超短波通信新型組網技術研究

彭延超

摘要：超短波以其優越的傳輸性能，在民用通信領域發揮著重要作用，更是軍事通信的主要模式手段之一。信息技術的蓬勃發展，推動著通信領域產生翻天覆地的變化，致使超短波通信的發展日新月異。超短波通信新型組網技術能夠解決軍事中的很多問題，鑒于此，本文對其進行了相關研究。

關鍵詞：超短波通信；新型組網技術

前言

從20世紀80年代初， 短波、超短波通信進入了復興和發展的新時期。許多國家加速了對短波、超短波通信技術的研究與開發，推出了許多性能優良的設備和系統。短波、超短波通信再次占領一定的地位， 隨著技術的進步， 對于通信的一些缺點， 不少已找到克服和改進的辦法。短波、超短波通信的可靠性、穩定性、通信質量和通信速率都已提高了一個新水平。

1.超短波通信組網的特點和難點

超短波通信是一種受地形影響小、無需中繼、抗毀性強的中遠距離通信手段，在軍事和民用通信方面都得到了廣泛應用，隨著高速數字信號處理技術、軟件無線電等技術的發展，現代短波組網通信發展迅速。現代通信電子戰不是設備與設備之間的對抗，而是網絡與網絡，體系與體系之間的對抗。點對點通信是難以在現代電磁威脅環境中生存的，從應急通信、協同通信的需要出發，特定區域橫向信息流迅速增加，必須考慮短波通信的網絡建設。加強網絡建設也是提高短波系統通信能力的有效途徑，短波組網還是克服短波信道衰落、提高抗干擾能力的有效手段，當某條電路受到干擾時，可以改變路由使對抗方難以偵查，從而使其干擾失效。

2.超短波通信新型組網方式

超短波網的各種組網方式也在不斷融合，快速發展中。具體包括以下幾種：

（1）固定頻率通信網

只在固定頻率上進行組網通信的簡單通信網。通過事先約定、長期預報最佳或可用頻率的方法建立的固定頻率通信網，適應性、靈活性差，基本上是傳統意義上、單一中心節點的廣播型通信網。受時變信道影響，可通率低。

（2）頻率自適應通信網

頻率自適應技術是進行可通頻率的探測和選擇、確保點對點、或點對網通信頻率可用。頻率自適應通信網具有成熟的通信鏈路標準協議、組網和系統設備，可以通過網內自適應電臺，在預先設置頻率點組中，進行線路質量分析，選擇最好的頻率，自動選擇呼叫及預置信道掃描，從而建立起短波通信。這種組網方式可以保證信道的質量，受到人們的廣泛喜愛，在世界各國都有所應用。2G—ALE是一個異步系統，一個呼叫站并不知道這時它要呼叫的站是在掃描什么頻率范圍，而3G—ALE頻率自適應通信網具有成熟的通信鏈路、組網和系統設備。可以通過網內自適應電臺，在預先設置頻率點中，進行線路質量分析，選擇最好的頻率，自動選擇呼叫及進行預置信道掃描，從而建立起短波通信。

（3）短波跳頻通信網

短波跳頻通信網是短波通信網絡的重要組成部分。它是使通信信號的頻率在一定帶寬內快速隨機跳變，使敵方偵察和干擾跟不上這種變化，無法施放干擾而達到抗干擾的目的。高速短波跳頻數據系統有非常強的抗干擾能力，而且跳頻頻率駐留時間短，可以克服短波嚴重的多徑效應和嚴重衰落的影響，使數據傳輸速率得到較大的提高。跳頻電臺的組網方法，根據跳頻圖案分為正交和非正交兩種。如果多個網所用的跳頻圖案在時域上不重疊（形成正交），則組成的網絡稱為正交跳頻網。如果多個網所用的跳頻圖案在時域上發生重疊，則稱為非正交跳頻網。此外根據跳頻網的同步方式，跳頻電臺的組網又分同步網和異步網。正交跳頻一般采用同步組網。所有的網都使用同一張頻率表，但每個網的頻率順序不同；各網在統一的時鐘下實施同步跳頻，其它支網在統一的時鐘下進行跳頻，雖然各網頻率集相同，但順序不同。這樣在任一瞬間，均不會發生頻率碰撞。正交跳頻的優點：建鏈快，頻率利用率高。非正交跳頻網常采用異步組網方式。異步組網時，系統中沒有統一的時鐘，通過精心選擇跳頻圖案和采用異步組網方式，各網選擇不同的頻率表，使之互不重疊。不同的網絡采用不同的跳速或不同的頻段。設置不同的密鑰號或不同的時鐘進行組網。異步組網的特點：組網簡便，不需要全網的定時同步，抗干擾能力強、保密性能好。跳頻電臺組網必須嚴格區分主臺與屬臺。主屬臺的劃分體現在發起呼叫的權限上，主臺可以修改屬臺的時鐘，但屬臺不可以修改主臺的時鐘，為保證一個跳頻網內只有一個時間標準，網內只有一個主臺。

（4）基于區域中心站和移動中心站的短波IP通信網

基于區域中心站和移動中心站的短波IP通信網是按特定網絡協議組建的，網絡協議層基于特定網絡協議、IP接人協議設計。網絡設計動態的區域中心站或移動中心站，采用一定的尋址、選頻技術，設計同步、接入、安全、路由準則而建立的區域短波通信網。通過設立短波中心站、基站及網管平臺，完成網絡管理、路由控制。設置網關實現接人其他異構網的短波通信網。由于短波信道的窄帶、低速特性，因而在蜂窩移動通信、有線網、其他頻段上的無線網的網絡結構及技術不能簡單照搬到短波網絡。所以需要通過構建結構清晰、界限分明的短波IP路由器模型以及與IP協議的接口，設計IP數據報傳輸的短波IP網絡建立短波IP通信網。

3.超短波組網的拓撲設計

對短波通信來說， 由于為無線傳送， 不需要實際的物理連接，同時其信道容量小， 一般不采用總線形拓撲結構。從短波通信的軍事用途角度來看， 環形拓撲結構的抗毀性較差， 容易被破壞導致通信中斷。

3.1星形網絡結構

星形網傳送平均延時小， 結構簡單， 建網容易，傳統的定頻無線電臺的組網， 通常按指揮關系組成集中式的星形網。在一個頻率上， 采用“按鍵講話”的單工方式， 也就是各個設備經常處在“接收”狀態，而用本機的轉換開關來啟動發射機。網內每部電臺都能與其它任何一部電臺直接通信， 也可以經過一個適當配置的轉信臺轉接。由于星形網絡可靠性差， 中心節點易成為系統的“瓶頸”，且一旦發生故障會導致整個網絡癱瘓， 因此采用星形拓撲結構時， 不能將其作為唯一的結構。

3.2樹形網絡結構

樹形網絡結構符合軍隊建制， 可以通過增加鏈路的數量來提高其抗毀性， 是短波通信在軍事上應用的一種常用拓撲結構。在這種拓撲結構中， 每個結點與其子結點有連接， 其所有子結點之間采用全連通形拓撲結構， 并根據需要與同級其它子結點進行有限連接， 從而提高整個通信網絡的抗毀性能。軍事上一般不允許一個作戰單元同時聽命于兩個指揮部， 故每個子結點只擁有一個父結點。

3.3網形網絡結構

短波通信干線網中的各節點， 都是各種作戰、管理信息的匯集、發出、中轉、儲存中樞， 信息流向多、流量大， 是戰時作戰指揮的中心，。短波通信干線網若其節點不是很多時應采用全互聯形網形結構。對于網形結構， 一般采用某種特殊方法進行設計， 尋找經濟性和可靠性之間的最佳， 這是通常采用的拓撲結構之一。研究表明，區組設計型（ DBBD） 網絡拓撲結構是比較符合網絡設計要求的網絡拓撲結構。

4.小結

隨著通信技術迅猛發展，人們越來越重視對短波通信技術的研究。短波組網通信技術是已得到應用并在不斷發展。我們要根據短波電離層的傳播特點，結合現代的網絡通信技術、軟件無線電和認知無線電技術，加強對組網協議、快速探測和建鏈、尋址與時統方式、時隙劃分、組網信道類別的研究，采取正確的組網技術，從而確保組網技術在短波通信領域發揮更大的作用。

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