TTNT战术数据链媒体接入控制协议关键技术研究

摘要

战术数据链(Tactical Data Link)作为一种为作战特定开发的数字化信息处理系统，实现了战术消息的高效传输、控制台的指挥控制和作战武器的协同作战，为未来信息化战争实现联合作战提供了强大的技术支持。信息技术的飞速发展以及现代战场中更高的作战需求，促使各国投入大量的资源开展对战术数据链研究。战术瞄准网络技术(Tactical Targeting Network Technology，TTNT)作为美军最新最先进的战术数据链，对于其关键技术的实现逐渐成为各国研究机构的热门。而媒体接入控制(Medium Access Control，MAC)协议又是TTNT战术数据链通信的关键，其性能的好坏直接决定了整个TTNT战术数据链系统通信传输能力的强弱和组网方式的灵活性。因此，对于TTNT战术数据链媒体接入控制协议的研究，无论是从通信技术的发展上还是我军战术数据链的进一步研发上来说，都具有重要的意义。
　　本文的主要研究目标是TTNT战术数据链MAC层所采用的统计优先级多址接入控制(Statistical Priority-Based Multiple Access，SPMA)协议，从它的队列调度算法、信道负载预测算法和退避算法三个关键技术方面分析其特性并进行实现，旨在对我国TINT战术数据链的整体研究起到一定的参考作用。本文主要的研究工作包括以下几个方面:首先，对战术数据链MAC协议分类进行了介绍，分析了战术数据链MAC协议的设计要求。其次，详细介绍了传统战术数据链的MAC协议的运行机制，主要包括Link4、Linkll、Linkl6和Link22战术数据链，并进一步介绍了TTNT战术数据链的整体性能和SPMA协议的设计特点。然后，研究了SPMA协议的工作机制和运行逻辑，并在技术细节缺失的情况下，根据传统战术数据链的MAC协议和SPMA协议的设计特点，对SPMA协议的队列调度机制、信道负载预测算法以及退避算法进行了全新的设计和改进。最后，通过OPNETModeler仿真平台对SPMA协议进行建模仿真，并设计了不同网络规模和流量负载的仿真场景对SPMA协议的队列调度算法、信道负载预测算法和退避算法进行仿真验证。
　　仿真结果表明:改进后的队列调度算法可以在保证服务质量(Quality of Service，QoS)机制的前提下，有效地避免低优先级数据包“饥饿”的问题;全新设计的基于动态门限阈值的信道负载预测算法可以准确地对当前信道的负载值进行预测;全新设计的退避算法能够在各种信道负载的情况下，有效的兼顾高吞吐量和低延时的性能。

目录

声明

致谢

摘要

1．1课题研究背景及意义

1．2课题研究现状

1．2．1国外研究现状

1．2．2国内研究现状

1．3课题研究内容

1．4本文组织结构

2 战术数据链媒体接入控制协议

2．1 战术数据链MAC协议的分类和设计要求

2．1．1战术数据链MAC协议的分类

2．1．2战术数据链MAC协议的设计要求

2．2传统战术数据链MAC协议

2．2．1 Link4数据链MAC协议

2．2．2 Link11数据链MAC协议

2．2．3 Link16数据链MAC协议

2．2．4 Link22数据链MAC协议

2．3 TTNT战术数据链及其MAC协议

2．4本章小结

3 SPMA协议关键技术

3．1战术消息队列调度算法

3．1．1 Multi-FIFO队列调度算法

3．1．2 DFIFO队列调度算法

3．1．3 CWFQ调度算法

3．2信道负载预测算法

3．2．1门限阈值动态配置

3．2．2脉冲传输机制

3．2．3广播负载统计信令

3．2．4检测收发信机状态

3．2．5混合信道负载预测算法

3．3退避算法的设计和实现

3．3．1退避算法的基本理念

3．3．2 SPMA的退避算法

3．4本章小结

4 仿真实现与结果分析

4．1 OPNET Modeler简介

4．2仿真模型设计与实现

4．2．1网络模型设计

4．2．2节点模型设计

4．2．3进程模型设计

4．3性能指标和仿真参数配置

4．3．1性能指标

4．3．2节点仿真参数配置

4．3．3全局仿真参数配置

4．4协议仿真与结果分析

4．4．1 队列调度算法仿真结果分析

4．4．2信道负载预测算法仿真结果分析

4．4．3 SPMA协议仿真结果分析

4．4．4总结与分析

4．5本章小结

5 工作总结与未来展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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