發(fā)布時間：2020-11-18 20:28

　　 隨著我國對于海洋事業(yè)的大力支持,海上作業(yè)對于無線通信技術(shù)的需求逐漸增加,但是對于海洋互聯(lián)網(wǎng)的研究仍處于初級階段。由于海洋環(huán)境的復(fù)雜性和區(qū)域的遼闊性使得傳統(tǒng)的自組織網(wǎng)絡(luò)(Ad Hoc Network)無法在海洋場景下得到較好的使用,為了解決這個問題,多個小型無人機(jī)組成的自組織網(wǎng)絡(luò)FANETs(Flying Ad Hoc Networks)以其極佳的經(jīng)濟(jì)前景、較高的靈活性和完成任務(wù)時的迅捷性在海洋巡邏和海洋搜救等應(yīng)用中獲得了極大的優(yōu)勢。其中,路由協(xié)議作為一個關(guān)鍵的技術(shù),通過不同的節(jié)點(diǎn)分布情況確定不同的數(shù)據(jù)傳輸路徑,然而由于FANETs中UAV(Unmanned Aerial Vehicle)節(jié)點(diǎn)的高移動性與短連接性導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓�更加頻繁,使得傳統(tǒng)自組織網(wǎng)中的路由協(xié)議無法在FANETs中很好的應(yīng)用。因此,本文依據(jù)FANETs自身的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)對傳統(tǒng)的路由協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化,以其能更好地應(yīng)用于海洋環(huán)境,具體工作如下:首先,通過對海洋FANETs的網(wǎng)絡(luò)特征和傳統(tǒng)路由協(xié)議的分析,選擇OLSR(Optimized Link State Routing Protocol)協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)研究。針對FANETs網(wǎng)絡(luò)在海洋場景下的特點(diǎn)使用最優(yōu)鏈路質(zhì)量指標(biāo)ETX(Expected Transmission Count)進(jìn)行度量,即OLSR-ETX協(xié)議。然后,提出了基于節(jié)點(diǎn)鏈路到期時間和剩余能量的最優(yōu)MPR(Multi Point Relay)集選擇算法。一方面,由于傳統(tǒng)的OLSR協(xié)議根據(jù)節(jié)點(diǎn)的連接度選擇MPR,而FANETs中節(jié)點(diǎn)動態(tài)變化快、鏈路連接時間短的特點(diǎn)可能會導(dǎo)致連接度較高的節(jié)點(diǎn)運(yùn)動出通信范圍。因而本文考慮通過UAV的速度和相對位置來預(yù)測節(jié)點(diǎn)的鏈路到期時間(Link Expiration Time),以此重新計算ETX指標(biāo)。另一方面,由于小型無人機(jī)有效載荷的局限性使其需要足夠的電池容量,因而通過引入一個能量閾值來避免選擇能量不足的節(jié)點(diǎn)為MPR。使用NS-3(Network Simulator 3)完成的網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)果表明,新算法較原算法有一定的性能優(yōu)化。最后,提出了基于遺傳算法的HELLO信息傳輸。針對標(biāo)準(zhǔn)OLSR協(xié)議在海洋FANETs中發(fā)送HELLO數(shù)據(jù)包時所設(shè)定的固定時間間隔值,有可能導(dǎo)致不必要的網(wǎng)絡(luò)開銷問題,提出使用遺傳算法優(yōu)化HELLO消息的傳輸間隔。隨著網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化,每個節(jié)點(diǎn)都能夠?yàn)镠ELLO消息的發(fā)送時間間隔選擇最佳的參數(shù),以此希望在不降低數(shù)據(jù)包的成功接收率的情況下進(jìn)一步的減少端到端的延遲和網(wǎng)絡(luò)路由的開銷。NS-3仿真結(jié)果表明,經(jīng)由遺傳算法優(yōu)化后的OLSR-ETX協(xié)議能夠節(jié)省約百分之十的開銷。
【學(xué)位單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5;P756.6
【部分圖文】：

ＦＡＮＥＴｓ，它的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是無人機(jī)、地面基站或者衛(wèi)星，多個小型ＵＡＶ組成??的自組織網(wǎng)絡(luò)，并只通過其中的一個子集與地面基站或者衛(wèi)星通信。一個簡單的??ＦＡＮＥＴｓ模型如圖２－１所示。對于ＦＡＮＥＴｓ的研宄雖然才剛剛有一定的頭緒，但??關(guān)于無線移動自組織網(wǎng)絡(luò)的研宄己經(jīng)得到了極大的發(fā)展，飛行自組織網(wǎng)絡(luò)是移動??自組織網(wǎng)絡(luò)在無人機(jī)方面的應(yīng)用，作為其中的一員，它有著移動自組織網(wǎng)絡(luò)的基??本特征，同時也有著自身的一些的特性。因此，對于ＦＡＮＥＴｓ中路由協(xié)議的改進(jìn)??研究，不僅要依據(jù)ＦＡＮＥＴｓ自身獨(dú)特的特點(diǎn)，還要借鑒ＭＡＮＥＴｓ中相關(guān)路由協(xié)??議的己有的研究成果。本章主要是關(guān)于海洋ＦＡＮＥＴｓ相關(guān)的技術(shù)研究，主要從移??動自組織網(wǎng)絡(luò)、海面?zhèn)鞑ツＰ秃蜔o人機(jī)ＵＡＶ的特性等３方面介紹ＦＡＮＥＴｓ的特??點(diǎn)，然后概括總結(jié)了一些常見的自組織網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，并深入了解了?ＯＬＳＲ協(xié)??議，從而分析了選擇ＯＬＳＲ－ＥＴＸ協(xié)議的理由，對后面的研究工作提供一定的理??論基礎(chǔ)。??

字助手等等。它們可以充當(dāng)運(yùn)行各種用戶類應(yīng)用程序并收發(fā)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的主機(jī)的角??色；也可以充當(dāng)通過運(yùn)行相應(yīng)的路由協(xié)議［１６］進(jìn)行數(shù)據(jù)的分組轉(zhuǎn)發(fā)的路由器的角??色。一個簡單的ＭＡＮＥＴｓ的模型圖如圖２－２所示。??ｍｍｍｍ??＾?Ｐ〇Ａ?□??ＣｅＵ?Ｐｈｏｎｅ?參??圖２－２簡單的ＭＡＮＥＴｓ模型圖??因此，概括說來，ＭＡＮＥＴｓ主要包括以下特點(diǎn)：??１．自組織無中心。它沒有類似基站或衛(wèi)星控制站等控制中心，節(jié)點(diǎn)可以自發(fā)??６??

采用相應(yīng)的路由協(xié)議確定更優(yōu)的傳輸路徑，路徑選擇的好壞會對整個網(wǎng)絡(luò)通信的??效率產(chǎn)生一定的影響。就目前而言，無線路由協(xié)議［２３］根據(jù)不同的分類原則數(shù)量眾??多，并且還有新的路由協(xié)議在不斷的被研究。如圖２－４所示，無線移動自組織網(wǎng)??絡(luò)的路由協(xié)議主要分為以下三類［２４］：??Ａｄ?Ｈｏｃ路由協(xié)議???；；???｜???基于地理位置路由?基于廣播路由?基于拓?fù)渎酚???ｆ??????ｙ?ｆ??ＧＰＳＲ、ＧＳＲ、ＧＰＣＲ、Ａ－ＳＴＡＲ?ＣＡＩＤ、ＭＨＶＢ、ＲＥＡＰ?先應(yīng)式?混合式?反應(yīng)式??—?——?ＩＩＩ??ＯＬＳＲ、ＤＳＤＶ?ＺＲＰ、ＣＢＲＰ?ＡＯＤＶ、ＤＳＲ??圖２－４無線自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類??１．基于地理位置的路由協(xié)議。在這類路由協(xié)議中節(jié)點(diǎn)是通過定位系統(tǒng)如全??球定位系統(tǒng)來知曉地理位置信息從而確定下一跳節(jié)點(diǎn)以此進(jìn)行通信。這種方式使??得每個節(jié)點(diǎn)不用去專門的存儲路由表，也不用進(jìn)行路由維護(hù)來實(shí)現(xiàn)路由信息的更??新。一般條件下，節(jié)點(diǎn)要么通過節(jié)點(diǎn)自身將位置信息向全網(wǎng)范圍內(nèi)廣播的方式，??要么通過向位置服務(wù)器查詢存儲的位置信息的方式，以此來獲得其他節(jié)點(diǎn)地理位??置。它主要適合在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的不穩(wěn)定的場景下，但同時由于定位系統(tǒng)可??能會存在一定的時延，會有定位信息不夠及時精確的問題存在。它主要包括??ＧＰＳ
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鄭瑞銀;;基于思科模擬器平臺常用路由協(xié)議的配置與應(yīng)用[J];計算機(jī)產(chǎn)品與流通;2018年05期

2 高文全;向來生;;無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由協(xié)議的研究與對比[J];現(xiàn)代計算機(jī)(專業(yè)版);2010年08期

3 戴建兵;王國軍;;一種應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)移動自組網(wǎng)的路由協(xié)議[J];計算技術(shù)與自動化;2009年01期

4 ;有效路由協(xié)議技術(shù)的分析[J];中國教育網(wǎng)絡(luò);2006年07期

5 王淼;徐志剛;趙祥模;劉丁貝;李驍馳;;車輛網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下的交通感知路由協(xié)議綜述[J];汽車工程學(xué)報;2018年05期

6 何淵淘;李清秀;;無線網(wǎng)狀網(wǎng)主動路由協(xié)議的對比[J];無線互聯(lián)科技;2014年08期

7 孫萍;;自管理機(jī)密網(wǎng)絡(luò)的分布式匿名路由協(xié)議探討[J];科技傳播;2013年13期

8 常鐵原;王彤;朱桂峰;;一種改進(jìn)的簇頭成鏈路由協(xié)議[J];計算機(jī)工程;2012年03期

9 王隆杰;;路由協(xié)議認(rèn)證比較[J];計算機(jī)與信息技術(shù);2007年Z1期

10 單思宇;;無線自組網(wǎng)中的路由協(xié)議[J];電腦知識與技術(shù);2009年22期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 閆龍;車載自組織網(wǎng)絡(luò)中高效路由協(xié)議的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

2 付春艷;基于Event-B的ad hoc路由協(xié)議及任務(wù)級時間約束的形式化建模與驗(yàn)證[D];浙江大學(xué);2019年

3 張?zhí)鞓?交替活躍模式的部分連接網(wǎng)絡(luò)路由研究[D];中國科學(xué)院研究生院（計算技術(shù)研究所）;2006年

4 孫學(xué)梅;Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的移動管理及其路由協(xié)議的研究[D];天津大學(xué);2004年

5 李道豐;路由協(xié)議若干安全問題研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

6 韓挺;基于信任理論的路由協(xié)議安全技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

7 戴超;基于無線自組織網(wǎng)絡(luò)的智能路由協(xié)議的研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

8 閆凡;低占空比無線傳感網(wǎng)絡(luò)廣播與機(jī)會路由協(xié)議的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

9 郭文靜;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)生命期優(yōu)化路由協(xié)議的研究[D];華東師范大學(xué);2013年

10 張俊寶;延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究[D];電子科技大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李娜;VANET中基于動態(tài)傳輸范圍的可靠性路由協(xié)議[D];哈爾濱工程大學(xué);2019年

2 謝蓬城;基于動態(tài)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)開銷的海洋FANETs路由協(xié)議改進(jìn)研究[D];北京郵電大學(xué);2019年

3 王琮;可充電無線傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會路由協(xié)議的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

4 蘇浩明;無線Mesh網(wǎng)絡(luò)DSR路由協(xié)議的改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)[D];福建師范大學(xué);2018年

5 藍(lán)星;基于LEACH協(xié)議的簇間多跳路由協(xié)議研究[D];山東大學(xué);2016年

6 顧耀華;電力無線傳感網(wǎng)分簇路由協(xié)議優(yōu)化研究[D];重慶理工大學(xué);2019年

7 雷英娟;車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下基于機(jī)會通信的路由協(xié)議研究[D];長安大學(xué);2018年

8 呂暉;城市街道場景下的車載自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議仿真與研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2017年

9 劉曉濤;車載自組織網(wǎng)絡(luò)機(jī)會路由協(xié)議研究[D];華南理工大學(xué);2018年

10 王莊嚴(yán);基于粒子群優(yōu)化算法的WSN非均勻分簇路由協(xié)議研究[D];東北大學(xué);2015年

本文編號：2889169