合机制,为航空集群网络的具体通信技术研究提供了参考,并在此基础上结合基于正交频分多址(orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)的可变带宽信道分配技术设计了一种面向航空集群云网络的媒体接入控制协议(aeronautic swarm cloud network oriented media access control protocol,ASCN-MAC)。详细设计了协议的任务需求认知机制,为智能化任务规划决策提供了通信支撑,并从需求出发,基于OFDMA的特点,提出了面向任务需求的层次化信道资源预约方式和信道资源贪婪预约算法。仿真结果表明,ASCN-MAC协议在任务规划决策的通信支撑能力、吞吐量性能和实时性上均具备较强的优势,可以满足新的作战样式下大量面向任务需求信息的可靠低时延传输。对全新作战样式下新一代航空数据链的研究具有一定的参考、借鉴意义。

面向软件定义航空集群机载网络的更新策略

作者： 吕娜   邹鑫清   陈柯帆   朱海峰   来源： 系统工程与电子技术 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空集群   机载网络   软件定义网络   可靠性   网络更新  

描述： 软件定义网络（software-defined networking , SDN）的出现为突破机载网络在航空集群作战应用背景下存在的性能瓶颈提供了全新的思路。针对航空集群机载网络的更新问题，提出适用于软件定义架构下航空集群机载网络的更新策略——可靠性增强的两阶段提交更新策略（reliability-enhanced two-phase commit, RE-TPC）。首先设计最高可靠性算法以及多路径算法搜索下发指令消息的高可靠路径。然后引入基于ACK消息的确认机制和ACK消息高效融合传输机制，进一步提升网络更新过程的可靠性和实时性。仿真结果表明，与已有经典网络更新策略相比，本文所提更新策略有效提高更新的可靠性，同时更新持续时间更低、开销更小。

面向软件定义航空集群机载网络的更新策略

作者： 吕娜   邹鑫清   陈柯帆   朱海峰   来源： 系统工程与电子技术 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空集群   机载网络   软件定义网络   可靠性   网络更新  

描述： 面向软件定义航空集群机载网络的更新策略

一种面向航空集群的集中控制式网络部署方法

作者： 吕娜   刘创   陈柯帆   曹芳波   来源： 航空学报 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空集群   机载网络   软件定义网络   控制器部署   控制平面架构  

描述： 软件定义网络(SDN)的发展为机载网络构建提供了全新的设计思想。针对航空集群环境下控制平面的可扩展性问题,研究了混合层次式架构下的多控制器部署问题。首先,为实现对底层传输节点的弹性管控,通过扩展控制层级定义了本地控制器资源池。然后,为减少时间复杂度,实现本地控制器的快速部署,将传统的多控制器直接部署转化为子域划分和域内部署两个步骤,提出了基于节点密度排序的子域划分算法和基于改进多目标模拟退火的域内控制器部署算法。实验结果表明:与已有算法相比,所提算法在保证控制器的负载均衡基础上,可以有效减少网络控制链路的平均时延和平均失连率,同时时间复杂度更低,能够适用于大规模及动态网络环境下的控制器部署场景。

基于系统最优的航空信息网络流量均衡方案

作者： 高航航   赵尚弘   王翔   张晓燕   来源： 计算机科学 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： Wardrop均衡   航空信息网络   软件定义网络   无线通信   流量优化  

描述： 随着未来空战的需求,当前的航空信息网络逐渐暴露出种种不足,如针对不同作战任务网络应具备较强的差异化服务能力、网络中各平台节点间的信息不能得到及时共享、网络规模的增加导致网络中流量发生拥塞和网络架构更加臃肿等问题,而SDN的出现较好地解决了这一问题,通过将SDN与航空信息网络相结合,创新性地提出了一种软件定义航空信息网络。文中面向航空信息网络中的流量传输问题,针对网络中流量分布不均衡的情况,提出了一种基于系统最优(System Optiminzation,SO)的流量负载均衡方案。文中通过构建混合SDN/IP航空信息网络模型,在网络中利用SDN控制器的集中控制特性使SDN节点对业务流量进行多路径转发,进而实现对其调度优化,并定义链路拥塞系数和SDN数据流,以链路利用率最小为目标,利用Wardrop均衡理论分析求解,参照系统最优原则,并提出一种基于SO的流量均衡分配算法。为体现所提算法的优越性,仿真中同时设置了SMR算法和MSR算法,结果表明SOA算法在业务完成率与业务吞吐量方面均有显著提升,如在大规模网络中,MSR和SMR算法的业务完成率分别为58.4%和52.2%,而SOA算法的业务完成率大约为70.5%,性能分别提升了20.7%和35.1%,因此所提算法对网络中流量的转发实现了较好的处理,为解决未来航空信息网络下的流量传输问题提供了一种新思路。

面向航空信息网络的控制器可靠性部署方法研究

作者： 高航航   王翔   赵尚弘   彭聪   来源： 计算机工程 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 粒子群算法   航空信息网络   软件定义网络   网络可靠性   控制器部署  

描述： 在软件定义航空信息网络架构中，针对控制平面可扩展性问题提出一种多控制器部署方案，该方案包括集群域划分和域内部署控制器两个阶段。在集群域划分阶段，针对K-means算法初始聚心不稳定这一缺点，文中提出一种基于离散因子的改进K-means算法将航空信息网络划分为多个航空集群域；在域内部署阶段，以网络控制路径故障率最小为目标，采用一种离散粒子群优化算法对控制器进行部署，以此获得对网络的有效管控。仿真结果表明，本文所提方案在对航空信息网络合理划分的同时也保证了各控制器间的负载均衡，与其他部署方案相比，文中采用的离散粒子群优化算法能够有效地降低控制路径的故障率，为解决动态及大规模网络下的多控制器部署问题提供了一种新思路。

基于系统最优的航空信息网络流量均衡方案

作者： 高航航   赵尚弘   王翔   张晓燕   来源： 计算机科学 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： Wardrop均衡   航空信息网络   软件定义网络   无线通信   流量优化  

描述： 基于系统最优的航空信息网络流量均衡方案

2×2中继混合射频/自由空间光航空通信系统性能分析

作者： 张韵   王翔   赵尚弘   来源： 光学学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 中断概率   光通信   m衰落链路   Weibull分布   混合射频/自由空间光   Nakagami   2×2中继   exponentiated   平均误码率  

描述： 分布函数及累积分布函数,并推导了该系统平均误码率(BER)和中断概率的闭合表达式。仿真分析了大气湍流强度、孔径尺寸和调制方式对平均BER和中断概率的影响。结果表明,孔径平均效应可有效改善混合RF/FSO航空通信系统的性能,2×2中继通信系统性能明显优于1×1中继通信系统。

支持差异化服务的航空信息网络切片策略

作者： 宋鑫康   赵尚弘   王翔   来源： 航空学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空集群   资源聚类   网络功能虚拟化   网络切片   差异化服务  

描述： 针对航空集群各作战任务对网络性能需求的差异，研究了灵活耦合任务需求的航空信息网络切片问题。按照任务特性定义网络切片类型及性能特征，以任务资源需求为约束构建切片性能最优化整数规划模型，将网络切片构建问题分解为平台资源聚类和链路资源聚类2个步骤，提出了基于粒子群的平台资源聚类算法和基于感知节点的链路资源聚类算法。平台资源聚类阶段通过基于聚类因子排序的粒子群聚类算法进行迭代求解；链路资源聚类阶段，以各网络切片性能和链路负载率为优化目标，在平台资源聚类的基础上完成链路资源聚类。研究结果表明：所提算法构建的航空信息网络切片可满足不同任务对平台资源以及网络传输能力的需求，平台资源利用率和链路负载率显著改善。