[发明专利]面向软件定义机载自组织网络的仿真方法

说明书

本发明提出的一种面向软件定义机载自组织网络的仿真方法，旨在提供一种仿真真实性更高，扩展性更强的仿真方法。本发明通过下述技术方案实现：首先利用Mininet‑WiFi平台提供的支持WiFi功能的无线交换设备和以太链路连接的主机终端，软件定义设计机载网络仿真节点，包括普通节点和控制器节点。然后主机终端利用自带的流量生成工具，生成节点间数据传输的数据源，利用端口虚拟化技术，在节点间搭建相互独立的无线、多跳Mesh链路，以Mesh网状网方式组网，完成搭建Mesh数据传输网络；在无线数据传输网络基础上，采用带外传输方法，在所有节点间单独创建与无线数据传输网络并行的控制网络，通过无线方式传输控制信息，完成软件定义机载网络环境的仿真实现。

技术领域

本发明属于软件定义网络(Software Defined Network，SDN)技术领域，尤其涉及一种面向软件定义机载自组织网络的仿真方法。

背景技术

移动自组织网络是由一组带有无线收发信装置的移动节点组成的一个无线移动通信网络，它不依赖于预设的基础设施而临时组建，网络中移动的节点利用自身的无线收发设备交换信息，当相互之间不在彼此的通信范围内时，可以借助其他节点中继来实现多跳通信。自组织网络与传统移动网络的主要区别是自组织网络不依赖任何固定的网路设施，而是通过移动节点间的相互协作来进行网络互连，即每个节点都兼有路由器和主机两种功能。移动自组织网络与其他通信网络相比，具有以下特征：1)网络的自组性，自组织网络可以在任何时刻任何地方构建，而不需要现有的信息基础网络设施的支持，就可以形成一个自由移动的通信网络，中间节点帮助其他节点中继时，先接受前一个节点发送的分组，然后再向下一个节点转发以实现中继。在自组网中，每个用户终端不仅能移动，而且兼有路由器和主机两种功能，一方面，作为主机，终端需要运行各种面向用户的应用程序；另一方面，作为路由器，终端需要运行相应的路由协议，根据路由策略和路由表信息完成数据的分组转发和路由维护工作。2)网络的动态变化性，网络中移动终端能够以任意速度、任意方式在网络中移动，并可以随时关闭电台，加上无线收发装置的天线类型多种多样、发送功率的变化、无线信道间的互相干扰以及地形和天气等综合因素的影响，移动终端间通过无线信道形成的网络拓扑随时可能发生变化，而且变化的方式和速度都难以预测。3)传输带宽有限性，由于无线信道本身的物理特性，它提供的网络带宽相对有线信道要低得多，此外，由于终端竞争共享无线信道而产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰等多种因素，移动终端可得到的实际带宽远远小于理论中的最大带宽值，产生受限的无线传输带宽。4)终端资源局限性，自组织网络中移动终端存在固有缺陷，例如能源受限、内存较小、CPU性能较低等,同时屏幕等外设较小，不利于开展功能较复杂的业务。

机载自组织网络(Airborne Ad-Hoc Networks，AANETs)也被称为航空自组网或飞行器自组网，机载自组织网络是以有人或无人驾驶飞行器作为空中无线通信发送、接收或转发的节点，通过无线数据链互连组成的可以传输分组报文并能承载IP业务的网络，是一种特殊的移动自组织网络。组网后的飞机和其它空中平台可以实时、可靠、安全地共享各种状态信息,一方面可以提升空中交通的管理能力，为飞行提供更好的安全保护；另一方面可以增强飞行员间信息共享，提高飞行效率。受地形阻碍不能互通的地面网络能够通过机载网络中继实现互通,相比采用卫星通信中继的方式，时延更小。由于空中无线网络环境呈现高误码率、高衰落和干扰严重的特性，节点之间连接性能的差异是比较突出的问题，节点相距太远时会出现通信中断，当飞机盘旋侧飞时机身可能会阻挡无线电波的传播。另外，有的飞机仍然装备旧的数据链终端，还需要在原有数据链和支持IP的链路之间提供路由/网关转换的功能。可见，机载网络是一个节点高速移动、带宽受限和网络拓扑频繁变化的Ad-Hoc网络。