陆海空天一体化网络中节点定位与路由演示系统的研究与实现

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近年来,随着人类生产生活区域的不断扩展,对通信网络覆盖范围提出了更高的要求。在此背景下,陆海空天一体化通信网络技术越来越受到关注,是未来全球通信网络的发展趋势。而陆海空天一体化网管系统,是实现一体化通信技术的重要基础,但目前缺乏集成陆基、海基、空基、天基多层空间具有互操作能力的网管系统。另一方面,完成不同空间节点的定位与路由,是实现陆海空天一体化通信网络的重要技术。当前,移动自组织网络中最常用的是地理路由技术,但大多数地理路由协议都是为二维节点设计的,并不能很好的支持三维节点。本文将针对陆海空天一体化通信中的以上问题进行研究,主要的创新性工作包括以下两个方面:第一,开发设计了一套陆海空天一体化通信网络演示系统。目前,已有的对地观测系统需要多平台协同任务规划、相互配合,网络数据获取缓慢,在短时间内无法达到理想的实时动态的显示效果。且缺乏集成陆基、海基、空基、天基多层空间具有互操作能力的陆海空天一体化网管系统。本文将开发设计一套陆海空天一体化通信网络演示系统,用四层虚拟节点代替网络真实节点,在一体化空间中加载海量三维模型数据,为每个动态节点设置经纬度、海拔高度等三维地理坐标。可根据实际需求,预先为虚拟节点规划运行轨迹,调整节点位置、运行速率和方向,与实际分布情况一一对应。另外,软件为虚拟节点设计了一系列辅助定位和路由的功能,用于模拟真实陆海空天一体化网络架构。第二,提出了一种基于Delaunay三角剖分原理适用于三维空间的局部三角剖分地理路由协议——LDTGR(Local Delaunay Triangulated Geographic Routing)。路由空洞问题是三维通信网络路由领域的一个重要问题。然而,经典的基于面的地理路由协议,利用面路由从路由空洞中恢复路径,仍然存在网络性能不佳和额外的路由开销等问题。本文将对传统的地理路由协议进行改进,引入了Delaunay三角剖分原理,采用一定的角度坐标系统选取一个局部临时目的节点来跳出路由空洞,提出了一种局部三角剖分地理路由协议LDTGR。本文对LDTGR协议的两大工作模式进行了详尽的阐述,分析了 LDTGR协议的优点。最后,通过与GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)on GG(Gabriel Graph)和 MDT(Multihop Delaunay Triangulation)协议比较两个关键的性能指标,数据包交付率和交付延迟,仿真结果验证了 LDTGR路由协议在网络性能上的优势。由于整个仿真是在二维网络中进行的,LDTGR协议如果在三维网络中,数据可能会沿着比GPSR on GG路由协议更多不同的路径路由到目的地,从而减少数据碰撞的概率。所以,三维网络中LDTGR协议的数据包交付率会比在二维网络中的交付率更高。
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