航空短波通信組網(wǎng)研究.pdf

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1、信息技術(shù)·177·航空短波通信組網(wǎng)研究李青峰1時(shí)瑞2李鐵生3（1、空軍第一航空學(xué)院訓(xùn)練部，河南信陽(yáng)4640002、中國(guó)人民解放軍95965部隊(duì)，河北故城2538003、中國(guó)人民解放軍93761部隊(duì)，河北唐山063000)摘要：針對(duì)航空短波通信系統(tǒng)存在的網(wǎng)絡(luò)間連通性差、信道帶寬小、無(wú)線傳輸質(zhì)量低、遠(yuǎn)程大容量通信手段匱乏、組網(wǎng)程度低、抗干擾手段少、管理手段落后等不足，介紹了國(guó)內(nèi)外短波通信組網(wǎng)的先進(jìn)技術(shù)及其特點(diǎn)，分析了短波通信組網(wǎng)的需求，提出了一種航空短波通信組網(wǎng)設(shè)計(jì)方案，并給出了方案實(shí)施方法及其運(yùn)行方式。關(guān)鍵詞：短波通

2、信；組網(wǎng)；抗干擾短波是指波長(zhǎng)為10～100m的電磁波，其頻率為3～30MHz。利用短波信道進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，具有傳輸距離遠(yuǎn)、受地形限制較小、不易遭受人為破壞等優(yōu)點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景。短波通信有不同的傳播形式，如類似中長(zhǎng)波的地波傳播、靠電離層反射的天波傳播。對(duì)于地波傳播，不可避免地引入較大的地表衰減和較強(qiáng)的本地干擾，通常用于幾十公里以內(nèi)的通信。天波傳播距離較遠(yuǎn)，但受電離層的影響較大，造成無(wú)線信道變化劇烈。電離層的變化、多徑、干擾、傳播損失、噪聲、衰落、頻偏等許多因素都會(huì)引起短波信道的變化，因此在考慮短波時(shí)就必須考慮短波

3、信道，不能簡(jiǎn)單地將其它頻段上的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及技術(shù)直接用于高頻頻段[1，2，3，4]。由于短波網(wǎng)絡(luò)中有大量的可移動(dòng)站點(diǎn)，造成網(wǎng)絡(luò)情況不停變化，如節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)、甚至丟失等，再加上信道因素，因此短波網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D案的迅速變化和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間鏈路的不確定性特征。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，短波網(wǎng)絡(luò)的帶寬較窄，可利用資源有限，在短波網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)設(shè)計(jì)中必須考慮這些特征。同時(shí)，也要考慮網(wǎng)絡(luò)的可靠性和抗毀性，在較強(qiáng)的干擾和攻擊的條件下保證網(wǎng)絡(luò)的可用性。1國(guó)內(nèi)外短波通信組網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀早期，國(guó)內(nèi)外短波電臺(tái)均作為單一設(shè)備使用，其原因主要是技術(shù)和需求的限制，進(jìn)

4、入20世紀(jì)90年代后，ALE技術(shù)、數(shù)據(jù)鏈、數(shù)據(jù)通信、抗干擾通信以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成熟應(yīng)用，使得短波電臺(tái)組網(wǎng)有了一定技術(shù)基礎(chǔ)，與此同時(shí)，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)信息交換、信息流量的要求也空前膨脹，信息化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)成為軍隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)的主題。在此期間，外軍短波電臺(tái)組網(wǎng)應(yīng)用得到了長(zhǎng)足發(fā)展，涌現(xiàn)出了多種典型應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)[5，6，7]。圖1地空短波通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)1.1LONGFISH長(zhǎng)魚系統(tǒng)。LONGFISH長(zhǎng)魚系統(tǒng)是澳大利亞國(guó)家開發(fā)的海軍HF高頻網(wǎng)絡(luò)，LONGFISH長(zhǎng)魚系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)主要包括網(wǎng)幀，每時(shí)幀13個(gè)時(shí)隙，各地面臺(tái)在發(fā)送上行廣播數(shù)據(jù)分組，飛機(jī)

5、依絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、具有最佳接入基站和選頻能力、呼叫成功率和靠接收上行數(shù)據(jù)分組完成地面接入臺(tái)站的選擇、時(shí)間同步及注冊(cè)本通信質(zhì)量均有保障等。但也暴露出頻繁發(fā)送導(dǎo)航音導(dǎo)致的基站隱蔽機(jī)的發(fā)送時(shí)隙。HFDL采用TDMA適合于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的有效傳輸，并性不強(qiáng)、不能頻繁更換基站僅適應(yīng)于低速移動(dòng)用戶、業(yè)務(wù)模式以點(diǎn)具有選擇通信頻率和最佳接入基站能力，呼叫成功率和通信質(zhì)量有對(duì)點(diǎn)為主造成的組/群通信支持性不強(qiáng)等缺點(diǎn)。保障。但HFDL系統(tǒng)對(duì)話音業(yè)務(wù)不適應(yīng)，發(fā)送入網(wǎng)引導(dǎo)信號(hào)，容易暴1.2COTHEN系統(tǒng)。美國(guó)的COTHEN系統(tǒng)于1985年提

6、出，主要露，頻繁更換頻率或基站，存在尋找基站時(shí)間開銷，突發(fā)業(yè)務(wù)很難支為商用/軍用用戶提供無(wú)線接入服務(wù)，系統(tǒng)最多可為235個(gè)用戶提持；供服務(wù)，用戶包括飛機(jī)、艦艇、指揮部以及許多美國(guó)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)。2短波通信組網(wǎng)需求分析與方案設(shè)計(jì)COTHEN系統(tǒng)充分利用了原短波基礎(chǔ)設(shè)施，費(fèi)用低；具有最佳通信2.1短波通信組網(wǎng)需求分析。地空短波通信網(wǎng)要求在國(guó)土面積頻率選擇和最佳接入基站選擇能力，通信質(zhì)量有保障；分散布局，抗及周邊3000Km內(nèi)，為機(jī)載和地面用戶提供可靠的話音、數(shù)據(jù)信息摧毀能力強(qiáng)；不發(fā)送入網(wǎng)引導(dǎo)信號(hào)，隱蔽性強(qiáng)。但由于采用異步AL

7、E的遠(yuǎn)距離傳輸和交換服務(wù)，要求如下：呼叫導(dǎo)致建鏈時(shí)間較長(zhǎng)，地面找飛機(jī)較困難。a.遠(yuǎn)距離、高可靠、無(wú)盲區(qū)、全天候短波通信；b.具有很強(qiáng)的抗干1.3HFGCS系統(tǒng)。HFGCS短波全球通信網(wǎng)絡(luò)是美國(guó)國(guó)防部專擾、抗摧毀能力；c.靈活指揮、快速反應(yīng)能力；d.支持機(jī)載用戶、地面為解決空軍全球語(yǔ)音通信和數(shù)據(jù)傳輸而建設(shè)的項(xiàng)目。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是在用戶的話音、數(shù)據(jù)報(bào)及格式化消息服務(wù)；e.實(shí)現(xiàn)跨區(qū)可靠指揮，可與全球建設(shè)13個(gè)大型短波基站，每個(gè)基站大約有10～30部大功率其它網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換和共享；f.支持接入地面軍用固定電話、IP網(wǎng)（4kW）

8、短波電臺(tái)，基站通過有線接入軍用專網(wǎng)，無(wú)線鏈路和地面有絡(luò)等多類用戶的能力。線共同構(gòu)成全球短波通信控制網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)在美國(guó)的安德魯斯空2.2短波通信組網(wǎng)設(shè)計(jì)方案。為了滿足對(duì)短波通信網(wǎng)的要求，航軍基地。HFGCS能夠進(jìn)行最佳接入基站和通信頻率選擇，通信質(zhì)量空短波通信網(wǎng)建設(shè)時(shí)，須對(duì)現(xiàn)有裝備和系統(tǒng)進(jìn)行集成改造，結(jié)合已有保證；能夠處理多路呼叫同時(shí)接入(每個(gè)基站有多部短波