《电子技术应用》
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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。
中图分类号:TN929.5 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234665
中文引用格式: 郗天玥,蔡爱华,翁丽娜. 空基网络中定向自组网关键技术研究综述[J]. 电子技术应用,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

随着计算机网络技术的发展和对通信要求的提高,产生了一种具有无固定中心基站的网络——移动自组织网络( Mobile Ad hoc Network,MANET) 。它不依赖于固定设施,能够快速展开,具有极强的适应和生存能力,网络中的每一个节点地位平等,可以在网内自由移动并保持通信,而且其中任何一个节点的损坏都不会使整个网络瘫痪。由于上述特点,在数字化战场通信中,MANET已经成为首选技术,而在当下现代信息化战争中,依靠强大的空中力量才能全面掌握战场信息控制权,所以构建一个易实施、保密性高的空基网络化信息系统尤为重要[1]。但是空基网络存在平台升空高、移动节点具有高速移动的特点、对隐蔽性要求高的问题,传统利用全向天线的MANET网络已经不能满足空基网络更高的通信需求。在收发天线的选择上,隐蔽性和抗干扰性强、辐射功率的有效利用率高的定向天线将比传统采用的全向天线更为合适。

然而定向天线由于其波束窄、传输距离远,也会给通信带来一些问题,例如隐藏终端、聋节点、通信时延扩展等问题。同时,传统的协议与算法均是为全向天线设计的,所以定向天线的引入会给各种协议层引入破坏性的副作用。为了解决这些问题并且更好地发挥定向天线在通信网络中的作用,设计并实现适用于定向组网的各类协议成为国内外许多学者研究的重点[2-3]。

本文针对空基自组网的特点,总结目前的定向组网关键技术,介绍了国内外近年来基于定向天线的邻居发现算法媒体访问控制协议路由协议的研究进展,并对其进行分类对比。在最后总结了目前定向自组网关键技术与协议存在的问题,指出了未来的研究方向。


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作者信息:

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, 北京 100041)


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