Compared with traditional mobile Ad hoc networks (MANET) and vehicular Ad hoc networks (VANET), unmanned aerial vehicle (UAV) networks have two unique characteristics. First, the UAV network topology changes more frequently and unpredictably. Second, link qualities between UAVs vary significantly with time and space. Existing hop-by-hop routing protocols can neither adapt to the highly dynamic network environment nor fully utilize transmission opportunities in all links with various qualities in UAV networks. In this paper, we propose the Geographic Position based Hopless Opportunistic Routing (GPHLOR) Protocol for UAV networks to solve these problems. GPHLOR combines the advantages of the hopless protocols and the position-based protocols. Benefiting from the idea of hopless, compared with hop-by-hop routing protocols, GPHLOR can fully utilize the transmission opportunities of all links regardless of hop distances and link qualities. While different from existing hopless protocols, GPHLOR selects relays according to each node’s geographic position information without caring about the topology, so it can well adapt to the frequent topology change. Moreover, GPHLOR allows each node to calculate its forwarding priority in a distributed manner according to its local position information. It does not rely on frequent network information measurement and exchange, reducing the protocol overhead. Simulation results show that GPHLOR achieves better performance in packet delivery rate, end-to-end delay, throughput, and overhead compared with existing routing protocols in UAV networks.

与传统的移动自组网（MANET）和车载自组网（VANET）相比，无人机（UAV）网络有两个独特的特点。首先，无人机网络拓扑变化更加频繁且不可预测。其次，无人机之间的链接质量随着时间和空间的变化而显着变化。现有的逐跳路由协议既不能适应高度动态的网络环境，也不能充分利用无人机网络中各种质量链路的传输机会。在本文中，我们为无人机网络提出了基于地理位置的 Hopless Opportunistic Routing (GPHLOR) 协议来解决这些问题。GPHLOR 结合了无跳协议和基于位置的协议的优点。受益于hopless的思想，与逐跳路由协议相比，无论跳距和链路质量如何，GPHLOR 都能充分利用所有链路的传输机会。与现有的无跳协议不同，GPHLOR根据每个节点的地理位置信息选择中继，不关心拓扑，因此可以很好地适应频繁的拓扑变化。此外，GPHLOR 允许每个节点根据其本地位置信息以分布式方式计算其转发优先级。它不依赖频繁的网络信息测量和交换，减少了协议开销。仿真结果表明，与无人机网络中现有的路由协议相比，GPHLOR 在数据包传递率、端到端延迟、吞吐量和开销方面取得了更好的性能。与现有的无跳协议不同，GPHLOR根据每个节点的地理位置信息选择中继，不关心拓扑，因此可以很好地适应频繁的拓扑变化。此外，GPHLOR 允许每个节点根据其本地位置信息以分布式方式计算其转发优先级。它不依赖频繁的网络信息测量和交换，减少了协议开销。仿真结果表明，与无人机网络中现有的路由协议相比，GPHLOR 在数据包传递率、端到端延迟、吞吐量和开销方面取得了更好的性能。与现有的无跳协议不同，GPHLOR根据每个节点的地理位置信息选择中继，不关心拓扑，因此可以很好地适应频繁的拓扑变化。此外，GPHLOR 允许每个节点根据其本地位置信息以分布式方式计算其转发优先级。它不依赖频繁的网络信息测量和交换，减少了协议开销。仿真结果表明，与无人机网络中现有的路由协议相比，GPHLOR 在数据包传递率、端到端延迟、吞吐量和开销方面取得了更好的性能。因此它可以很好地适应频繁的拓扑变化。此外，GPHLOR 允许每个节点根据其本地位置信息以分布式方式计算其转发优先级。它不依赖频繁的网络信息测量和交换，减少了协议开销。仿真结果表明，与无人机网络中现有的路由协议相比，GPHLOR 在数据包传递率、端到端延迟、吞吐量和开销方面取得了更好的性能。因此它可以很好地适应频繁的拓扑变化。此外，GPHLOR 允许每个节点根据其本地位置信息以分布式方式计算其转发优先级。它不依赖频繁的网络信息测量和交换，减少了协议开销。仿真结果表明，与无人机网络中现有的路由协议相比，GPHLOR 在数据包传递率、端到端延迟、吞吐量和开销方面取得了更好的性能。