无人机宽带数据链多址接入协议研究

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1、第28卷第12期2011年12月计算机应用研究ApplicationResearchofComputemV01．28No．12Dec：201l无人机宽带数据链多址接入协议研究肖楠，梁俊，赵尚弘，仝海波(空军工程大学电讯工程学院，西安710077)摘要：针对无人机宽带数据链的组网特点和固定TDMA协议无法满足网络拓扑动态变化的缺点，引入按需分配机制，提出了一种能够支持QoS的DA一’I'DMA多址接入协议。利用Little定理和排队论等相关知识对协议性能进行了理论推导，重点研究了网络吞吐量和时延变化。最后利用OPNET对协议进行了仿真

2、分析，结果表明，DA．TDMA协议能够很好地满足不同优先级业务共存条件下的时延和吞吐量要求。关键词：无人机；宽带数据链；多址接入；协议；OPNET中图分类号：TN915文献标志码：A文章编号：1001．3695(2011)12．4698．04doi：10．3969／i．issn．1001．3695．2011．12．079StudyonmultipleaccessprotocolofunmannedaerialvehiclesbroadbanddatalinkXIAONan，LIANGJun，ZHAOShang．hong，TONGHa

3、i-bo(TelecommunicationEngineeringInstitute，AirForceEngineeringUniversity，xi’dn710077，China)Absll'act：111i8paperintroducedthedistributionaccordingtoneedmechanismandproposedanewprotocolsupportedQoSnamedDA-TDMAinaUusiontothecharactersofUAVbroadbanddata,linknetworkingandsh

4、ortcomingsofthefixedTDMAwhichwasunabletosatisfythechan舀ngofnetworktopology．’rheperformancesofDA-TDMA，especiallythethroughputanddelaychangingwerededucedtheoreticallyaccbrdlngtotheLittletheoremandqueuingtheoryere．Finally，simulatedtheDA-TDMAprotocolbyOPNET．Andresultsindic

5、atethatitcansaasfythethroughputanddelaydemandsfinewithdifferentpriori·tiesofpackets．Keywords：UAV(unmannedaerialvehicles)；broadbanddatalink；multipleaccess；protocol；0蹦髓无人机(UAV)是当今世界军用武器发展的一个热点。在现代高技术条件下的陆、海、空、天、电“五维一体”的战争中，UAV的使用将越来越广泛，这类飞机既能执行各种非杀伤性任务，又能执行各种软、硬杀伤任务⋯。宽带数

6、据链在现代战争中发挥着极其重要的作用，数据链的建设是信息化战争发展的重要标志之一，数据链的应用水平在很大程度上决定着信息化战争的水平和能力。信息化武器的一个重要特点就是武器平台之间实现横向组网，并融入信息网络系统，达成信息资源共享，从而最大程度提高武器平台的效能。目前美军数据链体系中占据主导地位的主要有Link4、Linkl1、Linkl6和Link22等，这些数据链采用的多址接入协议方式分别为指令／回应协议、轮询协议和固定TDMA协议等睛j。其中，TDMA多址接太方式占用频率资源少、抗干扰性好，在数据链的开发和研制中受到了越来越多

7、的重视。但是，固定时隙分配TDMA为每个节点分配了一组永久唯一的传输时隙，不论本节点是否发送数据，其他节点都不能占用。因此，随着网络规模的增大，数据包的端到端的时延也会增加，无法满足对时延要求高的业务j当阙络拓扑动态变化时，由于部分节点的中途退网会造成大量时隙空阙，信道利用率降低，无法满足无天机动态组网的需求。1

8、，本文沿用TDMA中时隙的概念并结合卫星通信系统中常见的按需分配(DAMA,)机制，提出一种支持QoS的DA．TDMA—————————————_—————————-二——一●，“，的协议，以适应无人机数据链的维髑特点。1

9、协议描述无人机宽带数据链的网络结构如图1所示。图中，空中节点和地面节点构成了分布式、单跳的网络形式。针对无人机宽带数据链的组网特点和应用需求，本文提出了一种支持QoS的多址接入协议方案——DA．TDMA协议。该协议设计韵基本思想为：在