战场环境下的移动自组织网络拓扑控制研究

论文摘要

战场通信是移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Networks: MANET)的一种重要应用领域,在此环境中,要求网络具有更高的整体鲁棒性、更低的开销和时延、更强的抗干扰能力以及更可靠的安全性能。围绕此需求,论文针对战场环境中MANET网络拓扑控制下的分簇算法开展研究,提出相应的改进算法和策略,并通过仿真评测,分析与验证这些算法的有效性。论文完成的主要研究工作包括:1)分析了军事通信网络的研究背景和意义,总结了当前国内外研究现状及发展趋势,同时结合军事通信网络的特点,分析战场通信环境下的需求及网络结构,特别是针对战场通信环境下部署的移动自组织网络,分析其特点、结构、关键技术及军事需求下的移动自组织网络类型。2)阐述了拓扑控制在维护MANET网络的连通性和生存性方面的重要作用,基于拓扑控制的基本理论,对经典的层次分簇算法进行了详细分析。结合战场环境的特点,采用随机移动模型,对其灵活性、自适应性和通用性等性能和适应能力进行仿真分析。3)基于战场环境下通信节点群组移动的特点,采用群组移动模型,分析和研究了一种基于权重的自稳定分簇算法。该算法是一种分布式算法,节点在满足规定的规则约束下,基于群组和节点移动特性设计节点的权重,通过相互间的状态信息交互,自适应群组拓扑变化更新自身状态信息,具有较高的稳定性和较小的群组通信负荷。根据群组移动的特点构建仿真模型,仿真测试节点通信范围、移动速度变化,对簇头平均生存时间、平均节点驻留时间和平均簇数的影响。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外现状及发展趋势
• 1.3 主要研究内容及章节安排
• 2 基于军事通信的移动自组织网络
• 2.1 军事通信网概述
• 2.1.1 军事通信网的构成和分类
• 2.1.2 军事通信网建设需求分析
• 2.1.3 军事通信网结构
• 2.2 移动自组织网概述
• 2.2.1 移动自组织网络的特点及应用
• 2.2.2 移动自组织网络的组织结构
• 2.2.3 移动自组织网络的关键技术
• 2.3 军用移动自组织网络
• 2.3.1 WIN-T 中的无线自组网技术
• 2.3.2 战术互联网
• 2.3.3 SUO-SAS 作战系统
• 2.4 本章小结
• 3 移动自组织网络拓扑控制研究
• 3.1 拓扑控制基本理论
• 3.2 分簇的概念及目标
• 3.3 典型分簇算法分析
• 3.3.1 最小ID 算法
• 3.3.2 最高节点度算法
• 3.3.3 加权的生成簇算法
• 3.4 战场环境下MANET 网络分簇算法
• 3.4.1 战场网络环境特点
• 3.4.2 节点特性对路由和分簇的影响
• 3.4.3 随机移动模型
• 3.5 算法分析与评估
• 3.5.1 性能指标
• 3.5.2 模拟环境
• 3.5.3 性能比较与分析
• 3.6 本章小结
• 4 基于群组移动模型的移动自组织网络分簇算法
• 4.1 战场环境下的群组移动模型
• 4.2 自稳定分簇算法
• 4.2.1 算法的状态模型
• 4.2.2 基于权重的算法设计
• 4.2.3 算法流程
• 4.3 算法分析和评估
• 4.3.1 仿真配置
• 4.3.2 仿真分析和结论
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文工作总结
• 5.2 进一步的研究工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者在攻读学位期间发表或者录用的论文