一种飞行器协同组网网络层路由协议处理装置及实现方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种飞行器协同组网网络层路由协议处理装置及实现方法，每个节点包括拓扑发现模块，自适应动态调整探测周期，采用变探测广播检测的方法进行链路感知并发现邻居节点，生成邻居表；拓扑控制模块，选出本节点的一部分一跳邻居节点，作为拓扑控制节点；每个节点通过拓扑控制节点向全网广播邻居表，当节点收集到网络中所有节点发送的邻居表后，生成本节点的拓扑表；路由算法模块，根据拓扑表，得到本节点到达全网其它各个节点的全部有效路由；从全部有效路由中选出从本节点到达全网其它各个节点的最优路由，形成路由表；分组转发模块，按照优先级从高到低的顺序，读取优先级队列中的待转发业务数据执行转发。

【技术实现步骤摘要】
一种飞行器协同组网网络层路由协议处理装置及实现方法
本专利技术涉及一种飞行器协同组网路由装置，属于无线通信自组织网络

技术介绍
现代战争中，高速飞行器通过Adhoc网络方式实现互联互通、协同作战和精确打击等任务，网络具有节点数量多、网络拓扑高度动态变化、任务优先级保障需求等特点。高速飞行器协同组网不同于常规的Adhoc网络，其节点为高速运行的空天飞行器，且节点单元可能随时加入或退出网络，导致网络拓扑频繁快速变化、具有高度动态特性。高速飞行器协同组网除了要满足常规自组织网络基本的数据传输功能之外，还要考虑复杂多变的战场环境和种类繁多的信息类型，对有效性和可靠性具有更加严格的要求。对于关键的战术指令和测控信息，必须保证信息传输的实时性和准确性。网络节点数量多、高度动态的网络拓扑、通信资源有限、传输时延大、任务优先级差异化服务需求等特点，对高速飞行器协同组网路由协议设计带来了很大挑战，需要设计一种高速飞行器协同组网路由协议，使其能够适应大规模网络容量、高度动态网络拓扑，并有能力提供多种任务优先级差异化服务，高效、可靠地实现高动态环境下任务信息传输。Adhoc网络路由协议分为主动路由协议和按需路由协议两大类：①主动路由协议中每个节点不断的、周期的维护通往其他所有节点的路由信息。当网络拓扑变化时，主动路由协议需要把最新的路由信息传播给整个网络，从而维持整个网络路由信息的一致性。主动路由协议的明显优点是，在绝大部分时间内，路由表中都存在去往目的节点的路由，能够实现分组的随到随发，传输时延较小。但是，在网络拓扑基本不变时，依然需要大量的路由开销来维护路由表，造成了信道资源的浪费。主动式路由协议主要有OLSR、DSDV、WRP等。②按需路由协议中节点不会主动更新自己的路由表，只有当源节点准备发送数据分组时，才会执行路由寻址进程。在找到一条合适路由之后，就结束整个路由查找进程，并按照该路由发送数据分组。按需路由协议的明显优点是，不需要周期性的和相邻节点交互路由消息，一定程度减少了路由开销。但是，当需要发送数据包时，要临时执行路由寻址，从而时延会较大。按需路由协议主要有DSR、AODV、ABR等。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的缺陷，提出一种飞行器协同组网网络层路由协议处理模块及实现方法，能够适应高速飞行器协同组网的高动态网络拓扑环境，满足任务优先级差异化服务需求，保障高优先级任务的高QoS传输。本专利技术的技术解决方案：一种飞行器协同组网网络层路由协议处理装置，该装置每个节点包括拓扑发现模块、拓扑控制模块、路由算法模块和分组转发模块；其中：拓扑发现模块，根据拓扑变化情况自适应动态调整探测周期，采用变探测周期广播检测的方法进行链路感知并发现邻居节点，生成邻居表，输出邻居表给拓扑控制模块；所述邻居表包括本节点的所有一跳邻居节点集合和二跳邻居节点集合；拓扑控制模块，根据邻居表提供的一跳邻居节点集合和二跳邻居节点集合，选出本节点的一部分一跳邻居节点，作为拓扑控制节点；每个节点通过拓扑控制节点向全网广播邻居表，当节点收集到网络中所有节点发送的邻居表后，即可生成本节点的拓扑表，输出拓扑表给路由算法模块；所述拓扑表包括一跳邻居节点集合、二条邻居节点集合、三跳及以上邻居节点集合和拓扑控制节点集合；路由算法模块，根据拓扑表，得到本节点到达全网其它各个节点的全部有效路由；从全部有效路由中选出从本节点到达全网其它各个节点的最优路由，形成路由表，输出路由表给分组转发模块；分组转发模块，根据待转发的业务数据的优先级，将待转发业务数据分组分别放入优先级存储队列中，按照优先级从高到低的顺序，读取优先级队列中的待转发业务数据，根据待转发的业务数据中的目的节点，查找路由表，得到下一跳节点，执行转发。所述变探测周期广播检测的方法进行链路感知并发现邻居节点步骤如下：(1.1)、建立网络拓扑结构初期，按照第一预设周期T1向周围节点广播HELLO数据包，接收邻居节点反馈的确认消息，即Ack数据包，根据Ack数据包，检测网络拓扑情况，当监测到网络拓扑中所有节点在超过T2/T1个广播周期内的邻居节点均没有变化时，则切换到步骤(1.2)，否则，回到重复执行本步骤；(1.2)、按照第二预设周期T2周期性地向周围节点广播HELLO数据包，并接收所有邻居节点的确认消息，即Ack数据包，根据Ack数据包，检测网络拓扑情况，当监测到网络拓扑情况是以下任意一种：①是否发现新节点；②是否原有邻居节点未回应，此时，判定网络拓扑发生变化，则会迅速切入到步骤(1.1)中的按照第一预设周期T1向周围节点广播HELLO数据包，否则，回到重复执行本步骤。所述第一预设周期T1小于第二预设周期T2，且第二预设周期T2为第一预设周期T1的整数倍。所述拓扑控制模块选出本节点的一部分一跳邻居节点作为拓扑控制节点的具体原则包括：①拓扑控制节点必须是本节点的一跳邻居节点；②所有拓扑控制节点的一跳邻居节点集合包含本节点的所有两跳邻居节点集合。所述路由算法模块，通过经典的Dijkstra算法，动态的计算到达各节点的最优路径，形成路由表，输出路由表给分组转发模块。本专利技术的另一个技术解决方案是：一种飞行器协同组网网络层路由协议实现方法，该方法为每个网络节点执行如下步骤：S1、根据拓扑变化情况自适应动态调整探测周期，采用变周期探测的方法进行链路感知并发现邻居节点，生成邻居表；所述邻居表包括本节点的所有一跳邻居节点集合和二跳邻居节点集合；S2、根据邻居表提供的一跳邻居节点集合和二跳邻居节点集合，选出本节点的一部分一跳邻居节点，作为拓扑控制节点，通过拓扑控制节点向全网广播邻居表，当节点收集到网络中所有节点发送的邻居表后，即可生成本节点的拓扑表；所述拓扑表包括一跳邻居节点集合、二条邻居节点集合、三跳及以上邻居节点集合和拓扑控制节点集合；S3、根据拓扑表，得到本节点到达全网其它各个节点的全部有效路由；从全部有效路由中选出从本节点到达全网其它各个节点的最优路由，形成路由表；S4、根据待转发的业务数据的优先级，将待转发业务数据分组分别放入优先级存储队列中，按照优先级从高到低的顺序，读取优先级队列中的待转发业务数据，根据待转发的业务数据中的目的节点，查找路由表，得到下一跳节点，执行转发。所述步骤(1)中变探测周期广播检测的方法进行链路感知并发现邻居节点步骤如下：(1.1)、建立网络拓扑结构初期，按照第一预设周期T1向周围节点广播HELLO数据包，接收邻居节点反馈的确认消息，即Ack数据包，根据Ack数据包，检测网络拓扑情况，当监测到网络拓扑中所有节点在超过T2/T1个广播周期内的邻居节点均没有变化时，则切换到步骤(1.2)，否则，回到重复执行本步骤；(1.2)、按照第二预设周期T2周期性地向周围节点广播HELLO数据包，并接收所有邻居节点的确认消息，即Ack数据包，根据Ack数据包，检测网络拓扑情况，当监测到网络拓扑情况是以下任意一种：①是否发现新节点；②是否原有邻居节点未回应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器协同组网网络层路由协议处理装置，其特征在于每个节点包括拓扑发现模块、拓扑控制模块、路由算法模块和分组转发模块；其中：/n拓扑发现模块，根据拓扑变化情况自适应动态调整探测周期，采用变探测周期广播检测的方法进行链路感知并发现邻居节点，生成邻居表，输出邻居表给拓扑控制模块；所述邻居表包括本节点的所有一跳邻居节点集合和二跳邻居节点集合；/n拓扑控制模块，根据邻居表提供的一跳邻居节点集合和二跳邻居节点集合，选出本节点的一部分一跳邻居节点，作为拓扑控制节点；每个节点通过拓扑控制节点向全网广播邻居表，当节点收集到网络中所有节点发送的邻居表后，即可生成本节点的拓扑表，输出拓扑表给路由算法模块；所述拓扑表包括一跳邻居节点集合、二条邻居节点集合、三跳及以上邻居节点集合和拓扑控制节点集合；/n路由算法模块，根据拓扑表，得到本节点到达全网其它各个节点的全部有效路由；从全部有效路由中选出从本节点到达全网其它各个节点的最优路由，形成路由表，输出路由表给分组转发模块；/n分组转发模块，根据待转发的业务数据的优先级，将待转发业务数据分组分别放入优先级存储队列中，按照优先级从高到低的顺序，读取优先级队列中的待转发业务数据，根据待转发的业务数据中的目的节点，查找路由表，得到下一跳节点，执行转发。/n...

【技术特征摘要】
1.一种飞行器协同组网网络层路由协议处理装置，其特征在于每个节点包括拓扑发现模块、拓扑控制模块、路由算法模块和分组转发模块；其中：
拓扑发现模块，根据拓扑变化情况自适应动态调整探测周期，采用变探测周期广播检测的方法进行链路感知并发现邻居节点，生成邻居表，输出邻居表给拓扑控制模块；所述邻居表包括本节点的所有一跳邻居节点集合和二跳邻居节点集合；
拓扑控制模块，根据邻居表提供的一跳邻居节点集合和二跳邻居节点集合，选出本节点的一部分一跳邻居节点，作为拓扑控制节点；每个节点通过拓扑控制节点向全网广播邻居表，当节点收集到网络中所有节点发送的邻居表后，即可生成本节点的拓扑表，输出拓扑表给路由算法模块；所述拓扑表包括一跳邻居节点集合、二条邻居节点集合、三跳及以上邻居节点集合和拓扑控制节点集合；
路由算法模块，根据拓扑表，得到本节点到达全网其它各个节点的全部有效路由；从全部有效路由中选出从本节点到达全网其它各个节点的最优路由，形成路由表，输出路由表给分组转发模块；
分组转发模块，根据待转发的业务数据的优先级，将待转发业务数据分组分别放入优先级存储队列中，按照优先级从高到低的顺序，读取优先级队列中的待转发业务数据，根据待转发的业务数据中的目的节点，查找路由表，得到下一跳节点，执行转发。


2.根据权利要求1所述的一种飞行器协同组网网络层路由协议处理模块，其特征在于所述变探测周期广播检测的方法进行链路感知并发现邻居节点步骤如下：
(1.1)、建立网络拓扑结构初期，按照第一预设周期T1向周围节点广播HELLO数据包，接收邻居节点反馈的确认消息，即Ack数据包，根据Ack数据包，检测网络拓扑情况，当监测到网络拓扑中所有节点在超过T2/T1个广播周期内的邻居节点均没有变化时，则切换到步骤(1.2)，否则，回到重复执行本步骤；
(1.2)、按照第二预设周期T2周期性地向周围节点广播HELLO数据包，并接收所有邻居节点的确认消息，即Ack数据包，根据Ack数据包，检测网络拓扑情况，当监测到网络拓扑情况是以下任意一种：①是否发现新节点；②是否原有邻居节点未回应，此时，判定网络拓扑发生变化，则会迅速切入到步骤(1.1)中的按照第一预设周期T1向周围节点广播HELLO数据包，否则，回到重复执行本步骤。


3.根据权利要求2所述的一种飞行器协同组网网络层路由协议处理模块，其特征在于所述第一预设周期T1小于第二预设周期T2，且第二预设周期T2为第一预设周期T1的整数倍。


4.根据权利要求2所述的一种飞行器协同组网网络层路由协议处理模块，其特征在于所述拓扑控制模块选出本节点的一部分一跳邻居节点作为拓扑控制节点的具体原则包括：①拓扑控制节点必须是本节点的一跳邻居节点；②所有拓扑控制节点的一跳邻居节点集合包含本节点的所有两跳邻居节点集合。


5.根据权利要求2所述的一种飞行器协同组网网络层路由协议处理模块，其特征在于所述路由算法模块，通过经典...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙芳，李喆，吴新峰，张凤，王倩，夏耘，常诚，祝兴晟，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11