Qua1Net环境下战术数据链的性能仿真研究

论文摘要

战术数据链是采用无线或有线通信设备与数据通信规则建立的数据通信网络,是数据通信与计算机控制密切结合的系统,直接为指挥控制和武器系统提供支持服务。其基本作用是保证战场上各个作战单元之间迅速交换情报信息,共享各个作战单元掌握的所有情报,实时监视战场态势,提高相互协调能力和整体作战效能。数据链在现代战争中发挥着极其重要的作用,数据链的建设是信息化战争发展的重要标志之一,数据链的应用水平在很大意义上决定着信息化战争的水平和能力。战术数据链是数据通信技术在军事方面的典型应用,主要采用通信网络技术和应用协议,实现机载、陆基和舰载战术数据系统之间的新型数据交换及战术系统的各项功能,因此组网协议的研究是数据链系统工作的核心。战术数据链协议的核心内容是解决数据链系统中的网络成员如何有效且公平的占用无线信道。所以,组网协议建模适合在QualNet中的MAC层实现。在QualNet仿真软件下,建立战术数据链MAC层模型,编写战术数据链MAC层仿真程序,与上层(网络层)、下层(物理层)模块联接进行整个系统仿真。本文针对战术数据链系统进行建模和仿真,得到了网络规模、系统响应时间、MAC端到端时延、网络吞吐量等系统总体性能指标,以及这些总体性能的影响因素和相互关系。通过仿真,评估了战术数据链在轮询协议、TDMA协议下的总体性能(网络规模、系统响应时间、MAC端到端时延、网络吞吐量)的优缺点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 论文背景
• 1.2 论文结构及内容安排
• 第二章 战术数据链的组网协议
• 2.1 国外数据链组网协议概述
• 2.1.1 Link-11 协议
• 2.1.2 Link-16 协议
• 2.1.3 Link-22 协议
• 2.2 轮询协议
• 2.3 TDMA 协议
• 第三章 研究方法与性能指标体系
• 3.1 研究目标
• 3.2 研究方法
• 3.3 性能指标体系
• 3.4 对仿真平台的基本要求
• 3.5 QualNet 介绍
• 3.5.1 软件概况
• 3.5.2 QualNet 协议栈构架
• 3.5.3 QualNet 消息处理流程
• 第四章 战术数据链系统建模
• 4.1 系统建模概述
• 4.1.1 系统建模的组成
• 4.1.2 模型之间的关系
• 4.1.3 消息入队
• 4.1.4 消息发送
• 4.1.5 消息接收
• 4.1.6 信道传输时延
• 4.1.7 消息保鲜期
• 4.1.8 公共数据结构
• 4.2 基于轮询协议的系统建模
• 4.2.1 数据结构
• 4.2.2 用户时间窗口
• 4.2.3 轮询组网协议模型
• 4.3 基于TDMA 协议的系统建模
• 4.3.1 TDMA 帧结构
• 4.3.2 数据结构
• 4.3.3 TDMA 组网协议模型
• 第五章 仿真实验及其结果分析
• 5.1 实验方法
• 5.1.1 建立仿真场景
• 5.1.2 实验方法
• 5.1.3 实验结果数据处理
• 5.2 实验配置
• 5.2.1 场景设置
• 5.2.2 消息配置
• 5.2.3 实验波形设置
• 5.3 轮询协议的系统性能仿真
• 5.3.1 网络规模
• 5.3.2 网络循环周期
• 5.3.3 MAC 端到端时延
• 5.3.4 系统响应时间
• 5.4 TDMA 协议的系统性能仿真
• 5.4.1 网络规模
• 5.4.2 网络循环周期
• 5.4.3 MAC 端到端时延
• 5.4.4 系统响应时间
• 5.4.5 排队缓存时间对性能的影响
• 5.5 轮询协议与TDMA 协议的系统性能对比
• 5.5.1 网络规模的对比
• 5.5.2 MAC 端到端时延的对比
• 5.5.3 系统响应时间的对比
• 第六章 结论与今后的研究工作
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文