基于隨機(jī)接入的JTIDS抗毀性動(dòng)態(tài)接入算法

項(xiàng)慧慧， 劉家康， 匡鏡明

(1.鹽城工學(xué)院 信息工程學(xué)院， 江蘇，鹽城 224051；2.北京理工大學(xué) 信息與電子學(xué)院， 北京 100081)

?

基于隨機(jī)接入的JTIDS抗毀性動(dòng)態(tài)接入算法

項(xiàng)慧慧1， 劉家康2， 匡鏡明2

(1.鹽城工學(xué)院 信息工程學(xué)院， 江蘇，鹽城 224051；2.北京理工大學(xué) 信息與電子學(xué)院， 北京 100081)

基于隨機(jī)理論提出了一種能夠適應(yīng)JTIDS的節(jié)點(diǎn)數(shù)動(dòng)態(tài)變化的隨機(jī)接入算法. 基于隨機(jī)理論，分析和比較了競爭接入算法和隨機(jī)接入算法的抗毀性能，并進(jìn)行了理論驗(yàn)證；基于OPNET建立了競爭接入算法和隨機(jī)接入算法的仿真模型，通過仿真驗(yàn)證理論分析的合理性. 對隨機(jī)接入算法的抗毀性能進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明，算法能夠在不增加額外控制信息的情況下，動(dòng)態(tài)地適應(yīng)戰(zhàn)場環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，提高了接入的可靠性，同時(shí)保證了時(shí)效性.

聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息分發(fā)系統(tǒng)；隨機(jī)接入；動(dòng)態(tài)時(shí)分多址接入；抗毀性

聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息分發(fā)系統(tǒng)(joint tactical information distribution system， JTIDS)/Link-16是美軍于20世紀(jì)70年代中期，根據(jù)戰(zhàn)時(shí)各軍種內(nèi)數(shù)據(jù)鏈各自為陣、互不相通而造成的協(xié)同作戰(zhàn)能力差，開發(fā)的用于實(shí)現(xiàn)各軍種數(shù)據(jù)鏈的互聯(lián)互通，增強(qiáng)聯(lián)合作戰(zhàn)能力的綜合性數(shù)據(jù)鏈[1]，其通信容量、抗干擾能力、保密及導(dǎo)航定位性能都更高.

JTIDS一般是按照二叉樹方式將時(shí)隙劃分成時(shí)隙塊分配給各個(gè)NPG(網(wǎng)絡(luò)參與組,network participation group)，再將每個(gè)時(shí)隙塊中的時(shí)隙按照指定的接入模式分配給NPG中的每一個(gè)用戶[1-2]. 這里指定的接入模式包括輪詢接入模式、專有接入模式(dedicated access，DA)、競爭接入模式(contention access，CA)及時(shí)隙重分配接入模式[3]，其中前3種都屬于固定接入模式，只有時(shí)隙重分配接入模式屬于動(dòng)態(tài)接入模式. 目前對JTIDS接入算法的研究工作[4]，大多是基于固定時(shí)隙分配開展. 對于動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配算法的研究工作[5]，則是在改變JTIDS原有幀結(jié)構(gòu)和增加消息類型的基礎(chǔ)上，提出動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配算法，優(yōu)點(diǎn)是可以通過調(diào)整幀結(jié)構(gòu)提升動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配算法對于JTIDS的適應(yīng)性，但由于JTIDS是在特定情況和特定背景下提出的，改變幀結(jié)構(gòu)會(huì)降低JTIDS的時(shí)效性和實(shí)時(shí)性，而增加消息類型則會(huì)給JTIDS增加額外的負(fù)擔(dān).

因此，本文在不改變JTIDS原有TDMA體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出一種基于隨機(jī)接入思想的動(dòng)態(tài)接入算法——STDMA(隨機(jī)時(shí)分多址接入,stochastic TDMA).

1 STDMA算法的思想

STDMA算法基于JTIDS網(wǎng)絡(luò)中J序列消息中的參與者精確定位與識別(precise participant locat-ion and identification, PPLI)消息獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅲ?jù)此調(diào)整節(jié)點(diǎn)的接入方式. 隨機(jī)接入算法的思想：各節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的參與者精確定位與識別(precise participant location and identification，PPLI)消息[1-2]，確定與自己共用同一時(shí)隙塊的節(jié)點(diǎn)數(shù)，亦即屬于同一NPG的節(jié)點(diǎn)數(shù). 由于JTIDS一般為視距通信[1-2]，因此與某個(gè)節(jié)點(diǎn)共用同一時(shí)隙塊[1]的節(jié)點(diǎn)數(shù)也可以認(rèn)為是該節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)數(shù). 當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)有消息發(fā)送時(shí)，該節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)自身的鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)及此前發(fā)送信息的數(shù)量，按照特定的公式計(jì)算隨機(jī)接入概率，并據(jù)此判斷是否發(fā)送消息. STDMA算法的抗毀性即體現(xiàn)在可以根據(jù)節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)調(diào)整其對應(yīng)的接入概率，從而維持網(wǎng)絡(luò)性能的穩(wěn)定性.

STDMA算法的機(jī)制如圖1所示.

2 隨機(jī)接入機(jī)制(SA)

網(wǎng)絡(luò)要正常工作，首先要保證連通性，對于JTIDS尤其需要如此. 要保證網(wǎng)絡(luò)的連通性，對網(wǎng)絡(luò)的平均度(平均鄰節(jié)點(diǎn)數(shù))及連通度都有要求. 根據(jù)參考文獻(xiàn)[6-7]中的分析，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)對連通性的要求以及無線網(wǎng)絡(luò)對干擾的承載能力，網(wǎng)絡(luò)的平均鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)存在最大值及最小值的限制. 根據(jù)參考文獻(xiàn)[8-9]中的分析可知，在特定網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案下，網(wǎng)絡(luò)的平均鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)存在最佳值. 對于JTIDS，這些值都必須在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程中確定.

由于JTIDS網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)并不是完全對等的，因此各個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)并不完全相同. 假設(shè)在某種網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)為Ni(t)，下標(biāo)i代表節(jié)點(diǎn)，變量t表示該數(shù)值會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程及節(jié)點(diǎn)移動(dòng)而變化.

每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要統(tǒng)計(jì)本節(jié)點(diǎn)已發(fā)送的消息數(shù)，用Bi(t)表示，且0≤Bi(t)≤K，Bi(t)∈Z，其中最大值K在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程中確定. 若節(jié)點(diǎn)在某一時(shí)刻沒有消息發(fā)送，則Bi(t)加1；若節(jié)點(diǎn)在某一時(shí)刻發(fā)送了數(shù)據(jù)，則Bi(t)減1，減到0為止. 因此，節(jié)點(diǎn)發(fā)送概率的調(diào)整由參數(shù)Ni和Bi(t)決定，某個(gè)節(jié)點(diǎn)i的接入概率為

(1)

式(1)表明：若節(jié)點(diǎn)在某一時(shí)刻沒有消息發(fā)送，則下一時(shí)刻該節(jié)點(diǎn)競爭到發(fā)送時(shí)隙的成功概率增大，即可以發(fā)送消息的概率增大；反之亦然. 這也符合實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況. JTIDS網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送周期性消息的節(jié)點(diǎn)的接入概率會(huì)較小，而發(fā)送突發(fā)性消息的節(jié)點(diǎn)的接入概率則較大，因此接入概率在不降低周期性消息傳輸?shù)那闆r下，提高了發(fā)送突發(fā)性消息的時(shí)效性和成功率. 在下面的公式推導(dǎo)中，為了簡化，用pi代替pi(t).

若網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)較多，即N較大時(shí)，在相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)也隨之增多，即Ni也較大，則式(1)展開后的第二項(xiàng)及以后各項(xiàng)可以忽略，則有

(2)

對于JTIDS的競爭接入模式[3]，Bi(t)=0，根據(jù)式(1)，則有

(3)

在隨機(jī)接入機(jī)制中，假設(shè)某個(gè)節(jié)點(diǎn)i發(fā)送消息的概率為pidata. 發(fā)送消息之前，節(jié)點(diǎn)i根據(jù)[0，1]均勻分布產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)RA_NUM，若RA_NUM

綜上所述，Ni(t)個(gè)節(jié)點(diǎn)中有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息的概率為

(4)

式(4)對pi求導(dǎo)

(5)

根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，假設(shè)Ni(t)>1，0

(6)

由式(6)可得出：若節(jié)點(diǎn)i始終有消息發(fā)送，可以通過設(shè)置節(jié)點(diǎn)的接入概率為1/Ni(t)，盡可能地增大節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息的概率. 若節(jié)點(diǎn)并不總是有消息發(fā)送，可以通過調(diào)整每個(gè)節(jié)點(diǎn)平均發(fā)送數(shù)據(jù)的概率來提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量.

綜合式(2)(6)，可得

(7)

據(jù)此可以通過調(diào)整pidata以確定K的取值.

3 隨機(jī)接入機(jī)制的性能分析

通過分析時(shí)隙利用率、平均發(fā)送時(shí)間間隔和信道接入延遲，比較CA和SA的性能.

3.1 時(shí)隙利用率(time slot usage，TSU)

無論是CA算法還是SA算法，都會(huì)出現(xiàn)有些時(shí)隙不發(fā)送消息，而有些時(shí)隙卻需要發(fā)送兩個(gè)或多個(gè)消息的情況. 因此，TSU的定義為：沒有消息發(fā)送的時(shí)隙數(shù)所占的比例，發(fā)送一條消息的時(shí)隙數(shù)所占的比例，發(fā)送兩條消息的時(shí)隙數(shù)所占的比例等.

3.1.1 CA算法

假設(shè)N個(gè)節(jié)點(diǎn)競爭共享s個(gè)時(shí)隙，則每個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠發(fā)送消息的概率為1/s. 假設(shè)所有節(jié)點(diǎn)的發(fā)送相互獨(dú)立，則在某個(gè)時(shí)隙內(nèi)，N個(gè)節(jié)點(diǎn)中有任意k個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送，其它N-k節(jié)點(diǎn)“靜默”的概率為

.(8)

因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)只能發(fā)送一條消息，因此參數(shù)k亦即為一個(gè)時(shí)隙內(nèi)需要發(fā)送的消息數(shù).

3.1.2 SA算法

同CA算法的分析，得出

(9)

將式(1)帶入式(9)，令Bi(t)=B，并化簡得出

(10)

在N→∞時(shí)，式(10)的極限為

(11)

結(jié)合泊松分布[10]的定義，即：當(dāng)N較大時(shí)，式(11)服從參數(shù)為1+B的泊松分布.

式(8)和(10)的仿真結(jié)果分別如圖2所示. 結(jié)論：相比于CA算法，SA算法通過調(diào)整節(jié)點(diǎn)的接入概率，從而控制每個(gè)時(shí)隙內(nèi)需要傳輸?shù)南?shù)，降低了碰撞概率，并保持TSU的恒定，從而避免對物理層的傳輸方式產(chǎn)生影響.

圖2中的橫坐標(biāo)為每個(gè)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送的消息數(shù)k，縱坐標(biāo)為時(shí)隙利用率ηTSU.

3.2 平均發(fā)送間隔(average transmission interval，ATI)

ATI的定義：平均每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息的時(shí)間間隔，即消息更新速率[2]. 對于CA和SA算法，由于共享同一時(shí)隙塊的節(jié)點(diǎn)之間可能存在接入碰撞，因此ATI由共享同一時(shí)隙塊的節(jié)點(diǎn)數(shù)決定.

3.2.1 CA算法

JTIDS的一幀時(shí)長為12 s，包含1 536個(gè)時(shí)隙[2]，假設(shè)被分為α個(gè)共享時(shí)隙塊，共享同一時(shí)隙塊的節(jié)點(diǎn)數(shù)為β，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)每幀只發(fā)送一次消息. 某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的消息若要被其它節(jié)點(diǎn)接收到，則共享同一時(shí)隙塊的其它節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)隙必須處于“靜默”狀態(tài)，概率為(1-α/1 536)β，則某個(gè)節(jié)點(diǎn)的平均發(fā)送時(shí)間間隔為1/(1-α/1 536)β. 由于一幀中每個(gè)相鄰時(shí)隙塊之間的時(shí)間間隔為12/α，則在β個(gè)節(jié)點(diǎn)共享同一時(shí)隙塊的情況下，平均每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送間隔為

(12)

3.2.2 SA算法

共享同一時(shí)隙塊的其它節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)隙塊都處于“靜默”狀態(tài)的概率為pi(1-pi)β，此時(shí)平均每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)送間隔為1/pi(1-pi)β個(gè)時(shí)隙. 因?yàn)槊總€(gè)時(shí)隙長度為(12/1 536)s，因此，SA算法中節(jié)點(diǎn)的平均發(fā)送間隔為

(13)

式中pi如式(1)所示.

圖3中的橫坐標(biāo)為節(jié)點(diǎn)數(shù)N，縱坐標(biāo)為平均發(fā)送間隔T(單位為s).

式(12)和(13)的仿真結(jié)果分別如圖3所示. 結(jié)論：節(jié)點(diǎn)數(shù)增多，在相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)也增多，SA算法可以通過調(diào)整節(jié)點(diǎn)的接入概率平衡各個(gè)節(jié)點(diǎn)的ATI，體現(xiàn)了SA算法對節(jié)點(diǎn)數(shù)變化的動(dòng)態(tài)適應(yīng)特性，亦即體現(xiàn)了SA算法的抗節(jié)點(diǎn)毀傷的性能. 而CA算法的競爭時(shí)隙池在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)階段即被確定，因此隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)增多，必然導(dǎo)致ATI增大，時(shí)效性降低.

3.3 信道接入延遲(channel access delay， CAD)

如圖4所示，若節(jié)點(diǎn)在第n個(gè)時(shí)隙塊的第TSN個(gè)時(shí)隙發(fā)送消息，下一次在第n+1個(gè)時(shí)隙塊的第一個(gè)時(shí)隙塊發(fā)送消息，則定義節(jié)點(diǎn)的信道接入間隔為1. 若節(jié)點(diǎn)在第n個(gè)時(shí)隙塊的第一個(gè)時(shí)隙發(fā)送消息，下一次在第n+1時(shí)隙塊的第TN個(gè)時(shí)隙發(fā)送消息，則定義節(jié)點(diǎn)的信道接入間隔為2TN-1.

信道接入延遲(CAD)=信道接入間隔×?xí)r隙長度.

3.3.1 CA算法

若節(jié)點(diǎn)的接入間隔為l，當(dāng)1≤l≤N時(shí)，節(jié)點(diǎn)的接入間隔為l的概率為

(14)

若N+1≤l≤2N-1，則節(jié)點(diǎn)的接入間隔為l的概率為

(15)

當(dāng)k=0，2TN時(shí)，

(16)

綜合式(14)到(16)，得到CA算法下的接入間隔的概率分布：

(17)

3.3.2 SA算法

由于綜合考慮節(jié)點(diǎn)的需要發(fā)送的消息量及發(fā)送消息的歷史記錄，因此，SA算法的信道接入延遲由節(jié)點(diǎn)的輪流發(fā)送以及隨機(jī)接入引起的. 在SA算法中，節(jié)點(diǎn)發(fā)送一次消息后，經(jīng)過l個(gè)時(shí)隙再次發(fā)送的概率服從二項(xiàng)分布：

(18)

式(17)和(18)的仿真結(jié)果如圖5所示. 結(jié)論：CA算法下，若競爭時(shí)隙池中的時(shí)隙數(shù)越多，則節(jié)點(diǎn)的平均信道接入延遲會(huì)越大，并且與節(jié)點(diǎn)數(shù)無關(guān). 但在SA算法下，平均信道接入延遲基本小于5個(gè)時(shí)隙，滿足JTIDS對于延時(shí)的要求[1].

圖5的橫坐標(biāo)為兩次發(fā)送的間隔時(shí)隙數(shù)，縱坐標(biāo)為對應(yīng)的概率.

4 網(wǎng)絡(luò)仿真模型及結(jié)果分析

4.1 網(wǎng)絡(luò)仿真模型

基于OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件[11]建立網(wǎng)絡(luò)仿真模型，如圖6所示. 通過分析可知，CA算法的性能與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無關(guān)，而SA算法的性能與節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)有關(guān)，因此統(tǒng)一采用圖6所示的仿真模型.

仿真參數(shù)設(shè)置：

① 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：節(jié)點(diǎn)的傳輸半徑分別為75，150，300 km；節(jié)點(diǎn)數(shù)分別為31，50，101[12].

② 業(yè)務(wù)量設(shè)置：以單一消息類型PPLI消息為例，采用均勻分布模型產(chǎn)生消息，時(shí)間間隔分別為0.5 s.

③ TDMA參數(shù)設(shè)置：JTIDS的時(shí)隙塊由時(shí)隙組(set)、重復(fù)率r(recurrence rate number，RRN)和起始索引號(initial slot index)共同決定，表示為ISN-Set-RRN[1,12]. 并定義接入速率v(access rate，AR)為每幀中包含的競爭時(shí)隙池?cái)?shù)，因此競爭時(shí)隙池包含的時(shí)隙數(shù)為2r-6.

④ 性能比較：比較相同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，CA算法和SA-CTDMA算法的網(wǎng)絡(luò)性能，即：平均每秒發(fā)生碰撞的消息數(shù)、全網(wǎng)平均投遞率和全網(wǎng)平均端到端延時(shí)，具體定義見參考文獻(xiàn)[12].

4.2 CA和SA算法性能比較

參數(shù)設(shè)置：B=0，r=15，v=64，節(jié)點(diǎn)數(shù)為31，在CA算法的基礎(chǔ)上加上SA算法的接入控制，仿真結(jié)果如圖7所示.圖7中的橫坐標(biāo)為仿真時(shí)間，縱坐標(biāo)為網(wǎng)絡(luò)性能的仿真結(jié)果.

由圖7可見：SA算法根據(jù)節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)調(diào)整對應(yīng)的接入概率，從而極大地降低了CA算法導(dǎo)致的沖突特性，同時(shí)降低了傳輸延時(shí). 由仿真結(jié)果也可以看出，SA算法在降低碰撞概率的同時(shí)，保證了網(wǎng)絡(luò)的時(shí)效性(延時(shí)小)和完成性(投遞率高)，完全可以作為CA算法的補(bǔ)充，用于JTIDS網(wǎng)絡(luò).

4.3 SA算法的抗毀性

仿真結(jié)果如表1～表3所示.

表2 全網(wǎng)平均端到端延時(shí)

由表1，2可見：SA算法下，可以通過調(diào)整節(jié)點(diǎn)的接入概率來適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)的動(dòng)態(tài)變化，從而降低碰撞概率，并維持網(wǎng)絡(luò)的時(shí)效性. 仿真結(jié)果體現(xiàn)了SA算法對于拓?fù)溥B通度[13]的適應(yīng)性，亦即體現(xiàn)了SA算法的抗毀性能.

表3 全網(wǎng)平均投遞率

5 結(jié)束語

在對JTIDS系統(tǒng)時(shí)分多址接入技術(shù)深入研究的基礎(chǔ)上，基于隨機(jī)理論，提出了一種能夠適應(yīng)節(jié)點(diǎn)數(shù)動(dòng)態(tài)變化的簡單且高效的隨機(jī)接入算法(SA)，并進(jìn)行了理論分析和仿真驗(yàn)證.

本文提出的隨機(jī)接入算法的最大特點(diǎn)是完全基于JTIDS的時(shí)幀結(jié)構(gòu)和已有的通信消息，在不增加網(wǎng)絡(luò)額外負(fù)載的情況下，進(jìn)行信息的收集和接入控制，使得接入算法能夠動(dòng)態(tài)地適應(yīng)戰(zhàn)場環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，提高了接入算法的可靠性，同時(shí)保證了時(shí)效性. 由于接入算法直接決定了JTIDS的完成性和時(shí)效性，本文提出的隨機(jī)接入算法可以作為JTIDS現(xiàn)有接入算法的補(bǔ)充，并為JTIDS的抗毀性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究提供了參考.

[1] 駱光明.數(shù)據(jù)鏈——信息系統(tǒng)連接武器系統(tǒng)的捷徑[M].北京:國防工業(yè)出版社,2008.

Luo Guangming. Data links-shortcut for connection between information systems and weapon systems[M]. Beijing: National Defense Industrial Press, 2008. (in Chinese)

[2] NATO. STANAG 5516 Edition 3, tactical data exchange-link 16[S]. [S.l.]: The MITRE Corporation Documentation, 1999:88-106.

[3] 劉強(qiáng).基于排隊(duì)論的JTIDS網(wǎng)絡(luò)接入算法[J].火力與指揮控制,2011,36(11):141-146，150.

Liu Qiang. Research on network access algorithms of JTIDS based on queuing theory[J]. Fire Control & Command Control, 2011,36(11):141-146,150. (in Chinese)

[4] 任培.戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈傳輸時(shí)延及其作戰(zhàn)效果影響分析方法研究[D].北京：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué),2009.

Ren Pei. Research on the methods for analyzing transmitting time delay of tactical datalink and its influences on operational effects[D]. Beijing: National University of Defense Technology, 2009. (in Chinese)

[5] 林山.戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈MAC協(xié)議研究與仿真[D].成都：電子科技大學(xué),2011.

Lin Shan. Research on the MAC protocol of tactical datalink and simulation[D]. Chengdu: University of Electronic Science and Technology of China, 2011. (in Chinese)

[6] Bettstetter C. On the minimum node degree and connectivity of a wireless multihop network[C]∥Proceedings of the ACM MobiHoc. Lausanne, Switzerland: ACM Press, 2002:80-91.

[7] Bettstetter C. On the connectivity of Ad hoc networks[J]. Computer Journal, 2004,47(4):432-447.

[8] Silvester J, Kleinrock L. Optimum transmission radii for packet radio networks or why six is a magic number[C]∥Proceedings of the National Telecommunications Conference. Birmingham, Alabama: [s.n.], 1978:04.03.01-04.03.05.

[9] Zorzi M, Pupolin S. Optimum transmission ranges in multihop packet radio networks in the presence of fading[J]. IEEE Transactions on Communications, 1995,43(7):2201-2205.

[10] 盛驟.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M].北京:高等教育出版社, 2001.

Sheng Zhou. Probability and mathematical statistics[M]. Beijing: Higher Education Press, 2001. (in Chinese)

[11] 陳敏.OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.

Chen Min. OPNET network simulation[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2004. (in Chinese)

[12] 劉強(qiáng).戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈關(guān)鍵技術(shù)及分布式仿真系統(tǒng)研究[D].北京：北京理工大學(xué),2007.

Liu Qiang. Research on several key technologies and distributed simulation system of tactical data link network[D]. Beijing: Beijing Institute of Technology, 2007. (in Chinese)

[13] 項(xiàng)慧慧,劉家康,匡鏡明,等.陰影衰落環(huán)境中移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)連通度分析及仿真[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào),2010,30(5):557-561.

Xiang Huihui, Liu Jiakang, Kuang Jingming, et al. Analysis and simulation of connectivity of mobile Ad hoc networks in shadow fading environment[J]. Transaction of Beijing Institute of Technology, 2010,30(5):557-561. (in Chinese)

(責(zé)任編輯：劉芳)

An Invulnerable Dynamic Access Algorithm of JTIDS Based on Stochastic Access

XIANG Hui-hui1， LIU Jia-kang2， KUANG Jing-ming2

(1.School of Information Engineering， Yancheng Institute of Technology， Jiangsu, Yancheng 224051， China 2.School of Information and Electronics， Beijing Institute of Technology， Beijing 100081， China)

An stochastic access algorithm, which can adapt to change of the number of nodes in JTIDS, was proposed based on stochastic theory. First, the invunerability of contention access (CA) and stochastic access (SA) were analyzed mathematically and simulated. Then, the network simulation model of CA and SA was built to verify the rationality of mathematical analysis above. Lastly, the invulnerability of SA was simulated, and the simulation results prove that this algorithm can adapt to network topology change in the battlefiled, and improve reliablity while assure timeliness.

joint tactical information distribution system (JTIDS); sochastic access; dynamic TDMA; invulnerability

2013-05-25

國家部委預(yù)研項(xiàng)目(A2220060034)

項(xiàng)慧慧(1984—)，女，博士，講師，E-mail:xhh_1984@aliyun.com.

TN 915.02

A

1001-0645(2016)01-0081-07

10.15918/j.tbit1001-0645.2016.01.015