【摘要】：針對OPNET網(wǎng)絡仿真軟件不能體現(xiàn)短波天波傳輸特點的問題,分析了短波天波傳輸信道的特性,給出了天波傳輸方式下的路徑長度和傳輸損耗的計算方法。介紹了OPNET網(wǎng)絡仿真軟件和ITS短波信道模擬軟件,結合信道計算方法和軟件仿真原理,分析了兩種軟件在短波網(wǎng)絡仿真中的契合點,提出了基于兩種軟件聯(lián)合的短波網(wǎng)絡仿真方法。通過將聯(lián)合仿真方法在短波網(wǎng)絡性能分析中的應用,得到的結果能夠體現(xiàn)短波信道特點,說明該聯(lián)合仿真方法能夠為OPNET軟件下的短波網(wǎng)絡仿真提供較真實的短波信道環(huán)境。
【圖文】：

OPNET軟件提供無線信道的仿真數(shù)據(jù)，通過修改OPNET無線管道階段程序，實現(xiàn)在OPNET網(wǎng)絡仿真軟件中更貼近實際的研究短波網(wǎng)絡。1短波信道的傳輸特性1.1傳輸路徑長度的計算短波通信的傳播方式分為地波傳播和天波傳播。地波傳播為視距傳播，通信距離近，信號損耗��；天波傳播的信號路徑不同于地波傳播，電波先輻射到電離層，經(jīng)電離層反射到地面接收，傳輸距離通�？蛇_到2000km~3000km。所以，天波信號的傳輸路徑長度遠遠大于發(fā)射站與接收站之間的直線距離，由此造成的自由空間損耗和信號時延等結果都與視距傳輸不同。圖1短波天波單跳傳播路徑如圖1所示的天波傳播模型中，假設地表和電離層都是平坦的，且電波在地表和電離層上的反射屬于鏡面反射。信號從發(fā)射站T點發(fā)出，在電離層P處經(jīng)反射后折回地面接收站R點，O點為地球球心，D為發(fā)射站與接收站之間地表距離，d為地球球心O分別到發(fā)射站T和接收站R的兩條直線夾角的弧度表示，則弧度d的計算方法為：（1）其中，x1、x2分別為發(fā)射站T和接收站R的地理緯度，，y1、y2分別為發(fā)射站T和接收站R的地理經(jīng)度。由此可得地表距離：D=R·d。設電離層反射點P到地面的高度為h，則天波傳播的路徑長度可近似為：（2）1.2傳輸損耗計算傳輸損耗［9］定義為信號從發(fā)射天線發(fā)出到接收天線接收前信號的衰減程度，用dB表示�？梢詺w納總結為主要3類損耗：自由空間中的傳輸損耗（Lbf）、電離層吸收損耗（Li）和地面反射損耗（Lg）。因此，從發(fā)射端到接收端的信號損耗可以表示為：（3）式中，Gt、Gr分別為發(fā)射天線和接收天線增益。設發(fā)射天線產(chǎn)生的信號功率為P，電波波長為，則在距離L的區(qū)域，功率密度為，自由空間接收站處接收總面積為，接收站接收總功率為

2聯(lián)合仿真方法描述2.1OPNET軟件的無線管道階段OPNET軟件是一種功能強大的網(wǎng)絡仿真軟件，為通信網(wǎng)絡和分布式系統(tǒng)的建模提供了全面的模擬仿真開發(fā)環(huán)境，可以通過修改其特有的管道階段模型來模擬無線信道環(huán)境。在管道階段中，仿真內核對每個傳輸包與接收相關的各種屬性值（如傳輸時延、信號增益、信號損耗等）進行計算，并將計算結果以常量的形式賦值給傳輸數(shù)據(jù)屬性（Transmis-sionDataAttribute，TDA），TDA可理解為仿真內核中保留的存儲空間，每個包有唯一的地址參數(shù)與之對應［11］。管道階段中數(shù)據(jù)包處理流程如圖2所示。圖2管道階段數(shù)據(jù)處理流程在短波天波信道中，信號是經(jīng)電離層反射到地面接收，不受地面障礙物和地形影響，而OPNET原有管道階段屬于視距傳播，因此，信號以短波天波傳輸時需要將階段2設置為閉合，避免傳輸鏈路因地形等因素中斷。階段5中計算傳播路徑長度L的方法需要重新定義，如式（2）所示。階段7中對傳輸損耗的計算，原模型只考慮如式（4）表示的自由空間傳輸損耗（Lbf），因此，需要增加電離層吸收損耗（Li）和地面反射損耗（Lg），如式（3）所示。階段4、6分別計算發(fā)/收天線的增益，原模型根據(jù)收發(fā)端的位置坐標和輻射角度計算天線增益，體現(xiàn)的是視距傳輸情形，顯然不適用于短波天波傳輸。階段11中仿真內核通過調用TDA中存儲的SNR值，在調制曲線中讀取相應的誤碼率（BER），而波形設計不同，信噪比-誤碼率曲線就不同，因此，需要參考短波波形設計，在OPNET中重新繪制調制曲線圖。所以，為較準確反映短波信道特性，需要對管道階段2、4、5、6、7和調制曲線6個方面進行及修改。2.2ITS信道模擬軟件ITS軟件在大量經(jīng)驗計算的基礎上開發(fā)，用來研究短波頻率、信號振幅與太陽活動、緯度及高度

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