航空自组网的现状与发展

《航空自组网的现状与发展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据研究与开发航空自组网的现状与发展木郑博1,2。张衡阳1。黄国策1，任清华1(1．空军工程大学电讯工程学院西安710077；2．中国人民解放军9420部队银川750021)1引言在民航通信中，目前广泛使用的航空电信网存在一定缺陷。如无法满足飞机自由飞行的需求、飞机之间不能相互通信、无法分发环境感知信息、体系结构较复杂等【11。为了克服这些缺陷，研究实时、高效、适应未来发展需求的航空通信方式，已成为民航通信亟待解决的问题。在军事航空通信中，建立一个快速、高效、抗毁性强的空天地一体化作战信息平台是未来战场的必然需求【2】。作

2、为军、民航通信网络未来的发展方向，航空自组网(aeronauticalAdHoenetwork，AANET)的概念在这些需求背景下被提出，它创造性地将移动自组网应用于航空飞行器之间．使其能够互相分发地面指控信息和空中感知信息．应用于民航通信可为空中交通管理提供新的技术手段口1，为越洋飞行的航班提供有效的通信保障㈣，也可使飞行的航班接入Intemet，让乘客在旅途中享用Intemet资源【6171：应用于军航通信可发-航空科学基金资助项目(No．20095596016)，陕西省自然科学基金资助项目(No．2009JM8010．N

3、o．2009JQ8010)挥抗毁、补盲、支持编队战术协同等优势，可大幅提升作战平台的战术效能{81。2航空白组网简介2．1基本概念航空自组网也称空中自组网或机载自组网(airborneAdHocnetwork)．是移动AdHoc网络(mobileAdHocnetwork，MANET)在航空通信领域的应用，其基本思想是：一定范围内的航空飞行器之间可以互相转发控制指令信息，交换各自的飞行状态、感知信息等数据，并自动地连接，建立起一个MANETt61。在该网络中，每个飞行器不仅是一个收发器，而且还是一个路由器，可采用多跳的方式把数据

4、转发给更远的飞行器．如图1所示。航空自组网采用动态组网、动态路由和无线中继等技术，将航空飞行器互连互通，具备自组织、自修复的能力和快速、高效组网的优势，可满足特定条件下的军、民航通信的需求，是对现有航空通信网的补充和发展。因此，航空自组网具有重要的理论研究和实际应用价值。皇堡翌鳖塑鱼塑鲤万方数据峄节专啭菇醅⋯鸹≤图l航空自组网概念示意2．2主要特点航空自组网是一类特殊的MANET．不仅具有一般MANET所固有的特点，如多跳、自组织、无中心等，而且也具有自身的独特性

5、9．10l。其主要特点如下。(1)分布场景的大尺度和三维性。在

6、航空自组网中．单跳通信半径可达数百公里，网络分布的地理范围很广阔．甚至可能建立于洲际或大洋的范围上。同时．由于飞机在三维空间内飞行，该网络具有三维特性。(2)拓扑的高动态性。民航班机的飞行速率在500～l000km／h，而军用飞机速率的变化范围更大．最高速率可达3．5Mach(1191m／s)。节点的高速移动会造成网络拓扑的快速变化，从而对网络连通性、MAC协议、路由协议等方面产生严重影响。(3)信道质量的不稳定性。航空自组网主要采用VHF(118-137MHz)频段进行视距通信。在空一空通信中，信道质量主要受多普勒频移的影响

7、．在地一空通信中还存在显著的多径效应，信道衰落比较严重⋯21。(4)节点分布的稀疏性。在航空自组网中，由于场景广阔，而且节点稀少，导致节点密度小．可能出现网络不连通的情况，因此其组网可行性和网络连通性是研究的首要问题。(5)多质异构性。航空白组网中可能存在多种不同类型的节点，如航空飞行器、地面网关、卫星以及临近空间平台等，其通信功能等方面存在一定的差异：同时航空自组网多采用分层分布式网络体系结构，因此该网络具有多质异构性。(6)临时性。受民航航班飞行时刻的影响．在每天不同时段特定空域内飞机数量的变化很大，而军用飞机作战、训练飞

8、行的不确定性更大。因此相比传统的MANET，航空白组网具有更强的lI缶时性。2．3应用举例航空自组网应用于军、民航通信具有组网灵活、高效，可扩展性强，无需网络基础设施等优势，其典型的应用如下。(1)弥补V／UHF频段的远程和低空通信盲区。V／UHF是目前军事航空通信的主用频段，采用视距通信方式，但由于受地球曲率、发射电台功率以及信道衰落等因素的影响，V／UHF存在低空和远距离通信指挥盲区。航空自组网可以通过多跳通信方式有效弥补通信盲区，扩大覆盖范围。(2)提高军事航空通信系统的抗毁性。在战场上，当某一网络节点遭敌破坏、通信受阻

9、时．航空自组网可以利用网络的自愈性重新快速建立路由，保证网络连通．也使网络对地面站的依赖程度减小。(3)支持编队的战术协同。航空自组网可以使空中多个飞机编队连接成一个整体，快速交换战场态势信息．实现协同作战，使各个作战平台发挥最大的战术效能。(4)为空中交通管理提供新技术手段