【摘要】：戰(zhàn)術無線通信網是移動自組織網絡(Mobile Ad Hoc Network,MANET)在軍事領域的應用和擴展,伴隨現(xiàn)代化軍隊的建設和發(fā)展,戰(zhàn)術無線通信網的關鍵技術逐漸成為了各國軍事研究的熱門。媒體接入控制(Medium Access Control,MAC)協(xié)議是戰(zhàn)術無線通信網組網的關鍵,協(xié)議的好壞將直接影響整個系統(tǒng)的性能。因此,深入研究戰(zhàn)術無線通信網接入控制技術,對于我軍建設現(xiàn)代化戰(zhàn)術通信系統(tǒng),提升我軍軍事實力具有重要的意義。本文主要針對戰(zhàn)術無線通信網MAC協(xié)議進行研究,并基于統(tǒng)一時隙分配協(xié)議(Unifying Slot Assignment Protocol,USAP)設計出一種適用于大規(guī)模戰(zhàn)術無線通信網的分簇式時分多址(Clustered Time Division Multiple Address,C-TDMA)協(xié)議,旨在滿足戰(zhàn)術無線通信網可擴展性的需求。本文的主要研究工作包括以下幾個方面:首先,對傳統(tǒng)的戰(zhàn)術無線通信網MAC協(xié)議的特點進行了介紹,重點研究了 USAP協(xié)議的幀結構,分析了戰(zhàn)術無線通信網MAC協(xié)議的設計要求。其次,根據當前戰(zhàn)術無線通信網的發(fā)展方向,在USAP協(xié)議的基礎上,結合分簇組網技術,對C-TDMA協(xié)議進行設計,主要包括幀結構設計和分組格式設計。然后,研究了當前已有的分簇算法,結合C-TDMA信道接入的特點,提出了基于分頻的分簇策略,并在分簇結構中實現(xiàn)了簇首選舉算法和網關選舉算法。接下來,對USAP協(xié)議的鄰居發(fā)現(xiàn)算法和時隙分配算法進行改進,并將改進的算法應用于C-TDMA協(xié)議中,以提升網絡收斂速度和信道利用率。最后,通過OPNET Modeler仿真軟件對C-TDMA協(xié)議進行建模仿真,并在不同規(guī)模的仿真場景下與USAP協(xié)議進行仿真對比。仿真結果表明:新設計的C-TDMA協(xié)議不僅能夠支持簇內和簇間通信,而且與USAP協(xié)議相比其性能有很大的提升,尤其是在大規(guī)模的戰(zhàn)術無線通信網中,性能明顯優(yōu)于USAP協(xié)議。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5;E96
【圖文】：

ＴＭＧ）和互聯(lián)網控制器（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ邋Ｎｅｔｗｏｒｋ邋Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＩＮＣ）將邋ＳＩＮＣＧＲＡＳ、ＥＰＬＲＳ、逡逑ＭＳＥ這三種無線電通信系統(tǒng)連接起來，形成一個整體，實現(xiàn)三種無線電通信系統(tǒng)逡逑之間的互聯(lián)互通，如圖１－１所示為美軍戰(zhàn)術互聯(lián)網的體系結構［１２］。逡逑ＴＭＧ邋或邋ＩＮＣ逡逑圖１－１戰(zhàn)術互聯(lián)網逡逑Ｆｉｇ邋１－１邋Ｔａｃｔｉｃａｌ邋Ｉｎｔｅｒｎｅｔ逡逑２逡逑

戰(zhàn)術互聯(lián)網是迄今為止規(guī)模最大的移動多跳分組無線網，該網絡懫用直擴頻、時分多址接入等技術實現(xiàn)了各級作戰(zhàn)梯隊之間的無縫連接，為作戰(zhàn)揮控制平臺傳遞戰(zhàn)場前沿態(tài)勢感知信息（ＳＡ）和指揮控制數(shù)據［１３］。但是，互聯(lián)網體系結構中采用非ＩＰ化的無線電臺，使得戰(zhàn)術互聯(lián)網遠不能滿足部隊對話音、數(shù)據、圖像、視頻等多業(yè)務通信的需求。隨著美軍信息化展，戰(zhàn)術互聯(lián)網逐步朝著戰(zhàn)術ＧＩＧ轉變，這也意味著基于ＩＰ的無線電通非ＩＰ的無線電通信成為現(xiàn)代軍事通信的主流［１４］。逡逑美軍的戰(zhàn)術ＧＩＧ遠比戰(zhàn)術互聯(lián)網復雜，如圖１－２所示，戰(zhàn)術ＧＩＧ自上而個層次，各個層次內部采用不同的戰(zhàn)術波形［１５］邋（Ｔａｃｔｉｃａｌ邋Ｗａｖｅｆｏｒｍ，邋ＴＷ）信，其中包括網絡中心波形［１６］邋（Ｎｅｔｗｏｒｋ邋Ｃｅｎｔｅｒ邋Ｗａｖｅｆｏｒｍ，ＮＣＷ）、高頻形［１７］邋（Ｈｉｇｈ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ邋Ｗａｖｅｆｏｒｍ，ＨＮＷ）、寬帶組網波ｉｄｅｂａｎｄ邋Ｎｅｔｗｏｒｋ邋Ｗａｖｅｆｏｒｍ，邋ＷＮＷ）、士兵無線電波形［１９］邋（Ｓｏｌｄｉｅｒ邋Ｒａｖｅｆｏｒｍ，邋ＳＲＷ）。各個層次之間采用多個節(jié)點來中繼和轉發(fā)數(shù)據業(yè)務，從而任意兩個作戰(zhàn)節(jié)點之間都能實現(xiàn)數(shù)據交換和共享。逡逑ＮＣＷ逡逑

混合類的ＭＡＣ協(xié)議結合了競爭類ＭＡＣ協(xié)議和分配類ＭＡＣ協(xié)議的特點，在逡逑特定的情況下能夠有效地提升整個戰(zhàn)術通信系統(tǒng)的性能。逡逑ＭＡＣ協(xié)議的分類如圖２－１所示。逡逑邐Ｗｉ邐ＭＡＣ邋協(xié)議邐邐逡逑競爭類邐分配類邐混合類逡逑／Ｖ邐卞逡逑／邐＼邐靜態(tài)時隙分配動態(tài)時隙分配逡逑／邋＼邋＾逡逑ＡＬＯＨＡ邐ＣＳＭＡ邐Ｓ－ＴＤＭＡ邐ＵＳＡＰ邐ＨＴＤＭＡ逡逑圖２－１邋ＭＡＣ協(xié)議的分類逡逑Ｆｉｇ邋２－１邋Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＭＡＣ邋Ｐｒｏｔｏｃｏｌ逡逑７逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前7條

1 劉強;郝琦;歐陽峰;;基于定向天線的移動自組網接入控制協(xié)議[J];北京交通大學學報;2017年02期

2 鄒蕾;;無線Mesh網網關節(jié)點動態(tài)選舉算法研究[J];赤峰學院學報(自然科學版);2017年04期

3 陳長英;付勇;姜樹明;鄭曉勢;;無線多媒體傳感器網絡MAC層信道退避算法[J];傳感器與微系統(tǒng);2013年10期

4 閻瑾;;美軍戰(zhàn)術互聯(lián)網體系架構研究[J];通信技術;2011年09期

5 瞿敏;;移動通信網絡的發(fā)展[J];科技致富向導;2011年15期

6 劉敏;韓繼紅;王亞弟;;戰(zhàn)術互聯(lián)網中基于信任的k跳復合度量分簇算法[J];計算機應用;2010年02期

7 曹來發(fā);全球信息網格[J];科技情報開發(fā)與經濟;2005年10期

相關博士學位論文 前1條

1 倪e

本文編號：2758812