一种基于最近相遇节点树的DTN多副本路由算法

在网络拓扑无法事先规划、节点运动有一定社区性、节点缓存能力与网络资源受限的DTN典型应用场景中,存在传统多副本路由算法无法完成的数据包多跳递交问题。针对这一问题与应用场景特点,在经典的Spray and Focus与Prophet算法基础上,提出了一种基于最近相遇节点树的DTN多副本路由算法,并使用基于NS-3的DTN仿真软件与4种经典多副本路由算法Epidemic、Spray and Wait、Spray and Focus、Prophet进行网络性能比较。仿真结果表明:最近相遇节点树机制改善了无法间接递交问题,且该路由算法在缓存平均占用量、递交率、网络有效开销比等网络性能指标上,相比4种经典DTN多副本路由算法均有明显提升。研究结果可对未来月表探测、地球社群网络等DTN典型场景的应用提供参考。     

适应拓扑变化的拥塞最小化网络更新策略

软件定义网络的出现推动了航空集群机载网络的发展，同时也为机载网络的一致性更新带来了挑战。针对拓扑变化导致的网络更新期间可用路径失效问题，提出适应拓扑变化的拥塞最小化网络更新策略。首先，为减少可用路径失效带来的数据包丢失，在更新之前采用重路由机制进行处理；然后，针对重路由机制可能引起的网络拥塞，设计了贪婪流迁移算法缓解拥塞；最后，通过瞬时拥塞最小化更新算法完成整个网络更新。仿真结果表明：与传统的拥塞一致性更新算法相比，所提更新策略用规则开销、瞬时网络拥塞方面的少量提高换取了网络更新期间数据包丢失的显著降低。     

有损链路环境下移动Ad Hoc网中一种具有能量效率和负载均衡的地理路由算法(英文)

由于地理路由的有效性和可扩展性,这类路由算法成为移动ad hoc网络(MANET)中的一个研究热点。然而,在真实不可靠的链路环境下,简单的贪婪转发会导致较低的投递率,并且缩短了网络寿命。因此在提高投递率的同时延长网络寿命是一个重要问题。在本文中,我们为有损链路的MANET提出了一种新颖的地理路由算法ELGR。它结合能量效率和负载均衡来做路由选择。第一,我们设计了一种基于数据包接收率PRR(packets reception rate)的链路估计方法,来提高能量效率。第二,每个节点通过了解邻节点的负载状况来达到转发时的负载均衡。我们的仿真结果表明,与几个典型地理路由相比,ELGR算法延长了网络寿命20%,并且显著提高了数据包的投递率。     

无人机自组网络多媒体数据传输路由算法研究

针对无人机自组网络多媒体数据传输中链路不稳定问题,提出了一种无人机自组网络多媒体数据传输路由算法。该算法在GPSR路由算法基础上,结合无人机多媒体通信的特点,充分考虑了位置、速度、运动方向这三个因素对选择下一跳节点的影响,从而达到同时兼顾三者和提高链路性能的目的。提出的算法具有开销小、可靠性高等优点,有效提高了分组交付率以及降低了平均端到端延迟,从而提高了无人机自组网络多媒体数据传输的性能。     

基于蚁群优化的能量均衡自适应路由算法

基于蚁群优化的WSNs路由算法具有蚁群优化自组织性、正反馈性和并行性的特点,在构造无线传感器网络中的最优路由时有很好的性能。但是蚁群优化构造最优解时带来的网络开销十分可观,不适合在路由维护阶段反复使用蚁群优化重构路由。考虑到蚁群优化的上述特点,同时针对无线传感器网络能量受限的特点,提出了一种基于蚁群优化的能量均衡白适应路由算法。该算法使用了新的信息素更新算子,算子中包含了网络能量水平因子,能够均衡网络能量消耗。在路由维护阶段,该算法使用了新的基于侦测蚂蚁的自适应路由维护机制,很好地降低了网络开销。     

基于改进A^*算法的无人机快速轨迹规划方法

针对旋翼无人机在三维障碍物环境中自主飞行时路径搜索速度慢、轨迹生成通常忽略无人机动力学特性的问题,发展一种基于改进A^*算法并同时考虑无人机动力学特性和运动学性能的快速轨迹规划方法。首先,在三维障碍物环境中运用改进A^*算法通过剔除部分网格节点降低A^*算法的节点计算量,提升算法的路径搜索速度;其次,以最小化飞行轨迹的四阶导数作为目标函数,以路径点处的位置、速度、加速度等各阶导数作为约束条件优化飞行轨迹;最后,在三维障碍物环境中对比A^*算法改进前后的路径搜索结果,并对优化的飞行轨迹进行仿真飞行测试。结果表明:改进A^*算法大幅降低了A^*算法的节点计算量,显著提升了路径搜索速度;且无人机能够始终以较小位置误差沿优化轨迹光滑连续飞行。     

一种基于编队的航空自组网混合式路由协议设计

航空自组网(AANET)是移动Ad Hoc网络(MANET)在航空通信领域的应用,具有快速、灵活组网及自组织、自我修复等优点。针对表驱动及按需路由协议用于航空自组网的缺陷,且考虑到航空节点大多存在编队飞行的特点,提出一种新的基于编队的混合式路由协议,并于QualNet仿真平台实现。结果表明,该协议在减少路由条目数量,降低路由开销上有明显优势。     

Ad hoc网络中的位置辅助路由

Ad hoc网络是由一群随机移动的用户终端组成的无须任何固定网络设备的自组织网络.位置辅助路由是Ad hoc网络中有别于基于拓扑路由的一种路由方式.它能利用节点的位置信息来指导路由发现、路由维护和包的转发,从而提高了路由的效率.Ad hoc网络包括限制性泛洪路由和分层路由两种类型,本文介绍了Ad hoc网络及其优缺点,并分析和定性比较了现有的位置辅助路由协议.     

考虑机场位置与航线流量影响的航空网络防御资源优化策略

传统复杂网络领域对网络防御问题的研究未考虑影响航空网络防御资源配置的主要因素,为此提出 一种考虑机场位置、航线流量等因素的基于航空网络实际的防御策略,来降低网络风险。首先,利用节点脆弱 性减少模型确定不同类型防御资源防御量与节点防御能力的函数关系;然后,对传统的重要度评价矩阵做出改 进,考虑航线流量、机场位置等影响航空网络防御资源配置的因素对节点进行重要度排序,并分析节点与整个 航空网络风险的关系;最后,在总防御资源量一定的情况下,利用模拟退火算法对各个节点配置的防御资源量 进行求解,使得网络总风险最小。通过对随机生成网络与中国航空网络的实验发现,该优化策略在分配防御资 源时,能够区分机场节点位置和流量的差异,相比于传统方法能够有效降低网络总风险。     

LEACH协议的改进与仿真研究

无线传感器网络由能量受限的节点组成,高效节能的路由算法是路由设计的关键问题。在LEACH算法的基础上,提出了一种新的分簇式路由策略,从簇头个数的确定、簇头选举方法对LEACH算法进行了改进,数据传输方式允许采用多跳方式与基站节点通信,仿真结果表明该算法具有降低网络能耗、延长网络生命周期的优点。     

Reinforcement learning based dynamic distributed routing scheme for mega LEO satellite networks

Recently, mega Low Earth Orbit (LEO) Satellite Network (LSN) systems have gained more and more attention due to low latency, broadband communications and global coverage for ground users. One of the primary challenges for LSN systems with inter-satellite links is the routing strategy calculation and maintenance, due to LSN constellation scale and dynamic network topology feature. In order to seek an efficient routing strategy, a Q-learning-based dynamic distributed Routing scheme for LSNs (QRLSN) is proposed in this paper. To achieve low end-to-end delay and low network traffic overhead load in LSNs, QRLSN adopts a multi-objective optimization method to find the optimal next hop for forwarding data packets. Experimental results demonstrate that the proposed scheme can effectively discover the initial routing strategy and provide long-term Quality of Service (QoS) optimization during the routing maintenance process. In addition, comparison results demonstrate that QRLSN is superior to the virtual-topology-based shortest path routing algorithm.     

Research of multi-path routing based on network coding in space information networks

A multi-path routing algorithm based on network coding is proposed for combating long propagation delay and high bit error rate of space information networks. On the basis of traditional multi-path routing, the algorithm uses a random linear network coding strategy to code data pack- ets. Code number is determined by the next hop link status and the number of current received packets sent by the upstream node together. The algorithm improves retransmission and cache mechanisms through using redundancy caused by network coding. Meanwhile, the algorithm also adopts the flow distribution strategy based on time delay to balance network load. Simulation results show that the proposed routing algorithm can effectively improve packet delivery rate, reduce packet delay, and enhance network performance.     

基于嵌入式系统的无线信息共享系统的设计

为满足电子侦察一体化的需要,对无线信息共享系统传输协议、网络拓扑结构和路由方式进行了研究。提出了一种无线信息共享系统结构。网络节点硬件主体由嵌入式111央控制模块与无线收发模块组成,并在巾央控制模块巾集成了多种接口用来外接信息采集模块。应用了IEEES02．11g协议和Ad—hoc网络路由方式,在WindowsCE平台上实现了网络节点间的数据文件共享。实验结果表明该系统可以在复杂的环境下稳定运行。     

大规模UAV编队信息交互拓扑的分级分布式生成

UAV编队信息交互拓扑的优化设计是保证UAV编队安全性和任务执行高效性的重要基础。目前队形保持下UAV编队信息交互拓扑生成算法局限于小规模编队,且优化目标单一。针对这一问题,采用了分级分簇结构扩展信息交互拓扑层级,以满足大规模场景,同时以提高编队续航能力和减少编队总通信代价为组合优化目标,提出了基于最小树形图的分级分布式领航-跟随者编队信息交互拓扑生成算法,并通过OMNeT++进行了仿真验证。实验结果表明在考虑位置误差传递迭代时,分级分布式领航-跟随者编队的总通信代价明显低于传统领航-跟随者编队,且通过周期性更新簇首,网络能耗更加均衡,提高了编队续航能力;在80架UAV编队规模下,分级分布式领航-跟随者编队生成算法能够在0.3 s内求解完成,相比于传统领航-跟随者编队算法,求解效率提高了约2.5倍;在100架UAV编队规模下,分级分布式领航-跟随者编队生成算法能够在0.4 s内求解完成,而传统领航-跟随者编队由于位置误差的传递迭代已不能保持原有队形。     

基于TDMA的联合自适应B-ACK与ACM的MAC协议

采用自适应块确认（B-ACK）减轻频繁握手造成的长延时,通过自适应编码和调制（ACM）来克服 吞吐量下降的问题,提出了基于时分多址（TDMA）的联合自适应B-ACK 和ACM 的MAC 协议,根据误包率 变化,自适应地调整节点接入网络的策略,从而解决现阶段航空无线协同网络存在的吞吐量低和延迟大的问题。     

基于北斗空时信息的安全通信方法

随着5G大规模商用和6G研发的启动,天地一体已成为未来移动通信发展的共识,然而空口边界被无限扩大,使无线通信安全面临着前所未有的严峻挑战,我国北斗三号卫星导航系统的全球位置信息服务为安全通信与定位导航的学科交叉提供了可能。提出了一种利用用户空时信息进行加密的安全通信方法,该方法是一种利用位置和时间唯一性的加密技术,通过北斗卫星导航系统的定位授时服务获取用户的空时信息,基于短报文业务实现信息共享,在传统加密算法的基础上提供额外安全层。该方法在密钥生成阶段提出了一种基于MD5信息摘要结合Logistic混沌映射的密钥生成算法(MD5-Logistic),使加密过程随位置变化而动态更新。仿真结果表明,该算法生成的密钥具有较高随机性,且有效降低了生成密文与明文间的相关性。在此基础上,为提升对定位误差的容忍能力,引入容忍距离概念,将解密范围从一点扩大为一个区域,使系统的鲁棒性及实用性得到显著提升。最后通过实测得到通信成功率与容忍距离间的关系,并给出合适的容忍距离。     

AeroMTP: A fountain code-based multipath transport protocol for airborne networks

Airborne networks(ANs) are special types of ad hoc networks that can be used to enhance situational awareness, flight coordination and flight efficiency in civil and military aviation.Compared to ground networks, ANs have some unique attributes including high node mobility, frequent topology changes, mechanical and aerodynamic constrains, strict safety requirements and harsh communication environment.Thus, the performance of conventional transmission control protocol(TCP) will be dramatically degraded in ANs.Aircraft commonly have two or more heterogeneous network interfaces which offer an opportunity to form multiple communication paths between any two nodes in ANs.To satisfy the communication requirements in ANs, we propose aeronautical multipath transport protocol(Aero MTP) for ANs, which effectively utilizes the available bandwidth and diversity provided by heterogeneous wireless paths.Aero MTP uses fountain codes as forward error correction(FEC) codes to recover from data loss and deploys a TCP-friendly rate-based congestion control mechanism for each path.Moreover, we design a packet allocation algorithm based on optimization to minimize the delivery time of blocks.The performance of Aero MTP is evaluated through OMNe T++ simulations under a variety of test scenarios.Simulations demonstrate that Aero MTP is of great potential to be applied to ANs.     

恶劣天气条件下航路网络修复优化

针对恶劣天气条件下可用空域资源不足导致的航班大面积延误问题,基于复杂网络修复理论和交通流分配理论,借鉴交通网络设计思想提出了一种航路网络修复优化策略。首先,建立了航路网络修复场景,基于气象信息生成了恶劣天气飞行受限区。然后,建立了上层模型以修复成本最低为目标函数、下层模型为多约束交通流分配模型的双层规划修复模型,应用改进粒子群算法对模型整体进行求解,结合K最短路径算法对下层模型进行求解。最后,提出局部和全局两类指标对航路网络修复效果进行评估。基于典型航路网络,以两类基础修复策略为对比方法,同时对比了实际运行结果,研究了不同修复策略的修复效果和适用性。仿真结果表明：航路网络修复优化策略既能弥补原有拓扑结构修复策略的结构受限不足,又能解决拓扑结构调整修复策略带来的巨额协调费用问题,能够保证在对正常运行航班干扰最小的同时,以最小的修复成本使所有受影响的航班都恢复正常运行,对于减缓航路拥堵和航班延误有极大的意义。     

基于北斗空时信息的安全通信方法

随着5G大规模商用和6G研发的启动,天地一体已成为未来移动通信发展的共识,然而空口边界被无限扩大,使无线通信安全面临着前所未有的严峻挑战,我国北斗三号卫星导航系统的全球位置信息服务为安全通信与定位导航的学科交叉提供了可能。提出了一种利用用户空时信息进行加密的安全通信方法,该方法是一种利用位置和时间唯一性的加密技术,通过北斗卫星导航系统的定位授时服务获取用户的空时信息,基于短报文业务实现信息共享,在传统加密算法的基础上提供额外安全层。该方法在密钥生成阶段提出了一种基于MD5信息摘要结合Logistic混沌映射的密钥生成算法（MD5-Logistic）,使加密过程随位置变化而动态更新。仿真结果表明,该算法生成的密钥具有较高随机性,且有效降低了生成密文与明文间的相关性。在此基础上,为提升对定位误差的容忍能力,引入容忍距离概念,将解密范围从一点扩大为一个区域,使系统的鲁棒性及实用性得到显著提升。最后通过实测得到通信成功率与容忍距离间的关系,并给出合适的容忍距离。