一种航空集群网络路由方法技术

本发明专利技术公开一种航空集群网络路由方法，包含：步骤1，根据航空集群网络节点的位置信息和运动信息，动态调整软件定义网络控制器节点发送链路层发现协议LLDP消息的时间间隔；步骤2，根据每条链路的带宽和的传输时延，计算每条链路的性能评估值；步骤3，根据每条链路的性能评估值，选择最优路由路径进行数据转发。本发明专利技术实施例提供的技术方案解决了现有航空集群网络，由于无人机的快速运动将会导致网络拓的扑频繁变化，从而导致难以满足未来航空集群网络灵活作战需求的问题。灵活作战需求的问题。灵活作战需求的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种航空集群网络路由方法


[0001]本专利技术涉及但不限于航空无线通信
，尤指一种航空集群网络路由方法。

技术介绍

[0002]随着无人机技术的发展，空中战场越来越多的使用无人机(UAV)完成各种作战任务，例如态势感知、目标监视、搜索等。由于单无人机难以完成复杂任务的要求，因此集群化、网络化是无人机技术的发展趋势。由多无人机组成的航空集群网络突破了单个无人机的限制，具有成本低、效率高等优势，其组网能力和网络性能将对未来战争模式产生重要影响。尽管航空集群网络具有很多的优势，但其投入实际应用仍然面临一些技术挑战。
[0003]目前的航空集群网络大多采用传统的分布式网络架构，但由于无人机的快速运动将会导致网络拓的扑频繁变化，节点链路容易发生中断，不能满足未来航空集群网络的灵活作战需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的：本专利技术实施例提供一种航空集群网络路由方法，以解决现有航空集群网络，由于无人机的快速运动将会导致网络拓的扑频繁变化，从而导致难以满足未来航空集群网络灵活作战需求的问题。
[0005]本专利技术的技术方案：本专利技术实施例提供一种航空集群网络路由方法，包括：
[0006]步骤1，根据航空集群网络节点的位置信息和运动信息，动态调整软件定义网络控制器节点发送链路层发现协议LLDP消息的时间间隔；
[0007]步骤2，根据每条链路的带宽和的传输时延，计算每条链路的性能评估值；
[0008]步骤3，根据每条链路的性能评估值，选择最优路由路径进行数据转发。
[0009]可选地，如上所述的一种航空集群网络路由方法中，所述步骤1包括：
[0010]步骤11，控制器节点i实时获取控制器节点i与每个交换机节点j的三维位置信息，并实时计算控制器节点i与每个交换机节点j之间的节点间距和相对运动速度；
[0011]步骤12，控制器节点i根据所述三维位置信息、节点间距和相对运动速度，实时计算所述控制器节点i与每个交换机节点j之间的链路保持时间，并将最小链路保持时间作为控制器节点周期发送LLDP消息的时间间隔。
[0012]可选地，如上所述的一种航空集群网络路由方法中，所述步骤11包括：
[0013]步骤11a，控制器节点向SDN交换机节点以广播方式发送两个连续时隙(t1,t2)的LLDP消息，使得每个接收到LLDP消息的交换机节点向控制器节点发送节点响应消息，所述节点响应消息中包括本交换机节点的位置、运动速度、轨迹和方向信息；
[0014]步骤11b，控制器节点i从节点响应消息中实时读取控制器节点i与每个交换机节点j的三维位置信息(a
i
,b
i
,c
i
),(a
j
,b
j
,c
j
)，并实时计算出：
[0015](1)控制器节点i与每个交换机节点j之间的节点间距为：
[0016][0017](2)控制器节点i与每个交换机节点间的相对运动速度为：
[0018][0019]其中，a
i
,b
i
,c
i
为制器节点i在t时刻的三维坐标信息，a
j
,b
j
,c
j
为交换机节点j在时刻的三维坐标信息，为交换机节点j与控制器节点i在x方向上的速度差，为交换机节点j与控制器节点i在y方向上的速度差，为交换机节点j与控制器节点i在z方向上的速度差。
[0020]可选地，如上所述的一种航空集群网络路由方法中，所述步骤12包括：
[0021]步骤12a，控制器节点根据节点间距和相对运动速度，将三维空间中的节点运动图投影到控制器节点i与交换机节点j所在的相对运动平面上，并计算出控制器节点i垂直于相邻交换机节点j运动路径的垂向距离为：其中，为交换机节点j到控制器节点i的相对位置矢量；
[0022]步骤12b，控制器节点根据节点间距和相对运动速度，计算从t1到t2时间范围内的节点间距变化量为：ΔS＝S
i，j
(t2)
‑
S
i，j
(t1)；其中，S
i，j
(t1)为t1时刻控制器节点i与交换机节点j的距离，S
i，j
(t2)为t2时刻控制器节点i与交换机节点j的距离；
[0023]步骤12c，实时计算控制器节点i与每个交换机节点j之间的链路保持时间两节点为反向运动时的链路保持时间为两节点为相向运动则链路保持时间为其中，R为控制器节点i发射信号覆盖范围；
[0024]步骤12d，控制器节点i计算与其直连的所有交换机节点的链路保持时间，并选取最小链路保持时间T
min
(i,j)＝Min(T(i,j)),j∈neighbor(i)，将最小链路保持时间作为控制器节点周期发送LLDP消息的时间间隔T
lldp
＝T
min
(i,j)。
[0025]可选地，如上所述的一种航空集群网络路由方法中，所述步骤2包括：
[0026]步骤21，与控制器节点i直连的交换机节点接收并转发LLDP消息，建立所有交换机节点之间的链接；
[0027]步骤22，每个交换机节点将其邻居交换机节点列表、相邻链路带宽和传输时延传送到控制器节点，使得控制器节点根据接收到的信息创建航空集群网络的整体拓扑视关系；
[0028]步骤23，控制器节点通过归一化每条链路的带宽和传输时延，计算出每条链路的路由度量作为性能评估值。
[0029]可选地，如上所述的一种航空集群网络路由方法中，所述步骤23包括：
[0030]步骤23a，控制器节点对链路带宽进行归一化处理，得到每条链路的带宽为：
其中，B
k
为链路k的实际带宽，为链路k带宽的最小值，为链路k带宽的最大值；
[0031]步骤23b，控制器节点对链路传输时延进行归一化处理，得到每条链路的传输时延为：其中，D
k
为链路k的实际带宽，为链路k带宽的最小值，为链路k带宽的最大值；
[0032]步骤23c，计算每条链路的路由度量R
k
＝w
B
×
B+w
D
×
D，其中，R
k
表示链路k的路由度量，w
B
、w
D
为权重向量w
B
、w
D
，且满足w
B
+w
D
＝1。
[0033]可选地，如上所述的一种航空集群网络路由方法中，所述步骤3包括：
[0034]步骤31，待转发数据的源交换机节点向控制器节点发出包含目的交换机节点的路由请求消息；
[0035]步骤32，控制器节点根据相关链路的路由度量R
k
，选择出从源交换机节点到目的交换机节点的最优路由路径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空集群网络路由方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据航空集群网络节点的位置信息和运动信息，动态调整软件定义网络控制器节点发送链路层发现协议LLDP消息的时间间隔；步骤2，根据每条链路的带宽和的传输时延，计算每条链路的性能评估值；步骤3，根据每条链路的性能评估值，选择最优路由路径进行数据转发。2.根据权利要求1所述的一种航空集群网络路由方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤11，控制器节点i实时获取控制器节点i与每个交换机节点j的三维位置信息，并实时计算控制器节点i与每个交换机节点j之间的节点间距和相对运动速度；步骤12，控制器节点i根据所述三维位置信息、节点间距和相对运动速度，实时计算所述控制器节点i与每个交换机节点j之间的链路保持时间，并将最小链路保持时间作为控制器节点周期发送LLDP消息的时间间隔。3.根据权利要求2所述的一种航空集群网络路由方法，其特征在于，所述步骤11包括：步骤11a，控制器节点向SDN交换机节点以广播方式发送两个连续时隙(t1,t2)的LLDP消息，使得每个接收到LLDP消息的交换机节点向控制器节点发送节点响应消息，所述节点响应消息中包括本交换机节点的位置、运动速度、轨迹和方向信息；步骤11b，控制器节点i从节点响应消息中实时读取控制器节点i与每个交换机节点j的三维位置信息(a
i
,b
i
,c
i
),(a
j
,b
j
,c
j
)，并实时计算出：(1)控制器节点i与每个交换机节点j之间的节点间距为：(2)控制器节点i与每个交换机节点间的相对运动速度为：其中，a
i
,b
i
,c
i
为制器节点i在t时刻的三维坐标信息，a
j
,b
j
,c
j
为交换机节点j在时刻的三维坐标信息，为交换机节点j与控制器节点i在x方向上的速度差，为交换机节点j与控制器节点i在y方向上的速度差，为交换机节点j与控制器节点i在z方向上的速度差。4.根据权利要求3所述的一种航空集群网络路由方法，其特征在于，所述步骤12包括：步骤12a，控制器节点根据节点间距和相对运动速度，将三维空间中的节点运动图投影到控制器节点i与交换机节点j所在的相对运动平面上，并计算出控制器节点i垂直于相邻交换机节点j运动路径的垂向距离为：其中，为交换机节点j到控制器节点i的相对位置矢量；步骤12b，控制器节点根据节点间距和相对运动速度，计算从t1到t2时间范围内的节点间距变化量为：ΔS＝S
i，j
(t2)
‑
S
i，j
(t1)；其中，S
i，j
(t1)为t1时刻控制器节点i与交换机节点j的距离，S
...

【专利技术属性】
技术研发人员：方正，仇启明，黎海涛，张昊，杨川，严乾君，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：