[發(fā)明專利]基于地理位置和速度信息的空中高速自組織路由方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110113779.4
• 申請(qǐng)日: 2011-05-04
• 公開（公告）號(hào): CN102186145A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盛敏;陳清平;史琰;李建東;張琰;遲凱;錢勝笑;李紅艷;張凡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/06
• 分類號(hào): H04W4/06;H04W40/02;H04W40/20;H04W40/24
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種空中高速自組織路由方法，可用于飛機(jī)的可靠通信。

背景技術(shù)

飛機(jī)的通信，一般都需要地面站的輔助，由于地球曲率的影響，地面站的通信范圍是受限的，這大大限制了飛機(jī)的活動(dòng)區(qū)域。為了給飛機(jī)提供穩(wěn)定可靠的通信手段，需要在地面上建設(shè)許多的通信站。為了使地面站的通信范圍盡可能的大，飛機(jī)和地面站需要使用的是穿透力和衍射能力強(qiáng)的電磁波，這類電磁波的波長比較長，頻譜資源較少，限制了其使用帶寬，信道速率比較低。

另一種常用的通信方式是衛(wèi)星通信，但是高昂的費(fèi)用，低速的通信速率，難以忍受的通信延時(shí)，都限制其不可能成為未來空中主要通信手段。

自組織網(wǎng)絡(luò)是由一組具有路由功能的節(jié)點(diǎn)組成的分布式無線多跳網(wǎng)絡(luò)，不依靠任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以消除地面站的限制，增大通信速率，滿足未來飛機(jī)對(duì)通信的要求。

在現(xiàn)有的自組織網(wǎng)絡(luò)研究中，國際互聯(lián)網(wǎng)組織設(shè)立了MANET(Mobile?Ad-hocNETworks)工作組去專門研究自組織路由協(xié)議，MANET也就是移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的簡稱。在MANET工作組下已經(jīng)產(chǎn)生了DSR和AODV這兩種成熟的路由協(xié)議，但是這兩種路由協(xié)議只適用于MANET這種低速移動(dòng)環(huán)境。在低速移動(dòng)環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜玩溌窢顟B(tài)會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)保持基本不變。但當(dāng)通信節(jié)點(diǎn)處于飛行這種高速移動(dòng)環(huán)境時(shí)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾?huì)發(fā)生劇烈變化，DSR和AODV會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中鏈路迅速斷開，造成已建立的路由快速失效，從而需要頻繁啟動(dòng)新的路由查找過程。查找新路由引入的廣播等分組增加了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞等問題，引起路由性能急劇地降低，造成高速環(huán)境下通信的穩(wěn)定性和可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明以解決現(xiàn)有路由協(xié)議在空中高速移動(dòng)條件下因網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇焖僮兓斐陕酚深l繁失效的問題為目的，提出的一種適應(yīng)空中通信節(jié)點(diǎn)高速移動(dòng)的自組織路由方法，以減少路由查找次數(shù)和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，降低產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞的可能性，增強(qiáng)高空通信的穩(wěn)定性和可靠性。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下：

術(shù)語說明：

群：由幾個(gè)通信節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一個(gè)通信域，本發(fā)明基于分群模型

表驅(qū)動(dòng)路由：無論是否有通信需求，節(jié)點(diǎn)周期廣播路由信息，維護(hù)路由表

按需路由：當(dāng)節(jié)點(diǎn)有通信需求時(shí)才進(jìn)行路由尋找，維護(hù)路由表

路由請(qǐng)求包RREQ：源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送的路由請(qǐng)求包

路由回復(fù)包RREP：目的節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的路由回復(fù)包

路由請(qǐng)求包RREQ轉(zhuǎn)發(fā)列表：中繼和目的節(jié)點(diǎn)用來記錄接收過的路由請(qǐng)求包RREQ信息的列表

鏈路生存時(shí)間：通信鏈路從此刻到鏈路斷開所經(jīng)歷的時(shí)間

路徑生存時(shí)間：路由請(qǐng)求包RREQ包所遍歷的路徑從此刻到因路徑上某條鏈路斷開而造成路徑斷開所經(jīng)歷時(shí)間

路由生存時(shí)間：路由從建立到因路由表中某條鏈路斷開而造成路由失效所經(jīng)歷的時(shí)間

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)步驟包括如下：

(1)分群步驟：將分散在有限空域中的飛機(jī)，以四到六架飛機(jī)組成一個(gè)群，群內(nèi)通信使用表驅(qū)動(dòng)路由機(jī)制，群間通信使用按需路由機(jī)制，將每個(gè)飛機(jī)都當(dāng)做一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都維護(hù)一個(gè)群內(nèi)路由表，每個(gè)群設(shè)一群主，群主需維護(hù)一個(gè)群間路由表；

(2)節(jié)點(diǎn)通信步驟：群內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間通信時(shí)，使用群內(nèi)路由表直接轉(zhuǎn)發(fā)分組至群內(nèi)目的節(jié)點(diǎn)，群間節(jié)點(diǎn)之間通信時(shí)，將數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)給群主后，由群主查詢?nèi)洪g路由表后再轉(zhuǎn)發(fā)，若群主的群間路由表沒有到目的節(jié)點(diǎn)的路由，則執(zhí)行步驟(3)；

(3)群間路由步驟：

(3a)群主生成路由請(qǐng)求包RREQ，將本節(jié)點(diǎn)的地理位置和速度信息填入路由請(qǐng)求包RREQ，初始化路由請(qǐng)求包RREQ中路徑生存時(shí)間為無窮大，以泛洪方式廣播該路由請(qǐng)求包RREQ；

(3b)路由請(qǐng)求包RREQ經(jīng)過一跳到達(dá)中繼群主，由上一跳節(jié)點(diǎn)和本節(jié)點(diǎn)的地理位置和速度信息計(jì)算出上一條鏈路的生存時(shí)間，將此鏈路生存時(shí)間設(shè)為路由請(qǐng)求包RREQ中新的路徑生存時(shí)間，將本節(jié)點(diǎn)的地址連同地理位置和速度信息填入路由請(qǐng)求包RREQ，并在本節(jié)點(diǎn)路由請(qǐng)求包RREQ轉(zhuǎn)發(fā)列表中記錄此路由請(qǐng)求包RREQ信息后，廣播該路由請(qǐng)求包RREQ；