基于无人机的MANET关键问题

【摘要】：在不确定的移动应用环境中，诸多并行注入的网络调控参数导致MANET系统复杂化，使得按需设计和评估一个适用的MANET面临着诸多困难。本文针对基于无人机的MANET，围绕着网络连通性、网络性能、链路动态性等关键问题，探讨不同优化目标下相应的中继策略。主要工作和创新点包括以下四方面。 首先，提出一种无人机中继网络的基于代数连通度梯度的协同移动策略（CMS-ACG）。仿真表明，CMS-ACG可有效地维持无人机之间的连通性；随着网络节点数目和连接强度阈值的增加，代数连通度也随之增加，但无人机中继网络对代数连通度的提升度随之下降。 其次，提出一种无人机中继网络的基于负载和优先级加权质心的协同移动策略（CMS-WCLP）。通过将负载和数据包优先级作为节点权重参数，将无人机移动问题构造为无人机与节点距离平方的加权和最小化的优化问题。利用一种基于无人机的MANET系统模型搭建了网络仿真环境。研究表明，无人机中继网络在CMS-WCLP下能够有效提升数据包成功发送率、降低数据包平均时延。 再次，针对优化跨域通信链路的无人机移动问题，提出一种无人机中继网络的基于通信时长加权质心的协同移动策略（CMS-WCCD），并推导了上下行链路和跨域通信链路维持概率的解析表达式。研究表明，通过将在线通信节点的通信时长作为权重参数，CMS-WCCD可提升跨域通信链路性能，节点数目的逐渐上升使其效能趋于解析值。 最后，论文借助随机矩阵理论，探讨了城市规模移动用户的整体行为特征。基于网格化的城市移动用户数据，分析了在谱分布上对随机矩阵的偏离，体现了城市移动用户的整体行为特性。研究发现互相关系数均值和最大本征值的波动在时间上存在超前现象，并尝试给出了一种解释。