QualNet环境下战术数据链TDMA协议研究

摘要

战术数据链在现代战争中发挥着极其重要的作用，数据链的应用水平决定着信息化战争的水平和能力。而通信组网协议在很大程度上决定着战术数据链的网络性能。TDMA协议为目前战术数据链采用的主流组网协议之一。因此对战术数据链TDMA协议的研究是军事通信的重要课题。本文主要在QualNet环境下研究战术数据链TDMA协议。 战术数据链的TDMA协议采用固定时隙预分配技术时，网络中每个单元在一个网络循环周期中占用一个时隙发送数据，其它时隙接收数据。如果网络的某个单元或者几个单元有大批的消息将要发送，若采用上述技术，由于每个单元在每个网络循环周期只能发送一次数据，每个时隙内发送消息字的个数有限，所以具有大业务量的网络单元的消息缓冲器里将存储大量待发送的消息，如果等待超时，这些消息将被删除。针对这方面的不足，本文提出改进的时隙管理策略，实现了战术数据链的动态TDMA协议。在动态TDMA协议中，各网络节点可根据业务量大小，作出是否申请额外时隙的决定，收到申请消息的网络控制单元对时隙分配作出确定。通过时隙申请.分配.占用，释放这一过程，具有大业务量的节点在一个网络周期中获得了更多的传输机会。这样，达到了及时、准确发送消息的目的，降低了消息丢失率，提高了网络的吞吐量。在动态TDMA的时帧结构中，固定时隙个数与预留时隙个数比值为时隙比例因子δ。δ决定了动态TDMA网络的初始化配置。不同的网络初始化配置，对应不同的网络性能。因此研究δ值对网络性能的影响有着重要的意义。 本文首先研究分析了战术数据链固定TDMA协议，在此基础上针对固定TDMA的不足，提出了战术数据链动态TDMA的时隙管理策略。然后据此进行系统建模，并在QuaINet网络仿真软件平台上按照所建模型编写程序，进行系统仿真。根据大量仿真实验研究了动态TDMA协议的性能，并对比分析了固定TDMA和动态TDMA网络的性能。最后研究了时隙比例因子δ对动态TDMA网络性能的影响。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1战术数据链的研究背景

1.2TDMA协议与QualNet概述

1.3战术数据链与TDMA协议研究现状

1.3.1战术数据链分类与特点

1.3.2战术数据链系统基本组成

1.3.3战术数据链的研究现状与发展趋势

1.4论文的研究内容与组织结构

第2章战术数据链协议分析

2.1战术数据链系统协议

2.1.1 Iink-11协议

2.1.2 Link-16协议

2.1.3 Link-22协议

2.2战术数据链系统MAC层组网协议

2.2.1轮询协议

2.2.2TDMA协议

第3章基于TDMA协议的战术数据链系统建模

3.1 QualNet网络仿真平台

3.2战术数据链系统建模

3.3网络性能指标体系

3.4TDMA协议原理

3.4.1固定TDMA协议工作原理

3.4.2动态TDMA协议工作原理

3.4.3时隙管理策略的改进

3.5TDMA协议建模

3.5.1模块功能

3.5.2数据结构

3.5.3可调参数设置

3.5.4模型的实现

第4章战术数据链TDMA协议仿真实验与结果分析

4.1实验方法

4.2动态TDMA协议系统实验及其结果分析

4.2.1网络节点申请时隙个数对性能的影响

4.2.2不同业务类型下的网络性能仿真

4.2.3节点消息超时程度不同下的网络性能仿真

4.3动态TDMA协议与固TDMA协议的对比仿真研究

4.3.1同一网络规模下的两种协议性能对比实验

4.3.2不同网络规模下的两种协议性能对比实验

4.4时隙比例因子对动态TDMA协议网络性能的影响

4.4.1 δ对节点最大消息配置量的影响

4.4.2δ对平均系统响应时间和平均MAC端到端时延的影响

4.5本章小结

第5章结论与展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文