軍隊(duì)無線電臺(tái)組網(wǎng)應(yīng)用與設(shè)計(jì)

楊穎

摘 要：電子通信技術(shù)的快速發(fā)展有力地促進(jìn)了軍隊(duì)作戰(zhàn)指揮信息化，已經(jīng)開發(fā)了許多的信息化系統(tǒng)，比如軍用物資調(diào)度系統(tǒng)、戰(zhàn)場實(shí)時(shí)指揮系統(tǒng)等。軍隊(duì)作戰(zhàn)指揮時(shí)多處于野外，需要使用分組無線網(wǎng)絡(luò)將各類型的作戰(zhàn)設(shè)備連接在一起，實(shí)現(xiàn)通信傳輸。文章詳細(xì)地分析了軍隊(duì)電臺(tái)無線通信組網(wǎng)的架構(gòu)，設(shè)計(jì)了通信組網(wǎng)過程中終端節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，研究了通信網(wǎng)絡(luò)路由策略，探討了分組無線網(wǎng)絡(luò)中路由表、關(guān)鍵技術(shù)互聯(lián)互通等關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：軍隊(duì)；無線電臺(tái)；通信網(wǎng)絡(luò)；路由表

戰(zhàn)爭信息化是電子技術(shù)、通信技術(shù)等發(fā)展的產(chǎn)物，也是電子戰(zhàn)的一種重要形態(tài)。電子戰(zhàn)爭中，竊取敵方通信內(nèi)容、破壞敵方通信設(shè)施已經(jīng)成為電子反對(duì)抗的重要手段，也是打贏信息站的重要因素[ 1 ]。軍隊(duì)電臺(tái)是作戰(zhàn)指揮過程中語音和數(shù)據(jù)傳輸、接收的重要設(shè)備，提高軍隊(duì)電臺(tái)無線通信的帶寬及安全性，可以保證通信的質(zhì)量和機(jī)密[2]。軍隊(duì)電臺(tái)分布地域廣，通常采用分組無線網(wǎng)（PRN）進(jìn)行傳輸分組交換，分組無線網(wǎng)絡(luò)主要包括3種類型，分別是集中式的星形拓?fù)浼軜?gòu)、全分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或分層式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。集中式上行數(shù)據(jù)、下行數(shù)據(jù)都采用一跳原則完成通信；全分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求無線電設(shè)備具有相同功能，不使用中心控制站，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要具備較大的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)能力，無線傳輸可以經(jīng)過多跳完成通信[3]。分層式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)集成了集中和分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的兩種優(yōu)勢，是一種自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以自行管理、自行組網(wǎng)，適應(yīng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)劃分為兩層連接分群網(wǎng)絡(luò)，群中的節(jié)點(diǎn)分別是普通節(jié)點(diǎn)、群首節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，群首節(jié)點(diǎn)可以與群內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)采用一跳通信，群首節(jié)點(diǎn)具有控制中心最哦用，各群通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)互通。

1 軍隊(duì)電臺(tái)無線通信組網(wǎng)總體設(shè)計(jì)

1.1 通信組網(wǎng)方式

軍隊(duì)電臺(tái)采用分組無線網(wǎng)絡(luò)可以采用全分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分組無線網(wǎng)絡(luò)在通信傳輸過程中，電臺(tái)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)如圖1所示。

無線電臺(tái)分組無線網(wǎng)絡(luò)中，其節(jié)點(diǎn)包括2種，分別是終端節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。終端節(jié)點(diǎn)需要完成數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收的功能，因此終端節(jié)點(diǎn)的硬件部分主要由電源模塊、電源管理模塊、時(shí)鐘模塊、射頻天線單元、LED顯示模塊、信號(hào)調(diào)理模塊和傳感器模塊共同構(gòu)成。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的主要作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚和轉(zhuǎn)發(fā)功能，并且在分組無線網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)可以自由靈活放置，主要有電源模塊、時(shí)鐘模塊、處理器、射頻天線單元、LED顯示模塊共同組成。

1.2 通信網(wǎng)絡(luò)路由策略

1.2.1 路由發(fā)現(xiàn)

簇成員節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)分組時(shí)，該節(jié)點(diǎn)歸屬簇的簇頭可以使用專有信道向其鄰居簇頭廣播路由請(qǐng)求包RREQ，RREQ格式及內(nèi)容為：源簇頭IP地址、目的地IP地址、隨機(jī)數(shù)、中繼簇頭IP地址、中繼簇的簇成員數(shù)、中繼簇的簇成員IP地址。RREQ使用源簇頭IP地址、目的地IP地址和隨機(jī)數(shù)3項(xiàng)內(nèi)容組成的序列號(hào)作為路由新鮮度的標(biāo)識(shí)。中繼簇頭節(jié)點(diǎn)收到RREQ包之后，其可以查詢自己的路由表中是否包含到達(dá)目的地節(jié)點(diǎn)的有效路由，如果沒有查詢到，中繼簇頭節(jié)點(diǎn)則需要更新其所維護(hù)的簇成員歸屬列表和簇頭圖等信息；如果查詢到到達(dá)目的地節(jié)點(diǎn)的路由或者該節(jié)點(diǎn)就是目的地節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)就回復(fù)且發(fā)送一個(gè)路由響應(yīng)包RREP到源節(jié)點(diǎn)，更新RREP的序列號(hào)和反向路由路徑，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包RREP的中間節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)簇頭圖計(jì)算下一跳地址，并且使用最短路徑Floyd-Warshall算法求解最優(yōu)路徑，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到源節(jié)點(diǎn)。

1.2.2 路由維護(hù)

目的節(jié)點(diǎn)的歸屬簇頭發(fā)生變動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致原有的路由不可用，則目的節(jié)點(diǎn)的簇頭重新發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)，直至尋找到能夠轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的中繼簇頭。

中繼節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信息的過程中，如果發(fā)現(xiàn)某一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路已經(jīng)斷掉，則可以刪除包含改鏈路的路由，并且同時(shí)以自身節(jié)點(diǎn)為源節(jié)點(diǎn)，再次執(zhí)行路由發(fā)現(xiàn)，將數(shù)據(jù)包緩存在本地網(wǎng)絡(luò)；在設(shè)置的時(shí)間內(nèi)，如果沒有收到RREP數(shù)據(jù)包，則丟棄路由發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

2 軍隊(duì)電臺(tái)無線通信分組關(guān)鍵技術(shù)

2.1 分組無線網(wǎng)及路由表設(shè)計(jì)

軍隊(duì)電臺(tái)構(gòu)成的分組無線網(wǎng)絡(luò)采用分層式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其可以將電臺(tái)連接在一起，選取一個(gè)集中控制中心，使用IP協(xié)議進(jìn)行通信傳輸，分組無線網(wǎng)絡(luò)之間的通信可以采用直達(dá)路由、多跳路由方式完成通信[4]。分組無線網(wǎng)絡(luò)通信過程中，路由表是非常關(guān)鍵，其可以記錄網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的通信是完全可達(dá)的。電臺(tái)定期發(fā)送路由公告信息，獲取路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如表1所示。

2.2 與其他網(wǎng)絡(luò)互連互通設(shè)計(jì)

分組無線網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通過程中，分組數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)需要使用網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備進(jìn)行，以便能夠?qū)崿F(xiàn)不同網(wǎng)間的中繼路由、轉(zhuǎn)換協(xié)議等[5]。一般情況下，中繼路由采用靜態(tài)路由，互聯(lián)網(wǎng)控制設(shè)備收到的IP報(bào)文可以發(fā)送給分組無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以使用控制設(shè)備將IP報(bào)文進(jìn)行封裝成隧道IP報(bào)文，按照隧道出口地址可以將報(bào)文發(fā)送至分組無線網(wǎng)，分組無線網(wǎng)絡(luò)接收之后，可以將隧道IP報(bào)文解封，轉(zhuǎn)換為分組無線網(wǎng)可以識(shí)別的數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

隨著無線網(wǎng)絡(luò)、電子設(shè)備的快速發(fā)展和應(yīng)用，戰(zhàn)場信息化通信比較得到更多的研究，可以設(shè)計(jì)更快、更可靠的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)戰(zhàn)電臺(tái)等多種指揮設(shè)備進(jìn)行信息共享。

[參考文獻(xiàn)]

[1]蘇儉，郭偉，任青春，等.一種基于軟件無線電臺(tái)的組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（5）：560-563.

[2]羅林，陳硯圃，張長青，等.基于多信號(hào)干擾的無線電臺(tái)頻率指配算法[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2015（5）：39-42.