面向高时敏业务的统计优先级多址接入技术研究

发布时间：2020-06-13 18:01

【摘要】：在现代超视距战争条件下,敌对双方在视距范围之外,通过探测设备识别和截获目标,并使用中远程制导武器发起攻击。为实现武器协同、先敌发射和远程精确打击,战术数据链网络必须能够支持高时敏业务的可靠传输。例如,美军先进的战术数据链系统TTNT(Tactical Targeting Network Technology)即是以武器平台自组织互联和超低时延信息分发为首要设计目标,其设计思想是“speed kills the enemy”(快速信息分发,高效协同制敌)。该数据链系统采用了物理层跳频跳时和数据链路层统计优先级多址接入(Statistical Priority-Based Multiple Access,SPMA)相结合的方法。然而,由于军事技术的保密性,研究人员虽然可以从公开文献中了解TTNT的部分特点和性能指标,但无法进一步知晓它完整的技术细节。针对这一现状,本文针对面向高时敏业务的统计优先级多址信道接入技术展开研究,完成的主要工作包括:(1)研究了一种适用于统计优先级多址接入的物理层跳频跳时图案设计方法。该方法首先根据数据帧长度,将网络时间划分为一系列定长的网络时帧,并按照物理层脉冲格式,将网络时帧划分为一定数量的脉冲时隙;然后基于截短型素数序列构造跳频序列,并对跳频序列进行扩充和频点均匀化处理;再将跳频序列的频点分配到“时间-序列”矩阵中,使得发送脉冲在频率和时间上随机分离;最后通过对初步分配所得矩阵的行、列随机排列和频点全排列,获得最终的跳频跳时图案。基于上述设计方法,本文结合实际设计参数,给出了两个跳频跳时图案的实施案例,并对图案的汉明相关、频点碰撞和均匀性等性能进行分析。分析结果证明了本文提出的跳频跳时图案设计方法的有效性。(2)在上述物理层跳频跳时图案设计的基础上,研究了一种面向高时敏业务的统计优先级多址接入协议。该协议首先根据网络规模和业务传输需求,为节点分配跳频跳时图案;并通过信道侦听,检测每套跳频跳时图案中脉冲时隙的占用情况,获知跳频跳时图案对应的逻辑信道的业务负载值。然后,根据各类优先级业务的比例,采用加注测试法计算各类优先级业务的发送阈值。在每一个网络时帧开始时,发送节点按照优先级顺序,依次检查网络层队列中是否有待发送的数据分组,并将数据分组接收节点跳频跳时图案的业务负载值与该优先级业务的发送阈值比较。如果业务负载值小于发送阈值,节点即可按照接收节点的跳频跳时图案,发送该优先级的数据分组。仿真结果证明,与传统的基于载波检测/随机退避的自组织网络接入协议相比,该协议在网络吞吐量、分组投递率和平均端到端时延等性能上有着较大的优势,能够可靠支持高时敏业务的传输。
【图文】：

拓扑结构图,拓扑结构,无线扩频技术,通络

（cluster member）。簇头可以直接指定，也可以通络，簇间通信必须依靠簇头进行数据转发。单频分在形式，多频分级网络中，簇成员之间使用一种频信息只需要簇头来维护，使得整个网络中的路由控络规模不受限制。头选择算法是分级结构必须要解决的首要问题，成。簇头作为网络的汇聚转发节点，在整个网络通信能的关键节点。议栈模型和 TCP/IP 体系结构，将无线 ad hoc 网络的基本功能描述如下。物理传输设备，保证无线信道的无线传输能力。在无线扩频技术，比如直接序列扩频或者跳频扩频技调、信号检测、实际的发送和接收等。

网络协议栈

图 2.3Ad hoc 网络协议栈结构络中每个节点以何种方式共享有限的无线带宽资源整体性能。本文基于这种分层的网络协议模型，，重点C 协议综述的方式，无线 ad hoc 网络的 MAC 协议分为：固定分 MAC 协议以及混合 MAC 协议[49, 50]，图 2.4 为 MC 协议[51-53]入控制协议使用静态分配的方式为网络节点分配专用分配给自己的信道资源，使得整个网络中节点可以无一定的分配算法，在网络运行前预先为网络节点分配所分配信道资源的不同，可以分为时分多址接入（
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：E96;TN914.41

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