鄒志遠

（湖南長沙麓山濱江實驗學(xué)校 410013）

航空自組網(wǎng)的應(yīng)用淺談

鄒志遠

（湖南長沙麓山濱江實驗學(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)可以實現(xiàn)控制指令信息的轉(zhuǎn)發(fā)與控制，實現(xiàn)感知信息、飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)的交換，自動連接構(gòu)建起MANET。在這一網(wǎng)絡(luò)中，飛行器并非簡單的收發(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。本文主要針對航空自組網(wǎng)的應(yīng)用進行分析。

航空自組網(wǎng)；應(yīng)用；分析

近年來，我國的航空事業(yè)發(fā)展迅速，移動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，這就產(chǎn)生了航空自組網(wǎng)領(lǐng)域。今年我國民航發(fā)展迅速，但是飛機間的通信不是很通暢，這就無法滿足飛機飛行通信、環(huán)境感知等方面的需求。航空自組網(wǎng)應(yīng)運而生，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。本文主要針對自組網(wǎng)領(lǐng)域的基本概念、特點等進行了敘述，并且對其中的關(guān)鍵技術(shù)進行了詳細的分析，對未來的發(fā)展方向進行了展望。

1 航空自組網(wǎng)簡介

1.1 基本概念

航空自組網(wǎng)也叫做空中自組網(wǎng)，是移動網(wǎng)絡(luò)和航空通信的有機結(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，進行指令的發(fā)送和接收，對各自的飛行狀態(tài)和感知到的信息進行信息的交流。其中每一個飛行器都可以當做信號發(fā)射器，也可以當做路由器，可以采用多跳的方式把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給更遠的飛行器。航空自組網(wǎng)采用了動態(tài)組網(wǎng)和路由技術(shù)、無線中繼技術(shù)，將航空飛行器有效聯(lián)系起來，形成一個有組織、有修復(fù)功能的高效網(wǎng)絡(luò)，這對現(xiàn)有航空通信具有一個有效的補充作用，具有重要的理論研究和實際應(yīng)用的價值。

1.2 主要特點

航空自組網(wǎng)具有MANET的多跳、自組織、無中心等特性，也有自身的多種特性：①分布場景的大尺度三維性，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拓撲的高態(tài)性。民航班機飛行速率一般控制在500～1000m/h以內(nèi)，而軍用飛機速率范圍相對較大，最高可以達到3.5km。飛機的高速移動必將會影響整個拓撲結(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飛機分布具有稀疏性。在航空自組網(wǎng)當中，飛機分布較稀，節(jié)點與節(jié)點間的距離較遠，這就造成節(jié)點間通信可能會有不通暢情況出現(xiàn)，因此組網(wǎng)的可行性和網(wǎng)絡(luò)的連通性是學(xué)者研究的重點問題。④臨時性。民航飛機的飛行時間和飛行數(shù)量具有較大的不確定性，而軍用飛機受作戰(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MANET來說，航空自組網(wǎng)的臨時性更為強烈。

2 航空自組網(wǎng)的應(yīng)用

2.1 Minuteman

美國洛杉磯大學(xué)研究開發(fā)了Minuteman項目，把海軍作戰(zhàn)需要的空間區(qū)域、實時信息和傳感數(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動，所以此種結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性。

2.2 TTNT

TTNT即為戰(zhàn)術(shù)瞄準網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是由美國國防部高級研究計劃局和空軍研究實驗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、動態(tài)以及基于IP協(xié)議的特點，比較適合快速移動、機動性強的班機間進行通信。數(shù)字化通信設(shè)備把各項設(shè)施連接起來，可以快速準確地對地面防空系統(tǒng)定位、瞄準，成為軍用飛機指揮的有力基礎(chǔ)設(shè)施。

2.3 INET

INET即為增強遙控綜合網(wǎng)，它是由美國實驗中心評估投資的。此系統(tǒng)具有遠程寬帶組網(wǎng)的能力，可以實現(xiàn)對運行中的飛機進行飛行數(shù)據(jù)處理功能，能夠滿足將來飛機在信息化的環(huán)境先實現(xiàn)空地一體化、多機協(xié)同試飛的需求。

3 航空自組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

飛機在高速運動中引起的網(wǎng)絡(luò)拓撲高動態(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，以及在變化過程中通信遇到的問題；MAC層要保持相對穩(wěn)定，保證數(shù)據(jù)能夠在共享的無線鏈路中進行傳輸；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，進行有效路由的選擇和路徑的維護；應(yīng)用層要能夠要求能夠協(xié)調(diào)各個層級，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)計需要綜合考慮到信道接入、路由選擇、移動模型和跨層設(shè)計等多方面問題。

4 結(jié)語

總之，自組網(wǎng)在未來軍、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)展的瓶頸問題。MAC層需要解決高效利用信道、有效進行擁塞控制、優(yōu)先級排隊、差錯控制和流量控制等問題；網(wǎng)絡(luò)層要求能夠建立起一個完全分布式、適合高動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議。整個航空自組網(wǎng)的最終目的是要建立起一個適應(yīng)范圍廣、靈活的通信協(xié)議，使飛機間通信以及飛機與地面實現(xiàn)及時準確的通信功能。

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2016-11-23