基于地理信息的航空自組網(wǎng)路由協(xié)議綜述

徐雪飛,甘忠輝,劉蕓江

(空軍工程大學(xué)電訊工程學(xué)院,西安 710077)

1 引 言

航空自組網(wǎng)是一種高度動(dòng)態(tài)的無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò),具有大尺度、高動(dòng)態(tài)、臨時(shí)性、無(wú)中心節(jié)點(diǎn)、多質(zhì)異構(gòu)、時(shí)變信道和節(jié)點(diǎn)密度小等特點(diǎn),用于飛機(jī)間一跳或多跳數(shù)據(jù)傳輸共享各類(lèi)飛行信息和增值業(yè)務(wù)。航空自組網(wǎng)最早源自于軍事領(lǐng)域,其中以美國(guó)的“Minuteman”項(xiàng)“TTNT”項(xiàng)目等為代表;而進(jìn)一步的發(fā)展重在民航領(lǐng)域,如美國(guó)的“AANET”項(xiàng)目和“ATENAA”等項(xiàng)目旨在提高民航航空管制效率。

為了提高航空自組網(wǎng)絡(luò)鏈路壽命,增強(qiáng)航空自組網(wǎng)絡(luò)連通性能,高效合適的路由協(xié)議成為航空自組網(wǎng)的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文簡(jiǎn)要對(duì)航空自組網(wǎng)路由協(xié)議進(jìn)行了分類(lèi),著重分析和總結(jié)了基于地理信息的航空自組網(wǎng)路由協(xié)議。

2 航空自組網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

美國(guó)最早開(kāi)始航空自組網(wǎng)方面的研究。20世紀(jì)末,在美國(guó)海軍研究局(Office of Naval Research,ONR)的資助下,美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校進(jìn)行了“Minuteman”[1—3]項(xiàng)目的研究,如圖1所示,并提出了相關(guān)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及其路由協(xié)議HSR和LANMAR協(xié)議。而TTNT(Tactical Targeting Network Technology)是美國(guó)軍方的最新的數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò),由Rockwell Collins公司負(fù)責(zé)研制,是一種大型的嵌入式高速、寬帶、基于IP協(xié)議的新型戰(zhàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),支持陸?？崭黝?lèi)作戰(zhàn)平臺(tái)。

圖1 Minuteman的體系結(jié)構(gòu)Fig.1 Framework of Minuteman

2006年,悉尼大學(xué)(University of Sydney)研究并申請(qǐng)專(zhuān)利的AANET(Aeronautical Ad Hoc Network)[4—6],提出了在衛(wèi)星、民航飛機(jī)以及地面Internet網(wǎng)關(guān)之間組建一個(gè)自組織網(wǎng)絡(luò),如圖2所示。這種網(wǎng)絡(luò)能使飛行中的飛機(jī)之間直接通信,共享網(wǎng)絡(luò)資源,為飛機(jī)只能依賴(lài)衛(wèi)星通信接入互聯(lián)網(wǎng)提供了有益的補(bǔ)充,提出了航空條件下的鏈路穩(wěn)定機(jī)制、分簇算法和路由算法。

圖2 ATENAA的體系結(jié)構(gòu)Fig.2 Framework of ATENAA

歐盟的ATENAA[7—9]如圖3所示。針對(duì)航空電信網(wǎng)的弊端,提出了航空移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò),并著重介紹 了 其 路 由 協(xié) 議——ARPAM。 德 國(guó) 的NEWSKY[10—12],以及涉及無(wú)人機(jī)(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)[13,14]的自組網(wǎng)也在其相關(guān)領(lǐng)域展開(kāi)研究論證。2010年,美國(guó)堪薩斯大學(xué)的Justin P.Rohrer、Abdul Jabbar等人在US DoD CTEIP iNET(Integrated Network Enhanced Telemetry)和IFT(Internatianal Foundation for Telemetering)項(xiàng)目的支持下,針對(duì)當(dāng)前高速飛行的航空節(jié)點(diǎn)以及不可信賴(lài)的航空通信信道質(zhì)量,提出一種高動(dòng)態(tài)、跨層次的航空自組網(wǎng)架構(gòu)[15]。這種架構(gòu)分別把物理層[20]、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層[16,18]、傳輸層的技術(shù)進(jìn)行跨層優(yōu)化[17,21],特別是提出并進(jìn)行部分驗(yàn)證了友好型傳輸控制協(xié)議、兼容型IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,以及基于地理定位輔助的路由協(xié)議[20]。

圖3 AANET的體系結(jié)構(gòu)Fig.3 Framework of AANET

北京航空航天大學(xué)張軍、劉凱在航空移動(dòng)自組織數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域,針對(duì)民航飛行高動(dòng)態(tài)、大機(jī)動(dòng)以及多機(jī)協(xié)同的造成的機(jī)間數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和快速路由修復(fù)的難題,提出了機(jī)間數(shù)據(jù)鏈新型時(shí)隙選擇算法和動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配方法,改進(jìn)了隨機(jī)方向移動(dòng)模型。電子科技大學(xué)隆克平著重研究了航空自組網(wǎng)分布式協(xié)同傳輸技術(shù)、抗干擾理論、信道建模與信號(hào)設(shè)計(jì)理論與方法,以及安全可信與生存性框架等問(wèn)題。清華大學(xué)孫富春提出了符合我國(guó)需求和技術(shù)現(xiàn)狀的天空地一體化網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在“無(wú)人機(jī)群作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)”的研究項(xiàng)目中,積極探索高移動(dòng)性環(huán)境下的自組網(wǎng)絡(luò)技術(shù),并提出改進(jìn)最優(yōu)鏈路狀態(tài)路由協(xié)議算法。西北工業(yè)大學(xué)王永生教授在無(wú)人機(jī)群通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方面也進(jìn)行了深入研究,其組網(wǎng)思想也是借鑒自組織網(wǎng)絡(luò)思想。

3 航空自組網(wǎng)路由協(xié)議

航空自組網(wǎng)是自組網(wǎng)在航空領(lǐng)域的典型應(yīng)用模式,是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)的無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò),具有大尺度、高動(dòng)態(tài)、臨時(shí)性、無(wú)中心節(jié)點(diǎn)、多質(zhì)異構(gòu)、時(shí)變信道和節(jié)點(diǎn)密度小等特點(diǎn),因此,航空自組網(wǎng)面臨著許多傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有的難題。同時(shí),由于航空節(jié)點(diǎn)在通信組網(wǎng)過(guò)程中,數(shù)據(jù)包通過(guò)一跳或多跳進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,所以,航空自組網(wǎng)的重點(diǎn)和難點(diǎn)就在于路由協(xié)議的設(shè)計(jì)和選取。

3.1 航空自組網(wǎng)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)基本原則

航空自組網(wǎng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在提供航空節(jié)點(diǎn)之間高效率、高質(zhì)量的路由協(xié)議,具體反映為增加路由壽命、增加鏈路壽命等網(wǎng)絡(luò)連通性能指標(biāo)上。由于航空節(jié)點(diǎn)具有高速移動(dòng)的特性,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化迅速?gòu)?fù)雜,所以,傳統(tǒng)因特網(wǎng)的路由協(xié)議不能適用于航空自組網(wǎng)。根據(jù)航空自組網(wǎng)的特點(diǎn),其路由協(xié)議設(shè)計(jì)的基本原則應(yīng)該滿(mǎn)足以下幾個(gè)方面:

(1)收斂性:由于航空自組網(wǎng)變化迅速的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),短時(shí)間會(huì)造成大量的路由失效,所以路由應(yīng)該能夠及時(shí)地進(jìn)行彈性調(diào)整,避免路由環(huán)路的產(chǎn)生;

(2)分布性:由于航空節(jié)點(diǎn)處于空間上的游離狀態(tài),每個(gè)節(jié)點(diǎn)為了達(dá)到通信和路由的任務(wù),都要有路由協(xié)議的處理能力,即具有分布式特性;

(3)開(kāi)銷(xiāo)性:由于航空自組網(wǎng)面臨當(dāng)前日益緊張的頻譜資源和有限的傳輸帶寬,所以,有限的控制開(kāi)銷(xiāo)是保證網(wǎng)絡(luò)連通效率的關(guān)鍵;

(4)時(shí)效性:由于航空自組網(wǎng)時(shí)變的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),鏈路失效的情況產(chǎn)生率很高,同時(shí),航空節(jié)點(diǎn)的本身特性導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行海量的數(shù)據(jù)處理,從而導(dǎo)致陷入無(wú)窮計(jì)算的死循環(huán),極大地占用了信息處理資源;

(5)安全性:由于開(kāi)放性的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和分布式的數(shù)據(jù)處理傳送結(jié)構(gòu),面臨著惡意的網(wǎng)絡(luò)攻擊和修改的概率大大提升,所以要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全方面的充分考慮和設(shè)計(jì),維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的安全和效率。

3.2 航空自組網(wǎng)路由協(xié)議的分類(lèi)

航空自組網(wǎng)路由協(xié)議分類(lèi)繁多,種類(lèi)復(fù)雜,至今,已經(jīng)提出了很多基于不同策略的路由協(xié)議。

3.2.1 按照發(fā)現(xiàn)路由的驅(qū)動(dòng)模式分

按照發(fā)現(xiàn)路由的驅(qū)動(dòng)模式分主動(dòng)型、反應(yīng)型、混合型。反應(yīng)型路由例如AODV和DSR,通過(guò)構(gòu)建一個(gè)按需的資源-目的節(jié)點(diǎn)路徑來(lái)進(jìn)行通信。但是,這種方式存在著弊端:首先,在尋找路徑過(guò)程中存在著延時(shí)以及不穩(wěn)定性,效率得不到保證;其次,在航空通信中,這種路徑可能不能維持足夠的連接強(qiáng)度;再次,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路徑請(qǐng)求數(shù)目一旦超過(guò)額定容量標(biāo)準(zhǔn),就會(huì)引發(fā)成為廣播風(fēng)暴,故對(duì)一些時(shí)間敏感的應(yīng)用和短時(shí)通信連接等情景不太合適。

而在另一方面,主動(dòng)式路由例如DSDV和OLSR也有缺陷。由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都保存了一個(gè)或多個(gè)路由信息表,雖然這對(duì)于路徑的選擇有很大的幫助,但是,大量的路由信息存在著隱藏的問(wèn)題,即當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)目增加時(shí),網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息量成非線(xiàn)性增加,從而消耗掉大量的帶寬;同時(shí),網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息需要頻繁的更新也是造成路由開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大的主要原因。由于網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須建立路由項(xiàng),所以伸縮性受到很大影響。

為了解決反應(yīng)式路由和主動(dòng)式路由的不足,結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)的綜合路由產(chǎn)生了,例如CEDAR、ZRP、Terminode Routing,CEDAR路由協(xié)議利用分布式主動(dòng)構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)的核心結(jié)構(gòu),在帶寬和穩(wěn)定鏈路范圍等衡量指標(biāo)上有很大的提高;ZRP路由協(xié)議運(yùn)用跳數(shù)將網(wǎng)絡(luò)劃分區(qū)域,在區(qū)域內(nèi)外使用不同的路由算法,保證了區(qū)域內(nèi)通信的質(zhì)量并兼顧區(qū)域外;Terminode Routing把距離作為衡量使用路由算法的工具,近處使用一種基于距離矢量的主動(dòng)式路由算法,遠(yuǎn)距則改用基于地理位置信息的路由算法,靈活度高,網(wǎng)絡(luò)彈性好。

3.2.2 按照路由協(xié)議所依據(jù)的網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)分

按照路由協(xié)議所依據(jù)的網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)分平面型路由協(xié)議和層次型路由協(xié)議。以上的路由協(xié)議都屬于扁平式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,路由表的大小和控制信息的數(shù)量與節(jié)點(diǎn)總數(shù)的平方成正比,所以對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用存在著諸多不便,網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量存在很大問(wèn)題。而層次型路由就在這種前提下產(chǎn)生了,它將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)按照地理區(qū)域進(jìn)行等級(jí)劃分為層,每層分出若干個(gè)群組,高層的群組再細(xì)分為子群組,每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需要存儲(chǔ)自己所在的最低級(jí)層路由表以及所有直接的上層路由表,不需要進(jìn)行全網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息路由表的存儲(chǔ),大大減少了路由開(kāi)銷(xiāo)。同時(shí),一旦群組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化,鏈路狀態(tài)的更新只限于群組內(nèi)部,減少了通信的冗余。

3.2.3 按照路由協(xié)議是否運(yùn)用地理信息定位系統(tǒng)分

按照路由協(xié)議是否運(yùn)用地理信息定位系統(tǒng)分地理信息路由協(xié)議和非地理信息路由協(xié)議,如圖4所示。地理信息路由協(xié)議[18,20]現(xiàn)階段被提出,通過(guò)鄰節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)機(jī)制,借助于地理定位信息和一個(gè)有限的路由更新表,從而建立一個(gè)下一跳路由表。顯然,地理信息路由是一種主動(dòng)型路由,所以能夠保證低的路由開(kāi)銷(xiāo);同時(shí),由于存在一定的路由更新,所以在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí),也能進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整變化;最后,這種傳輸機(jī)制是基于地理信息的,所以不同于普通路由需要進(jìn)行地理上的收斂,很適合于高動(dòng)態(tài)的航空通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。例如 LAR、DREAM、SIFT和GRID,這些路由協(xié)議運(yùn)用GPS定位技術(shù)來(lái)確定下一跳,利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒑苌佟Ｆ渲?LAR利用地理定位信息減少在路由發(fā)現(xiàn)階段一個(gè)區(qū)域內(nèi)過(guò)多的聯(lián)系;DREAM通過(guò)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)地理定位信息來(lái)確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚝托?APRAM是一個(gè)混合型商業(yè)航空網(wǎng)絡(luò)路由,運(yùn)用地理定位信息尋找最佳路徑來(lái)完成數(shù)據(jù)的傳送。但是,這種路由算法也有缺陷,即路由空洞現(xiàn)象(節(jié)點(diǎn)比其任何鄰居節(jié)點(diǎn)距離目的節(jié)點(diǎn)都近,但卻沒(méi)有直接鏈路可以達(dá)到),一旦這種現(xiàn)象產(chǎn)生,地理信息路由協(xié)議就必須采取其它的方式尋找路徑,從而失去路由協(xié)議的本質(zhì)屬性,并會(huì)帶來(lái)一系列路由效率問(wèn)題。

圖4 自組網(wǎng)路由協(xié)議按照運(yùn)用定位系統(tǒng)分類(lèi)Fig.4 Classification of Ad Hoc routing protocols according to position-based system

另外,移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)中還有考慮網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡的路由協(xié)議、QoS路由協(xié)議、功率感知路由協(xié)議等。

3.3 基于地理信息的典型航空自組網(wǎng)路由協(xié)議

3.3.1 距離效應(yīng)路由協(xié)議

距離效應(yīng)路由協(xié)議(Distance Routing Effect Algorithm for Mobility,DREAM)[22,23]是一種方向性、有限洪泛式的基于地理位置信息的路由協(xié)議算法,每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)都包含一個(gè)所有節(jié)點(diǎn)位置的信息表,同時(shí),周期性地利用洪泛進(jìn)行定位信息包的更新。

距離效應(yīng)路由協(xié)議以距離效應(yīng)為路由算法準(zhǔn)則,當(dāng)節(jié)點(diǎn)之間的距離越近,節(jié)點(diǎn)信息表更新的頻率越快。同時(shí),控制包的發(fā)送頻率與源節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度相關(guān),即節(jié)點(diǎn)位置信息表的更新頻率受制于與注冊(cè)節(jié)點(diǎn)之間的距離。

當(dāng)源節(jié)點(diǎn)S向目的節(jié)點(diǎn)D發(fā)送信息時(shí),它開(kāi)始搜索自己的位置信息表以及目的節(jié)點(diǎn)的位置信息。如果指向節(jié)點(diǎn)D的方向是存在的、有效的,那么節(jié)點(diǎn)S向包含節(jié)點(diǎn)D的前向域內(nèi)洪泛式的發(fā)送信息。否則,一個(gè)發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)D的洪泛式搜索進(jìn)程將被激活,當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)A收到信息時(shí),它先檢查自己是否是目的節(jié)點(diǎn),如果是,將反饋給源節(jié)點(diǎn)一個(gè)確認(rèn)信息;如果不是,節(jié)點(diǎn)A將重復(fù)同樣的步驟把信息向自己的鄰節(jié)點(diǎn)廣播出去,直到節(jié)點(diǎn)D接收到信息。

3.3.2 輔助定位路由協(xié)議

輔助定位路由協(xié)議(Location Aided Routing Protocol,LAR)[24—26]屬于一種特殊的反應(yīng)型路由,主要特點(diǎn)在于利用每個(gè)節(jié)點(diǎn)所包含的定位信息來(lái)減少路由的開(kāi)銷(xiāo)。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)需要向一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),源節(jié)點(diǎn)利用定位信息向一個(gè)前向域進(jìn)行洪泛式請(qǐng)求,取代以往面向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行洪泛式請(qǐng)求,極大地減小了網(wǎng)絡(luò)路由的開(kāi)銷(xiāo)。

通常,有兩種方案進(jìn)行路由選擇,第一種是計(jì)算出一個(gè)限定域,限制了路由請(qǐng)求包到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的邊界;第二種是在請(qǐng)求包中存儲(chǔ)目的節(jié)點(diǎn)的位置信息。顯然,輔助定位路由也是一種尋求最短路徑的路由算法。但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化較快,呈現(xiàn)出高動(dòng)態(tài)的特性時(shí),輔助定位路由由于洪泛式搜索失效而會(huì)趨向于普通的洪泛式路由,失去原有特性。

3.3.3 地理信息尋址路由協(xié)議

地理信息尋址路由協(xié)議(Geographic Addressing and Routing)[27]是組播式路由協(xié)議的一個(gè)特殊情況,它將組播的一個(gè)個(gè)分組定義為一個(gè)個(gè)地理上的區(qū)域。在各個(gè)有地址的域內(nèi),數(shù)據(jù)通過(guò)組播進(jìn)行傳播。地理信息尋址路由協(xié)議細(xì)化為3個(gè)路由協(xié)議,分別為洪泛式路由協(xié)議、限制性洪泛式路由協(xié)議和非洪泛式路由協(xié)議。

地理信息尋址路由協(xié)議系統(tǒng)由GeoRouter、GeoNode、GeoHost 3部分組成,GeoRouter負(fù)責(zé)傳遞地理相關(guān)消息,GeoNode是地理路由系統(tǒng)的出入口,GeoHost負(fù)責(zé)發(fā)送和接收地理相關(guān)消息。

在地理信息尋址路由協(xié)議中,地理位置信息在協(xié)議中起的作用類(lèi)似于IP地址在TCP/IP協(xié)議中的作用,主要目的在于把網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和地理位置相結(jié)合,方便提供一些與地理位置相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。地理信息尋址路由協(xié)議適用于有一定層次和結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò),但是要求路由節(jié)點(diǎn)位置比較固定,其余節(jié)點(diǎn)可以是移動(dòng)的。

3.3.4 基于柵格的路由協(xié)議

基于柵格的路由協(xié)議(Grid Routing Protocol,GRID)[28,29]是一種完全定位的感知型路由協(xié)議。在GRID路由協(xié)議中,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)被劃分為若干個(gè)大小固定的虛擬柵格,每個(gè)柵格中,通過(guò)一定的策略選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)擔(dān)當(dāng)網(wǎng)關(guān),負(fù)責(zé)通過(guò)本柵格內(nèi)的所有數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。路由策略采取從柵格到柵格之間通過(guò)預(yù)先選取的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行。當(dāng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)出相應(yīng)的柵格時(shí),柵格中自動(dòng)選出新的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)來(lái)繼續(xù)維持路由。

同時(shí),由于GRID將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為柵格,所以,只要柵格中存在節(jié)點(diǎn),那么路由就不會(huì)中斷和失效,有效地增強(qiáng)了路由的生存性,降低了節(jié)點(diǎn)移動(dòng)對(duì)整個(gè)路由的影響。

GRID路由協(xié)議包含一系列的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo),即網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的選取、多回合的路由選取和應(yīng)答、路由維護(hù),以及一個(gè)解決網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)出原柵格的廣播路由信息表策略,所以在進(jìn)行路由的過(guò)程中能量問(wèn)題比較突出。

3.3.5 基于路徑簡(jiǎn)單前向路由協(xié)議

基于路徑簡(jiǎn)單前向(Simple Forwarding over Trajectory,SIFT)[24]路由協(xié)議是一種新型的基于前向路徑的路由協(xié)議。但不同于傳統(tǒng)的前向路徑路由協(xié)議,基于路徑簡(jiǎn)單前向路由協(xié)議運(yùn)用廣播技術(shù)代替點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播而且不需要鄰節(jié)點(diǎn)的信息。

基于路徑簡(jiǎn)單前向路由協(xié)議不發(fā)送任何控制包,一旦一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)數(shù)據(jù)包,便根據(jù)自身的位置與路徑的相關(guān)度和最后一個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)設(shè)定一個(gè)定時(shí)器,越靠近路徑或者距離最后一跳越遠(yuǎn),定時(shí)器設(shè)定的時(shí)間期限越短。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包被另一個(gè)節(jié)點(diǎn)提前得到,那么這個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)將這個(gè)數(shù)據(jù)包丟棄,否則,這個(gè)數(shù)據(jù)包將繼續(xù)傳送出去直到時(shí)間期限到達(dá),因此,數(shù)據(jù)包會(huì)在最短時(shí)間期限的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行傳送。同時(shí),每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)存儲(chǔ)最近數(shù)據(jù)包的收發(fā)表來(lái)避免數(shù)據(jù)環(huán)路的發(fā)生。

由于中間的節(jié)點(diǎn)從數(shù)據(jù)包的頭部獲得所有的路由需求信息,所以這些節(jié)點(diǎn)不需要任何鄰節(jié)點(diǎn)的信息,即不需要交換控制包,很適用于高動(dòng)態(tài)的自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

3.3.6 貪婪周邊無(wú)狀態(tài)路由協(xié)議

貪婪周邊無(wú)狀態(tài)路由協(xié)議(Greedy Perimeter Stateless Routing,GPSR)[30]是一種基于傳統(tǒng)貪婪轉(zhuǎn)發(fā)方案的路由協(xié)議。在貪婪周邊無(wú)狀態(tài)路由協(xié)議中,一個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由僅依賴(lài)于一跳范圍內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn),每一步,節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)包發(fā)送給距離目的節(jié)點(diǎn)最近的鄰節(jié)點(diǎn)。但是這種路由方式存在一系列的弊端。首先,由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性,節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)可能會(huì)移動(dòng)出節(jié)點(diǎn)的傳送范圍,這會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的前向傳送決定,從而發(fā)生丟包現(xiàn)象。其次,當(dāng)一個(gè)源節(jié)點(diǎn)向自己的鄰節(jié)點(diǎn)廣播控制信息時(shí),由于信道的耗損,這會(huì)導(dǎo)致鄰節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常通信,從而讓源節(jié)點(diǎn)將鄰節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤地從鄰節(jié)點(diǎn)信息表中刪除。

由于貪婪周邊無(wú)狀態(tài)路由協(xié)議有貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式和周邊邊界轉(zhuǎn)發(fā)模式兩種分組轉(zhuǎn)發(fā)模式,所以,當(dāng)貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式失敗時(shí),如網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸遭遇路由空洞,協(xié)議會(huì)自動(dòng)進(jìn)入周邊邊界轉(zhuǎn)發(fā)模式來(lái)保證數(shù)據(jù)的傳輸有效性,而當(dāng)條件滿(mǎn)足于貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式時(shí),再自動(dòng)轉(zhuǎn)回貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式,直至數(shù)據(jù)傳送到目的地址。

4 發(fā)展趨勢(shì)

隨著航空工業(yè)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)一種實(shí)時(shí)、高效、可靠的通信方式已成為航空通信的發(fā)展方向,而航空自組網(wǎng)的固有屬性決定了其將會(huì)是未來(lái)航空通信的重點(diǎn)發(fā)展方向,也是未來(lái)航空通信發(fā)展的必然趨勢(shì)。在航空自組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,路由協(xié)議的設(shè)計(jì)將是航空自組網(wǎng)設(shè)計(jì)所面臨的最重大挑戰(zhàn),路由協(xié)議的側(cè)重點(diǎn)在于如何建立完全分布式的、安全的、有效的適合高動(dòng)態(tài)的航空通信網(wǎng)絡(luò)的路由算法。未來(lái)的目標(biāo)是通過(guò)航空自組網(wǎng)通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化研究,提出適用于大多數(shù)航空通信業(yè)務(wù)的航空自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),從而讓航空通信業(yè)務(wù)更加便捷、舒適。

1）健全工作機(jī)構(gòu)。按照農(nóng)村危房改造工作需要，鄉(xiāng)鎮(zhèn)人民政府調(diào)整充實(shí)農(nóng)村危房改造工作領(lǐng)導(dǎo)小組，相關(guān)工作人員抓好項(xiàng)目的組織實(shí)施。

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