《電子技術應用》
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空基网络中定向自组网关键技术研究综述
电子技术应用
郗天玥,蔡爱华,翁丽娜
中国电子科技集团有限公司电子科学研究院
摘要: 基于定向天线的移动自组织网络被广泛应用于军事领域,尤其对于具有易实施、高隐蔽性、高保密性要求的空基网络,定向天线比全向天线更具有优势,它具有更远的传输范围,减小了节点间的相互干扰,能够实现空间复用能力的提升。但是定向天线的引入在增加通信距离的同时也会带来一些问题,给许多协议层带来破坏性的副作用。目前,国内外研究人员已提出多种算法来解决这些问题。结合空基网络的复杂性,研究了国内外提出的基于定向天线的移动自组网数据链路层和网络层的各类算法和协议,总结对比近年来定向邻居发现算法、媒体访问控制协议和定向路由协议三种关键技术,并提出更适合用于空基网络的技术与协议,最后对这些算法和协议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(fā)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(jié)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(jié)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(zhàn)場通信中,MANET已經成為首選技術,而在當下現代信息化戰(zhàn)爭中,依靠強大的空中力量才能全面掌握戰(zhàn)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(tǒng)尤為重要[1]。但是空基網絡存在平臺升空高、移動節(jié)點具有高速移動的特點、對隱蔽性要求高的問題,傳統(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(jié)點、通信時延擴展等問題。同時,傳統(tǒng)的協(xié)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(xié)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(fā)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(xié)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(fā)現算法、媒體訪問控制協(xié)議路由協(xié)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(xié)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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