1、近年來,全球航空運輸業(yè)的快速發(fā)展給民航通信系統(tǒng)提出了更高的要求。尋求一個適合未來航空業(yè)發(fā)展的全球一體化、空天地一體化新型民航通信系統(tǒng)解決方案已成為一件刻不容緩的事情。航空自組網(wǎng)有望作為一種候選技術用于新型民航通信系統(tǒng)而得到全球諸多科研機構和研究人員的廣泛關注。
　　天基網(wǎng)通信成本高、時延大、容量受限,地基網(wǎng)覆蓋區(qū)域受限,不支持跨洋飛行,航空自組網(wǎng)可作為天基網(wǎng)和地基網(wǎng)的重要補充?，F(xiàn)有的地面移動自組網(wǎng)路由協(xié)議不適宜航空通信環(huán)境,已有的

2、航空自組網(wǎng)路由協(xié)議因其面向的應用場景與民航自組網(wǎng)在網(wǎng)絡目標和網(wǎng)絡特點上存在差異不能使用。論文作者結合國家自然科學基金課題“跨洋民用航空寬帶移動通信組網(wǎng)及關鍵技術研究”,基于空中的飛機盡量通過空-空鏈路和地-空鏈路接入地基站,只有在地基站不能接通時才使用衛(wèi)星的指導思想,針對民航通信場景中飛機節(jié)點高速運動、網(wǎng)絡拓撲高動態(tài)、網(wǎng)絡空間跨度大等特點,圍繞網(wǎng)絡健壯性、高動態(tài)拓撲適應性、網(wǎng)絡QoS保障和路由安全等問題對民航自組網(wǎng)路由協(xié)議相關的理論和技

3、術進行研究。論文的主要工作和成果如下:
　　1)針對民航通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡目標和特點提出基于地基接入優(yōu)先,綜合優(yōu)質地基路徑接入思想的多參數(shù)多路由優(yōu)化路由維護策略,實現(xiàn)民航自組網(wǎng)中各飛機節(jié)點與地基站間路由的高效維護。該路徑搜索策略通過地基站周期廣播路由維護消息,各節(jié)點根據(jù)收到的路由維護消息對各對應節(jié)點到地基站的路由質量進行實時評估和選擇,并在需要時轉發(fā)優(yōu)質路徑信息,實現(xiàn)各飛機節(jié)點到地基站路徑維護,然后利用節(jié)點往地基站的發(fā)包過程實現(xiàn)地基站

4、到各飛機節(jié)點路徑的維護。
　　2)針對民航通信網(wǎng)絡的通信業(yè)務需求研究和分析影響鏈路質量和路由質量的相關因素,并據(jù)此提出了綜合可重構路由質量評估模型。該模型從跳數(shù)、時延、鏈路持續(xù)時間、丟包率、剩余帶寬等方面綜合考慮鏈路質量和路由質量的評價,并研究這些因素的感知和量化方法,最終結合民航通信網(wǎng)絡的通信業(yè)務對路徑特性的需求設計路由質量評估模型,為路由協(xié)議實現(xiàn)優(yōu)質地基路徑搜索和網(wǎng)絡 QoS保障提供條件。
　　3)針對民航自組網(wǎng)中高節(jié)點

5、密度區(qū)域因節(jié)點間干擾大和空間頻譜資源競爭導致網(wǎng)絡性能下降問題,從民航自組網(wǎng)拓撲高動態(tài)和節(jié)點分布不均的特點出發(fā),基于以優(yōu)先保證網(wǎng)絡中飛機節(jié)點地基接入為前提,以控制能提供節(jié)點地基接入鄰居節(jié)點數(shù)目為目標調節(jié)節(jié)點發(fā)射功率的思想提出節(jié)點最佳鄰居配置分布式動態(tài)拓撲優(yōu)化算法。該算法可結合鄰居維護過程實現(xiàn),可有效提高高節(jié)點密度區(qū)域節(jié)點的通信帶寬,提高網(wǎng)絡性能。
　　4)針對民航自組網(wǎng)安全性能要求高,移動自組網(wǎng)容易受到攻擊問題,根據(jù)民航自組網(wǎng)中路由

6、層存在的安全威脅,基于從節(jié)點網(wǎng)絡行為來判斷節(jié)點可信度的思想提出基于鄰居信任評估路由安全策略。該策略可結合節(jié)點鄰居維護過程實現(xiàn),節(jié)點通過監(jiān)測其鄰居的網(wǎng)絡行為對其鄰居節(jié)點進行可信度評估,確保節(jié)點維護的鄰居節(jié)點為可信節(jié)點,從而提高網(wǎng)絡安全性。
　　論文通過搭建模擬民用航空通信環(huán)境的仿真場景對以上研究成果進行仿真分析。結果表明,結合以上研究成果設計的民航自組網(wǎng)路由協(xié)議能較好的保證飛機節(jié)點地基接入,且與面向高動態(tài)拓撲提出的AODV和GPSR