航空高动态网络链路感知OLSR路由算法.pdf

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1、2016年7月第42卷第7期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJuly2016V01．42No．7http：ffbhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2015．0470航空高动态网络链路感知OLSR路由算法马林华1’2’，张嵩1，茹乐1，徐扬2，田雨3，于云龙1(1．空军工程大学航空航天工程学院，西安710038；2．西安电子科技大学综合业务网理论

2、及关键技术国家重点实验室，西安710071；3．中国人民解放军95876部队，张掖734100)摘要：针对航空高动态无人机(UAV)网络环境中节点移动速度快、网络拓扑变化快，导致网络链路稳定性差、数据到达率低和信息拥塞度高等问题，提出了一种航空高动态网络链路感知OLSR(OLSR-LA)路由算法，该算法利用接收的2个连续Hello消息的多普勒频移、能量等信号特征，计算出航空高动态无人机网络中2个相邻节点的相对速度和移动趋势，从而得出这2个节点之间链路的保持时间。根据节点MAC层接口队列长度衡量网络局部的负载程度，并利用AR

3、IMA—WNN组合预测模型预测下一时刻节点负载的预测值，并通过Hello消息传递给邻居节点。根据链路感知情况，采用基于局部路由负载均衡(RRLB)算法避免拥塞的发生。仿真结果表明，与传统OLSR算法相比，本文提出的算法有效提高了分组交付率，降低了端到端的传输延时，增加了网络吞吐量，从而提高了整个无人机网络传输的有效性和实时性。关键词：航空高动态网络；链路感知；链路的保持时间；负载均衡；路由算法中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1001-5965(2016)07．1326-09航空高动态无人机网络(Airborn

4、eHighlyDy．namicUAVNetwork，AHDUAVN)是移动AdHoc网络在无人机航空通信领域⋯的应用。在执行任务中，航空高动态无人机网络中的多架无人机之间存在较高的相对移动，这会造成网络拓扑快速变化，传统的路由算法一般不能很好地适应无人机网络的高动态性¨1；并且在网络承载较多数据流量¨’的情况下，某些节点链路的负载较高，甚至发生拥塞，这样都会造成丢包的现象，端到端的延时也会随之增加，进而影响整个无人机网络的通信效能。因此，如何设计高可靠、低时延的航空高动态无人机路由算法是该领域的重要研究课题之一。为了克服节

5、点高速移动对路由的影响，研究人员已提出了不少方法来对链路进行预测M1。文献[5]提出了一种简单高效的链路稳定性预测模型，其核心思想是计算所接收数据分组信号强度的方差来预测所关注链路的稳定性强弱，但该算法并不能很好地适应航空高动态无人机快速拓扑变化的场景。文献[6]提出一种基于控制分组多路径多普勒路由(MultipathDopplerRouting，MUDOR)算法，将链路预测的思想应用到航空通信网络中，以分组多普勒频移⋯作为衡量飞机间链路质量的指标，通过选择多普勒值最小的链路构建路由。文献[8]提出了基于移动预测的AdHo

6、c网络分簇算法，利用多普勒频移计算相对速度，并利用接收信号强度估计链路保持时间，然后选择与所有邻居节点的移动特性相似度最大的节点作为簇首，但该算法并没有考虑负载过重时信收稿13期：2015-07—14；录用日期：2015-09-06；网络出版时间：2015-11—1615：00网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20151116．1500．004．html基金项目：国家自然科学基金(61372167)；航空科学基金(20130596008)；综合业务网理论及关键技术国家重点实

7、验室开放研究课题(ISNll5-13)}通讯作者：Tel．：029．84787700E．mail：land—max@126．eom；l用格式：马棒华，张嵩，茹乐，等．航空高动态网络链路感知OLSR路由算法￡

8、]．北京航空航天大学学报，2016，42(7)：1326—1334．MALH．ZHANGS．RUL．eta1．LinkawRreness—basedOLSRroutingalgorithmforairbornehighlydynamicnetworkse3]．JournalofBeijingUniversityofAe

9、ronauticsandAstronautics，2016，42f7，：1326-1334(inChinese)．第7期马林华，等：航空高动态网络链路感知OLSR路由算法1327息拥塞对航空通信网络的影响。益；A为载波波长。针对高速数据传输带来的拥塞问题，文献[9]将MAC层接口队列长度作为路径的负载程