基于战斗编制的自组网分层路由协议设计

论文摘要

移动Ad Hoc网络是为战场通信指挥而诞生的,它是一种不依靠任何现有固定设施,能自组织、自管理、自配置的分布式无线网络。Ad Hoc网络“动中通”功能的实现使其在战场指挥通信领域有着广泛的应用前景,美军战术互联网（Tactical Internet, TI）的形成使Ad Hoc网络的发展更加引人注目,但目前国内关于战术互联网的研究中,适合于我军编制体制、作战指挥的研究成果较少。本文截取战术互联网中的一部分,以旅团级作战单元为重点研究对象,对战术互联网的构建进行了初步的探索。本文的研究工作围绕战场作战单元运动规律、信息传输特点、指挥通信需求,基于具有组移动模型的移动Ad Hoc网络的网络场景,深入分析研究LANMAR （Landmark Routing）分层路由协议的性能和特点,并根据战场指挥通信特点对其进行改进,设计了满足战术移动Ad Hoc网络要求的网络结构体系,包括IPv4编址方案、骨干网信道设置等,形成了改进的基于战斗编制的分层路由协议：CO—LANMAR （Combat Organization LANMAR）路由协议。以此为核心本文主要完成了以下工作：（1）分析研究了战术Ad Hoc网络的特点和构成。战术Ad Hoc网络节点由基本战术单元组成,按照建制单位自然地划分了群组；每个群在战斗过程中做具有相同趋势的群体运动；群首要对成员节点进行指挥和管理,指挥通信信息的传输以纵向为主。（2）深入研究了LANMAR分层路由协议的基本原理。本文在概述了其它几种经典路由协议的基础上,着重对LANMAR路由协议的基本原理、表结构、分组格式和信息处理程序等几个方面进行了深入研究。（3）设计了基于战斗编制的分层路由协议：CO-LANMAR （Combat OrganizationLANMAR）路由协议。在此协议中采用了组移动模型（RPGM）,设计了基于战斗编制的IPv4编制方案,并对其设计实现过程进行了详细的描述。（4）利用OPNET14.5仿真软件分别完成了LANMAR正确性仿真和CO—LANMAR路由协议性能仿真,端对端时延、吞吐量、数据成功接收率等仿真结果均与理论推导结果一致,验证了CO—LANMAR协议的可行性,为实际系统的设计和规划提供了参考数据和参考模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 Ad Hoc网络概述
• 1.2 Ad Hoc网络体系结构
• 1.2.1 节点结构
• 1.2.2 网络结构
• 1.2.3 协议栈
• 1.3 课题研究的军事背景
• 1.4 研究思想和研究内容
• 2 战术Ad Hoc网络概述
• 2.1 数字化战场的战术通信需求
• 2.2 现行作战指挥体系分析
• 2.3 战术Ad Hoc网络节点移动特点
• 2.4 战术Ad Hoc网络的体系结构
• 2.4.1 战术Ad Hoc网络的结构
• 2.4.2 基于战斗编制的分簇结构
• 2.5 本章小结
• 3 Ad Hoc网络路由协议分析
• 3.1 Ad Hoc网络路由协议简介
• 3.1.1 DSDV（Destination-Sequenced Distance-Vector Routing）路由协议
• 3.1.2 ZRP（Zone Routing Protocol）路由协议
• 3.1.3 AODV（Ad-hoc On-Dem and Distance Vector Algorithm）路由协议
• 3.2 LANMAR路由协议基本原理
• 3.2.1 FSR（Fisheye State Routing）路由协议简介
• 3.2.2 LANMAR（Landmark Routing Protocol）路由协议简介
• 3.3 LANMAR路由协议的表结构
• 3.3.1 FSR协议表结构
• 3.3.2 LANMAR协议表结构
• 3.4 LANMAR路由协议分组（PACKET）格式
• 3.4.1 数据分组
• 3.4.2 链路状态更新分组
• 3.4.3 Landmark更新分组
• 3.5 LANMAR路由协议基本操作
• 3.5.1 FSR信息处理程序
• 3.5.2 LANMAR路由协议基本操作
• 3.5.3 LANMAR与FSR协议的结合
• 3.6 本章小结
• 4 基于战斗编制的CO-LANMAR路由协议设计
• 4.1 创新思路
• 4.2 CO-LANMAR路由协议的体系结构
• 4.2.1 CO-LANMAR的节点结构
• 4.2.2 CO-LANMAR的网络结构
• 4.3 CO-LANMAR协议的移动管理技术
• 4.3.1 基于群运动的组移动模型
• 4.3.2 基于作战编制的IPv4编址方案
• 4.4 CO-LANMAR路由协议设计和实现
• 4.4.1 CO-LANMAR协议的表结构
• 4.4.2 CO-LANMAR协议数据分组格式
• 4.4.3 CO-LANMAR路由协议算法流程
• 4.5 本章小结
• 5 CO—LANMAR仿真设计与结果分析
• 5.1 仿真建模
• 5.1.1 进程域建模
• 5.1.2 节点域建模
• 5.1.3 网络域建模
• 5.2 运动模型
• 5.3 仿真参数设置
• 5.3.1 网络环境参数
• 5.3.2 负载参数
• 5.3.3 移动参数
• 5.3.4 协议参数
• 5.3.5 协议性能衡量指标
• 5.4 仿真结果
• 5.4.1 LANMAR与AODV路由协议仿真结果比较分析
• 5.4.2 CO-LANMAR与LANMAR仿真结果比较分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢