《電子技術應用》
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空基網絡中定向自組網關鍵技術研究綜述
電子技術應用
郗天玥,蔡愛華,翁麗娜
中國電子科技集團有限公司電子科學研究院
摘要: 基于定向天線的移動自組織網絡被廣泛應用于軍事領域,尤其對于具有易實施、高隱蔽性、高保密性要求的空基網絡,定向天線比全向天線更具有優勢,它具有更遠的傳輸范圍,減小了節點間的相互干擾,能夠實現空間復用能力的提升。但是定向天線的引入在增加通信距離的同時也會帶來一些問題,給許多協議層帶來破壞性的副作用。目前,國內外研究人員已提出多種算法來解決這些問題。結合空基網絡的復雜性,研究了國內外提出的基于定向天線的移動自組網數據鏈路層和網絡層的各類算法和協議,總結對比近年來定向鄰居發現算法、媒體訪問控制協議和定向路由協議三種關鍵技術,并提出更適合用于空基網絡的技術與協議,最后對這些算法和協議的下一步研究提供了一些方向。
中圖分類號:TN929.5 文獻標志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234665
中文引用格式: 郗天玥,蔡愛華,翁麗娜. 空基網絡中定向自組網關鍵技術研究綜述[J]. 電子技術應用,2024,50(4):1-10.
英文引用格式: Xi Tianyue,Cai Aihua,Weng Lina. Research on key technology of directional ad hoc networks in airborne networks[J]. Application of Electronic Technique,2024,50(4):1-10.
Research on key technology of directional ad hoc networks in airborne networks
Xi Tianyue,Cai Aihua,Weng Lina
China Academy of Electronic and Information Technology
Abstract: Mobile ad hoc networks based on directional antennas are widely used in the military field, especially for airborne networks with the requirements of easy implementation, high concealment and high confidentiality. Directional antennas have more advantages than omni-directional antennas, which have longer transmission ranges, reduce mutual interference among nodes, and are able to achieve the improvement of spatial multiplexing capability. But the introduction of directional antennas can create problems while increasing the communication distance, causing disruptive side effects to many protocol layers. Currently, researchers at home and abroad have proposed a variety of algorithms to solve these problems. Combined with the complexity of airborne networks, it studies various algorithms and protocols proposed at home and abroad for the data link layer and network layer of mobile ad hoc networks based on directional antennas. It summarizes and compares three key technologies in recent years, namely, directional neighbor discovery algorithm, medium access control protocol and directional routing protocol. Techniques and protocols that are more suitable for use in airborne networks are proposed. Finally, it provides some directions for further research.
Key words : directional ad-hoc network;neighbor discovery algorithms;medium access control protocol;routing protocol

0 引言

隨著計算機網絡技術的發展和對通信要求的提高,產生了一種具有無固定中心基站的網絡——移動自組織網絡( Mobile Ad hoc Network,MANET) 。它不依賴于固定設施,能夠快速展開,具有極強的適應和生存能力,網絡中的每一個節點地位平等,可以在網內自由移動并保持通信,而且其中任何一個節點的損壞都不會使整個網絡癱瘓。由于上述特點,在數字化戰場通信中,MANET已經成為首選技術,而在當下現代信息化戰爭中,依靠強大的空中力量才能全面掌握戰場信息控制權,所以構建一個易實施、保密性高的空基網絡化信息系統尤為重要[1]。但是空基網絡存在平臺升空高、移動節點具有高速移動的特點、對隱蔽性要求高的問題,傳統利用全向天線的MANET網絡已經不能滿足空基網絡更高的通信需求。在收發天線的選擇上,隱蔽性和抗干擾性強、輻射功率的有效利用率高的定向天線將比傳統采用的全向天線更為合適。

然而定向天線由于其波束窄、傳輸距離遠,也會給通信帶來一些問題,例如隱藏終端、聾節點、通信時延擴展等問題。同時,傳統的協議與算法均是為全向天線設計的,所以定向天線的引入會給各種協議層引入破壞性的副作用。為了解決這些問題并且更好地發揮定向天線在通信網絡中的作用,設計并實現適用于定向組網的各類協議成為國內外許多學者研究的重點[2-3]。

本文針對空基自組網的特點,總結目前的定向組網關鍵技術,介紹了國內外近年來基于定向天線的鄰居發現算法媒體訪問控制協議路由協議的研究進展,并對其進行分類對比。在最后總結了目前定向自組網關鍵技術與協議存在的問題,指出了未來的研究方向。


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作者信息:

郗天玥,蔡愛華,翁麗娜

(中國電子科技集團有限公司電子科學研究院, 北京 100041)


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