大规模战术互联网移动自组织路由协议优化技术研究

摘要

移动自组织网络(MANET)是一种多跳、临时的自组织系统，它是一种分布式网络，能够在没有基础网络设施的情况下，提供节点之间的相互通信能力。移动自组织网络在军事指挥通信领域有着广泛的应用前景，其中最为典型的应用就是战术互联网。
　　战术互联网(Tactical Internet，TI)可以看作是战场环境下的移动自组织网络，它是网络中心战在局部战场的表现，同时也是保障战场信息传输的基础设施。战术互联网中节点的通信资源和信道速率较为有限，并且网络拓扑动态变化，这些特点都给战术互联网组网方式和路由协议设计带来了新的困难与挑战。尤其是在大规模战场环境中，节点的移动性导致网络产生大量的拓扑消息，从而出现信道堵塞，通信延时过长等问题。因此，在构建大规模战术互联网过程中，路由协议的设计与优化起着至关重要的作用。
　　本文以当前美军最新推出的战术互联网技术构架一宽带网络波形(Wideband Network Waveform，WNW)为研究目标，以优化链路状态路由协议(Optimized Link State Routing Protocol，OLSR)为基础，结合分簇技术、跨层优化技术和模糊视觉技术，提出了适用于大规模战场环境的路由协议CH-OLSR(Clustered and Hazy Sighted OLSR)。相比于OLSR协议，CH-OLSR协议的网络控制消息不再进行全网广播，而是只在簇内广播;同时采用模糊视觉技术与跨层信息共享技术来降低拓扑控制开销;为了保障路由性能，CH-OLSR协议将网络节点分为簇首、网关、普通节点，网关负责簇间通信，仅将抽象的精简拓扑消息进行全网广播，以此来降低全网通信所产生的路由开销;通过设计具有可扩展性的网关选择策略来增强大规模战术互联网的稳定性。为了验证本文所提出的CH-OLSR协议的性能，文章采用OPNET网络仿真软件进行建模，并设计多种战场场景进行模拟测试，比较CH-OLSR与OLSR在不同网络规模、不同网关策略下的路由性能、业务收发情况、网络开销以及端到端延时。仿真结果证实了本文所提出的CH-OLSR路由协议能够有效地减少网络开销，降低带宽占用率，同时能够降低端到端延时，更适用于大规模战术互联网络。
　　本论文有助于推进我军对于大规模战场环境下移动自组织路由协议的研究，并且对新一代战术通信网络的发展具有重要的参考价值。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 课题研究思路

1．4 本文组织结构

2 移动自组织网络简介

2．1 移动自组织网络组织结构

2．1．1 平面结构

2．1．2 分簇结构

2．2 移动自组织网络路由协议

2．3 关键协议

2．3．1 OLSR路由协议概述

2．3．2 OLSR路由协议核心功能

2．4 本章小结

3 战术互联网络CH-OLSR协议设计思路

3．1 分簇式算法

3．1．1 簇结构逻辑设计

3．1．2 簇维护算法设计

3．2 通信逻辑的设计思路

3．2．1 网关选举策略

3．2．2 网关卸任策略

3．3 抽象骨干网设计及路由管理算法

3．3．1 抽象骨干网设计

3．3．2 路由管理算法

3．4 本章小结

4 战术互联网络CH-OLSR路由协议仿真设计

4．1 消息报文的设计

4．1．1 OLSR原有消息的改进

4．1．2 CH-OLSR新消息分组的设计

4．2 节点维护本地表设计

4．2．1 邻居表

4．2．2 簇检测表

4．2．3 候选网关表

4．2．4 网关表

4．2．5 簇链路状态表

4．3 算法流程

5 CH-OLSR仿真建模及结果分析

5．1 OPNET Modeler介绍

5．2 CH-OLSR协议模型构建

5．2．1 网络模型

5．2．2 节点模型

5．2．3 进程模型

5．3 仿真验证与结果分析

5．3．1 场景规模对性能的影响

5．3．2 网关选择策略对性能的影响

5．3．3 结果分析

5．4 本章小结

6 总结

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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