基于SDN的航空通信服务调度关键问题分析

当前,航空作战平台的发展已逐步由传统"机群"向智能"集群"过渡,因此,依托航空平台信息网络体系,实现用户信息需求与通信资源的有效匹配,成为航空集群通信交互的主要模式.基于航空信息网络在集群作战背景下的应用需求,介绍了航空集群及航空信息网络的研究进展,总结了现有航空信息网络在集群作战应用中存在的问题,阐述了软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)技术为其带来的性能优势,并结合集群空战中通信服务调度实现场景分析了亟待解决的关键科学问题.     

基于虚拟化和SDN的装备保障信息网络构建方案研究

针对装备保障信息网络在信息化建设中的新需求,研究了一种新型装备保障信息网络的构建方案。从当前装备保障信息网络在任务和安全两方面的需求分析出发,利用虚拟化和软件定义网络(SDN)灵活性高的特点,给出了装备保障信息网络的整体构建方案和详细构建方案,阐明了该方案能够实现较高的管理运行效率,以及具备动态的安全防护能力。     

基于SDN的分布式无线网络架构及控制器配置策略

基于单一控制器的SDN架构容易导致无线网络性能受到影响,尤其针对高动态无线网络,将大幅降低其健壮性和鲁棒性。鉴于此,提出了一种分布式软件定义网络架构(Distributed Software Defined Wireless Network,DSDWN),该架构是基于完全分布式和分层式SDN思想提出的,包括主从控制器和事件传播系统,在该架构下提出了控制器系统的配置策略和主控制器的选择策略。仿真验证表明,提出的控制器配置策略在时延方面优于贪婪算法和聚类算法,更适合高动态无线网络环境;基于多目标优化的主控制器选择策略,优化了网络链路连接时长、总时延及节点资源,降低了路由开销。     

航空集群机载网络Failure-Oblivious路由策略

航空集群机载网络作为集群成员间信息交互的纽带,其路由策略性能优劣直接影响信息传输实时性与可靠性,从而制约网络化集群作战效能发挥.考虑到航空集群机载网络具有诸多不确定性,为应对路由失效以及尽可能避免路由更新,从路由选择算法的角度,在软件定义网络架构下提出Failure-Oblivious路由策略.与传统路由策略不同的是,...     

航空集群网络虚拟骨干网分布式构建算法

航空集群网络对集群作战任务执行效能的影响愈发深远,通过构建虚拟骨干网,能够降低路由开销、互联子网和实时管理网络,使航空集群作战更加高效。结合连通支配集理论,提出一种面向航空集群网络的分布式骨干网构建算法——DCAASN算法,设计权值函数刻画节点可用带宽和连通度,并采用分布式思想构建连通支配集以完成骨干网的构建。理论分析和仿真结果表明,相较于Wu、Wan和DCDS算法,该算法构建的骨干网中节点平均权值更大,骨干网的生命周期更长,并且骨干网的规模更小;在时间开销、消息开销方面,相较于Wu、Wan算法有较大提高,与DCDS算法在同一量级。     

动态服务质量的多信道媒体接入控制传输机制

针对航空自组网在高负载下的服务质量及时延问题,提出一种动态服务质量的多信道媒体接入控制传输机制。以多信道检测统计为平台,结合优先级机制,通过在高负载网络中适当遏制低优先级业务,并且进行网络流量优化,保证高优先级业务的低时延发送;同时利用流量预测模型估计网络流量,通过粒子群优化算法进行优化,寻找合适的优先级门限值,确保高优先级业务接入率。通过计算机仿真可知,所设计的动态服务质量的多信道媒体接入控制传输机制,可在大负载网络中动态控制信道的接入,保持良好的网络吞吐量,其高优先级业务接入率达到99%以上,能有效解决航空数据链网络高业务量导致的服务质量及时延问题。     

基于可控性的装备保障信息网络结构控制方法

装备保障信息网络的动态性越发明显,在满足保障任务的同时,其可控性越来越低的问题亟需解决。根据装备保障信息网络的基本特点,构建了基本的网络模型;以网络可控性定量分析为基础,提出了一种结构控制方法,该方法通过消除PBH判定矩阵中行相关对应的特征结构,从而减少网络可控需要的最小控制输入节点;通过试验验证了该方法可以提高动态装备保障信息网络的可控性。研究结果为提高装备保障信息网络的可控性提供了新思路。     

分布式多域监控系统组织模型

在分析应急通信系统特点及现有监控技术基础上,提出一种分布式多域监控组织模型,该模型具有扩展性好、高可靠性等特点,减小了网络时延,提高了系统吞吐率.并在此组织模型基础上提出了基于ART2神经网络模型的自适应域首选举方法,提高了域首选举的稳定性,减少了域首选举带来的网络开销,对系统的可靠性提供了保证.     

航空集群网络路由约束连通支配集路由算法

航空集群作战由于具有规模大、时效性高、作战平台资源有限的特点,现有路由算法不能很好地适应于航空集群作战这种特殊环境。结合连通支配集理论,提出路由约束连通支配集路由算法。算法通过构建节点权值函数,分布式构造基于路由约束的连通支配集形成一个骨干网,在此基础上,设计路由约束连通支配集路由算法,使得数据转发可以高效进行,并基于有向图设计骨干网维护机制。仿真结果和理论分析表明,算法在时延、路由开销、死亡节点数方面的综合表现优于经典路由算法,能够较好地适应于航空集群网络。     

一种航空武器数据链MAC协议设计与研究

MAC协议是航空武器数据链组网通信的重要技术,网络的性能依赖于所采用的多址接入协议,也是航空武器数据链研究的难点之一。固定分配、竞争和预约三大类MAC协议各有优缺点以及适应场景,需要根据应用需求设计对应的多址接入协议,以满足通信网络的战术和技术性能指标。在分析数字化战场通信网络——战术数据链组网通信应用的主要MAC协议的基础上,结合航空武器数据链的通信特点和体系结构,提出一种基于固定分配TDMA的航空武器数据链MAC协议——ODTCFMA协议,并对协议的时延性能进行了仿真和分析。分析结果表明,该协议能够同时满足编队战术协同和武器制导的低时延要求,对航空武器数据链的研究具有一定的借鉴意义。     

基于Multi-Agent的航空集群系统重构机理研究

集群作战是未来空中作战的主要样式,其重构机理的研究对于提升航空集群执行任务的整体性能以及在遭受攻击时的生存能力具有重要作用。从作战任务层面出发,对集群系统重构的定义以及类型、触发机制和基本原则进行了分析阐述;借鉴博弈论理论,将航空集群系统分布式重构问题映射为多Agent之间的合作-竞争问题,建立了基于Multi-Agent的系统重构模型,给出了重构的流程与算法,为航空集群系统自适应重构能力的设计实现提供了理论技术支持。     

基于改进能量检测的航空集群网络干扰感知

为了增强复杂电磁环境中航空集群战术网络的抗干扰能力,提出把同时收发认知抗干扰电台应用于航空集群网络节点,且每个节点采用改进能量检测方法进行干扰感知。在此基础上,分别研究了存在单/多个干扰源时的网络节点干扰感知性能,推导出干扰感知的虚警概率和检测概率的闭式表达。仿真结果表明,通过调节改进能量检测器的参数p,可以提高航空集群机载战术网络的干扰感知能力。     

航空加权网络抗毁性综合评估方法

根据目前网络抗毁性研究中指标单一、网络无权等不足,针对航空网络的特点,以流量为边权,提出了一种多指标的航空网络抗毁性评估方法。基于网络吞吐量、相似权网络流量、节点相邻边权重分布分别构建了鲁棒性度量、网络效率度量、网络适应性度量。最后通过建立西北地区航空网络进行仿真,结果表明:西北地区航空网络具有与星型网络相似的性能,鲁棒性较差,网络效率较好,咸阳和乌鲁木齐作为中心节点,具有较好的主抗性能。实验结果证明了该评估方法的有效性。     

基于控制器动态线性化的数据驱动ILC

针对未知非线性非仿射重复离散时间系统,将迭代域的动态线性化技术应用于非线性被控系统和未知非线性理想学习控制器,提出一种新的数据驱动迭代学习控制方案。通过设计一种改进的无模型自适应迭代学习控制算法对理想学习控制器的增益进行估计,该方案仅利用非线性系统的输入输出数据,便可自动调整迭代学习控制律。数值仿真和对高速列车模型的仿真验证了该方法的有效性和适用性。     

面向大规模容器集群的网络控制技术

针对容器技术在网络层面缺乏控制的问题，设计一套面向大规模容器集群的网络控制架构，分别从容器集群网络的灵活组网、智能适配以及安全隔离三个方向进行研究，主要解决大规模容器集群部署中的网络适配和隔离控制等关键问题。实验结果表明，设计的网络控制架构可以根据网络特点有针对性地实现虚拟局域网的快速划分、网络节点的稳定迁移和节点通信的精确隔离控制。     

基于接近度与评价矩阵的关键机场节点识别

针对目前关键节点识别方法单一、难以适应航空网络的特点,提出了一种基于接近度与重要度评价矩阵的识别算法。利用改进的接近度算法反映节点在网络中的位置信息,考虑网络边权即航线流量,构建重要度评价矩阵,最后进行计算得到节点重要度排序结果。在建立我国航空网络模型的基础上通过实验得出:北、上、广以及位于网络几何中心且流量较大的西安等机场为关键节点。排序结果表明该算法能有效结合我国航空网络实际特点,准确地反映各个机场节点的重要性程度。     

基于多QoS约束的启发式路由选择算法设计与实现

针对时延、路由跳数以及网络资源利率3种约束，结合软件路由器项目，对路由选择算法的网络模型进行了描述和定义，并提出了基于多QoS约束的启发式路由选择算法（H_MCP）。通过在软件路由器上实现和测试，表明该算法具有可行性和启发性。     

基于改进能量检测的航空集群网络干扰感知

为了增强复杂电磁环境中航空集群战术网络的抗干扰能力,提出把同时收发认知抗干扰电台应用于航空集群网络节点,且每个节点采用改进能量检测方法进行干扰感知。在此基础上,分别研究了存在单/多个干扰源时的网络节点干扰感知性能,推导出干扰感知的虚警概率和检测概率的闭式表达。仿真结果表明,通过调节改进能量检测器的参数p,可以提高航空集群机载战术网络的干扰感知能力。     

运用动态规划的智能卫星集群星间通信路由算法

通过建立智能卫星集群网络模型,把智能卫星集群星间通信路由问题转换为时延最短路径问题,进而提出一种求解此问题的智能卫星集群星间通信路由算法.该路由算法采用动态规划策略分阶段规划智能卫星集群两个成员之间的星间通信路由,在每个规划阶段,负责发送数据的智能卫星自主调用一种星间通信路由静态规划算法,以求出其在当前时刻的后继卫星来...     

空基Ad Hoc路由协议研究

为解决高空平台移动自组网络数据转发可行性的问题,首先简要介绍了OLSR协议,提出了高动态条件下改进协议的必要性分析,其次研究了一种基于节点空闲度参数,联合MAC层和网络层设计的OLSR多路径路由协议改进算法,在OPNET仿真平台上对算法进行了仿真分析。结果表明,该算法在网络时延以及数据交付率等方面得到改善,对战略预警信息传输处理系统中航空自组网的研究具有借鉴意义。