[發明專利]一種面向航空集群的網絡擁塞控制路由方法

有效

• 申請號: 201910056923.1
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109639588B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 呂娜;曹芳波;鄒鑫清;陳柯帆;周家欣;劉鵬飛;劉創;朱夢圓
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: H04L47/10
• 分類號: H04L47/10;H04L47/125;H04L45/12;H04L45/247
• 代理公司: 北京金宏來專利代理事務所(特殊普通合伙) 11641
• 代理人: 杜正國;陸華

本發明公開了一種面向航空集群的網絡擁塞控制路由方法，針對航空集群的網絡擁塞導致OLSR協議實時性下降問題，設計一種網絡擁塞控制路由算法，通過構建網絡負載評價體系，分別對節點負載、通信鏈路負載和任務子網負載進行量化評估，然后設計擁塞控制路由算法，將所定義的三種負載指標作為該算法的參數輸入，通過判斷這三類負載指標的具體數值與負載閾值之間的大小關系，確定哪些節點、通信鏈路和任務子網發生擁塞，在網絡中有針對性地實施負載均衡操作，從而使得整個網絡擁塞狀況得以改變，最后在OLSR協議運行過程中，通過實施該路由算法實現網絡的負載均衡，使OLSR協議實時性得到有效提升，為航空集群作戰任務順利實施提供通信保障。

技術領域

本發明屬于航空集群網絡技術領域，涉及一種面向航空集群的網絡擁塞控制路由方法。

背景技術

在航空作戰領域，由大規模、功能各異的有人/無人航空平臺組成的航空集群，已成為近年來重要的發展趨勢。以航空集群作戰為依托的航空集群網絡是一種新型網絡場景。航空集群網絡節點數量多、網絡規模大、分布范圍廣，同時節點的移動性強，網絡拓撲呈現多跳結構且時刻發生高動態變化。路由協議作為航空集群網絡的關鍵技術，對支撐航空集群作戰的通信需求起到至關重要的作用。

航空集群作戰中，往往由多類型、少量平臺組建機群編隊，實施集群攻擊、集群探測等具體的作戰任務。這種小規模任務編隊的存在，使得航空集群網絡中形成一個或多個任務子網。在戰場環境下，作戰任務的突發性往往導致網絡中節點、通信鏈路和任務子網的負載狀況產生不可預測性變化。例如網絡中突發傳輸帶寬需求較高的偵察圖像、視頻流、傳感器探測等信息時，將導致諸如態勢信息等其他類型業務無法分配到足夠帶寬資源，產生網絡擁塞的同時降低網絡傳輸性能。同時，作戰任務的改變往往導致網絡中節點、通信鏈路和任務子網的負載狀況隨任務而變化。例如單個執行戰場環境監測任務的平臺在發現目標后與其他平臺組建任務子網，實現目標協同跟蹤定位。在此過程中，平臺產生的業務由相對單一且少量的戰場態勢信息改變為目標探測、協同定位等大量、多種類型業務信息。

當航空集群網絡中存在大量信息傳輸需求時，受單個節點的緩存空間、節點數據處理與轉發能力、通信鏈路帶寬等諸多因素的制約，將導致不同程度持續的網絡擁塞。網絡擁塞的產生為航空集群網絡路由協議的實時性提升帶來了巨大挑戰。盡管OLSR協議相比其他類型協議具備較高的實時性，但是在面對航空集群網絡擁塞時，OLSR協議的實時性必然會受到嚴重削弱。 OLSR協議采用最短路徑算法獲取最優路由路徑，當傳輸路徑上節點緩存、鏈路帶寬等有限資源被占用時，新的信息傳輸需求將導致傳輸路徑上大量數據包的排隊、甚至丟包。戰場環境下，路由協議實時性的不足必然導致信息路由時延的增加，最終影響作戰任務的順利實施。

因此，在航空集群網絡面臨不同程度網絡擁塞的情況下，如何實現網絡的負載均衡，最大程度上減輕網絡擁塞對OLSR協議實時性造成的影響，成為當前亟待解決的難題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種面向航空集群的網絡擁塞控制路由方法。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種面向航空集群的網絡擁塞控制路由方法，包括如下步驟：

步驟一、分別評估網絡節點、通信鏈路和任務子網的負載狀態并構建網絡負載評價體系；

步驟二、設計網絡擁塞控制路由算法并將評價指標作為算法的輸入；

步驟三、根據算法輸出結果實施有效的網絡擁塞控制。

具體地，所述步驟一中的網絡負載評價體系包括定義節點負載指標、定義通信鏈路負載指標和定義任務子網負載指標。

具體地，所述節點負載指標的定義方法，包括：