数据链时隙动态分配及其网络规划技术研究

论文摘要

数据链能使各个作战平台紧密联系起来,由单平台独立作战变为整体联合作战,从而增强了应付复杂战场环境的处理能力,大大提高了作战效能,因此数据链在军队武器平台上得到了越来越广泛的应用。时分多址接入技术是数据链的关键技术之一,只有采用高效的时分多址接入协议才能公平、合理的利用时隙资源,从而提高系统容量。本文首先回顾了数据链的网络结构、工作原理、关键技术和应用情况。接下来又介绍了接入方式的分类及评估其性能的指标,进而从理论上对固定、争用时分多址接入的延时和吞吐量以及争用时分多址接入的冲突率进行了分析。最后通过引入对突发流量数据源进行模拟的ON/OFF模型和对预分配时隙进行预测的等效时隙,提出了从时隙预分配、时隙动态需求预测、时隙动态分配计算、时隙调整四个步骤实施的时隙动态分配算法,最大程度的保证战术数据的传输性能。在此基础上,利用OPNET构建动态时隙分配接入方式模型,并且对仿真的系统参数、数据源负载参数以及初始时隙分配表等进行了配置。最后根据构建的模型和设置的参数进行仿真,得到三种接入方式的性能仿真结果。从仿真分析和结果可知,动态时隙分配接入方式的时隙利用率比其他两种时隙分配接入方式的时隙利用率高,而且不会产生时隙分配的冲突;另外,由于时隙利用率的提高,动态时隙分配接入方式的时延、吞吐量和缓冲队列的情况都要优于固定时隙分配多址接入。因此,可以说对于突发流量的数据源,此时隙动态分配接入算法能有效的平衡时隙分配不均情况,比较公平的满足各个单元对时隙的需求。本文在时隙分配规划的基础上,进一步分析了数据链网络规划的非时隙参数和规划过程。在规划流程中,通过对作战任务需求分解可以得到网络规划所需的系统参数,包括网络成员种类和数量、网络结构、网络运行环境参数及一些网络角色的指定等。再进一步分析计算就得到了网络成员的参数,包括NPG及其成员的时隙分配参数,最后把这些参数作为结果输出,就完成了网络规划过程。网络规划流程的制定使得网络参数更清晰,结构更易于设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 选题目的和意义
• 1.3 研究的主要内容
• 第二章 数据链及其关键技术
• 2.1 引言
• 2.2 战术数据链网络结构
• 2.2.1 有中心的数据链网络
• 2.2.2 无中心数据链网络
• 2.3 战术数据链工作原理
• 2.3.1 时隙及时隙分配
• 2.3.2 数据链组网过程
• 2.4 战术数据链协议分层模型
• 2.5 战术数据链的关键技术
• 2.5.1 接入技术
• 2.5.2 信道编码技术
• 2.5.3 扩频技术
• 2.5.4 网络规划技术
• 2.6 战术数据链的应用和发展现状
• 2.6.1 Link-4A
• 2.6.2 Link-11
• 2.6.3 Link-16
• 2.7 本章小结
• 第三章 数据链时隙动态接入算法研究
• 3.1 引言
• 3.2 接入方式分类及其性能指标
• 3.2.1 接入方式分类
• 3.2.2 指标分析
• 3.3 固定时分多址接入分析
• 3.4 争用时分多址接入分析
• 3.5 基于容忍度的动态时分多址接入
• 3.5.1 基于容忍度动态时隙分配特点
• 3.5.2 ON/OFF 模型
• 3.5.3 等效时隙数的计算
• 3.5.4 时隙需求调整判断
• 3.5.5 时隙动态分配策略
• 3.5.6 时隙分配调整定位
• 3.6 本章小结
• 第四章 数据链时隙动态接入算法仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 仿真工具简介
• 4.3 仿真环境设置
• 4.4 数据链仿真模型设计
• 4.4.1 网络模型
• 4.4.2 节点模型
• 4.4.3 进程模型
• 4.5 数据链仿真参数设置
• 4.5.1 网络环境参数设置
• 4.5.2 负载参数
• 4.5.3 时隙初始化设置
• 4.6 数据链接入技术仿真分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 数据链网络规划研究
• 5.1 引言
• 5.2 网络规划步骤和输出
• 5.3 业务需求分析
• 5.3.1 作战任务规划
• 5.3.2 网络参与群（NPG）规划
• 5.3.3 通信业务需求分析
• 5.4 网络结构设计
• 5.4.1 单网和多网结构
• 5.4.2 指派网络角色
• 5.4.3 指定网络系统参数
• 5.5 时隙分配和相关平台参数的规划
• 5.5.1 平台参数规划
• 5.5.2 时隙分配需求计算
• 5.5.3 时隙分配的约束
• 5.5.4 NPG 时隙分配顺序
• 5.5.5 时隙分配连接矩阵
• 5.5.6 网络时间线
• 5.5.7 时隙块的具体定位
• 5.5.8 参与成员的时隙分配
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果
• 附录：缩略语表
• 个人简历