针对应急通信的短波ALE技术研究
发布时间：2020-08-07 08:11
【摘要】：短波通信技术,是一种可以在全球范围内,不需要借助任何中继系统就能够完成点到点直接建立通信的传统通信手段。有着小巧灵活,操作简单和不易摧毁的长处。但频率资源有限、容易遭受衰减干扰等缺点一直制约了它的发展。近年来,随着计算机通信技术,微电子技术的不断突破,短波通信技术又重新得到重视。各国重点将其作为军事通信或民事应急通信手段,应对在不同的恶劣状况,保证机要信息及时送达,实现“打不烂、扰不断”的战略通信要求。为此展开了大量方案设计研究。本文的主要工作和创新点如下:(1).对短波通信系统一直饱受掣肘的原因分析后,得到短波天波链路的精准预测是高质量通信的前提。本文在进行短波通信仿真前,先使用长期信道预测软件VOACAP获取信道质量参数,结合短波数学信道模型,为建立链路提供优质精确的预置信道。(2).参照现有短波系统自动链路建立ALE(Automatic Link Establishment)技术,研究其中扫描状态下呼叫信道扫描建链,进而匹配业务信道完成通信链路建立过程。通信模式选定广播和轮询方式。对比现有的短波网络拓扑结构,平衡利弊,选定了一种较为可靠稳定而且易于扩展节点电台的新型网络拓扑用来完成自动建链。(3).本文学习研究OPNETModeler14.5网络仿真软件的开发使用,建立了3G-ALE节点模型、相关进程模型及网络拓扑模型。对设计的短波网络自动链路建立过程、通信完成过程进行模拟仿真。通过分析不同参数情况下通信链路建立成功率的状况、网络吞吐量和端到端时延等统计指标来验证短波组网数据链路层相关协议,提供可行性支持。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN92
【图文】：
ＯＰＮＥＴ邋Ｍｏｄｅｌｅｒ作为现今流行的一款网络仿真平台，为通信组网和分布式网络的模型定，创造了真实完备的仿真开发环境。ＯＰＮＥＴ邋Ｍｏｄｅｌｅｒ邋１４．５集成了每个研究阶段，期间所及的模拟工具。构建了一个由模型设计工具、仿真运行核心、数据统计指针以及数据分析块进行有机联合的大型模拟仿真平台。本文侧重于网络协议设计验证方向的使用，主要特是：１）该仿真平台所涉及的领域涵盖端到端的通信结构、系统级网络建模、新协议的设计改进、网络层和数据链路层的连结。２）邋ＯＰＮＥＴＭｏｄｅｌｅｒ是一种分层建模方法，从协议的角来看，各个节点模型的建立完全匹配ＯＳＩ分层机制。从网络构成层次角度来看，采取了三建模方式。底层需要设定进程模型，进程以状态机来描述协议；紧接着是节点模型的创建，逡逑由对应的协议模块组成，反映出通信设备属性；最上层为网络模型，反映拓扑结构和网络模。以上三层构建机制同实际中的软件协议、硬件设备、实地布网这三个层次完全对照存在。逡逑３）邋ＯＰＮＥＴＭｏｄｅｌｅｒ是面向事件对象的网络仿真平台，平台节点建模时先开始统一创建出同的节点模型，然后再针对不同的对象要求，设置和其相匹配的参数。４）邋ＯＰＮＥＴＭｏｄｅｌｅｒ协代码都是开源的，注释简明清晰，用户能够易于理解协议的运作方案。５）邋ＯＰＮＥＴＭｏｄｅｌｅｒ具有全面的数据收集统计模型，查看仿真动画效果和数据分析模型的功能。方便查阅和输仿真分析报告［２１］。如图１．１所示，ＯＰＮＥＴ仿真平台的建模开发界面。逡逑0邋Ｐ？？ｅＣＳ：ＨＦ５邋Ｖｗｖｒｉｏ－ＡｘＥ＊ｆＪ邋Ｘ逡逑ｆＳ？邋ｉＭ邋ＶＷ逦＊ｎ？ｖｓｉｉ逦Ｈ？ｉｐ逡逑＂
电离层逡逑图２．邋ｒ短波传播方式示意图逡逑从图２．邋１可以看出，短波通信可以凭借通过天波和地表面波分别完成长远距离通信和近逡逑距离通信。在短波通信实践工程中，中波的较高频段部分１．５ＭＨｚ？３ＭＨｚ—般也被划分到短逡逑波频段当中，故本文所涉及频率范围应为１．５ＭＨｚ？３０ＭＨｚ，对应波长在１０？２００米之间。逡逑由上述讨论可知，无线电短波通信信号存在两种传输方式：地波传输和天波传输。地表波逡逑传播的特点是，电波信号在前行路途会受到地球表面的特性（导电率（Ｔ和相对介电常数ｓ等）逡逑影响从而衰减。地表波传播损耗将会随着发射频率的升高而增大。天波传播是凭靠大气层进逡逑行一次或者多次反射，来完成长距离通信。实际应用中，单跳反射可以最大覆盖到４０００Ｋｍ逡逑处，通过多次反射便可确保实现电波信号的环球传送。电离层归属于地球高空大气层中的一逡逑部分，主要是由太阳辐射的紫外线和Ｘ射线引起，位于离地面约５０ｋｍ开始一直到约１０００ｋｍ逡逑的距离处
确定无线电传播对发射信号的最终影响，并不代表短波传播的实际物理过程，因为对于系统逡逑而言，能量如何从输入传送到输出的物理过程不是详细探讨的重点。逡逑Ｗａｔｔｅｒｓｏｎ是一种主流的短波信道模型，如图２．３所示。它全面地展示了短波信道的相关逡逑特征，经过国际电信科学研宄机构的研究证明这是一个极好的模型［２７］。逡逑输入信号ｘ（ｔ）逡逑逦？抽头延迟逡逑Ｎｇ（．）逦Ｎｕｔ）逦Ｔ邋１逦Ｔ邋２逦Ｔ邋Ｎ逡逑输出逡逑逦逦：逦ｈ邋信号逡逑图２．邋３邋Ｗａｔｔｅｒｓｏｎ短波信道模型［２７］逡逑如图２．３所示，通过用ｉＶ个抽头延迟线延迟输入信号ｘ（ｔ），Ｎ条路径是等效的。每个抽逡逑头延迟线不单是都有专属的时延Ｔｉ，而且有一个增益函数Ｇｉ（ｔ）与顺延后的ｘ邋（ｔ－Ｔｉ）信号相乘。逡逑这样信号就完成了幅度和相位的调制。逡逑ＧｉＣｔ）彼此独立并描述衰落，频谱扩展和多普勒频移的分量。＆（0可以表示为：逡逑９逡逑
本文编号：2783720
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN92
【图文】：
ＯＰＮＥＴ邋Ｍｏｄｅｌｅｒ作为现今流行的一款网络仿真平台，为通信组网和分布式网络的模型定，创造了真实完备的仿真开发环境。ＯＰＮＥＴ邋Ｍｏｄｅｌｅｒ邋１４．５集成了每个研究阶段，期间所及的模拟工具。构建了一个由模型设计工具、仿真运行核心、数据统计指针以及数据分析块进行有机联合的大型模拟仿真平台。本文侧重于网络协议设计验证方向的使用，主要特是：１）该仿真平台所涉及的领域涵盖端到端的通信结构、系统级网络建模、新协议的设计改进、网络层和数据链路层的连结。２）邋ＯＰＮＥＴＭｏｄｅｌｅｒ是一种分层建模方法，从协议的角来看，各个节点模型的建立完全匹配ＯＳＩ分层机制。从网络构成层次角度来看，采取了三建模方式。底层需要设定进程模型，进程以状态机来描述协议；紧接着是节点模型的创建，逡逑由对应的协议模块组成，反映出通信设备属性；最上层为网络模型，反映拓扑结构和网络模。以上三层构建机制同实际中的软件协议、硬件设备、实地布网这三个层次完全对照存在。逡逑３）邋ＯＰＮＥＴＭｏｄｅｌｅｒ是面向事件对象的网络仿真平台，平台节点建模时先开始统一创建出同的节点模型，然后再针对不同的对象要求，设置和其相匹配的参数。４）邋ＯＰＮＥＴＭｏｄｅｌｅｒ协代码都是开源的，注释简明清晰，用户能够易于理解协议的运作方案。５）邋ＯＰＮＥＴＭｏｄｅｌｅｒ具有全面的数据收集统计模型，查看仿真动画效果和数据分析模型的功能。方便查阅和输仿真分析报告［２１］。如图１．１所示，ＯＰＮＥＴ仿真平台的建模开发界面。逡逑0邋Ｐ？？ｅＣＳ：ＨＦ５邋Ｖｗｖｒｉｏ－ＡｘＥ＊ｆＪ邋Ｘ逡逑ｆＳ？邋ｉＭ邋ＶＷ逦＊ｎ？ｖｓｉｉ逦Ｈ？ｉｐ逡逑＂
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确定无线电传播对发射信号的最终影响，并不代表短波传播的实际物理过程，因为对于系统逡逑而言，能量如何从输入传送到输出的物理过程不是详细探讨的重点。逡逑Ｗａｔｔｅｒｓｏｎ是一种主流的短波信道模型，如图２．３所示。它全面地展示了短波信道的相关逡逑特征，经过国际电信科学研宄机构的研究证明这是一个极好的模型［２７］。逡逑输入信号ｘ（ｔ）逡逑逦？抽头延迟逡逑Ｎｇ（．）逦Ｎｕｔ）逦Ｔ邋１逦Ｔ邋２逦Ｔ邋Ｎ逡逑输出逡逑逦逦：逦ｈ邋信号逡逑图２．邋３邋Ｗａｔｔｅｒｓｏｎ短波信道模型［２７］逡逑如图２．３所示，通过用ｉＶ个抽头延迟线延迟输入信号ｘ（ｔ），Ｎ条路径是等效的。每个抽逡逑头延迟线不单是都有专属的时延Ｔｉ，而且有一个增益函数Ｇｉ（ｔ）与顺延后的ｘ邋（ｔ－Ｔｉ）信号相乘。逡逑这样信号就完成了幅度和相位的调制。逡逑ＧｉＣｔ）彼此独立并描述衰落，频谱扩展和多普勒频移的分量。＆（0可以表示为：逡逑９逡逑
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 陈春;吴振森;赵振维;孙树计;奚迪龙;;基于神经网络技术的f_0F_2短期预报方法[J];电波科学学报;2008年04期
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相关硕士学位论文 前7条
1 林冠英;基于OPNET的短波协作通信系统研究与性能分析[D];华南理工大学;2014年
2 应晓娇;分布式短波专用网络协议研究[D];浙江大学;2013年
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6 缪德芳;ALE在短波通信中的应用[D];北京邮电大学;2010年
7 李德;短波电台ALE技术及其模块实现[D];电子科技大学;2003年
本文编号：2783720
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