论文部分内容阅读
随着无线自组网研究和多无人机协同作战的发展,无人机自组网已成为新的研究热点,复杂战场环境下节点高速移动性和网络拓扑结构高动态性对无人机自组网的通信组网技术提出了新的挑战。本文针对现有移动自组网多径路由协议在保证路径稳定性和均衡网络负载方面的不足,对自组网多径路由协议关键技术开展研究,具体工作内容如下:本文采用移动自组网组网方式,研究和分析了在无人机自组网中AOMDV(Ad hoc On-demand Multipath Distance Vector)协议由于节点高速移动产生链路断裂,路径稳定性较差的问题。构建了无人机自组网网络模型,结合三维空间中节点移动特性并考虑到节点间通信链路的生存时间,研究了一种应用于无人机自组网的UAVAOMDV(Unmanned Aerial Vehicle Ad hoc On-demand Multipath Distance Vector)协议。该协议采用路径生存时间作为路径选取准则,研究结果表明UAV-AOMDV协议在一定程度上降低路由发现次数,保证路径稳定性,减少分组传输时延。针对AOMDV协议在数据传输时只使用主路径,没有利用多条路径实现网络负载均衡的不足,本文研究了UAV-AOMDV协议的多路径流量分配策略。采用节点负载系数衡量节点负载程度,链路负载系数表征链路负载程度,由相连节点负载系数计算得到,最大链路系数决定了路径负载系数,设计了BALANCE报文用于维护不同路径的负载信息。结合路径负载系数和路径特性更新路由判据,优先选择负载程度低、生存时间长和跳数少的路径传输数据分组,动态分配不同路径的流量,降低产生网络拥塞可能性,保证网络资源利用率最大化。最后,利用MATLAB搭建无人机自组网仿真平台,针对本文设计的UAV-AOMDV协议开展仿真验证工作。根据节点高速移动性设计无人机自组网通信模型,包括无人机节点网络层和链路层通信协议模型以及节点移动模型,对该协议在不同节点数量和节点移动速度场景下进行可行性和性能评估。仿真结果表明在节点个数为80时,与AOMDV协议相比,UAV-AOMDV协议分组交付率提高了14.9%,传输时延降低了9.19%;节点移动速度为100m/s时,UAV-AOMDV协议比AOMDV协议分组交付率提升了17.7%,端到端延时降低了12.9%。结果表明UAV-AOMDV协议使用多条路径并行传输数据分组,减少路由发现次数,降低产生网络拥塞的可能性,实现网络负载均衡。