一种航空自组织网络的通信半径设计与容量分析

摘要

目前航空通信主要依赖于两大系统,飞机通信寻址与报告系统(ACARS)和航空电信网(ATN),后者是前者的替代系统。随着民航业的快速增长,出现了航班Internet接入上网和基于性能导航两大需求,传统航空通信系统面临数据传输速率低、覆盖区域有限和飞机缺乏态势感知信息等挑战。在国际诸多解决方案中,实现空域中飞机之间网络化是一种趋势,无需地面基站的航空自组织网络的研究开始兴起。
　　本文即讨论一种由单条航路上飞机所建立的航空自组织网络(Aeronautical Ad-hoc Network)。飞机构成网络中的唯一种节点,彼此是一致的,不仅是数据包的发起者和接收者,而且是转发者。依据国际民航组织的相关规定,本文建立了单航线多高度层的二维网络拓扑模型,该模型具有二向异构的特点,鲜见于文献中。基于该模型,首先,本文定义了航空自组织网络中两种通信半径,并给出其理论表达式,最后仿真结果证明之。该结果界定了保证网络连通的最优通信半径,对飞机通信功率设计具有指导意义。其次,本文研究了航空自组织网络的容量与飞机密度、航路长度的关系,该结果阐明了飞机平均可实现的最大数据传输速率,并指明了提高飞机数据传输速率的方向。

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第一章绪论

1.1 航空通信系统现状与挑战

1.2 航空自组织网络

1.3 航空自组织网络的基础问题

1.4 本章小结

第二章航空自组织网络拓扑模型和假设

2.1 拓扑模型

2.2 基本假设

2.3 本章小结

第三章航空自组织网络中的飞机通信半径设计

3.1 研究动机

3.2 两种新颖的通信半径定义

3.3 必要连通半径

3.4 充分连通半径

3.5 仿真结果验证

3.6 本章小结

第四章航空自组织网络的容量分析

4.1 研究动机

4.2 相关假设和容量定义

4.3 网络容量上界

4.4 网络容量下界

4.5 理论结果分析

4.6 本章小结

第五章全文总结

5.1 总结和主要创新点

5.2 后续工作

参考文献

致谢

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