基于OPNET的數(shù)據(jù)鏈BIT數(shù)據(jù)回傳的仿真分析

范永欣

【摘 要】本文主要介紹了數(shù)據(jù)鏈在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的應(yīng)用，以及BIT數(shù)據(jù)的傳輸?shù)闹匾饬x，針對(duì)多目標(biāo)協(xié)同作戰(zhàn)情況下，作戰(zhàn)單元的BIT信息傳輸效能進(jìn)行了仿真分析，并對(duì)BIT信息傳輸及數(shù)據(jù)鏈的應(yīng)用進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)鏈；組網(wǎng)

中圖分類號(hào)： E96；TN919.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）05-0047-002

【Abstract】This paper mainly introduces the application of data link in modern warfare and the significance of BIT data transmission. In the case of multi-objective cooperative combat， the BIT information transmission performance of combat unit is simulated and analyzed， and BIT information transmission is performed. And the application of the data link looks ahead.

【Key words】Data link；Networking

0 前言

數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)前凑找?guī)定的消息格式和通信協(xié)議，利用各種調(diào)制解調(diào)技術(shù)、糾錯(cuò)編碼技術(shù)、組網(wǎng)通信技術(shù)和信息融合技術(shù)，以面向比特的方式實(shí)時(shí)傳輸格式化數(shù)字信息的戰(zhàn)術(shù)無(wú)線電數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其本質(zhì)是一種高效傳輸、實(shí)時(shí)分發(fā)保密、抗干擾、格式化消息的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)鏈在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，成為未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)。在運(yùn)動(dòng)的作戰(zhàn)單元如：戰(zhàn)機(jī)，導(dǎo)彈，無(wú)人偵察機(jī)上部署系統(tǒng)作戰(zhàn)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)可以提高空中多作戰(zhàn)單元的協(xié)同作戰(zhàn)能力。如無(wú)人偵察機(jī)的編隊(duì)偵查，實(shí)現(xiàn)多角度立體化偵查，從而提供更精準(zhǔn)的偵查信息，區(qū)別偽裝；在進(jìn)行多導(dǎo)彈聯(lián)合打擊時(shí)，可以具有空中飛行軌跡調(diào)整，誘導(dǎo)敵方反導(dǎo)武器，提高打擊的準(zhǔn)確度等。

而B(niǎo)IT（Build In Test）技術(shù)是針對(duì)作戰(zhàn)單元能否在任務(wù)過(guò)程及維護(hù)過(guò)程中進(jìn)行自我檢測(cè)并報(bào)故的設(shè)計(jì)屬性。BIT信息能否及時(shí)回傳至基地或相關(guān)的保障單位關(guān)系到設(shè)備的保障效能及作戰(zhàn)效能。很多作戰(zhàn)單元如導(dǎo)彈、魚(yú)類等并不具備BIT功能，使得在遇到任務(wù)失敗時(shí)，失效信息不能有效回傳，導(dǎo)致武器裝備的升級(jí)或改進(jìn)缺乏有效的數(shù)據(jù)支撐。

本文基于OPNET進(jìn)行了多目標(biāo)協(xié)同作戰(zhàn)的組網(wǎng)的仿真，并對(duì)相關(guān)協(xié)議進(jìn)行了對(duì)比。

1 OPNET仿真工具簡(jiǎn)介

OPNET是一種通信仿真平臺(tái)，可以對(duì)有線＼無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、協(xié)議、算法等方面進(jìn)行建模仿真。OPNET Modeler是當(dāng)前業(yè)界領(lǐng)先的通信網(wǎng)絡(luò)仿真開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以以靈活用于設(shè)計(jì)和研究通信網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、協(xié)議和應(yīng)用。Modeler為通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)人員提供了建模、仿真以及分析的集成環(huán)境，大大減輕了編程以及數(shù)據(jù)分析的工作量。Modeler的面向?qū)ο蟮慕７椒ê蛨D形化的編輯器反映了實(shí)際網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)組建的結(jié)構(gòu)，因此實(shí)際的通信系統(tǒng)可以直觀的映射到模型中。Modeler支持所有網(wǎng)絡(luò)模型類型和技術(shù)，可以解決復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通信問(wèn)題。

OPNET提供節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)功能模塊，并且提供了豐富的模型庫(kù)，用戶可以按照自己的需求自定制節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)按照網(wǎng)絡(luò)的七層結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可讀性以及可擴(kuò)展性強(qiáng)。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)，OPNET提供了簡(jiǎn)單易讀的配置界面，可以方便用戶快速部署需要的網(wǎng)絡(luò)。OPNET采用離散事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行仿真，仿真速度快，精確度高，并且提供了多種數(shù)據(jù)可以采集，如丟包數(shù)，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，網(wǎng)絡(luò)碰撞次數(shù)等，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇或設(shè)計(jì)采集量。OPNET仿真遵照首先選擇采集量，其次進(jìn)行事件仿真，最后進(jìn)行結(jié)果分析的步驟。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求

2.1 OFDAM協(xié)議

OFDMA （Orthogonal Frequency Division Multiple Access

正交頻分多址是一種多址技術(shù)。OFDMA 多址接入系統(tǒng)將傳輸帶寬劃分成正交的互不重疊的一系列子載波集，將不同的子載波集分配給不同的用戶實(shí)現(xiàn)多址。OFDMA系統(tǒng)可動(dòng)態(tài)地把可用帶寬資源分配給需要的用戶，很容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的優(yōu)化利用。由于不同用戶占用互不重疊的子載波集，在理想同步情況下，系統(tǒng)無(wú)多戶間干擾，即無(wú)多址干擾（MAI）。

2.2 DSR路由協(xié)議

動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議（Dynamic Source Routing Protocol， DSR）是一個(gè)專門為多跳無(wú)線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單且高效的路由協(xié)議。它能提供快速反應(yīng)式服務(wù)，確保數(shù)據(jù)分組的成功交付，即使節(jié)點(diǎn)移動(dòng)或者網(wǎng)絡(luò)狀況變化也是如此。DSR路由協(xié)議由兩個(gè)主要機(jī)制組成：路由尋找（Route Discovery）機(jī)制和路由維護(hù)（Route Maintenance）機(jī)制. 在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)數(shù)較少，完整的路由表占用空間小，要求更快的判定傳輸路徑，因此不需要進(jìn)行尋找路徑的過(guò)程，故采用DSR協(xié)議。

2.3 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)是最初用于軍事中的一種無(wú)線自組網(wǎng)技術(shù)，它最大的優(yōu)點(diǎn)在于不需要中心控制節(jié)點(diǎn)，本身具有自組織功能，能夠隨機(jī)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行組網(wǎng)，并且支持多跳功能，其多跳功能是在對(duì)等的節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)的，并不需要控制節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)外連接，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是動(dòng)態(tài)的，節(jié)點(diǎn)隨時(shí)可以退出網(wǎng)絡(luò)，加入網(wǎng)絡(luò)等，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨之改變，具有非常強(qiáng)的靈活性。

3 OPNET仿真結(jié)果分析

3.1 仿真條件

本次仿真的節(jié)點(diǎn)數(shù)目為4個(gè)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率取1W，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的發(fā)送地址為隨機(jī)發(fā)送，節(jié)點(diǎn)飛行高度為80000m，速度為7200m/s，幾點(diǎn)間的相互距離為500m到4Km之間，信號(hào)的收發(fā)頻率為1.2GHz—2.5GHz，采用OFDMA協(xié)議以及DSR路由協(xié)議，對(duì)其誤碼率和網(wǎng)絡(luò)時(shí)延進(jìn)行仿真分析

3.2 仿真結(jié)果分析

網(wǎng)絡(luò)時(shí)延分析：

我們可以看到4個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延在0.0045s左右振動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延較小，在目標(biāo)高速運(yùn)動(dòng)的情況下可以滿足信息的快速收發(fā)的要求。

節(jié)點(diǎn)接收機(jī)的誤碼率分析：

該次仿真的誤碼率峰值為0.17%，節(jié)點(diǎn)23的誤碼率較高，均值約為0.12%，節(jié)點(diǎn)14的誤碼率較低，均值約為0.03%，可以基本滿足信號(hào)的高質(zhì)量傳輸，保證信號(hào)的準(zhǔn)確性。

4 展望

我國(guó)的數(shù)據(jù)鏈發(fā)展起步較晚，投入應(yīng)用的較少，與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比有較大差距，多目標(biāo)協(xié)同作戰(zhàn)數(shù)據(jù)鏈可以滿足有限個(gè)節(jié)點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)速度較快，需要自行組網(wǎng)并且節(jié)點(diǎn)間可以高質(zhì)量通信的需求，可以廣泛應(yīng)用在制導(dǎo)導(dǎo)彈，無(wú)人偵察機(jī)，機(jī)群作戰(zhàn)等場(chǎng)景，為多目標(biāo)協(xié)同作戰(zhàn)提供了高質(zhì)量的信息交換條件，多目標(biāo)協(xié)同作戰(zhàn)數(shù)據(jù)鏈可以與其他數(shù)據(jù)鏈協(xié)作，提供更加強(qiáng)壯的戰(zhàn)場(chǎng)指揮神經(jīng)，最大限度的發(fā)揮作戰(zhàn)單元的能力！

目前數(shù)據(jù)鏈的技術(shù)尚未成熟，在信息的抗干擾，保密以及與地面進(jìn)行有效的及時(shí)通信等方面還需進(jìn)一步努力研究，數(shù)據(jù)鏈的應(yīng)用是大勢(shì)所趨，是實(shí)現(xiàn)信息化作戰(zhàn)的必備工具。

【參考文獻(xiàn)】

[1]高珍，鄧甲昊，孫驥等.無(wú)人機(jī)圖像無(wú)線傳輸系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及其關(guān)鍵技術(shù)[J].科技導(dǎo)報(bào)，2007，25（16）：68-72.

[2]周烔槃，龐沁華，續(xù)大我等.通信原理（合訂本）[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2005.

[3]曹志剛，錢亞生.現(xiàn)代通信原理[M].清華大學(xué)出版社，1992.

[4]A.V.奧本海姆.離散時(shí)間信號(hào)處理[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2001.

[5]Paul G.Fahlstrom， Thomas J.G 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論（第二版）[M] 北京： 電子工業(yè)出版社， 2003.