空海自组网随机接入仿真研究

针对无人机在远海远域协同任务过程中的空海信息协同共享需求,提出了一种基于优先级传输的动态随机接入协议。首先,通过设计高效集群组网信令保证集群测控通信自组网的遥测、遥控信息的稳定传输;然后,结合改进的TDMA （时分多址）组网时隙结构实现节点快速入网与动态时隙分配协议;最后,通过OPNET （网络仿真技术软件包）分析所设计的集群空海自组网系统的随机接入低时延、业务传输高吞吐量和端到端传输低时延性能。结果表明：该组网信令下建网时间只需要2～3个飞控周期,在32节点场景下节点完成随机Aloha入网时延平均不到0.6 s,改进的TDMA协议在端到端时延比传统TDMA协议降低1/3。     

适用于集群无人机自组网的路由协议研究及仿真

集群无人机利用自组网技术可以实现无人机之间信息的高速共享,以自主化和智能化的方式协同完成作战任务,极大地提高作战效能。针对集群无人机网络节点数量多、拓扑结构变化快的特点,提出一种基于簇结构的、地理信息辅助的自组网路由协议(GACB),通过对基于权值的分簇算法(WCA)进行改进,提高了簇结构的稳定性,引入地理位置辅助的贪婪转发方式,减小了簇结构网络的路由开销。仿真结果表明,与传统的CBRP协议和AODV协议相比,GACB协议的控制开销分别降低了约30%和50%,分组投递率分别提高了约10%和15%,路径断裂次数分别降低了约60%和70%,端到端时延分别缩短了约2ms和1ms。     

基于亲和传播算法的车辆自组织网络分簇组网方法

随着5G通信和自动驾驶汽车的发展，车辆自组织网络VANET（Vehicular Ad Hoc Network）作为一种新型的移动自组织网络，因其在改善道路安全、为驾驶员和乘客提供便利方面的潜力，而引起学术界和工业界的广泛关注。它可以通过提供交通流量、事故通知、危险警告、可能存在的定位偏差、天气等信息来增强道路安全，从而提高交通效率。由于车辆的高速移动会经常引起网络拓扑中断，因此一个设计良好的路由协议至关重要。提出了一种适用于车辆自组织网络环境的基于分簇的路由协议，设计并实现了一种基于亲和传播算法的分簇组网模型V-APC（VANET-Affinity Propagation Clustering）。通过重新定义亲和传播算法的相似函数，设计了簇头的选择过程、簇的形成过程还有簇的维护过程。结果表明：采用上述方法形成的簇，在簇内的通信性能和簇稳定性方面具有显著优势，使得该协议在路由延迟和数据包转发成功率方面表现优异。     

一种基于扩频码动态分配的无人机多址接入技术研究

针对无人机的网络化指控以及与综合一体化作战信息网的无缝铰链问题,提出一种基于扩频码动态分配的无人机集群多址接入技术,在直接序列扩频的基础上,根据战场态势为无人机动态分配一组新的扩频码,分别采用两组扩频码进行两次扩频,实现一种新型的无人机集群码分多址接入方式。Matlab/Simulink环境下的仿真结果表明,多址接入技术方法可行,具有较强的抗干扰能力。     

分层结构传感器网络中有效密钥管理协议设计

密钥管理是传感器网络中最基本的安全服务.文章重点设计一种轻量级的密钥管理协议来保证数据包在传感器网络上的安全传输.引入了一种能量有效的层次结构的网络模型,该层次型分簇网络中利用邻居节点数和剩余能量等标准判断下一跳的选取,以建立有效的源节点到目的节点的安全路由.详细分析了网络安全通信中的组密钥管理机制,该机制中单个传感器节点不需要存储大量的共享密钥,按照不同的传输信息和安全需求存储相应类型的密钥.仿真结果表明本协议的平均能耗远远低于传统Kerberos协议的平均能耗.     

卫星集群网络仿真建模与路由算法性能分析

卫星集群是一类基于星间协同工作的分布式卫星系统,具有空间结构灵活、数据共享、智能服务等特点。针对当前卫星集群网络仿真平台及其路由算法的研究的不足,基于网络仿真软件NS-3与卫星场景分析软件STK,设计了卫星集群生成模块,搭建了更准确、通用且可扩展的卫星集群网络仿真平台。通过同单一的STK卫星轨道数据对比,验证了仿真平台中卫星运动模块的有效性。对AODV(自组网按需距离矢量路由),DSDV(目标序列距离矢量路由)和OLSR(链路状态优化路由)算法应用在卫星集群网络中的性能进行了仿真。结果表明:OLSR算法在卫星集群网络中性能最优,其分簇和链路状态感知机制可为卫星集群网络路由算法的研究提供借鉴。     

基于OPNET的移动自组网路由协议的性能仿真

移动自组网(Mobile Ad Hoc Networks,MANET)是由一组自治通信节点组成的集合,其路由协议的设计与传统固定网络有很大不同.论文首先介绍了DSDV、DSR、ZRP三种路由协议,然后采用OPNET网络仿真软件比较这三种路由协议的分组投递率、路由开销、端到端平均时延等性能参数并分析了仿真结果.     

一种高速跳频无人机自组网终端设计与实现

随着无人机集群的作战应用日益广泛，无人机集群实现机间组网和任务协同愈发重要。在战场复杂电磁环境下，设计具有良好抗干扰性能的网络终端已成为一项重要需求。本文设计了一种基于高速跳频通信体制的无人机自组网终端，并对研制的终端产品进行了接收灵敏度、抗干扰能力和组网功能测试。测试结果表明：跳频无人机自组网终端具有良好的灵敏度和抗干扰性能，具备多节点组网能力，设备具有高集成度、低功耗、低成本、轻量化的特点。     

LEO星座网络动态源路由算法

近年来,在低轨(LEO)卫星星座通信网络中采用网际协议(IP)路由算法的研究已经取得了一系列进展,文章论述了LEO星座通信网络的特点、拓扑结构和虚拟节点策略。在此基础上提出了基于泛洪路由的LEO星座动态源路由算法DSR-LSN(Dynamic Source Routing algorithm in LEO Satellite Networks),星座网络仿真表明,DSR-LSN算法具有网络路由状态稳定性好、时延小的优点。     

一种超视距组网无人机载通信系统设计

针对超视距集群作业需求，提出将Ka频段高通量卫星技术与TD-LTE协议区域组网技术相结合，构建一种“1+N”架构的无人机载测控通信系统。通过方案介绍，阐述了卫星、组网、载荷等模块的设计思路、方案选型及实物设计结果，明确核心单元特点。详细论述了异构网络通信、平滑低延时传输、信源加密等关键技术，并完成链路余量计算、带宽时延测试及飞行试验。试验结果表明：系统任意终端间双向通信稳定可靠，方案设计合理可行。相比于卫星、组网单模通信方式，系统在长航距集群测控、任务协同、临场机动及应用资费等方面具有明显优势，为后续构建空天一体化多平台支撑通信系统，提供工程实践参考。     

基于 AODV路由协议的 Ad Hoc战术通信网络攻击研究

AODV协议是目前战术通信网络使用的比较多的一种Ad Hoc网络路由协议。针对AODV协议下的Ad Hoc战术通信网络提出了两种路由攻击办法,并用OPNET 进行了仿真和性能分析。在这两种攻击模式下,观察Ad Hoc战术通信网络的丢包率、时延、吞吐量等网络性能指标。     

空基激光终端动态组网研究

空间激光链路的特点是捕获跟踪困难,只适合点对点通信,因此组网应用多采用环状拓扑,导致网络的终端消耗大、链路时延长.为解决该问题采取了星形拓扑,优化网络节点增加辅助捕获设备,并改进链路接入为两阶段捕跟,从而实现高性能的动态复用激光链路.该方案特点是采用角反射阵列进行预先捕获,从而大大减少实时通信准备时间,并设计激光终端备用池动态复用,从而大大降低组网成本并提高网络性能.     

应用网络编码的空间信息网多径路由协议设计

针对空间信息网的长时延和高误码问题,提出一种应用网络编码的多径路由协议。该协议设计了基于最佳路径可用度的多径路由建立方法;同时在传统多径路由传输的基础上,采用随机线性网络编码方式对数据包进行编码,通过同时考虑链路状况和接收数据包个数确定编码次数,以优化编码策略;利用网络编码带来的冗余改进重传机制。在网络仿真-2(NS-2)平台上对路由协议设计进行仿真,结果表明,文章提出的路由协议设计分组投递率高,时延短,提高了网络性能。     

多层卫星网络的星间链路分析与路由协议

根据多层卫星星座网络的链路长度与可见性模型,建立了多层卫星网络的数学模型,并据此提出了一种适于多层卫星网络应用的层次路由协议。新协议主要包括拓扑测算、路由计算和路由转发。仿真计算结果表明,该协议的计算速度快、拓扑更新的通信开销小、链路利用率高,其性能优于Bellman和多层卫星网络路由(ML-SR)算法。     

适用于无人集群的通感一体化测距技术研究

空天地一体化多接入和通感一体化融合将是6G（第六代移动通信系统）的核心关键能力,针对通信辅助感知时基于通信波形的一体化波形发展需求,在无人机集群接入网中提出一种SC-FDE（单载波频域均衡）通感一体化波形的组帧方法,以及采用4倍过采样和2倍过采样时的高精度机间组网测距方法,用于提升集群组网的协同定位能力。通过仿真分析该通信波形的测距性能,结果表明：两种测距方法统计性能可以在信噪比为10 dB时达到根均方误差为0.1 m,且2倍过采样信号测距时比采用4倍过采样计算方法的性能更接近理论门限值。     

基于NS-3的无人机自组网跨层能源优化路由陈不了

无人机Ad hoc网络是一种拓扑变化频繁的特殊能量受限网络，为平衡网络中各节点的通信能耗，降低传输总能耗，从网络分层优化的角度入手，提出了一种综合考量物理层能源消耗率与网络层跳数最小化的预期寿命路由度量，保证跳数较少的前提下，分组沿预期寿命较大的路径传输，并给出了改进路由算法在NS-3中的具体实现。仿真结果显示，引入新度量后，网络的总能耗相比经典协议降低了12%，各节点剩余能量分布方差降低了17%，较长仿真时间内节点存活率提升了18%。结果表明改进协议均衡了无人机网络中各节点的能耗分布，降低了网络的总能耗，在一定程度上降低了节点死亡率，延长了网络寿命。     

空间信息网络的组密钥管理

空间信息网络存在不同的通信方式，网络拓扑结构动态多变，对组播密钥管理提出了特殊的要求。介绍了空间信息网络的通信方式和安全需求，比较了几种常用的组密钥管理方法的特点，结合空间信息网络的特点，给出其组密钥管理模型和组成员的身份鉴别协议，对组密钥的传播、更新和查找方式进行了描述。     

海上无人船自组网随机接入仿真研究*

海上无线通信具有传播环境复杂、多径干扰、信号衰减和时延较大等特点,传统的通信传输系统无法满足无人船之间、岸船之间稳定可靠的通信业务需求。针对海气界面组网观测中以无人船为核心的快速机动组网协同观测任务,研究基于信道感知的无人船自组网随机接入协议,采用优先级机制满足海上环境下网络负载较大时敏业务的低延迟传输需求,为无人船组网观测信息传递提供可靠性和实时性保证。终端采用一发多收机制提高数据传输成功率和网络系统吞吐量。最后,基于OPNET搭建仿真网络模型,从接入成功率、平均端对端时延、系统吞吐量等方面仿真分析所设计的随机接入协议性能。     

链路状态感知的低轨卫星网络路由机制

低轨卫星的空间组网能够突破地形限制,实现全天候、高带宽、低时延、广覆盖的数据通信,弥补地面通信系统的不足,使通信服务全球化成为可能。但是,卫星节点的快速移动和能量受限使得空间链路面临高动态、不可靠、间歇性等问题。同时接入用户的分布不均容易导致卫星网络出现重载节点和局部拥塞的情况,这对空间组网和数据传输提出了新的挑战。传统的静态卫星组网模式可靠性差,可伸缩性低,难以适应空间动态组网的需求。针对低轨卫星网络拓扑变化快的特点,提出链路状态感知的路由机制,在降低卫星能耗的同时减轻网络的局部拥塞,使用树莓派搭建半实物仿真平台,并在该平台上进行实验,验证了该机制的有效性。     

一种基于层簇式的卫星网络组密钥管理方案

针对卫星网络中组密钥管理过程面临的诸多挑战,提出一种基于层簇式的卫星网络组密钥管理方案LCGKM。结合卫星网络的多层次结构特点,建立了层簇式组密钥协商网络模型,将高轨道卫星作为组密钥协商发起节点,组成员通过三叉密钥树自主计算出组密钥,有效地减少了组密钥协商过程中的通信开销,增强了方案的灵活性、可扩展性。另外,在组密钥协商过程中,利用双线性对和身份认证技术,确保组成员能够对接受的组密钥信息进行验证,进一步增强了方案的安全性。性能分析表明：方案在满足更高安全需求的基础上,具备通信效率高、计算量小等优点,适用于具有大规模组播需求的卫星网络。