基于OPNET的數(shù)據(jù)鏈BIT數(shù)據(jù)回傳的仿真分析

范永欣

【摘 要】本文主要介紹了數(shù)據(jù)鏈在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的應(yīng)用，以及BIT數(shù)據(jù)的傳輸?shù)闹匾饬x，針對多目標協(xié)同作戰(zhàn)情況下，作戰(zhàn)單元的BIT信息傳輸效能進行了仿真分析，并對BIT信息傳輸及數(shù)據(jù)鏈的應(yīng)用進行了展望。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)鏈；組網(wǎng)

中圖分類號： E96；TN919.2 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）05-0047-002

【Abstract】This paper mainly introduces the application of data link in modern warfare and the significance of BIT data transmission. In the case of multi-objective cooperative combat， the BIT information transmission performance of combat unit is simulated and analyzed， and BIT information transmission is performed. And the application of the data link looks ahead.

【Key words】Data link；Networking

0 前言

數(shù)據(jù)鏈是按照規(guī)定的消息格式和通信協(xié)議，利用各種調(diào)制解調(diào)技術(shù)、糾錯編碼技術(shù)、組網(wǎng)通信技術(shù)和信息融合技術(shù)，以面向比特的方式實時傳輸格式化數(shù)字信息的戰(zhàn)術(shù)無線電數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其本質(zhì)是一種高效傳輸、實時分發(fā)保密、抗干擾、格式化消息的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)鏈在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的應(yīng)用越來越廣泛，成為未來戰(zhàn)場的神經(jīng)系統(tǒng)。在運動的作戰(zhàn)單元如：戰(zhàn)機，導(dǎo)彈，無人偵察機上部署系統(tǒng)作戰(zhàn)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)可以提高空中多作戰(zhàn)單元的協(xié)同作戰(zhàn)能力。如無人偵察機的編隊偵查，實現(xiàn)多角度立體化偵查，從而提供更精準的偵查信息，區(qū)別偽裝；在進行多導(dǎo)彈聯(lián)合打擊時，可以具有空中飛行軌跡調(diào)整，誘導(dǎo)敵方反導(dǎo)武器，提高打擊的準確度等。

而BIT（Build In Test）技術(shù)是針對作戰(zhàn)單元能否在任務(wù)過程及維護過程中進行自我檢測并報故的設(shè)計屬性。BIT信息能否及時回傳至基地或相關(guān)的保障單位關(guān)系到設(shè)備的保障效能及作戰(zhàn)效能。很多作戰(zhàn)單元如導(dǎo)彈、魚類等并不具備BIT功能，使得在遇到任務(wù)失敗時，失效信息不能有效回傳，導(dǎo)致武器裝備的升級或改進缺乏有效的數(shù)據(jù)支撐。

本文基于OPNET進行了多目標協(xié)同作戰(zhàn)的組網(wǎng)的仿真，并對相關(guān)協(xié)議進行了對比。

1 OPNET仿真工具簡介

OPNET是一種通信仿真平臺，可以對有線＼無線通信網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、協(xié)議、算法等方面進行建模仿真。OPNET Modeler是當(dāng)前業(yè)界領(lǐng)先的通信網(wǎng)絡(luò)仿真開發(fā)環(huán)境，可以以靈活用于設(shè)計和研究通信網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、協(xié)議和應(yīng)用。Modeler為通信網(wǎng)絡(luò)開發(fā)人員提供了建模、仿真以及分析的集成環(huán)境，大大減輕了編程以及數(shù)據(jù)分析的工作量。Modeler的面向?qū)ο蟮慕７椒ê蛨D形化的編輯器反映了實際網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)組建的結(jié)構(gòu)，因此實際的通信系統(tǒng)可以直觀的映射到模型中。Modeler支持所有網(wǎng)絡(luò)模型類型和技術(shù)，可以解決復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通信問題。

OPNET提供節(jié)點設(shè)計功能模塊，并且提供了豐富的模型庫，用戶可以按照自己的需求自定制節(jié)點，每一個節(jié)點按照網(wǎng)絡(luò)的七層結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一標準進行設(shè)計，可讀性以及可擴展性強。在進行網(wǎng)絡(luò)部署時，OPNET提供了簡單易讀的配置界面，可以方便用戶快速部署需要的網(wǎng)絡(luò)。OPNET采用離散事件驅(qū)動機制進行仿真，仿真速度快，精確度高，并且提供了多種數(shù)據(jù)可以采集，如丟包數(shù)，網(wǎng)絡(luò)延時，網(wǎng)絡(luò)碰撞次數(shù)等，可以根據(jù)實際需要進行選擇或設(shè)計采集量。OPNET仿真遵照首先選擇采集量，其次進行事件仿真，最后進行結(jié)果分析的步驟。

2 系統(tǒng)設(shè)計需求

2.1 OFDAM協(xié)議

OFDMA （Orthogonal Frequency Division Multiple Access

正交頻分多址是一種多址技術(shù)。OFDMA 多址接入系統(tǒng)將傳輸帶寬劃分成正交的互不重疊的一系列子載波集，將不同的子載波集分配給不同的用戶實現(xiàn)多址。OFDMA系統(tǒng)可動態(tài)地把可用帶寬資源分配給需要的用戶，很容易實現(xiàn)系統(tǒng)資源的優(yōu)化利用。由于不同用戶占用互不重疊的子載波集，在理想同步情況下，系統(tǒng)無多戶間干擾，即無多址干擾（MAI）。

2.2 DSR路由協(xié)議

動態(tài)源路由協(xié)議（Dynamic Source Routing Protocol， DSR）是一個專門為多跳無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的簡單且高效的路由協(xié)議。它能提供快速反應(yīng)式服務(wù)，確保數(shù)據(jù)分組的成功交付，即使節(jié)點移動或者網(wǎng)絡(luò)狀況變化也是如此。DSR路由協(xié)議由兩個主要機制組成：路由尋找（Route Discovery）機制和路由維護（Route Maintenance）機制. 在目標節(jié)點數(shù)較少，完整的路由表占用空間小，要求更快的判定傳輸路徑，因此不需要進行尋找路徑的過程，故采用DSR協(xié)議。

2.3 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)是最初用于軍事中的一種無線自組網(wǎng)技術(shù)，它最大的優(yōu)點在于不需要中心控制節(jié)點，本身具有自組織功能，能夠隨機幾個節(jié)點之間進行組網(wǎng)，并且支持多跳功能，其多跳功能是在對等的節(jié)點之間實現(xiàn)的，并不需要控制節(jié)點實現(xiàn)對外連接，其拓撲結(jié)構(gòu)是動態(tài)的，節(jié)點隨時可以退出網(wǎng)絡(luò)，加入網(wǎng)絡(luò)等，拓撲結(jié)構(gòu)隨之改變，具有非常強的靈活性。

3 OPNET仿真結(jié)果分析

3.1 仿真條件

本次仿真的節(jié)點數(shù)目為4個，每個節(jié)點的功率取1W，節(jié)點數(shù)據(jù)的發(fā)送地址為隨機發(fā)送，節(jié)點飛行高度為80000m，速度為7200m/s，幾點間的相互距離為500m到4Km之間，信號的收發(fā)頻率為1.2GHz—2.5GHz，采用OFDMA協(xié)議以及DSR路由協(xié)議，對其誤碼率和網(wǎng)絡(luò)時延進行仿真分析

3.2 仿真結(jié)果分析

網(wǎng)絡(luò)時延分析：

我們可以看到4個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)時延在0.0045s左右振動，網(wǎng)絡(luò)時延較小，在目標高速運動的情況下可以滿足信息的快速收發(fā)的要求。

節(jié)點接收機的誤碼率分析：

該次仿真的誤碼率峰值為0.17%，節(jié)點23的誤碼率較高，均值約為0.12%，節(jié)點14的誤碼率較低，均值約為0.03%，可以基本滿足信號的高質(zhì)量傳輸，保證信號的準確性。

4 展望

我國的數(shù)據(jù)鏈發(fā)展起步較晚，投入應(yīng)用的較少，與美國等發(fā)達國家相比有較大差距，多目標協(xié)同作戰(zhàn)數(shù)據(jù)鏈可以滿足有限個節(jié)點，運動速度較快，需要自行組網(wǎng)并且節(jié)點間可以高質(zhì)量通信的需求，可以廣泛應(yīng)用在制導(dǎo)導(dǎo)彈，無人偵察機，機群作戰(zhàn)等場景，為多目標協(xié)同作戰(zhàn)提供了高質(zhì)量的信息交換條件，多目標協(xié)同作戰(zhàn)數(shù)據(jù)鏈可以與其他數(shù)據(jù)鏈協(xié)作，提供更加強壯的戰(zhàn)場指揮神經(jīng)，最大限度的發(fā)揮作戰(zhàn)單元的能力！

目前數(shù)據(jù)鏈的技術(shù)尚未成熟，在信息的抗干擾，保密以及與地面進行有效的及時通信等方面還需進一步努力研究，數(shù)據(jù)鏈的應(yīng)用是大勢所趨，是實現(xiàn)信息化作戰(zhàn)的必備工具。

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