鄒志遠(yuǎn)

（湖南長(zhǎng)沙麓山濱江實(shí)驗(yàn)學(xué)校 410013）

航空自組網(wǎng)的應(yīng)用淺談

鄒志遠(yuǎn)

（湖南長(zhǎng)沙麓山濱江實(shí)驗(yàn)學(xué)校 410013）

航空電信網(wǎng)在民航通信中的應(yīng)用非常廣泛，航空自組網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)控制指令信息的轉(zhuǎn)發(fā)與控制，實(shí)現(xiàn)感知信息、飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)的交換，自動(dòng)連接構(gòu)建起MANET。在這一網(wǎng)絡(luò)中，飛行器并非簡(jiǎn)單的收發(fā)器，而是路由器，應(yīng)用多跳方式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為飛行棋。本文主要針對(duì)航空自組網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

航空自組網(wǎng)；應(yīng)用；分析

近年來(lái)，我國(guó)的航空事業(yè)發(fā)展迅速，移動(dòng)Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)研究和應(yīng)用也在不斷深入。許多學(xué)者正將兩者結(jié)合起來(lái)，這就產(chǎn)生了航空自組網(wǎng)領(lǐng)域。今年我國(guó)民航發(fā)展迅速，但是飛機(jī)間的通信不是很通暢，這就無(wú)法滿足飛機(jī)飛行通信、環(huán)境感知等方面的需求。航空自組網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，為民航通信提供了重要保證，也為乘客享受internet資源作出了貢獻(xiàn)。本文主要針對(duì)自組網(wǎng)領(lǐng)域的基本概念、特點(diǎn)等進(jìn)行了敘述，并且對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，對(duì)未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

1 航空自組網(wǎng)簡(jiǎn)介

1.1 基本概念

航空自組網(wǎng)也叫做空中自組網(wǎng)，是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和航空通信的有機(jī)結(jié)合。其基本要求就是在一定范圍內(nèi)的航空飛行器能夠有效交換信息，進(jìn)行指令的發(fā)送和接收，對(duì)各自的飛行狀態(tài)和感知到的信息進(jìn)行信息的交流。其中每一個(gè)飛行器都可以當(dāng)做信號(hào)發(fā)射器，也可以當(dāng)做路由器，可以采用多跳的方式把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給更遠(yuǎn)的飛行器。航空自組網(wǎng)采用了動(dòng)態(tài)組網(wǎng)和路由技術(shù)、無(wú)線中繼技術(shù)，將航空飛行器有效聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)有組織、有修復(fù)功能的高效網(wǎng)絡(luò)，這對(duì)現(xiàn)有航空通信具有一個(gè)有效的補(bǔ)充作用，具有重要的理論研究和實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值。

1.2 主要特點(diǎn)

航空自組網(wǎng)具有MANET的多跳、自組織、無(wú)中心等特性，也有自身的多種特性：①分布場(chǎng)景的大尺度三維性，在航空自組網(wǎng)中，可以覆蓋跨越大洲或大洋范圍，并且具有三維特性。②拓?fù)涞母邞B(tài)性。民航班機(jī)飛行速率一般控制在500～1000m/h以內(nèi)，而軍用飛機(jī)速率范圍相對(duì)較大，最高可以達(dá)到3.5km。飛機(jī)的高速移動(dòng)必將會(huì)影響整個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，從而是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等都隨之產(chǎn)生較大影響。③飛機(jī)分布具有稀疏性。在航空自組網(wǎng)當(dāng)中，飛機(jī)分布較稀，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)間的距離較遠(yuǎn)，這就造成節(jié)點(diǎn)間通信可能會(huì)有不通暢情況出現(xiàn)，因此組網(wǎng)的可行性和網(wǎng)絡(luò)的連通性是學(xué)者研究的重點(diǎn)問(wèn)題。④臨時(shí)性。民航飛機(jī)的飛行時(shí)間和飛行數(shù)量具有較大的不確定性，而軍用飛機(jī)受作戰(zhàn)任務(wù)和飛行訓(xùn)練的影響，不確定因素也很大。因此相對(duì)MANET來(lái)說(shuō)，航空自組網(wǎng)的臨時(shí)性更為強(qiáng)烈。

2 航空自組網(wǎng)的應(yīng)用

2.1 Minuteman

美國(guó)洛杉磯大學(xué)研究開發(fā)了Minuteman項(xiàng)目，把海軍作戰(zhàn)需要的空間區(qū)域、實(shí)時(shí)信息和傳感數(shù)據(jù)器等組成一體。此種結(jié)構(gòu)采用了分層分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)中，有頂層網(wǎng)絡(luò)和成員，所有成員保持較為一致的運(yùn)動(dòng)，所以此種結(jié)構(gòu)具有相對(duì)的穩(wěn)定性。

2.2 TTNT

TTNT即為戰(zhàn)術(shù)瞄準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局和空軍研究實(shí)驗(yàn)室共同研制的新型航空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。此種航空網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)具有速度高、帶寬高、動(dòng)態(tài)以及基于IP協(xié)議的特點(diǎn)，比較適合快速移動(dòng)、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的班機(jī)間進(jìn)行通信。數(shù)字化通信設(shè)備把各項(xiàng)設(shè)施連接起來(lái)，可以快速準(zhǔn)確地對(duì)地面防空系統(tǒng)定位、瞄準(zhǔn)，成為軍用飛機(jī)指揮的有力基礎(chǔ)設(shè)施。

2.3 INET

INET即為增強(qiáng)遙控綜合網(wǎng)，它是由美國(guó)實(shí)驗(yàn)中心評(píng)估投資的。此系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程寬帶組網(wǎng)的能力，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行中的飛機(jī)進(jìn)行飛行數(shù)據(jù)處理功能，能夠滿足將來(lái)飛機(jī)在信息化的環(huán)境先實(shí)現(xiàn)空地一體化、多機(jī)協(xié)同試飛的需求。

3 航空自組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

飛機(jī)在高速運(yùn)動(dòng)中引起的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓邉?dòng)態(tài)的變化是航空自組網(wǎng)中最為重要的課題。其中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，物理層需要滿足鏈路快速變化的特點(diǎn)，以及在變化過(guò)程中通信遇到的問(wèn)題；MAC層要保持相對(duì)穩(wěn)定，保證數(shù)據(jù)能夠在共享的無(wú)線鏈路中進(jìn)行傳輸；網(wǎng)絡(luò)層要能夠在有限的帶寬和通信鏈路快速變化的情況下，進(jìn)行有效路由的選擇和路徑的維護(hù)；應(yīng)用層要能夠要求能夠協(xié)調(diào)各個(gè)層級(jí)，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)條件的變化和需求變化。航空自組網(wǎng)的設(shè)計(jì)需要綜合考慮到信道接入、路由選擇、移動(dòng)模型和跨層設(shè)計(jì)等多方面問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，自組網(wǎng)在未來(lái)軍、民通信發(fā)展上具有廣闊的發(fā)展前景，網(wǎng)絡(luò)層次中的MAC協(xié)議和路由協(xié)議是其發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。MAC層需要解決高效利用信道、有效進(jìn)行擁塞控制、優(yōu)先級(jí)排隊(duì)、差錯(cuò)控制和流量控制等問(wèn)題；網(wǎng)絡(luò)層要求能夠建立起一個(gè)完全分布式、適合高動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的路由協(xié)議。整個(gè)航空自組網(wǎng)的最終目的是要建立起一個(gè)適應(yīng)范圍廣、靈活的通信協(xié)議，使飛機(jī)間通信以及飛機(jī)與地面實(shí)現(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確的通信功能。

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1004-7344（2016）35-0244-01

2016-11-23