航空通信中NEMO网络路由优化技术和AAA机制的研究

The research on the future IP-based Aeronautical Telecommunications Network (ATN/IP) is an important part for the aviation industry. NEMO(Network Mobility) is one of the key technologies which can handle the mobility management of the whole network. The existing protocols regarding NEMO can not satisfy the demands of aeronautical environments. The aviation industry is currently at the beginning of the research on the NEMO. The work on NEMO can support China's Big Plane project..An aircraft generally contains many computing nodes, sensors, and other devices that are possible to address individually with IPv6. Given that a craft has only a small number of access links, we can use NEMO route optimization (RO) to manage the large onboard network's reachability over the few dynamic access links. The goal of the research is to contribute Moving Networks Integration to the design of ATN/IP..The main research points are as follows:.1. Traffic separability. It should be possible to apply RO only to flows that really require it. So we should differentiate the traffic of the services..2. NEMO Route Optimization. The NEMO will avoid some suboptimal routing present when a network moves, by both optimizing flows between nodes within the NEMO and external CN, and also by optimizing the routing in nested mobile networks..3. NEMO Multicast Management. The Mobile Router in the NEMO acts as a multicast router on behalf of all nodes within the NEMO. Group membership control and provision of efficient data delivery for Multicast traffic with respect to a node's role as source and receivers will be organized in an efficient way. .4. NEMO Multi-homing Management. An RO solution must support an MR having multiple services and must allow a given domain to be bound to a specific interface. .5. Security: "Authentication, Authorization, Accounting (AAA)" model is one of the most popular and reliable secure mechanism. While using AAA mechanism to protect the security, the latency introduced by AAA authentication should be reduced to a reasonable level, and the authentication efficiency of AAA servers should be improved to prevent the authentication impacting the hand over efficiency. Besides, the nested routing problem in the NEMO protocol should be considered when using the AAA scheme..6. Network architecture of the NEMO. A testbed of the aeronautical NEMO network should be established which can test and estimate all the proposed protocols.

研究基于IP的下一代航空通信系统（ATN/IP）是航空工业的一项重要课题，而NEMO技术是ATN/IP框架中解决网络整体移动性的重要技术之一，目前国内外的研究仍处于起始阶段，对其开展基础理论研究对于我国正在开展的大飞机项目具有实际意义。本项目的目的是研究航空通信中NEMO网络的关键技术，包括：研究航空NEMO技术的业务分级机制；研究航空NEMO技术的路由优化协议；研究航空NEMO技术的多播路由协议；研究NEMO的多穴问题；研究路由优化条件下实现安全的接入控制，包括移动路由器在访问网络中的认证和移动节点在移动网络中的认证问题，需考虑基于AAA 的接入控制机制；研究航空NEMO网络的网络架构，并采用仿真和半实物仿真开展仿真验证。

基于IP的下一代航空通信系统（ATN/IP）是航空工业中的重要课题之一，而NEMO作为一种新型的无线网络，具备快速组网等特点，是ATN/IP框架中解决网络整体移动性的重要技术。本项目针对NEMO网络在航空高速条件下的多方面关键技术进行了研究与优化，主要内容包括：. （1）研究并提出了航空NEMO技术的业务分级机制和业务分级算法。根据业务的不同类型，以及其安全性和时延敏感性的要求，提供了不同QoS标准的通信服务，完善了航空NEMO的通信体系。. （2）研究并提出了航空NEMO技术的路由优化协议，采用新网络实体及功能，区分三种不同节点，并从逻辑上消除NEMO网络嵌套结构，减少了传输时延，实现了航空NEMO网络的路由优化。. （3）研究并提出了航空NEMO技术的多播路由协议，将已有的IPv6多播路由协议进行适应性扩展，使用外地代理机制，实现了多播组控制和高效数据传输，提高了航空NEMO网络多播技术的实用性。. （4）研究了航空NEMO技术多穴问题，并提出了新的多穴技术解决方案，使用双标识符思路，将节点动态地映射到一个已验证过的地址，实现了节点移动的透明性，从而解决了网络的移动问题。. （5）研究并提出了航空NEMO技术的AAA安全策略，在路由优化的条件下，针对所提出的认证模型，完成了基于AAA的接入控制机制，从而在较短的时间内实现了安全的接入控制，并完成了后续的授权与计费工作。. （6）提出了航空NEMO网络的网络架构，根据航空环境高空高速的特点，对移动网络、家乡代理、外地代理等网络实体进行了优化配置，完成了NEMO与AAA机制的融合方案，形成了一个完善实用的航空网络架构。. （7）建立了仿验证平台和测试环境，验证了所提出网络架构的可行性，以及机制的正确性和有效性，完善了航空NEMO技术的理论基础。. 主要成果如下：. （1）在国内外重要学术刊物和国际会议上发表了学术论文30篇，其中6篇被SCI检索，20篇被EI检索（已被SCI检索的未计入）。. （2）申请了国家发明专利4项，其中1项已获得授权。. （3）完成IETF草案两项。. （4）培养了博士生4名、硕士生8名。. （5）建立了航空NEMO的实验平台和测试环境。