基于定时的航空集群机载网络更新方法

doi:10.12305/j.issn.1001-506X.2021.09.34

系统工程与电子技术 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (9): 2642-2648.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2021.09.34

基于定时的航空集群机载网络更新方法

陈坤, 吕娜*, 朱海峰, 方宇

空军工程大学信息与导航学院, 陕西西安 710077

收稿日期:2020-10-06 出版日期:2021-08-20 发布日期:2021-08-26
通讯作者: 吕娜
作者简介:陈坤 (1996—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为软件定义网络、网络更新|吕娜 (1970—), 女, 教授, 博士, 主要研究方向为航空数据链、通信网络|朱海峰 (1980—), 男, 讲师, 硕士, 主要研究方向为航空数据链|方宇 (1995—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为NOMA、航空数据链
基金资助:
国家自然科学基金(61703427)

Time-based updates method for airborne network of aviation swarm

Kun CHEN, Na LYU*, Haifeng ZHU, Yu FANG

College of Information and Navigation, Air Force Engineering University, Xi' an 710077, China

Received:2020-10-06 Online:2021-08-20 Published:2021-08-26
Contact: Na LYU

摘要/Abstract

摘要：

针对当前异步网络更新方法更新时间长且无法避免更新死锁的问题, 为降低更新期间的网络性能损失, 提出一种基于定时的航空集群机载网络更新方法。考虑真实的链路时延, 将时间参数与更新依赖图相结合。首先，构建基于时间的更新依赖图。其次，设计贪婪调度算法为每个更新操作分配更新时间步。最后，实现定时网络更新, 避免了异步更新中的更新顺序协调。仿真实验表明, 与现有异步更新方法相比, 所提定时更新方法能够降低50%~60%的更新时间, 减少网络更新期间的更新死锁率和网络拥塞。

关键词: 航空集群, 机载网络, 软件定义网络, 时钟同步, 定时更新

Abstract:

In view of the problem that the current asynchronous network update method takes a long time to update and can not avoid updating deadlock, in order to reduce the network performance loss during updating, a time-based update method for airborne network of aviation swarm is proposed. Considering the real link delay, the time parameter is combined with the update dependency graph. Firstly, a time-based update dependency graph is constructed. Secondly, a greedy scheduling algorithm is designed to allocate the update time step for each update operation. Finally, the timed network update is realized and the update sequence coordination in asynchronous update is avoided. Simulation experiments show that compared with the existing asynchronous updating methods, the update time can be reduced by 50%~60% through the proposed timing update method, and the update deadlock rate and the network congestion are reduced during the network update.

Key words: aviation swarm, airborne network, software-defined networking, clock synchronization, time-based update

中图分类号:

TP393

陈坤, 吕娜, 朱海峰, 方宇. 基于定时的航空集群机载网络更新方法[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(9): 2642-2648.

Kun CHEN, Na LYU, Haifeng ZHU, Yu FANG. Time-based updates method for airborne network of aviation swarm[J]. Systems Engineering and Electronics, 2021, 43(9): 2642-2648.

图/表 9

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参考文献 20

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序号	含义
A	在节点5上添加路径p₃
B	在节点4上添加路径p₄
C	在节点1上修改f₁的流量分配权重
D	删除节点2上的路径p₁
E	在节点3上修改f₂的流量分配权重
F	删除节点5上的路径p₂

仿真参数	数值
场景区域/(km×km)	1 000×1 000
节点数目/个	20~100
节点通信半径/km	200
节点移动速率/(km·h^-1)	200~1 200
业务流数目/条	40~200
业务流需求/Mbps	N(1, 1)
链路容量/Mbps	5

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Time-based updates method for airborne network of aviation swarm

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