戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)瞄準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)接入研究范文

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隨著高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)作戰(zhàn)模式的推廣，戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境變得越來(lái)越復(fù)雜，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)也隨之會(huì)發(fā)生驟變，對(duì)于TTNT數(shù)據(jù)鏈而言，采用Link16數(shù)據(jù)鏈的競(jìng)爭(zhēng)接入模式并不能滿足美軍的作戰(zhàn)需求[1]。因此TTNT借鑒了載波監(jiān)偵聽多路訪問(wèn)（CSMA）協(xié)議的運(yùn)行模式，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，形成了一種新的協(xié)議，即基于統(tǒng)計(jì)優(yōu)先級(jí)的多路訪問(wèn)（SPMA）接入方式。

1技術(shù)機(jī)理

SPMA通過(guò)對(duì)各個(gè)信道的數(shù)據(jù)流量進(jìn)行基于優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)調(diào)控，使得所有消息數(shù)據(jù)可以進(jìn)行快速高效地傳輸[4]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。在SPMA模塊中，內(nèi)部進(jìn)行了8個(gè)優(yōu)先級(jí)的劃分，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的優(yōu)先等級(jí)，自動(dòng)選擇不同的線路進(jìn)行傳輸，使得高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)可以在第一時(shí)間進(jìn)行傳輸與發(fā)送，從而為美軍作戰(zhàn)指揮提供了快速的可靠性保證。SPMA的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程如圖2所示。假設(shè)某時(shí)刻信道處于初始空閑狀態(tài)，此時(shí)有分組進(jìn)入到隊(duì)列之中，系統(tǒng)會(huì)立即檢查隊(duì)列中所有具有最高優(yōu)先級(jí)的分組是否超時(shí)：如果已經(jīng)處于超時(shí)狀態(tài)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將分組從隊(duì)列中移除，之后進(jìn)行二次檢查以判斷隊(duì)列中是否還有待發(fā)送的分組存在，如果分組還存在，那么就對(duì)其進(jìn)行判斷，如果沒有分組則回到初始空閑狀態(tài)；如果此時(shí)未超時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立刻檢查信道的占用情況，如果信道占用超過(guò)了對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)的門檻，那么分組就會(huì)進(jìn)入退避等待狀態(tài)，直到退避結(jié)束或是具有更高優(yōu)先級(jí)的分組進(jìn)入隊(duì)列之中。如果此時(shí)信道允許發(fā)送分組，那么系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)從隊(duì)列中移除分組，同時(shí)將分組以最高優(yōu)先級(jí)的狀態(tài)進(jìn)行傳輸。在傳輸結(jié)束之后，再次進(jìn)行隊(duì)列檢查以判斷是否還有待發(fā)送的分組存在，如果分組還存在，那么就對(duì)其進(jìn)行判斷，如果沒有分組則回到初始空閑狀態(tài)。

2核心參數(shù)

從參數(shù)的用途來(lái)說(shuō)，SPMA模塊的核心參數(shù)可以分為兩大類：門限參數(shù)與速率參數(shù)。門限參數(shù)是指對(duì)各個(gè)優(yōu)先級(jí)門限的選擇以及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載狀況有影響的參數(shù)；速率參數(shù)是指根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的占用情況來(lái)確定的影響傳輸速率的參數(shù)。參數(shù)說(shuō)明具體如表1所示。

3退避機(jī)制

若進(jìn)入隊(duì)列的分組消息因信道占用無(wú)法進(jìn)行消息傳輸，此時(shí)消息就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入退避流程。SPMA的退避是在計(jì)算網(wǎng)絡(luò)負(fù)載參數(shù)NETPPS的基礎(chǔ)上，通過(guò)各參量之間的關(guān)系確定退避率SBR后，自動(dòng)設(shè)定退避時(shí)間，完成退避。可以利用分布式網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)（DNA，DistributedNetworkAwareness）對(duì)NETPPS進(jìn)行計(jì)算，各個(gè)作戰(zhàn)成員之間通過(guò)廣播DNA報(bào)文來(lái)交換網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載情況。DNA報(bào)文格式如表2所示。確定SBR的過(guò)程中，需要根據(jù)退避前消息目的平臺(tái)與發(fā)送平臺(tái)之間的距離對(duì)應(yīng)的傳輸速率Data_Rate，找出相應(yīng)的數(shù)據(jù)率因子×Data_Rate_Factor，最終計(jì)算得到SBR參數(shù)[5]。距離、傳輸速率、數(shù)據(jù)率因子的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3所示。

4協(xié)議仿真

4.1數(shù)據(jù)傳輸與優(yōu)先級(jí)N的關(guān)系從TTNT的16個(gè)頻率點(diǎn)中選出8個(gè)頻率點(diǎn)作為信息載頻，并記為fi（i=1，2，3，4，5，6，7，8），定義fi與優(yōu)先級(jí)Ni（i=1，2，3，4，5，6，7，8）之間的映射關(guān)系為：載頻fi是的信息對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)數(shù)為Ni=i（定義N8=8是最高優(yōu)先級(jí)別）。在其他參數(shù)均確定的情況下，對(duì)8個(gè)不同優(yōu)先等級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，得到的仿真結(jié)果如圖4、5所示。圖4中假設(shè)此時(shí)8個(gè)信道全部可以用來(lái)進(jìn)行信息的傳輸，信道號(hào)越大表示傳輸優(yōu)先級(jí)越高（即傳輸速率越快），最終載頻為f8的信息（優(yōu)先級(jí)N=8）在信道中所用的發(fā)送時(shí)間最少，而優(yōu)先級(jí)最低的載頻為f1的信息所用的發(fā)送時(shí)間最長(zhǎng)。這一結(jié)果很好地驗(yàn)證了SPMA協(xié)議的可行性，與預(yù)期結(jié)果相符合。

圖5的假設(shè)前提是此時(shí)只有一個(gè)通信信道，最終載頻為f8的信息（優(yōu)先級(jí)N=8）最先被信道傳送出去，而優(yōu)先級(jí)最低的載頻為f1的信息最后被發(fā)送。這一結(jié)果也表明，SPMA協(xié)議對(duì)同時(shí)進(jìn)入該信道的由8個(gè)不同優(yōu)先級(jí)組成的混合信息進(jìn)行了優(yōu)先級(jí)劃分，并按照信息的優(yōu)先順序?qū)旌闲畔⑦M(jìn)行了傳輸，突出了“有用信息優(yōu)先傳輸”這一原則，達(dá)到了預(yù)期的效果。

4.2退避率SBR與優(yōu)先級(jí)N的關(guān)系假設(shè)在最大網(wǎng)絡(luò)傳輸率MNTR、最大門限比例MTP、優(yōu)先級(jí)比例間隔PPI、最大用戶傳輸速率MTTR、優(yōu)先級(jí)最小傳輸脈沖數(shù)MPTPC、數(shù)據(jù)率因子等參數(shù)確定的情況下，對(duì)不同優(yōu)先級(jí)N下的SBR進(jìn)行了仿真，結(jié)果如圖6~8所示。從圖6、圖7中可以看出，隨著NETPPS的增加，SBR的走勢(shì)呈現(xiàn)階梯狀：在NETPPS超過(guò)門限Threshold之前，增加緩慢，趨近于零；超過(guò)門限值以后，急劇增大；在優(yōu)先級(jí)傳輸速率PTR降到MPTPC后，就以MPTPC進(jìn)行傳輸，收斂于200ms左右。此外，當(dāng)優(yōu)先級(jí)N越小時(shí)，SBR在NETPPS較小時(shí)就會(huì)出現(xiàn)急劇增大的情況。從圖8中可以看出，在NETPPS參量固定的情況下，SBR會(huì)隨著優(yōu)先級(jí)N的減小而呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，說(shuō)明本退避機(jī)制有效地對(duì)不同等級(jí)的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行了不同SBR的處理，優(yōu)先級(jí)越低的分組SBR越長(zhǎng)。仿真結(jié)果與預(yù)期相符合。

5結(jié)束語(yǔ)

從上述分析可以看出，TTNT數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)褂昧伺cLink16數(shù)據(jù)鏈不同的接入模式，可以更好地對(duì)高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先發(fā)送，保證了消息的快速傳輸，從而很好地彌補(bǔ)了Link16數(shù)據(jù)鏈的不足[6]。但是，對(duì)TTNT數(shù)據(jù)鏈其他層的構(gòu)建也非常重要，還需要繼續(xù)深入的研究。通過(guò)對(duì)TTNT數(shù)據(jù)鏈認(rèn)識(shí)的不斷深入，可以更好地推動(dòng)部隊(duì)的技術(shù)變革與我軍戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展建設(shè)，為打贏信息化戰(zhàn)爭(zhēng)做好更充足的準(zhǔn)備。

作者：徐達(dá)峰 楊建波 劉鵬 單位：空軍航空大學(xué)