[发明专利]一种面向航空集群网络的低时延高可靠路由方法

说明书

本发明公开了一种面向航空集群网络的低时延高可靠路由方法，其沿用OLSR路由协议的基本思想，通过构建航空集群网络虚拟骨干网，基于虚拟骨干网设计吸收度机制，优化MPR选择策略，在MPR节点选取时能够选择吸收度更高的节点，有效的减少网络中洪泛的TC分组数，增加有效业务信息占用物理信道的概率，降低了传输时延、增大了包投递率；并且基于虚拟骨干网设计负载均衡机制，通过ARIMA‑SVR模型预测下一时刻链路负载情况，避免网络发生拥塞现象，进一步减小了传输时延，增大了包投递率；从而能更好的服务于航空集群作战。

技术领域

本发明涉及路由协议技术领域，尤其涉及一种面向航空集群网络的低时延高可靠路由方法。

背景技术

在信息化战场逐步演进的过程中，一方面，空战模式逐步发生着变化，从最初的指控平台+单类型空中平台编队作战，到上世纪后期的地面探测和指控平台+空中编队体系化作战，到本世纪初的多类型空中编队协同作战，再到目前广泛研究的多类型空中平台集群化作战；另一方面，随着航空数据链的不断发展和网络中心战理念的提出，空战战场作战平台间的网络化特征日趋明显，网络规模、网络业务、网络复杂度等日益增加，网络化进程从最初简单的数据传输链路，到小规模、全连通网络，到大规模、中继同构网络，再到大规模、多跳异构网络。航空集群作战依托航空通信网络(以下简称航空网络)，将多种类、多功能和大规模的有人作战平台以及无人作战平台灵活组网，通过航空网络有效支撑平台间战术协作，实现各平台能力优势互补，确保OODA(Observe-Orient-Decide-Act)整个作战过程中不同阶段、不同任务连续、协调和高效实施。由于航空集群作战的平台多样性、任务差异性以及战场电磁环境复杂性，使其所依托的航空网络的节点特性和节点能力区别较大，网络业务、服务需求以及拓扑结构的阶段性变化明显不同于已有的无线网络，因此研究支持航空集群作战的航空网络技术显得十分重要。

路由、多址接入和网络管理作为航空网络组网的关键技术，对支撑航空集群作战的航空网络的发展至关重要。目前空战中应用的航空数据链任务固定，以全连通拓扑为主，组网技术主要研究多址接入技术，较少涉及路由技术。但航空集群的平台类型多、规模数量大、分布范围广，且平台移动性高，网络拓扑必将是多跳拓扑结构，移动节点需依靠多跳链路完成彼此间通信。相应地，路由技术研究成为必然。无线Ad Hoc网络路由协议依据路由发现策略可分为主动、按需和混合路由协议；主动路由协议又称表驱动路由协议或先应式路由协议。这种协议中，无论是否有通信需求，每个节点周期性地广播控制分组，交互路由信息，维护一张到达网络中所有其他节点的路由表，并且通过不断检测网络拓扑和链路质量的变化来更新路由表。主动路由协议出现较早，经过多年研究已提出多种适应于不同场合的路由协议。根据节点维护路由表的种类和数量，以及路由表更新机制的不同，主要有以下几种：DSDV协议、FSR协议、OLSR协议。按需路由协议又称反应式路由协议，与主动式不同，按需路由协议根据发送的数据分组按需建立路由表，主要分为路由发现和路由维护两个阶段。在路由发现阶段，当源节点要发送数据至目的节点时，首先查询是否存储有到该目的节点的路由表，在没有的情况下发起路由发现过程，建立有效路由信息。在路由维护阶段，维护通信过程中的路由，通信过程结束后停止路由维护。按需路由协议常见的有以下几种：DSR协议、AODV协议。混合路由协议，是对主动路由和按需路由的综合，较适用于大规模无线Ad Hoc网络。基于小范围局部区域采用主动路由方式，域外路由查找则采用按需路由方式。混合路由协议均衡了主动式路由时延小和按需路由开销小的优点，网络带宽损耗和路由延迟都比较低。但混合路由缺点也比较明显，其路由算法更加复杂，同时还增加了额外的管理开销，代表协议为ZRP协议。