淺析基于IP技術的短波通信組網實現

郭奇鋒

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣東 廣州 510663）

淺析基于IP技術的短波通信組網實現

郭奇鋒

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣東 廣州 510663）

短波通信以其通信距離遠、難以徹底摧毀、便于維護等特點，在我國以及世界各國通信領域得到了廣泛應用。但是在使用過程中，短波通信仍存在可供使用頻段窄，通信容量小，信道質量易受電磁干擾，業務單一等問題。隨著信息技術的發展和成熟，利用IP技術，短波通信可以構建一個常態化運行的信息傳輸和交換平臺，形成以網保障，以網補盲，多點大范圍隨遇接入的短波通信網絡。

短波；IP技術；組網協議；短波頻率；SIP協議

短波通信是利用2～30MHz電磁波進行的無線電通信，并通過地波或電離層反射進行信息傳輸［1］。短波通信自出現以來，以其通信距離遠、難以徹底摧毀等突出優點在世界各國通信領域中發揮了重要作用。隨著通信技術的發展和成熟，短波通信利用IP技術可以構建一個全網共用、機固一體的信息傳輸和交換平臺，可為各類短波用戶提供多點保障、隨遇接入的短波通信服務，在通信協議支持下可實現話音、文本短信、電子郵件和文件傳輸等綜合業務通信保障，有效解決傳統短波通信中存在的通信盲區、傳輸質量差、溝通率低、自動化程度差和業務單一等問題。

1　短波通信組網需求分析

隨著國外短波通信網的發展，特別是美國的無線通信發展強調網絡的互操作性及標準化，注重短波通信網與其它骨干網絡的互連互通，短波組網尤其是機固互連、網絡化運用模式的研究受到了廣泛重視。美國于1998年修訂發布了MIL-STD-188-141A［2］系列標準，作為第三代短波通信協議，與第二代標準相比，該標準強調短波通信網絡的自動化程度及短波通信網和其它C4ISR網絡的互連互通能力，以支持更大規模的組網應用。協議中利用了現有的TCP/IP協議簇，并加入了基于SNMP改進的短波通信網絡管理協議HNMP和短波郵件傳輸協議HMTP等內容，強調了短波通信網絡與其它TCP/IP網絡的互連互通性及標準化。短波通信在我國使用方式仍更多停留在“點對點”通信模式，隨著技術發展，短波通信正逐漸向數字化、綜合化、網絡化的第三代短波通信系統發展［3］。我國短波組網通信經過幾十年的發展，已經形成了一種開放、兼容的整體架構。特別是我國參照美軍標MILSTD-188-141A制定了GJB 2077-94標準，擺脫了對國外短波組網技術的依賴，我國短波通信組網正在向著兼容大區綜合接入組網和區域戰術互聯2種接入方式的方向發展，實現短波通信自動化、常態化及多運用性，更好地發揮短波通信作為最后通信保障手段的作用。

2　體系架構

短波通信網系統體系結構如圖1所示，從邏輯功能劃分，包括短波用戶和地面網絡系統2部分。地面網絡系統主要為各種短波用戶提供隨遇接入、即接即用通信服務；短波用戶主要包括各種單個短波電臺，通過短波信道接入地面網絡系統，實現和其他用戶的通信聯絡。

圖1　短波通信網系統體系架構

3　組網協議

3.1協議體系

短波組網協議體系結構設計參考了開放系統互連（OSI）模型的分層設計思想，將有線側與無線側各劃分為4個層次，有線側與無線側的信息交互通過應用層進行協議轉換，各層之間邏輯清晰明確，如圖2所示。

圖2　組網協議體系

短波通信網中有線側設備基于IP網絡，有線側協議可劃分為4個層次：網絡接口層、網絡層、傳輸層與應用層，各層采用的主要協議為：

（1）網絡接口層。帶有沖突檢測的載波偵聽多路存?。↖EEE 802.3）。

（2）網絡層。Internet協議（RFC 791）。

（3）傳輸層。傳輸控制協議（RFC 793）。

（4）用戶數據報協議（RFC 768）。

（5）應用層。設備控制協議（自定義）。

短波通信網中無線側設備基于短波信道，無線側協議可劃分為4個層次：信道層、鏈路層、組網層與業務層，各層采用的主要協議為：

（1）信道層?！盾娪枚滩▎芜厧ㄐ旁O備通用規范》（GJB407A-97）。

（2）鏈路層?！抖滩ㄗ赃m應通信系統自動鏈路建立規程》（GJB2077-94）。

（3）組網層。自動選頻協議。

（4）業務層。短波報文格式（工程標準）；短波數據傳輸控制協議。

3.2協議棧

短波通信網協議棧主要包括無線側網絡協議棧和有線側網絡協議棧，主要參考了開放系統互連（OSI）模型的分層設計思想，如圖3-4所示。

圖3　無線側網絡協議棧

圖4　有線側網絡協議棧

3.3短波組網的拓撲結構

當前主流的拓撲結構包括：總線型拓撲結構、環型拓撲結構、星型結構、樹型結構和網型結構。對短波通信網系統來說，在中心站數量較多的情況下，系統采用綜合組網的方法進行設計，使系統在盡量低的成本下達到最大的可靠性。短波通信網系統的拓撲結構采用種網型結構和星型結構相結合的混合型拓撲結構。其拓撲示意如圖5所示，這種拓撲結構將全系統分為3層，分別為全國中心站、大型區域中心站以及區域中心站。全國中心站和大型區域中心站組成系統的核心網絡，承擔系統的網絡管理的任務。核心網絡之間按照網型結構進行連接，全國中心站和大型區域中心站互為備份，這樣保證了系統的可靠性。區域中心站和核心網絡之間采用星型結構，既節約了系統建設成本，又有利于系統的擴展。

圖5　短波通信網系統的拓撲結構

4　關鍵技術分析

4.1短波頻率優選與優化技術

短波通信網的頻率機制，采用長期預報、實時探測、頻譜監測和經驗頻率積累等多種方式綜合進行頻率優選，網絡采用短波頻率優選專家系統通過對上述因素的綜合分析和計算，綜合優選出恰當的通信頻率并下發到各基站；在網絡運行過程中，各基站可自動感知本地噪聲與惡意干擾，并將接入用戶的通信情況集中到網絡管理中心，供專家系統重新更新網絡參數，有效對抗干擾，提升頻率可通性和通信效果。

4.2綜合業務適配技術

短波通信網采用綜合業務適配技術實現短波通信網絡與有線網絡的有機融合，通過短波通信網絡實現固定網絡業務向短波用戶的延伸。短波通信網在IP統一承載的基礎上，基于SIP，RTP，RTCP，SMTP，POP3協議，實現有線側信令與短波信令之間的雙向適配、有線側媒體流與短波媒體流之間的雙向適配、短波報文與電子郵件的雙向適配。

4.3基于SIP的呼叫控制技術

SIP（Session Initiation Protocol）會話初始協議是由IETF制訂的用于軟交換架構下的呼叫控制協議［3］。按照IETF RFC2543的定義，SIP是一個基于文本的應用層控制協議，獨立于底層傳輸協議TCP/UDP/SCTP，用于建立、修改和終止IP網上的雙方或多方多媒體會話。SIP協議借鑒了HTTP，SMTP等協議，支持代理、重定向及登記定位用戶等功能，支持用戶移動。通過與RTP/RTCP，SDP等協議及DNS配合，SIP支持語音、視頻、數據、狀態呈現、即時消息等業務。短波通信網的各短波用戶通過業務適配服務映射為有線側用戶后，通過標準SIP協議實現會話的建立。短波通信網采用該成熟標準將大大提高網絡的運行效率和穩定性，為網絡的運行和未來的發展奠定基礎。

5　結語

短波通信能夠為解決局部地區在遭受嚴重自然災害或發生重大突發事件時其他通信手段被嚴重干擾和被重大破

壞、通信中斷的情況下，保證重要部門通信不中斷，為各級政府搶險救災、應對重大突發事件等提供應急通信手段。隨著社會的不斷進步和信息技術的更新換代，人們越來越重視對短波通信技術的研究。目前，在短波通信領域，短波組網通信技術是一項重大技術突破，要根據短波電離層的傳播特點，結合IP技術和選頻技術，確保短波組網技術在短波通信領域發揮更大作用。

［1］胡中豫.現代短波通信［M］.北京：國防工業出版社，2003.

［2］USA：MIL-STD-188-141A［S］.Interoperability and Performance Standards for Medium and High Frequency Radio Systems［C］. Washington：Department of Defense，1988.

［3］梅欽.基于SIP的網絡融合關鍵技術的研究［D］.成都：電子科技大學，2009.

Analysis of the Realization of HF Communication System Based on IP Technology

Guo Qifeng （Guangzhou Haige Communications Group Co.，Ltd.， Guangzhou 510663，China）

HF communication with its communication distance， it is difficult to completely destroy， easy maintenance and other characteristics， has been widely used in China and other countries in the world communication field. But in the use process， HF communication is still exists for the problem using the narrow frequency band， the communication capacity is small， the channel quality is susceptible to electromagnetic interference and single business etc.. With the development of information technology and mature， the use of IP technology， HF communication can build a normal operation of the information transmission and exchange platform， formed "to network" security， "to network" blind compensation， multi point large range with in the shortwave communication network access.

HF； IP technology； network protocol； HF frequency； SIP protocol

郭奇鋒（1982-），男，福建莆田。