本發(fā)明申請涉及航空自組織網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)和構(gòu)建過程，尤其涉及一種航空自組織網(wǎng)絡(luò)中有效的拓?fù)涓路椒▉肀３志W(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。本發(fā)明針對航空自組織網(wǎng)絡(luò)，提出一種基于快速聯(lián)通保障和飛行階段的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建及互聯(lián)網(wǎng)接入的方法，有助于解決由于大規(guī)模場景及快速移動節(jié)點(diǎn)而導(dǎo)致的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁和網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的問題，且能夠充分利用飛行器各飛行階段的特征進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，提高航空自組織網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量，為其上層協(xié)議的設(shè)計(jì)和研究提供重要的拓?fù)浠A(chǔ)，屬于網(wǎng)絡(luò)通信
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)有航空通信系統(tǒng)中，目前廣泛使用的通信方式(如甚高頻、雷達(dá)和衛(wèi)星等)都存在一定的缺陷，無法滿足通信距離、傳輸效率和質(zhì)量、資源數(shù)量和成本等需求?，F(xiàn)有民航系統(tǒng)主要利用衛(wèi)星通信方式來提供空中WIFI服務(wù)。例如，阿聯(lián)酋航空在其A380客機(jī)上為經(jīng)濟(jì)艙旅客提供了10兆流量的免費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，但由于有限的免費(fèi)流量和高昂的超額流量資費(fèi)導(dǎo)致其不能很好的滿足乘客的基本需求。為了克服這些缺陷，航空自組織網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)有的航空通信系統(tǒng)中增加了由飛行器構(gòu)成的移動自組織網(wǎng)絡(luò)，使得飛行器間能夠不依賴地面基站和衛(wèi)星通信設(shè)備，能夠直接相互通信。在航空自組織網(wǎng)絡(luò)中，飛行器既是數(shù)據(jù)收發(fā)器，也是路由器，可以通過多跳的方式把數(shù)據(jù)傳輸給更遠(yuǎn)的飛行器，并最終可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入。此外，在民航領(lǐng)域，航空自組織網(wǎng)絡(luò)降低了飛行器互聯(lián)網(wǎng)接入的成本，提高了數(shù)據(jù)傳輸性能，并能夠通過飛行器間的多跳傳輸，實(shí)時(shí)播送飛機(jī)的飛行狀態(tài)和艙內(nèi)的旅客數(shù)據(jù)，為飛機(jī)飛行軌跡提供備份，避免諸如MH370航班神秘消失而無據(jù)可查的事件發(fā)生；在軍事領(lǐng)域，飛行器之間的相互通信可以提高戰(zhàn)術(shù)調(diào)整和協(xié)調(diào)作戰(zhàn)的能力。在移動自組織網(wǎng)絡(luò)中，傳統(tǒng)的拓?fù)錁?gòu)建方法一般從能耗和連通度入手，通過調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率確定節(jié)點(diǎn)之間的連通關(guān)系，從而滿足網(wǎng)絡(luò)連通度的要求。但是，在航空自組織網(wǎng)絡(luò)中，能耗不再是組網(wǎng)的關(guān)鍵因素，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和持久性更為重要。因此不能簡單的借鑒移動自組織網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)有方法，而是需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)特性形成新的拓?fù)淇刂品椒?。航空自組織網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的拓?fù)錁?gòu)建方法一般采用集中式和分布式兩種策略，典型代表有：1、利用全局唯一中控節(jié)點(diǎn)控制節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)和出網(wǎng)過程；2、利用移動代理發(fā)現(xiàn)并共享拓?fù)湫畔?。基于方?，已有研究者提出了一種空中自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓兄c維護(hù)方法。在這種方法中，中控節(jié)點(diǎn)的退出會使網(wǎng)絡(luò)暫時(shí)陷入混亂，需要額外的中控節(jié)點(diǎn)選舉過程，收斂速度對網(wǎng)絡(luò)性能影響較大；基于方案2，移動代理對網(wǎng)絡(luò)全局拓?fù)涞母兄粔蛉?，且隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，引入額外移動節(jié)點(diǎn)的成本較高。顯然，這兩種方案的實(shí)現(xiàn)都過度依賴特殊節(jié)點(diǎn)的性能，不能適應(yīng)大規(guī)模且變化頻繁的航空自組織網(wǎng)絡(luò)，無法保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和擴(kuò)展性。此外，目前方法均只考慮飛行過程中飛行器間的數(shù)據(jù)傳輸，沒有考慮飛行器各個(gè)飛行階段的快速網(wǎng)絡(luò)接入和航空自組織網(wǎng)絡(luò)的最終互聯(lián)網(wǎng)接入等問題，無法對旅客和飛行器相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸提供完備的支持。航空自組織網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錁?gòu)建主要任務(wù)包括快速拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)和拓?fù)渚S護(hù)。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通過廣播入網(wǎng)請求信息來交換當(dāng)前位置、航向、航速等信息，這些信息用來構(gòu)建飛機(jī)節(jié)點(diǎn)的單跳鏈路信息表，節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己的飛行狀態(tài)及傳輸需求從中選擇有效的鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明目的：為了解決航空自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇煽啃圆畹募夹g(shù)問題，本發(fā)明針對航空自組織網(wǎng)絡(luò)場景規(guī)模大，節(jié)點(diǎn)移動速度快，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁的特點(diǎn)，提出了一種航空自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建及互聯(lián)網(wǎng)接入的方法，以完成航空自組織網(wǎng)絡(luò)中新節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)以及拓?fù)涞母逻^程，從而形成更加穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種航空自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建及互聯(lián)網(wǎng)接入的方法，該方法將航空自組織網(wǎng)絡(luò)中各飛機(jī)節(jié)點(diǎn)的飛行流程分為五個(gè)階段，分別為：休眠階段、等待階段、起飛階段、巡航階段和降落階段；任意飛行節(jié)點(diǎn)i的工作步驟包括：(1)等待階段(1-1)飛行節(jié)點(diǎn)i接受其他飛行節(jié)點(diǎn)發(fā)送的入網(wǎng)請求信息，根據(jù)入網(wǎng)請求信息構(gòu)建飛行節(jié)點(diǎn)i的單跳鏈路信息表；所述入網(wǎng)請求信息包括請求入網(wǎng)的飛行節(jié)點(diǎn)的位置、速度和所處的飛行階段；所述單跳鏈路信息表包括構(gòu)成單跳鏈路的兩節(jié)點(diǎn)之間的距離、兩節(jié)點(diǎn)所處的飛行階段、單跳鏈路持續(xù)時(shí)間和單跳鏈路更新時(shí)間點(diǎn)；(1-2)飛行節(jié)點(diǎn)i作為航空自組織網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)的中轉(zhuǎn)接點(diǎn)，根據(jù)單跳鏈路信息表對接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，包括步驟：航空自組織網(wǎng)絡(luò)到地面網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)：飛行節(jié)點(diǎn)i判斷單跳鏈路信息表中是否存在發(fā)送數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)，若存在，則緩存該數(shù)據(jù)包并發(fā)送到地面網(wǎng)絡(luò)；否則，丟棄該數(shù)據(jù)包；地面網(wǎng)絡(luò)到航空自組織網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)：飛行節(jié)點(diǎn)i判斷單跳鏈路信息表中是否存在處于起飛階段的飛行節(jié)點(diǎn)，若存在，則緩存數(shù)據(jù)包并發(fā)送給起飛階段的飛行節(jié)點(diǎn)；否則，丟棄該數(shù)據(jù)包；所述數(shù)據(jù)包包括數(shù)據(jù)段和地址段，地址段包括目標(biāo)節(jié)點(diǎn)、源節(jié)點(diǎn)、源節(jié)點(diǎn)所處飛行階段；(2)起飛階段(2-1)飛行節(jié)點(diǎn)i清空在等待階段構(gòu)建的單跳鏈路信息表中的鏈路數(shù)據(jù)，并向航空自組織網(wǎng)絡(luò)中其他飛行節(jié)點(diǎn)廣播入網(wǎng)請求信息，根據(jù)其他飛行節(jié)點(diǎn)的反饋信息重新在單跳鏈路信息表中錄入鏈路數(shù)據(jù)；(2-2)飛行節(jié)點(diǎn)i接受等待節(jié)點(diǎn)的請求，根據(jù)重新構(gòu)建的單跳鏈路信息表將地面網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)擴(kuò)散到航空自組織網(wǎng)絡(luò)中；(3)巡航階段飛行節(jié)點(diǎn)i定期更新在起飛階段構(gòu)建的單跳鏈路信息表；并從單跳鏈路信息表中選出源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間距離最近的單跳鏈路作為最優(yōu)鏈路、持續(xù)時(shí)間最長的單跳鏈路作為備份鏈路，從最優(yōu)鏈路和備份鏈路中選取有效的鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸；(4)降落階段飛行節(jié)點(diǎn)i接收來自其他飛行節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包，并根據(jù)數(shù)據(jù)包的地址段判斷對應(yīng)的源節(jié)點(diǎn)是否處于巡航階段；若判斷結(jié)果為否，則丟棄該數(shù)據(jù)包；否則，判斷飛行節(jié)點(diǎn)i的單跳鏈路信息表中是否存在包含該數(shù)據(jù)包源節(jié)點(diǎn)的鏈路，若不存在，則丟棄該包，否則判斷飛行節(jié)點(diǎn)i的單跳鏈路信息表中是否存在處于等待狀態(tài)的飛行節(jié)點(diǎn)；若存在，則將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給處于等待狀態(tài)的飛行節(jié)點(diǎn)，否則，緩存數(shù)據(jù)包等待發(fā)送；(5)休眠階段飛行節(jié)點(diǎn)i關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，停止工作。進(jìn)一步的，步驟(1-1)所述的進(jìn)入等待階段后，飛行節(jié)點(diǎn)i建立單跳鏈路信息表鏈路的過程如圖3所示，包括如下步驟：步驟1.1.1，飛行節(jié)點(diǎn)i接收到來自其他飛行節(jié)點(diǎn)發(fā)送的入網(wǎng)請求信息，設(shè)航空自組織網(wǎng)絡(luò)中除飛行節(jié)點(diǎn)i以外的任意一飛行節(jié)點(diǎn)j向飛行節(jié)點(diǎn)發(fā)送入網(wǎng)請求信息，入網(wǎng)請求信息如下表所示；源節(jié)點(diǎn)位置速度飛行階段jpjvjmj步驟1.1.2，根據(jù)飛行節(jié)點(diǎn)i和j位置坐標(biāo)pi和pj，計(jì)算飛行節(jié)點(diǎn)i和j間的距離向量dis(i，j)；根據(jù)vi、vj和dis(i，j)，計(jì)算鏈路持續(xù)時(shí)間tdur(i，j)，其中vi、vj都為速度矢量；當(dāng)飛行節(jié)點(diǎn)i處于等待階段時(shí)，則vi為0向量；步驟1.1.3，根據(jù)步驟1.1.2的計(jì)算結(jié)果在飛行節(jié)點(diǎn)i的單跳鏈路信息表中插入包含飛行節(jié)點(diǎn)j的單跳鏈路記錄，設(shè)單跳鏈路信息表的表長為K，該表包含信息如下表所示。表中，tup(j)為該鏈路的更新時(shí)刻變量，記錄包含飛行節(jié)點(diǎn)j的單跳鏈路的最近更新時(shí)刻。節(jié)點(diǎn)標(biāo)識距離持續(xù)時(shí)間飛行階段更新時(shí)刻jdis(i，j)tdur(i，j)mjtup(j)步驟1.1.4，若鏈路記錄插入成功，則令tup(j)等于鏈路插入的時(shí)刻，并發(fā)送反饋信息給對應(yīng)的飛行節(jié)點(diǎn)j，反饋信息包含的信息如下表所示；若鏈路建立失敗，則丟棄該入網(wǎng)請求信息。源節(jié)點(diǎn)目的節(jié)點(diǎn)距離持續(xù)時(shí)間飛行階段更新時(shí)刻ijdis(i，j)tdur(i，j)等待tup(j)步驟1.1.5，飛行節(jié)點(diǎn)i進(jìn)行鏈路更新的過程如圖3所述，包括如下步驟：S1根據(jù)更新時(shí)刻tup(j)和持續(xù)時(shí)間tdur(i，j)，計(jì)算飛行節(jié)點(diǎn)j所在鏈路的最晚有效時(shí)刻。若此次更新的時(shí)刻超過鏈路最晚有效時(shí)刻，表示該鏈路失效，單跳鏈路信息表立即刪除該條鏈路記錄，更新節(jié)點(diǎn)i的當(dāng)前有效鏈路數(shù)；S2以飛行節(jié)點(diǎn)i起飛和降落的平均時(shí)間T0為時(shí)間間隔，遍歷飛行節(jié)點(diǎn)i的單跳鏈路信息表；若鏈路記錄對應(yīng)的飛行節(jié)點(diǎn)j處于起飛階段且鏈路最近更新時(shí)間tup(j)與此次更新的時(shí)間間隔超過T0，表示起飛狀態(tài)結(jié)束，修改鏈路中飛行節(jié)點(diǎn)j的飛行階段為巡航。若鏈路記錄對應(yīng)的飛行節(jié)點(diǎn)j處于降落且鏈路最近更新時(shí)間tup(j)與此次更新的時(shí)間間隔超過T0，表示降落狀態(tài)結(jié)束，修改鏈路中飛行節(jié)點(diǎn)j的飛行階段為等待。S3步驟S2完成后，檢測當(dāng)前單跳鏈路信息表中的鏈路數(shù)，若當(dāng)前鏈路數(shù)等于K，則更新結(jié)束；若當(dāng)前鏈路數(shù)小于K，則繼續(xù)接收其他飛行節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)請求信息，并轉(zhuǎn)步驟S1。步驟(1-2)所述的進(jìn)入等待階段后，飛行節(jié)點(diǎn)i數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程如圖3所示，包括如下步驟：步驟1.2.1，飛行節(jié)點(diǎn)i接收到來自節(jié)點(diǎn)j發(fā)至節(jié)點(diǎn)k的數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包包含信息如下表所示；源節(jié)點(diǎn)目的節(jié)點(diǎn)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)jkmjData步驟1.2.2，若j為空中飛機(jī)節(jié)點(diǎn)，k為地面網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，則表示該數(shù)據(jù)包的傳輸方向?yàn)楹娇兆越M織網(wǎng)絡(luò)到地面網(wǎng)絡(luò)。遍歷飛行節(jié)點(diǎn)i的單跳鏈路信息表，若存在包含j的鏈路記錄，則緩存該包，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到地面網(wǎng)絡(luò)中的目的節(jié)點(diǎn)，成功后返回傳輸成功的消息；否則放棄傳輸，丟棄該包。若j為地面網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，k為空中飛機(jī)節(jié)點(diǎn)，則表示該數(shù)據(jù)包的傳輸方向?yàn)榈孛婢W(wǎng)絡(luò)到航空自組織網(wǎng)絡(luò)。遍歷飛行節(jié)點(diǎn)i的單跳鏈路信息表，若存在包含起飛階段的飛行節(jié)點(diǎn)的鏈路記錄，則緩存該包，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給起飛階段的飛行節(jié)點(diǎn)，成功后返回返回傳輸成功消息；否則放棄傳輸，丟棄該包。若j、k同時(shí)為地面網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或者航空自組織網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，則放棄傳輸，丟棄該包。進(jìn)一步的，步驟(2-1)所述的進(jìn)入起飛階段后，飛行節(jié)點(diǎn)i進(jìn)行單跳鏈路信息表重構(gòu)的過程如圖4所示，包括如下步驟：步驟2.1.1，清空飛行節(jié)點(diǎn)i的鏈路信息表，刪除原有的鏈路數(shù)據(jù)；步驟2.1.2，飛行節(jié)點(diǎn)i向航空自組織網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)廣播入網(wǎng)請求信息，并根據(jù)其他飛行節(jié)點(diǎn)回復(fù)的反饋信息重新構(gòu)建單跳鏈路信息表，直至鏈路個(gè)數(shù)達(dá)到K或者廣播時(shí)間達(dá)到T0后停止廣播；其構(gòu)建單跳鏈路信息表的步驟為：設(shè)飛行節(jié)點(diǎn)i收到來自飛行節(jié)點(diǎn)j的反饋信息；若飛行節(jié)點(diǎn)j處于等待階段或巡航階段，則將包含飛行節(jié)點(diǎn)j的鏈路記錄插入飛行節(jié)點(diǎn)i的單跳鏈路信息表并更新飛行節(jié)點(diǎn)i的有效鏈路數(shù)；若飛行節(jié)點(diǎn)j處于其他飛行階段，則丟棄該反饋信息；步驟(2-1)所述的進(jìn)入起飛階段后，飛行節(jié)點(diǎn)i數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程包括如下步驟：步驟2.1.1，飛行節(jié)點(diǎn)i遍歷單跳鏈路信息表，選擇單跳鏈路信息表中包含飛行階段為巡航的飛信節(jié)點(diǎn)的鏈路插入到備份鏈路表并實(shí)時(shí)更新備份鏈路表，備份鏈路表的結(jié)構(gòu)及相關(guān)操作與單跳鏈路信息表一致；步驟2.1.2，設(shè)飛行節(jié)點(diǎn)i接收到來自飛行節(jié)點(diǎn)j的數(shù)據(jù)包；根據(jù)數(shù)據(jù)包中的地址段判斷源節(jié)點(diǎn)j所處的飛行階段是否為等待，若判斷結(jié)果為否，則丟棄該數(shù)據(jù)包，結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸過程；若判斷結(jié)果為是，則表示該數(shù)據(jù)包是由地面網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給航空自組織網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)入步驟2.1.3；步驟2.1.3，遍歷飛行節(jié)點(diǎn)i的單跳鏈路信息表；若存在包含節(jié)點(diǎn)j的鏈路記錄，則緩存該數(shù)據(jù)包并選擇備份鏈路表中單跳距離最近的鏈路為最優(yōu)鏈路；若最優(yōu)鏈路有效，則通過最優(yōu)鏈路轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；否則，在備份鏈路列表中挑選新的最優(yōu)鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)；轉(zhuǎn)發(fā)成功則給節(jié)點(diǎn)j返回傳輸成功消息；若不存在包含節(jié)點(diǎn)j的鏈路記錄，則丟棄該數(shù)據(jù)包，結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸過程。進(jìn)一步的，步驟3所述的進(jìn)入巡航階段后，飛行節(jié)點(diǎn)i進(jìn)行單跳鏈路信息表更新的過程如圖5所示，包括如下步驟：步驟3.1，通過鏈路更新時(shí)刻和鏈路持續(xù)時(shí)間，計(jì)算得每條鏈路的最晚有效時(shí)刻；若更新鏈路信息表的時(shí)刻晚于該條鏈路的最晚有效時(shí)刻表示該鏈路失效，鏈路信息表立即自動刪除該條記錄，并更新當(dāng)前有效鏈路數(shù)；步驟3.2，以T1為時(shí)間間隔更新鏈路信息表：首先，刪除鏈路信息表中鏈路持續(xù)時(shí)間低于T1的鏈路；其次，向航空自組織網(wǎng)絡(luò)中的其他飛行節(jié)點(diǎn)廣播包入網(wǎng)請求信息，并根據(jù)其他飛行節(jié)點(diǎn)回復(fù)的反饋信息重新構(gòu)建單跳鏈路信息表，形成新的包含飛行節(jié)點(diǎn)j的鏈路記錄插入飛行節(jié)點(diǎn)i的單跳鏈路信息表，直至鏈路個(gè)數(shù)達(dá)到K或者廣播時(shí)間達(dá)到T0后停止廣播；更新當(dāng)前單跳鏈路信息表中的有效鏈路數(shù)。步驟3所述的進(jìn)入巡航階段后，飛行節(jié)點(diǎn)i進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程包括如下步驟：步驟3.3，飛行節(jié)點(diǎn)i接收到來自節(jié)點(diǎn)j的數(shù)據(jù)包，遍歷飛行節(jié)點(diǎn)i的單跳鏈路信息表；若存在包含飛行節(jié)點(diǎn)j的鏈路記錄，則緩存該數(shù)據(jù)包并轉(zhuǎn)入步驟3.4；步驟3.4，遍歷飛行節(jié)點(diǎn)i的單跳鏈路信息表，選擇鏈路距離最近的鏈路為最優(yōu)鏈路，鏈路持續(xù)時(shí)間最長的鏈路為備份鏈路；判斷最優(yōu)鏈路是否有效，若最優(yōu)鏈路有效，則使用最優(yōu)鏈路傳輸數(shù)據(jù)；否則，刪除最優(yōu)鏈路記錄，向航空自組織網(wǎng)絡(luò)中的其他飛行節(jié)點(diǎn)廣播入網(wǎng)請求信息包，根據(jù)其他飛行節(jié)點(diǎn)的反饋信息更新單跳鏈路信息表并轉(zhuǎn)入步驟3.5；3.5判斷備份鏈路是否有效；若備份鏈路有效，則使用備份鏈路傳輸數(shù)據(jù)并根據(jù)更新后的單跳鏈路信息表選取新的最優(yōu)鏈路和備份鏈路；若備份鏈路無效，則刪除備份鏈路記錄，選取新的最優(yōu)和備份鏈路。進(jìn)一步的，其中步驟4所述的進(jìn)入降落階段，飛行節(jié)點(diǎn)i接收來自其他飛行節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)過程如圖6所示，包括如下步驟：步驟4.1，飛行節(jié)點(diǎn)i收到飛行節(jié)點(diǎn)j的數(shù)據(jù)包，根據(jù)數(shù)據(jù)包的地址段判斷源節(jié)點(diǎn)所處階段是否為巡航階段，若判斷結(jié)果為否，則丟棄該數(shù)據(jù)包；否則，轉(zhuǎn)入步驟4.2；步驟4.2，遍歷飛行節(jié)點(diǎn)i的單跳鏈路信息表，判斷是否若存在包含飛行節(jié)點(diǎn)j的鏈路記錄；若不存在，則丟棄該數(shù)據(jù)包，否則緩存該數(shù)據(jù)包并進(jìn)入步驟4.3；步驟4.3，遍歷飛行節(jié)點(diǎn)i的單跳鏈路信息表，判斷是否存在包含處于等待階段的飛行節(jié)點(diǎn)的鏈路，若存在，則通過該鏈路轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；否則，保存該數(shù)據(jù)包待轉(zhuǎn)發(fā)。有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：1、將飛機(jī)節(jié)點(diǎn)的整個(gè)飛行流程分為五個(gè)不同的階段，根據(jù)不同階段的飛行特點(diǎn)，分別進(jìn)行鏈路建立和數(shù)據(jù)傳輸，充分利用了各階段飛機(jī)飛行的特點(diǎn)；(1)處于等待階段的飛機(jī)節(jié)點(diǎn)作為航空自組織網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接點(diǎn)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)；另外，等待階段的飛機(jī)節(jié)點(diǎn)之間不建立鏈接，避免了過分復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮該類節(jié)點(diǎn)在地面網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與起飛降落節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系；(2)處于起飛階段的飛機(jī)節(jié)點(diǎn)一方面快速建立鏈路信息表；另一方面，該類節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀況，緩存部分地面網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包并將其帶到空中網(wǎng)絡(luò)中，快速擴(kuò)散到空中飛機(jī)節(jié)點(diǎn)中，構(gòu)建了從地面到空中的通信鏈路；(3)處于巡航階段的飛機(jī)節(jié)點(diǎn)選擇最近最短路徑鏈路作為最優(yōu)鏈路，保證了最小的網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間時(shí)延；選取持續(xù)時(shí)間最長的鏈路為備份鏈路，保證了在最優(yōu)鏈路失效時(shí)，有足夠的時(shí)間更新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，可以盡量避免傳輸?shù)闹袛?，提高轉(zhuǎn)發(fā)成功率；(4)處于降落階段的飛機(jī)節(jié)點(diǎn)將空中節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送給地面網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包快速轉(zhuǎn)發(fā)給等待階段的飛機(jī)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建了從空中到地面的通信鏈路；若無法找到合適的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，則保存數(shù)據(jù)包直到降落完成后繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。2、對處于不同階段的飛機(jī)節(jié)點(diǎn)，采用不同的更新周期和更新策略，在快速保證較高的聯(lián)通度的同時(shí)保證了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒌臏?zhǔn)確性及時(shí)效性；(1)處于等待階段的飛機(jī)節(jié)點(diǎn)更新周期為T0(起飛和降落的平均時(shí)間)，保證了節(jié)點(diǎn)飛行階段的準(zhǔn)確性，利于數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)；作為聯(lián)接點(diǎn)，等待階段的飛機(jī)節(jié)點(diǎn)等待其他節(jié)點(diǎn)的鏈路請求，不主動發(fā)送入網(wǎng)請求信息；(2)處于起飛階段的飛機(jī)節(jié)點(diǎn)主動發(fā)送入網(wǎng)請求信息包快速建立鏈路，保證了地面網(wǎng)絡(luò)與空中網(wǎng)絡(luò)的快速聯(lián)通；(3)處于巡航階段的飛機(jī)節(jié)點(diǎn)更新周期為6T0，在更新時(shí)刪除持續(xù)時(shí)間低于6T0的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)平衡了拓?fù)湫畔⒌臏?zhǔn)確性及拓?fù)涓聨淼膿p耗。3、采用分布式的方法構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｒ环矫婵梢院喕W(wǎng)絡(luò)，適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大的航空自組織網(wǎng)絡(luò)，便于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞木S護(hù)和更新。另一方面，在分布式網(wǎng)絡(luò)中，單個(gè)節(jié)點(diǎn)的行為對整體的影響較小，網(wǎng)絡(luò)收斂速度快，適應(yīng)了航空自組織網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)速度較快而導(dǎo)致的拓?fù)渥兓l繁的特性。附圖說明圖1為航空自組織網(wǎng)絡(luò)中飛行節(jié)點(diǎn)高度變化圖；圖2為航空自組織網(wǎng)絡(luò)中飛行節(jié)點(diǎn)的飛行階段轉(zhuǎn)換圖；圖3為航空自組織網(wǎng)絡(luò)中處于等待和降落階段的飛行節(jié)點(diǎn)與其他飛行節(jié)點(diǎn)的交互示意圖；圖4為航空自組織網(wǎng)絡(luò)中處于起飛階段的飛行節(jié)點(diǎn)與其他飛行節(jié)點(diǎn)的交互示意圖；圖5為航空自組織網(wǎng)絡(luò)中處于巡航階段的飛行節(jié)點(diǎn)與其他飛行節(jié)點(diǎn)的交互示意圖；圖6為飛行節(jié)點(diǎn)在等待階段的工作流程圖；圖7為飛行節(jié)點(diǎn)在起飛階段的工作流程圖；圖8為飛行節(jié)點(diǎn)在巡航階段的工作流程圖；圖9為飛行節(jié)點(diǎn)在降落階段的工作流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。圖1和2分別描述的是節(jié)點(diǎn)高度和飛行階段的變化，具體的實(shí)施方式如下：1.在t1時(shí)刻前，某飛機(jī)節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)，其高度為0。2.在t1時(shí)刻，該飛機(jī)節(jié)點(diǎn)打開網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，系統(tǒng)為其分配節(jié)點(diǎn)標(biāo)識i。從t1到t2，節(jié)點(diǎn)i等待起飛，即處于等待階段，其高度為0。3.在t2時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)i準(zhǔn)備起飛。從t2到t3，節(jié)點(diǎn)i處于起飛階段，其高度變化規(guī)律按圖1所示。4.在t3時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)i的飛行高度到達(dá)巡航高度h，進(jìn)入巡航階段，其高度保持在巡航高度。5.在t4時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)i準(zhǔn)備降落。從t4到t5，節(jié)點(diǎn)i處于降落階段，其高度變化規(guī)律按圖1所示。6.在t5時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)i完成降落，進(jìn)入等待階段，其高度為0。7.在t6時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)i關(guān)閉設(shè)備，進(jìn)入休眠階段，其高度為0。圖3描述了飛機(jī)節(jié)點(diǎn)在等待階段建立通信鏈路以及傳輸數(shù)據(jù)的工作過程，具體的實(shí)施方式如下：1.在某時(shí)刻t，飛機(jī)節(jié)點(diǎn)A處于等待階段，在飛機(jī)節(jié)點(diǎn)D進(jìn)入降落階段之前已經(jīng)與其建立起了通信鏈路；另外，節(jié)點(diǎn)A可以接收到來自飛機(jī)節(jié)點(diǎn)B(起飛階段)和飛機(jī)節(jié)點(diǎn)C(巡航階段)的入網(wǎng)請求信息，此處用Hello包表示入網(wǎng)請求信息。在接收到Hello包后，節(jié)點(diǎn)A建立與B、C節(jié)點(diǎn)的通信鏈路(如圖3中節(jié)點(diǎn)A的單跳鏈路信息表)并向B、C回復(fù)反饋信息，即Reply包。2.地面互聯(lián)網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)E需要向航空自組織網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)F發(fā)送數(shù)據(jù)包，即Data包，并將發(fā)送數(shù)據(jù)包的請求發(fā)送給等待階段的飛機(jī)節(jié)點(diǎn)A。在接收到轉(zhuǎn)發(fā)請求后，節(jié)點(diǎn)A遍歷自己的單跳鏈路信息表，找到了與飛機(jī)節(jié)點(diǎn)B的通信鏈路且該鏈路狀態(tài)為降落，然后緩存該數(shù)據(jù)包并將其轉(zhuǎn)發(fā)給飛機(jī)節(jié)點(diǎn)B。3.航空自組織網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)D需要向地面網(wǎng)絡(luò)發(fā)送Data包，節(jié)點(diǎn)D遍歷自己的鏈路信息表，找到了與飛機(jī)節(jié)點(diǎn)A的通信鏈路且該鏈路狀態(tài)為等待，然后將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給飛機(jī)節(jié)點(diǎn)A。節(jié)點(diǎn)A在接收到數(shù)據(jù)包后，返回成功消息給節(jié)點(diǎn)E。圖3還描述了飛機(jī)節(jié)點(diǎn)F在經(jīng)過一段時(shí)間的飛行后變化到F’(距離機(jī)場S2較近)的位置的通信過程，具體的實(shí)施過程如下：1.節(jié)點(diǎn)F在巡航過程中每隔T1更新鏈路信息表，與機(jī)場S2附近的飛機(jī)節(jié)點(diǎn)建立鏈路，本實(shí)施例中T1＝6T0。2.節(jié)點(diǎn)F接受新的數(shù)據(jù)請求(包括來自地面和航空自組織網(wǎng)的數(shù)據(jù)包)，選擇最優(yōu)鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。圖4描述的是飛機(jī)節(jié)點(diǎn)在起飛狀態(tài)建立通信鏈路以及傳輸數(shù)據(jù)的工作過程，具體的實(shí)施方式如下：1.在某時(shí)刻t，飛機(jī)節(jié)點(diǎn)B進(jìn)入起飛階段，清空單跳鏈路信息表并向航空自組織網(wǎng)內(nèi)的其他飛行節(jié)點(diǎn)廣播Hello包并等待Reply包。在接收到節(jié)點(diǎn)A和F的Reply包后，節(jié)點(diǎn)B更新鏈路信息表(如圖4中節(jié)點(diǎn)B的鏈路信息表)。2.節(jié)點(diǎn)B接收到來自節(jié)點(diǎn)A的Data包(來自地面網(wǎng)絡(luò)，目的為節(jié)點(diǎn)F)。節(jié)點(diǎn)B遍歷鏈路信息表后，發(fā)現(xiàn)存在包含節(jié)點(diǎn)A的鏈路。然后，節(jié)點(diǎn)B緩存該數(shù)據(jù)包并將其轉(zhuǎn)發(fā)給最優(yōu)鏈路節(jié)點(diǎn)F。節(jié)點(diǎn)F在接收到數(shù)據(jù)包后，返回成功消息給節(jié)點(diǎn)B。圖5描述的是飛機(jī)節(jié)點(diǎn)在巡航狀態(tài)更新通信鏈路以及傳輸數(shù)據(jù)的工作過程，具體的實(shí)施方式如下：1.在某時(shí)刻t，飛機(jī)節(jié)點(diǎn)C、F、G處于巡航階段，到達(dá)更新時(shí)間后向通信范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)廣播Hello包并等待Reply包。節(jié)點(diǎn)F接收到節(jié)點(diǎn)B、C的Reply包并更新鏈路信息表(如圖中節(jié)點(diǎn)F的鏈路信息表)，節(jié)點(diǎn)C接收到節(jié)點(diǎn)A、F的Reply包并更新鏈路信息表(如圖中節(jié)點(diǎn)C的鏈路信息表)。2.節(jié)點(diǎn)F接收到來自節(jié)點(diǎn)B的Data包(來自地面網(wǎng)絡(luò)，目的為節(jié)點(diǎn)E)。遍歷鏈路信息表后，節(jié)點(diǎn)F將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給最優(yōu)鏈路節(jié)點(diǎn)C并返回成功消息給節(jié)點(diǎn)B。節(jié)點(diǎn)C在接收到數(shù)據(jù)包后，返回成功消息給節(jié)點(diǎn)F。圖6、圖7、圖8和圖9分別描述的是節(jié)點(diǎn)在等待、起飛、巡航及降落階段更新鏈路和傳輸數(shù)據(jù)的流程圖，具體的實(shí)施方式體現(xiàn)在圖3、圖4及圖5所示的各階段節(jié)點(diǎn)具體的工作實(shí)例中。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3