戰術目標瞄準網絡技術接入方式研究

徐達峰，楊建波，劉 鵬

（空軍航空大學 吉林 長春 130022）

隨著高技術戰爭作戰模式的推廣，戰場電磁環境變得越來越復雜，戰場態勢也隨之會發生驟變，對于TTNT數據鏈而言，采用Link 16數據鏈的競爭接入模式并不能滿足美軍的作戰需求[1]。因此TTNT借鑒了載波監偵聽多路訪問（CSMA）協議的運行模式，在此基礎上進行了改進，形成了一種新的協議，即基于統計優先級的多路訪問（SPMA）接入方式[2-3]。

1 技術機理

空閑狀態；如果此時未超時，系統會立刻檢查信道的占用情況，如果信道占用超過了對應優先級的門檻，那么分組就會進入退避等待狀態，直到退避結束或是具有更高優先級的分組進入隊列之中。如果此時信道允許發送分組，那么系統就會自動從隊列中移除分組，同時將分組以最高優先級的狀態進行傳輸。在傳輸結束之后，再次進行隊列檢查以判斷是否還有待發送的分組存在，如果分組還存在，那么就對其進行判斷，如果沒有分組則回到初始空閑狀態。

SPMA通過對各個信道的數據流量進行基于優先級的動態調控，使得所有消息數據可以進行快速高效地傳輸[4]，其結構如圖1所示。在SPMA模塊中，內部進行了8個優先級的劃分，根據輸入數據的優先等級，自動選擇不同的線路進行傳輸，使得高優先級的數據可以在第一時間進行傳輸與發送，從而為美軍作戰指揮提供了快速的可靠性保證。

SPMA的狀態轉移過程如圖2所示。假設某時刻信道處于初始空閑狀態，此時有分組進入到隊列之中，系統會立即檢查隊列中所有具有最高優先級的分組是否超時：如果已經處于超時狀態，系統會自動將分組從隊列中移除，之后進行二次檢查以判斷隊列中是否還有待發送的分組存在，如果分組還存在，那么就對其進行判斷，如果沒有分組則回到初始

2 核心參數

從參數的用途來說，SPMA模塊的核心參數可以分為兩大類：門限參數與速率參數。門限參數是指對各個優先級門限的選擇以及當前網絡的負載狀況有影響的參數；速率參數是指根據當前網絡的占用情況來確定的影響傳輸速率的參數。參數說明具體如表1所示。

3 退避機制

若進入隊列的分組消息因信道占用無法進行消息傳輸，此時消息就會自動進入退避流程。SPMA的退避是在計算網絡負載參數NETPPS的基礎上，通過各參量之間的關系確定退避率SBR后，自動設定退避時間，完成退避。可以利用分布式網絡感知技術 （DNA，Distributed Network Awareness）對NETPPS進行計算，各個作戰成員之間通過廣播DNA報文來交換網絡的負載情況。DNA報文格式如表2所示。

圖1 SPMA結構框圖Fig.1 The structure diagram of SPMA

圖2 SPMA的狀態轉移過程圖Fig.2 The state transition diagram of SPMA

評估NETPPS的具體過程如圖3所示。

從上述流程可以得出：

NetTxPulses=Max{接收的 NetPulses，接收的 TxPulses，自身的 TxPulses} （1）

故SBR可以表示為：

在確定SBR的過程中，需要根據退避前消息目的平臺與發送平臺之間的距離對應的傳輸速率Data_Rate，找出相應的數據率因子×Data_Rate_Factor，最終計算得到SBR參數[5]。距離、傳輸速率、數據率因子的對應關系如表3所示。

表1 參數說明Tab.1 Parameter description

4 協議仿真

4.1 數據傳輸與優先級N的關系

從TTNT的16個頻率點中選出8個頻率點作為信息載頻，并記為 fi（i=1，2，3，4，5，6，7，8），定義 fi與 優先級 Ni（i=1，2，3，4，5，6，7，8）之間的映射關系為：載頻 fi是的信息對應的優先級數為Ni=i（定義N8=8是最高優先級別）。在其他參數均確定的情況下，對8個不同優先等級的數據進行傳輸，得到的仿真結果如圖4、5所示。

圖4中假設此時8個信道全部可以用來進行信息的傳輸，信道號越大表示傳輸優先級越高（即傳輸速率越快），最終載頻為f8的信息（優先級N=8）在信道中所用的發送時間最少，而優先級最低的載頻為f1的信息所用的發送時間最長。這一結果很好地驗證了SPMA協議的可行性，與預期結果相符合。

表2 DNA報文Tab.2 DNA message

圖3 NETPPS評估流程圖Fig.3 The flow chart of appraisal NETPPS

表3 距離、傳輸速率、數據率因子對應關系Tab.3 The correspondences of distance，transm ission rate and data rate factor

圖4 數據傳輸與優先級N的關系Fig.4 The relationship between data transmission and priority N

圖5的假設前提是此時只有一個通信信道，最終載頻為f8的信息（優先級N=8）最先被信道傳送出去，而優先級最低的載頻為f1的信息最后被發送。這一結果也表明，SPMA協議對同時進入該信道的由8個不同優先級組成的混合信息進行了優先級劃分，并按照信息的優先順序對混合信息進行了傳輸，突出了“有用信息優先傳輸”這一原則，達到了預期的效果。

4.2 退避率SBR與優先級N的關系

圖5 數據傳輸與優先級N的關系Fig.5 The relationship between data transmission and priority N

假設在最大網絡傳輸率MNTR、最大門限比例MTP、優先級比例間隔PPI、最大用戶傳輸速率MTTR、優先級最小傳輸脈沖數MPTPC、數據率因子等參數確定的情況下，對不同優先級N下的SBR進行了仿真，結果如圖6~8所示。

從圖6、圖7中可以看出，隨著NETPPS的增加，SBR的走勢呈現階梯狀：在NETPPS超過門限Threshold之前，增加緩慢，趨近于零；超過門限值以后，急劇增大；在優先級傳輸速率PTR降到MPTPC后，就以MPTPC進行傳輸，收斂于200 ms左右。此外，當優先級N越小時，SBR在NETPPS較小時就會出現急劇增大的情況。從圖8中可以看出，在NETPPS參量固定的情況下，SBR會隨著優先級N的減小而呈現上升趨勢，說明本退避機制有效地對不同等級的數據分組進行了不同SBR的處理，優先級越低的分組SBR越長。仿真結果與預期相符合。

5 結束語

圖6 各優先級下退避率與優先級關系圖Fig.6 The relationship between SPMA Back-off Rate and priority under all priorities

圖7 各優先級下退避率與優先級關系圖Fig.7 The relationship between SPMA Back-off Rate and priority under all priorities

從上述分析可以看出，TTNT數據鏈使用了與Link 16數據鏈不同的接入模式，可以更好地對高優先級數據進行優先發送，保證了消息的快速傳輸，從而很好地彌補了Link 16數據鏈的不足[6]。但是，對TTNT數據鏈其他層的構建也非常重要，還需要繼續深入的研究。通過對TTNT數據鏈認識的不斷深入，可以更好地推動部隊的技術變革與我軍戰場數據鏈的發展建設，為打贏信息化戰爭做好更充足的準備[7]。

圖8 同一優先級下退避率與優先級關系圖Fig.8 The relationship between SPMA Back-off Rate and priority under the same priority

[1]梅文華，蔡善法.JTIDS/Link 16數據鏈[M].北京:國防工業出版社，2007.

[2]陳志輝，李大雙.對美軍下一代數據鏈TTNT技術的分析與探討[J].通信技術，2011（5）:76-79.CHEN Zhi-hui，LI Da-shuang.The analysis and discussion about U.S.army’s next generation data link technology on TTNT[J].Communication Technology，2011（5）:76-79.

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[7]蘇同領.探索美軍新型機載數據鏈的新發展[J].外軍信息戰，2013（2）:45-48.SU Tong-ling.The exploration to the new development of U.S.Army’s new type airborne data link[J].Foreign Information War，2013（2）:45-48.