航空自組網的應用淺談

鄒志遠

（湖南長沙麓山濱江實驗學校 410013）

航空自組網的應用淺談

鄒志遠

（湖南長沙麓山濱江實驗學校 410013）

航空電信網在民航通信中的應用非常廣泛，航空自組網可以實現控制指令信息的轉發與控制，實現感知信息、飛行狀態數據的交換，自動連接構建起MANET。在這一網絡中，飛行器并非簡單的收發器，而是路由器，應用多跳方式將數據轉化為飛行棋。本文主要針對航空自組網的應用進行分析。

航空自組網；應用；分析

近年來，我國的航空事業發展迅速，移動Ad-Hoc網絡研究和應用也在不斷深入。許多學者正將兩者結合起來，這就產生了航空自組網領域。今年我國民航發展迅速，但是飛機間的通信不是很通暢，這就無法滿足飛機飛行通信、環境感知等方面的需求。航空自組網應運而生，為民航通信提供了重要保證，也為乘客享受internet資源作出了貢獻。本文主要針對自組網領域的基本概念、特點等進行了敘述，并且對其中的關鍵技術進行了詳細的分析，對未來的發展方向進行了展望。

1 航空自組網簡介

1.1 基本概念

航空自組網也叫做空中自組網，是移動網絡和航空通信的有機結合。其基本要求就是在一定范圍內的航空飛行器能夠有效交換信息，進行指令的發送和接收，對各自的飛行狀態和感知到的信息進行信息的交流。其中每一個飛行器都可以當做信號發射器，也可以當做路由器，可以采用多跳的方式把數據轉發給更遠的飛行器。航空自組網采用了動態組網和路由技術、無線中繼技術，將航空飛行器有效聯系起來，形成一個有組織、有修復功能的高效網絡，這對現有航空通信具有一個有效的補充作用，具有重要的理論研究和實際應用的價值。

1.2 主要特點

航空自組網具有MANET的多跳、自組織、無中心等特性，也有自身的多種特性：①分布場景的大尺度三維性，在航空自組網中，可以覆蓋跨越大洲或大洋范圍，并且具有三維特性。②拓撲的高態性。民航班機飛行速率一般控制在500～1000m/h以內，而軍用飛機速率范圍相對較大，最高可以達到3.5km。飛機的高速移動必將會影響整個拓撲結構的變化，從而是網絡協議等都隨之產生較大影響。③飛機分布具有稀疏性。在航空自組網當中，飛機分布較稀，節點與節點間的距離較遠，這就造成節點間通信可能會有不通暢情況出現，因此組網的可行性和網絡的連通性是學者研究的重點問題。④臨時性。民航飛機的飛行時間和飛行數量具有較大的不確定性，而軍用飛機受作戰任務和飛行訓練的影響，不確定因素也很大。因此相對MANET來說，航空自組網的臨時性更為強烈。

2 航空自組網的應用

2.1 Minuteman

美國洛杉磯大學研究開發了Minuteman項目，把海軍作戰需要的空間區域、實時信息和傳感數據器等組成一體。此種結構采用了分層分布式網絡體系結構。在結構中，有頂層網絡和成員，所有成員保持較為一致的運動，所以此種結構具有相對的穩定性。

2.2 TTNT

TTNT即為戰術瞄準網絡技術，是由美國國防部高級研究計劃局和空軍研究實驗室共同研制的新型航空數據鏈系統。此種航空網絡體系結構具有速度高、帶寬高、動態以及基于IP協議的特點，比較適合快速移動、機動性強的班機間進行通信。數字化通信設備把各項設施連接起來，可以快速準確地對地面防空系統定位、瞄準，成為軍用飛機指揮的有力基礎設施。

2.3 INET

INET即為增強遙控綜合網，它是由美國實驗中心評估投資的。此系統具有遠程寬帶組網的能力，可以實現對運行中的飛機進行飛行數據處理功能，能夠滿足將來飛機在信息化的環境先實現空地一體化、多機協同試飛的需求。

3 航空自組網的關鍵技術

飛機在高速運動中引起的網絡拓撲高動態的變化是航空自組網中最為重要的課題。其中網絡結構中，物理層需要滿足鏈路快速變化的特點，以及在變化過程中通信遇到的問題；MAC層要保持相對穩定，保證數據能夠在共享的無線鏈路中進行傳輸；網絡層要能夠在有限的帶寬和通信鏈路快速變化的情況下，進行有效路由的選擇和路徑的維護；應用層要能夠要求能夠協調各個層級，適應網絡條件的變化和需求變化。航空自組網的設計需要綜合考慮到信道接入、路由選擇、移動模型和跨層設計等多方面問題。

4 結語

總之，自組網在未來軍、民通信發展上具有廣闊的發展前景，網絡層次中的MAC協議和路由協議是其發展的瓶頸問題。MAC層需要解決高效利用信道、有效進行擁塞控制、優先級排隊、差錯控制和流量控制等問題；網絡層要求能夠建立起一個完全分布式、適合高動態網絡拓撲結構的路由協議。整個航空自組網的最終目的是要建立起一個適應范圍廣、靈活的通信協議，使飛機間通信以及飛機與地面實現及時準確的通信功能。

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