【摘要】：戰(zhàn)術(shù)無線通信網(wǎng)是移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)(Mobile Ad Hoc Network,MANET)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用和擴(kuò)展,伴隨現(xiàn)代化軍隊(duì)的建設(shè)和發(fā)展,戰(zhàn)術(shù)無線通信網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)逐漸成為了各國軍事研究的熱門。媒體接入控制(Medium Access Control,MAC)協(xié)議是戰(zhàn)術(shù)無線通信網(wǎng)組網(wǎng)的關(guān)鍵,協(xié)議的好壞將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。因此,深入研究戰(zhàn)術(shù)無線通信網(wǎng)接入控制技術(shù),對于我軍建設(shè)現(xiàn)代化戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng),提升我軍軍事實(shí)力具有重要的意義。本文主要針對戰(zhàn)術(shù)無線通信網(wǎng)MAC協(xié)議進(jìn)行研究,并基于統(tǒng)一時(shí)隙分配協(xié)議(Unifying Slot Assignment Protocol,USAP)設(shè)計(jì)出一種適用于大規(guī)模戰(zhàn)術(shù)無線通信網(wǎng)的分簇式時(shí)分多址(Clustered Time Division Multiple Address,C-TDMA)協(xié)議,旨在滿足戰(zhàn)術(shù)無線通信網(wǎng)可擴(kuò)展性的需求。本文的主要研究工作包括以下幾個(gè)方面:首先,對傳統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)無線通信網(wǎng)MAC協(xié)議的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹,重點(diǎn)研究了 USAP協(xié)議的幀結(jié)構(gòu),分析了戰(zhàn)術(shù)無線通信網(wǎng)MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)要求。其次,根據(jù)當(dāng)前戰(zhàn)術(shù)無線通信網(wǎng)的發(fā)展方向,在USAP協(xié)議的基礎(chǔ)上,結(jié)合分簇組網(wǎng)技術(shù),對C-TDMA協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì),主要包括幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分組格式設(shè)計(jì)。然后,研究了當(dāng)前已有的分簇算法,結(jié)合C-TDMA信道接入的特點(diǎn),提出了基于分頻的分簇策略,并在分簇結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)了簇首選舉算法和網(wǎng)關(guān)選舉算法。接下來,對USAP協(xié)議的鄰居發(fā)現(xiàn)算法和時(shí)隙分配算法進(jìn)行改進(jìn),并將改進(jìn)的算法應(yīng)用于C-TDMA協(xié)議中,以提升網(wǎng)絡(luò)收斂速度和信道利用率。最后,通過OPNET Modeler仿真軟件對C-TDMA協(xié)議進(jìn)行建模仿真,并在不同規(guī)模的仿真場景下與USAP協(xié)議進(jìn)行仿真對比。仿真結(jié)果表明:新設(shè)計(jì)的C-TDMA協(xié)議不僅能夠支持簇內(nèi)和簇間通信,而且與USAP協(xié)議相比其性能有很大的提升,尤其是在大規(guī)模的戰(zhàn)術(shù)無線通信網(wǎng)中,性能明顯優(yōu)于USAP協(xié)議。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5;E96
【圖文】：

ＴＭＧ）和互聯(lián)網(wǎng)控制器（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ邋Ｎｅｔｗｏｒｋ邋Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＩＮＣ）將邋ＳＩＮＣＧＲＡＳ、ＥＰＬＲＳ、逡逑ＭＳＥ這三種無線電通信系統(tǒng)連接起來，形成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)三種無線電通信系統(tǒng)逡逑之間的互聯(lián)互通，如圖１－１所示為美軍戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)［１２］。逡逑ＴＭＧ邋或邋ＩＮＣ逡逑圖１－１戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)逡逑Ｆｉｇ邋１－１邋Ｔａｃｔｉｃａｌ邋Ｉｎｔｅｒｎｅｔ逡逑２逡逑

戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)是迄今為止規(guī)模最大的移動(dòng)多跳分組無線網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)懫用直擴(kuò)頻、時(shí)分多址接入等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了各級作戰(zhàn)梯隊(duì)之間的無縫連接，為作戰(zhàn)揮控制平臺傳遞戰(zhàn)場前沿態(tài)勢感知信息（ＳＡ）和指揮控制數(shù)據(jù)［１３］。但是，互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中采用非ＩＰ化的無線電臺，使得戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)不能滿足部隊(duì)對話音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻等多業(yè)務(wù)通信的需求。隨著美軍信息化展，戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)逐步朝著戰(zhàn)術(shù)ＧＩＧ轉(zhuǎn)變，這也意味著基于ＩＰ的無線電通非ＩＰ的無線電通信成為現(xiàn)代軍事通信的主流［１４］。逡逑美軍的戰(zhàn)術(shù)ＧＩＧ遠(yuǎn)比戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜，如圖１－２所示，戰(zhàn)術(shù)ＧＩＧ自上而個(gè)層次，各個(gè)層次內(nèi)部采用不同的戰(zhàn)術(shù)波形［１５］邋（Ｔａｃｔｉｃａｌ邋Ｗａｖｅｆｏｒｍ，邋ＴＷ）信，其中包括網(wǎng)絡(luò)中心波形［１６］邋（Ｎｅｔｗｏｒｋ邋Ｃｅｎｔｅｒ邋Ｗａｖｅｆｏｒｍ，ＮＣＷ）、高頻形［１７］邋（Ｈｉｇｈ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ邋Ｗａｖｅｆｏｒｍ，ＨＮＷ）、寬帶組網(wǎng)波ｉｄｅｂａｎｄ邋Ｎｅｔｗｏｒｋ邋Ｗａｖｅｆｏｒｍ，邋ＷＮＷ）、士兵無線電波形［１９］邋（Ｓｏｌｄｉｅｒ邋Ｒａｖｅｆｏｒｍ，邋ＳＲＷ）。各個(gè)層次之間采用多個(gè)節(jié)點(diǎn)來中繼和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從而任意兩個(gè)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)之間都能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享。逡逑ＮＣＷ逡逑

混合類的ＭＡＣ協(xié)議結(jié)合了競爭類ＭＡＣ協(xié)議和分配類ＭＡＣ協(xié)議的特點(diǎn)，在逡逑特定的情況下能夠有效地提升整個(gè)戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)的性能。逡逑ＭＡＣ協(xié)議的分類如圖２－１所示。逡逑邐Ｗｉ邐ＭＡＣ邋協(xié)議邐邐逡逑競爭類邐分配類邐混合類逡逑／Ｖ邐卞逡逑／邐＼邐靜態(tài)時(shí)隙分配動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配逡逑／邋＼邋＾逡逑ＡＬＯＨＡ邐ＣＳＭＡ邐Ｓ－ＴＤＭＡ邐ＵＳＡＰ邐ＨＴＤＭＡ逡逑圖２－１邋ＭＡＣ協(xié)議的分類逡逑Ｆｉｇ邋２－１邋Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＭＡＣ邋Ｐｒｏｔｏｃｏｌ逡逑７逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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1 倪e

本文編號：2758812