摘 要：戰(zhàn)術(shù)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)作為戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)(TI)的一個(gè)重要組成部分，在未來信息化戰(zhàn)爭中的地位將不言而喻。而目前針對戰(zhàn)術(shù)Ad Hoc網(wǎng)的組網(wǎng)和路由研究不多，特別是高速移動的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的研究更少。本文從面對戰(zhàn)術(shù)出發(fā)，總結(jié)、分析了目前幾種針對不同戰(zhàn)術(shù)需求而提出的組網(wǎng)方法和路由算法，指出針對戰(zhàn)術(shù)機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的路由設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，并提出路由設(shè)計(jì)的建議。

關(guān)鍵詞：戰(zhàn)術(shù)Ad Hoc;分級結(jié)構(gòu);戰(zhàn)術(shù)機(jī)載網(wǎng)絡(luò);路由協(xié)議

中圖分類號：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1004373X(2008)0316004

Survey of Tactical Ad Hoc Network Structure and Routing Protocol

HAN Jinye1，2，HUA Jiang2，WANG Xiaoning1

(1.Information Science and Technology School，Southwest Jiaotong University，Chengdu，610031，China;

2.No.10th Research Institute，China Electronic Technology Group Company，Chengdu，610036，China)

Abstract：To be a crucial part of Tactical Internet(TI)，tactical Ad Hoc networks will definitely play a core role in informational battlefield in future.At present，there′s few research on networking face to tactical Ad Hoc，especially the high—motivation Airborne Network(AN).This paper analyzes several routing protocols that are designed for different purposes to meet different tactical needs and finally gives the summary and illumination.

Keywords：tactical Ad Hoc;hierarchical structure;airborne network;routing protocol

收稿日期：20070626

基金項(xiàng)目:“十一五國防某預(yù)研項(xiàng)目”支持

1 戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)和戰(zhàn)術(shù)分組無線網(wǎng)

未來戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)一體化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)系統(tǒng)的互聯(lián)、互通和互操作性，將衛(wèi)星通信、空中轉(zhuǎn)發(fā)平臺、地面通信網(wǎng)和戰(zhàn)術(shù)電臺網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無縫連接，構(gòu)成一種層次化戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為作戰(zhàn)部隊(duì)提供高速、大容量的戰(zhàn)場信息傳輸系統(tǒng)。而戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的定義是以分組無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的，互聯(lián)的戰(zhàn)術(shù)無線電臺，計(jì)算機(jī)硬件和軟件的集合[1]。由此可見分組無線網(wǎng)(PRNET)對于戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的重要性。

作為分組無線網(wǎng)發(fā)展的結(jié)果，Ad Hoc[1]網(wǎng)絡(luò)以其靈活機(jī)動的組網(wǎng)方式，可快速展開，高抗毀性的特點(diǎn)，特別適用于戰(zhàn)場通信指揮和控制，使得對戰(zhàn)術(shù)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求日益繼增。英國利用空中UAV平臺和地面WAN結(jié)合(WAN又由多個(gè)LAN組成)[2，3]，構(gòu)成一個(gè)戰(zhàn)術(shù)中繼平臺，為戰(zhàn)區(qū)提供空中的包括電子郵件、語音、文件傳輸和視頻會議等個(gè)人通信服務(wù)。而美國的一項(xiàng)用于支持戰(zhàn)場信息傳輸系統(tǒng)(BITS)機(jī)載通信超視距擴(kuò)展計(jì)劃[4]，主要是為戰(zhàn)區(qū)指揮官直接控制的作戰(zhàn)地域提供超視距通信能力，也提供了類似的戰(zhàn)區(qū)個(gè)人通信服務(wù)。美軍最新的ICAN(臨時(shí)機(jī)載網(wǎng)絡(luò))能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)動態(tài)機(jī)載數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，為指揮控制決策所需的及時(shí)精確信息交換提供高速的通信能力。

戰(zhàn)術(shù)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)不同于商用Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的最大區(qū)別在于：軍用網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)面臨的電磁對抗(導(dǎo)致高誤碼率)要求網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的頑存性(自愈能力)，更好的可擴(kuò)展性，并且戰(zhàn)術(shù)Ad Hoc網(wǎng)的移動呈現(xiàn)出群組運(yùn)動的特點(diǎn)，而在節(jié)能(機(jī)載或車載方式)和經(jīng)濟(jì)性方面的要求相對較弱。

2 戰(zhàn)術(shù)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種無中心的網(wǎng)絡(luò)，從結(jié)構(gòu)形式上可以分為平面結(jié)構(gòu)(Flat Structure)和分級結(jié)構(gòu)(Hierarchical Structure)。在平面結(jié)構(gòu)中，所有的節(jié)點(diǎn)關(guān)系是對等的，網(wǎng)絡(luò)由節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，也稱對等式網(wǎng)絡(luò)。 對分級結(jié)構(gòu)來說，網(wǎng)絡(luò)被劃分為簇(Cluster)，每個(gè)簇由簇頭和普通成員節(jié)點(diǎn)組成，而更高一級網(wǎng)絡(luò)由已形成的下級簇中的簇頭或成員構(gòu)成，這樣就形成節(jié)點(diǎn)構(gòu)成簇，簇構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的簇結(jié)構(gòu)。

對于戰(zhàn)術(shù)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)來說，分級結(jié)構(gòu)相對于平面式結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)勢是：可擴(kuò)充性好(便于因戰(zhàn)術(shù)需求而隨時(shí)加入節(jié)點(diǎn))，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不受限制(能夠應(yīng)用于大型的戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)需求)，將具有同一特性的節(jié)點(diǎn)(比如一個(gè)排或一個(gè)直升機(jī)先遣隊(duì))納為一個(gè)簇中便于行動與指揮控制的一致，適用于業(yè)務(wù)不對稱的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。分級結(jié)構(gòu)是無中心和有中心模式的混合體，可以采用兩種模式的技術(shù)優(yōu)勢。雖然采用分級結(jié)構(gòu)后有了相對的控制中心——簇頭，但是簇頭和簇成員是動態(tài)變化的，節(jié)點(diǎn)仍是自動組網(wǎng)的。分級后網(wǎng)絡(luò)被分成相對獨(dú)立的簇，每個(gè)簇都有控制中心，這樣，就可以兼顧有中心和無中心網(wǎng)絡(luò)的各自優(yōu)點(diǎn)。

對比兩種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)可以看出，分級結(jié)構(gòu)在擴(kuò)展性與容量，定位與尋址，移動管理方面都較平面結(jié)構(gòu)有優(yōu)勢，在軍事應(yīng)用中更傾向于使用分級的結(jié)構(gòu)，如美軍的近期戰(zhàn)術(shù)數(shù)字電臺(NTDR)就使用了兩層的分級結(jié)構(gòu)，在第一層用簇內(nèi)主動式的尋路方法，第二層則采用按需的方法。同時(shí)，分級結(jié)構(gòu)也有自己較大的缺陷，比如網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性差，這就需要針對應(yīng)用情況結(jié)合路由協(xié)議設(shè)計(jì)出更合理的分級方式和選簇頭算法，增強(qiáng)穩(wěn)定性。

3 戰(zhàn)術(shù)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由

一般路由協(xié)議的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是：滿足應(yīng)用需求的同時(shí)盡量降低網(wǎng)絡(luò)開銷、取得資源利用的整體有效性、擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)吞吐量。其中，應(yīng)用需求一般包括時(shí)延、丟包率、網(wǎng)絡(luò)容量等諸多因素。而基本的Ad Hoc路由協(xié)議可以分為：平面式路由協(xié)議，分級路由協(xié)議和混合路由協(xié)議。平面路由協(xié)議又分為主動式路由協(xié)議和反應(yīng)式路由協(xié)議，混合路由協(xié)議是借用各種路由技術(shù)的優(yōu)勢或者借助其他的輔助手段(比如獨(dú)立的定位系統(tǒng)等)綜合設(shè)計(jì)出的協(xié)議。圖1列舉了每個(gè)分類中最具代表性的協(xié)議。

圖1 代表性路由協(xié)議

目前專門用于戰(zhàn)術(shù)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議非常少，大多數(shù)Ad Hoc協(xié)議的設(shè)計(jì)都沒有特別考慮到戰(zhàn)術(shù)環(huán)境的應(yīng)用，而戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的協(xié)議多是對已有協(xié)議的改進(jìn)。文獻(xiàn)[5，6]中提出的HSR協(xié)議改進(jìn)后用在了異構(gòu)的戰(zhàn)術(shù)環(huán)境中，而美國的NTDR(近期戰(zhàn)術(shù)數(shù)字電臺)是少數(shù)的幾個(gè)真正投入使用的基于Ad Hoc的戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)，使用了改進(jìn)的OSPF作為其路由協(xié)議，而OSPF本身是用于以太網(wǎng)的路由協(xié)議。戰(zhàn)術(shù)Ad Hoc網(wǎng)路由所面臨的問題不同于商用網(wǎng)絡(luò)，除了共同的對帶寬和系統(tǒng)容量的需求外，不同用途的戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)又有不同的要求。機(jī)載戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍大，機(jī)動性很高，因此對實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)容量和位置信息有較高要求；而用于陸軍作戰(zhàn)的網(wǎng)絡(luò)則要求支持復(fù)雜戰(zhàn)地環(huán)境下出現(xiàn)單向情況的路由協(xié)議。由此可見，戰(zhàn)術(shù)Ad Hoc網(wǎng)的針對性非常強(qiáng)，沒有通用的路由協(xié)議，對特別的應(yīng)用場合要專門進(jìn)行路由設(shè)計(jì)。

3.1 幾種針對于戰(zhàn)術(shù)環(huán)境的路由協(xié)議

對于機(jī)載的空空網(wǎng)絡(luò)，文獻(xiàn)[7]中提到了用于無人機(jī)群視頻傳輸?shù)腁d Hoc網(wǎng)絡(luò)使用改進(jìn)的OLSR協(xié)議?？紤]到高發(fā)包頻率使MAC層和物理層產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)砣蜎_突造成數(shù)據(jù)包丟失，從而影響到路由協(xié)議的控制數(shù)據(jù)包而導(dǎo)致尋徑失敗。由于OLSR機(jī)制本身具有反映鏈路狀態(tài)的機(jī)制，而基于HELLO，TC消息的表驅(qū)動方式又可以使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對鏈路的信息得以定期更新，所以能夠在此基礎(chǔ)上對其OLSR機(jī)制做出改進(jìn)以反映鏈路的擁塞和沖突狀況，在容易發(fā)生鏈路沖突的區(qū)域中使用改進(jìn)后的OLSR協(xié)議進(jìn)行傳輸能夠使路由繞過可能產(chǎn)生溢出和沖突的節(jié)點(diǎn)，從而提高傳輸?shù)某晒β?。同時(shí)，使用改進(jìn)后的協(xié)議也可以平衡網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷，在不增加MAC層緩存的情況下，增加網(wǎng)絡(luò)承受負(fù)荷的能力。

在戰(zhàn)術(shù)環(huán)境中，要求根據(jù)任務(wù)需求，節(jié)點(diǎn)一般進(jìn)行有目的的群體移動，HSR協(xié)議[5]第一個(gè)提出了對移動群體的移動管理。HSR協(xié)議是一種分級的Ad Hoc協(xié)議，利用WCA[8]算法產(chǎn)生簇頭，低一級的簇頭形成上一級的成員節(jié)點(diǎn)，而更上一級的簇頭又從這些成員節(jié)點(diǎn)中產(chǎn)生，直至生成最高層的簇，并且針對分級結(jié)構(gòu)相對于平面結(jié)構(gòu)健壯性較差的情況，引入了邏輯分區(qū)的概念。協(xié)議根據(jù)節(jié)點(diǎn)的物理地址，按從高到低的級層的簇頭ID來定義每個(gè)節(jié)點(diǎn)的分級ID(HID)。如圖2，節(jié)點(diǎn)1的HID為<11.2.1>，節(jié)點(diǎn)11代表最高層的簇頭，節(jié)點(diǎn)2為此簇的成員節(jié)點(diǎn)，而節(jié)點(diǎn)2為節(jié)點(diǎn)1所在簇的簇頭。如果節(jié)點(diǎn)1想要發(fā)送數(shù)據(jù)包到12，節(jié)點(diǎn)12的HID為<1.11.12>，通過對比HID，就可以建立虛擬鏈路{1，2，11，12}，實(shí)際鏈路為{1，2，4，11，12}的連接。由此看到，HSR協(xié)議用HID來標(biāo)示簇中的節(jié)點(diǎn)，大大降低了尋徑的復(fù)雜程度，并且使節(jié)點(diǎn)處于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的位置一目了然，這無疑滿足了對作戰(zhàn)成員位置管理的要求。

圖2 HSR協(xié)議示意圖

從整個(gè)戰(zhàn)區(qū)范圍分析，分級網(wǎng)絡(luò)的魯棒性是比較差的，但是HSR通過邏輯分區(qū)很好地解決了這個(gè)問題。每個(gè)節(jié)點(diǎn)除了自身的物理ID之外，還保存一個(gè)邏輯地址：〈邏輯子網(wǎng)，主機(jī)號〉。每個(gè)邏輯子網(wǎng)可以包含多個(gè)簇，并至少與一個(gè)家鄉(xiāng)代理相聯(lián)系，具有相同特性或任務(wù)的作戰(zhàn)單元需要保持長時(shí)間通信狀態(tài)，比如偵察營、坦克陣隊(duì)等。但是由于很高的機(jī)動性，節(jié)點(diǎn)會頻繁離開和加入簇，使得節(jié)點(diǎn)需要和其他節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，可能不知道其他節(jié)點(diǎn)的HID，這時(shí)節(jié)點(diǎn)首先從邏輯地址中解析出目的節(jié)點(diǎn)所在的子網(wǎng)地址，從最高層的網(wǎng)絡(luò)得到子網(wǎng)相應(yīng)的家鄉(xiāng)代理地址，然后節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)包發(fā)送到家鄉(xiāng)代理，家鄉(xiāng)代理根據(jù)邏輯地址中的主機(jī)號得到目的節(jié)點(diǎn)的HID，然后轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到目的節(jié)點(diǎn)，一旦源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)建立了連接，就可以不需家鄉(xiāng)代理而直接建立連接了。

GLIHR[9]是針對大型網(wǎng)絡(luò)提出的基于群組位置信息的層次式路由協(xié)議，充分考慮到了戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)有高度的組織性，移動通常具有很強(qiáng)的目的性。協(xié)議將戰(zhàn)場環(huán)境中的態(tài)勢感知信息轉(zhuǎn)化為有用的數(shù)據(jù)，由此大大減少控制分組開支，提高網(wǎng)絡(luò)的有效容量。將路由表分為簇內(nèi)和簇間路由表，簇內(nèi)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)在簇內(nèi)廣播自己的位置并通過接收該信息建立節(jié)點(diǎn)位置表，簇首根據(jù)節(jié)點(diǎn)位置表計(jì)算簇中心，并向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播：各個(gè)節(jié)點(diǎn)將節(jié)點(diǎn)位置表轉(zhuǎn)化為簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)拓?fù)鋱D，并計(jì)算簇內(nèi)路由表。而邊界節(jié)點(diǎn)建立自己的鄰簇表并在簇內(nèi)廣播，簇首則將整個(gè)簇的鄰簇表廣播到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)這種簇間拓?fù)溆?jì)算簇間路由表。在簇間，他只考慮簇和簇之間的鄰接關(guān)系，而不是節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的鄰接關(guān)系，與一般的層次式路由算法相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是分組不必經(jīng)過各級簇首，他直接以最短的路徑穿越中間簇，從而總路徑更短。GLIHR的缺點(diǎn)是不適應(yīng)高速率運(yùn)動的環(huán)境，這是因?yàn)镚LIHR的位置更新分組隨著速度的增長而快速增多，會造成網(wǎng)絡(luò)的擁塞，導(dǎo)致時(shí)延增大。

3.2 對各種協(xié)議的分析

從以上的幾種協(xié)議可以看到，針對不同應(yīng)用需求的路由方法的側(cè)重點(diǎn)是不同的。

視頻傳輸對數(shù)據(jù)包傳輸?shù)某晒β室蠛芨撸琌LSR是經(jīng)典的反應(yīng)鏈路狀態(tài)的平面路由協(xié)議[7]，利用跨層設(shè)計(jì)的方法，將MAC層關(guān)于節(jié)點(diǎn)擁塞的狀況作為路由層選徑的依據(jù)，使OLSR協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)傳輸能夠使路由饒過可能產(chǎn)生沖突的節(jié)點(diǎn)，從而提高傳輸?shù)某晒β蕘磉m應(yīng)無人機(jī)視頻的傳輸要求。

HSR協(xié)議和GLIHR協(xié)議是基于分級結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議，分級結(jié)構(gòu)利用分簇，避免了平面結(jié)構(gòu)隨著規(guī)模加大而導(dǎo)致控制開銷的巨增而使得有效帶寬利用率急速下降，從而可以大大提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。HSR的優(yōu)勢是對具有群組移動性節(jié)點(diǎn)的位置管理策略，使網(wǎng)絡(luò)能更好地體現(xiàn)出局部與整體之間的層次性，這對戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)，特別是高機(jī)動性的戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)是一項(xiàng)很重要的考慮。處于同一作戰(zhàn)單元(劃分在同一個(gè)簇內(nèi))的節(jié)點(diǎn)可以對面臨的快速多變的環(huán)境做出迅速反映(如多個(gè)戰(zhàn)機(jī)同時(shí)發(fā)現(xiàn)了敵機(jī)，相互之間迅速交換信息，通過戰(zhàn)術(shù)決策得到最佳方案，在敵機(jī)逃離有效區(qū)域之前發(fā)起攻擊)，相對于平面路由協(xié)議，有效地縮短尋徑的時(shí)延，并節(jié)約了寶貴的帶寬。由于HSR協(xié)議突出的優(yōu)點(diǎn)，使得對HSR的研究很多，也提出了很多改進(jìn)的方法。

文獻(xiàn)[10]將HSR中由下級簇頭生成上級成員的辦法變?yōu)橛上录壘W(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)生成上級成員節(jié)點(diǎn)，使得簇頭節(jié)點(diǎn)通信和存儲的復(fù)雜性下降，平均了網(wǎng)絡(luò)的流量，克服了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載過于集中的缺點(diǎn)。而文獻(xiàn)[11]中考慮到實(shí)際戰(zhàn)地上會出現(xiàn)的通信單向，重點(diǎn)解決了HSR協(xié)議不能適用于單向的問題。一般分簇路由協(xié)議都過于依賴簇首，使簇首節(jié)點(diǎn)容易成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸，且降低了網(wǎng)絡(luò)的抗毀性。GLIHR由簇內(nèi)基于位置的路由算法和簇間的鏈路狀態(tài)算法組成，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己保存的節(jié)點(diǎn)位置表計(jì)算簇內(nèi)的連通圖，再在此之上運(yùn)行Dijkstra算法來計(jì)算到其他節(jié)點(diǎn)的最短路徑?？梢钥闯觯珿LIHR在發(fā)送數(shù)據(jù)包到外簇接點(diǎn)的時(shí)候，并沒有要求從簇首節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，從而較其他的分級路由協(xié)議，能夠更好地平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載；另外，“群組中心位置預(yù)測”的提出，使位置更新數(shù)據(jù)量相對于基于距離的位置更新DBA算法明顯減少，這點(diǎn)對于群組移動性強(qiáng)的戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)十分有利。但與此同時(shí)，GLIHR由于重點(diǎn)考慮對帶寬的有效利用，并且位置消息多于其他平面主動式路由協(xié)議，當(dāng)移動速度較高的時(shí)候，時(shí)延就增加較大，這是GLIHR用于高速率移動網(wǎng)絡(luò)的缺陷。

4 戰(zhàn)術(shù)機(jī)載網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)的啟示

目前相對于地面組網(wǎng)來說，對機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)和路由的研究不多。

美國空軍在白皮書中對機(jī)載網(wǎng)絡(luò)(Airborne Network)的定義是：至少通過飛行平臺的一個(gè)節(jié)點(diǎn)提供通信傳輸服務(wù)的一種基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)。圖3中的戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)(Tactical Subnet)便是多以Ad Hoc形式構(gòu)成。

圖3 機(jī)載網(wǎng)絡(luò)圖

現(xiàn)有的對機(jī)載組網(wǎng)的研究多是針對無人機(jī)(UAV)平臺，其作用也是作為空中中繼[2，7]，或是作地面控制信息的輔助平臺[6]，對于戰(zhàn)機(jī)(Tactical Aircraft)以純Ad Hoc方式組網(wǎng)的研究很少。但是，未來戰(zhàn)爭越來越需要機(jī)動靈活的自組織組網(wǎng)，戰(zhàn)機(jī)組網(wǎng)將成為信息化戰(zhàn)場的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。與無人機(jī)組網(wǎng)不同的是，戰(zhàn)機(jī)的機(jī)動性更高，作為中繼或是戰(zhàn)場信息采集的無人機(jī)一般長時(shí)間保持編隊(duì)，使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓^小，并可以保持長時(shí)間的用戶數(shù)量穩(wěn)定。而戰(zhàn)機(jī)組網(wǎng)，由于面臨前線戰(zhàn)斗環(huán)境，飛機(jī)編隊(duì)可能隨時(shí)變化，會出現(xiàn)大量的用戶脫離或加入編隊(duì)的情況。并且如果將用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要?jiǎng)澐譃橹笓]控制(Control Information)和態(tài)勢感知(Situation Awareness)的話，可以看到戰(zhàn)術(shù)機(jī)載網(wǎng)絡(luò)對時(shí)效性要求相當(dāng)高。特別是態(tài)勢感知的需要，例如對定位的要求很高，從而需要更好的減小延遲。他被稱為高度動態(tài)多跳無線網(wǎng)(HDNet)，這種網(wǎng)絡(luò)包括兩類節(jié)點(diǎn)：移動基站和移動主機(jī)，相當(dāng)于簇首和成員節(jié)點(diǎn)，幾乎還沒有文章提出設(shè)計(jì)一個(gè)體系結(jié)構(gòu)來同時(shí)支持可擴(kuò)展性和高度移動性。

這里有幾個(gè)關(guān)鍵因素是必須要考慮的：總的系統(tǒng)容量、帶寬、最大用戶數(shù)量、用戶的最大可達(dá)速率、時(shí)延、定位。面對可能存在大量隨時(shí)加入或離開用戶的情況，選擇怎樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；當(dāng)業(yè)務(wù)對帶寬需求不均勻時(shí)，怎么協(xié)調(diào)協(xié)議層以保證QoS；怎樣設(shè)計(jì)路由協(xié)議才可以滿足對時(shí)延的要求，這些都是實(shí)際需要解決的問題。

另外，在面臨組網(wǎng)的時(shí)候可以看到有這樣幾個(gè)矛盾的地方：時(shí)延的要求使主動式協(xié)議比反應(yīng)式協(xié)議更具優(yōu)勢，但是主動式協(xié)議適用的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模非常有限；分級結(jié)構(gòu)對于集中控制和網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展非常有利，但是魯棒性差是其急需解決的問題；戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)要求高的傳輸成功率，這樣就必然要求增加更多的控制消息，控制消息的增多反過來就降低了有效帶寬的使用。

對于戰(zhàn)術(shù)Ad Hoc組網(wǎng)和路由的研究雖然遠(yuǎn)沒有達(dá)到技術(shù)成熟的地步，但是初步的研究對現(xiàn)有問題提供了一些重要啟示：

(1) 雖然分層結(jié)構(gòu)有自身的缺陷，特別是在高速動態(tài)變化的環(huán)境中，其穩(wěn)定性將會大大降低，但是可以通過好的分簇算法彌補(bǔ)不足。同時(shí)，系統(tǒng)帶寬不變、網(wǎng)絡(luò)在規(guī)模擴(kuò)大的情況下，分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢明顯強(qiáng)過平面結(jié)構(gòu)。

(2) 可以利用其他輔助手段增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的性能。比如用到定位系統(tǒng)(GPS、北斗星等)來輔助尋路過程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。在分層結(jié)構(gòu)中，尋路的路徑長短往往大于平面結(jié)構(gòu)，而利用位置輔助手段恰恰可以避免冗余路徑。且這樣一些額外的手段，在軍事應(yīng)用領(lǐng)域是可以實(shí)現(xiàn)的。

(3) 跨層設(shè)計(jì)的思想非常重要。路由層的發(fā)揮依賴鏈路層協(xié)議的好壞，而物理層的技術(shù)又最能決定整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，因此，考慮MAC層協(xié)議的選取、路由層和鏈路層的結(jié)合改進(jìn)，將可大大提高網(wǎng)絡(luò)性能。

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作者簡介 韓金冶 西南交通大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院研究生。研究方向?yàn)樽越M織無線網(wǎng)絡(luò)，無線路由，無線局域網(wǎng)。

花江中國電子科技集團(tuán)公司第10研究所高級工程師，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)通信，無線組網(wǎng)等。

汪曉寧 西南交通大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授，研究領(lǐng)域?yàn)樘l通信。

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