航空短波通信组网研究.pdf

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1、信息技术·177·航空短波通信组网研究李青峰1时瑞2李铁生3（1、空军第一航空学院训练部，河南信阳4640002、中国人民解放军95965部队，河北故城2538003、中国人民解放军93761部队，河北唐山063000)摘要：针对航空短波通信系统存在的网络间连通性差、信道带宽小、无线传输质量低、远程大容量通信手段匮乏、组网程度低、抗干扰手段少、管理手段落后等不足，介绍了国内外短波通信组网的先进技术及其特点，分析了短波通信组网的需求，提出了一种航空短波通信组网设计方案，并给出了方案实施方法及其运行方式。关键词：短波通

2、信；组网；抗干扰短波是指波长为10～100m的电磁波，其频率为3～30MHz。利用短波信道进行数据通信，具有传输距离远、受地形限制较小、不易遭受人为破坏等优点，有着广阔的应用前景。短波通信有不同的传播形式，如类似中长波的地波传播、靠电离层反射的天波传播。对于地波传播，不可避免地引入较大的地表衰减和较强的本地干扰，通常用于几十公里以内的通信。天波传播距离较远，但受电离层的影响较大，造成无线信道变化剧烈。电离层的变化、多径、干扰、传播损失、噪声、衰落、频偏等许多因素都会引起短波信道的变化，因此在考虑短波时就必须考虑短波

3、信道，不能简单地将其它频段上的网络结构及技术直接用于高频频段[1，2，3，4]。由于短波网络中有大量的可移动站点，造成网络情况不停变化，如节点的移动、甚至丢失等，再加上信道因素，因此短波网络具有网络拓扑图案的迅速变化和网络节点间链路的不确定性特征。与有线网络相比，短波网络的带宽较窄，可利用资源有限，在短波网络的组网设计中必须考虑这些特征。同时，也要考虑网络的可靠性和抗毁性，在较强的干扰和攻击的条件下保证网络的可用性。1国内外短波通信组网发展现状早期，国内外短波电台均作为单一设备使用，其原因主要是技术和需求的限制，进

4、入20世纪90年代后，ALE技术、数据链、数据通信、抗干扰通信以及互联网技术成熟应用，使得短波电台组网有了一定技术基础，与此同时，现代战争对信息交换、信息流量的要求也空前膨胀，信息化、网络化建设成为军队现代化建设的主题。在此期间，外军短波电台组网应用得到了长足发展，涌现出了多种典型应用网络[5，6，7]。图1地空短波通信网络架构1.1LONGFISH长鱼系统。LONGFISH长鱼系统是澳大利亚国家开发的海军HF高频网络，LONGFISH长鱼系统优点主要包括网帧，每时帧13个时隙，各地面台在发送上行广播数据分组，飞机

5、依络结构简单、易实现、具有最佳接入基站和选频能力、呼叫成功率和靠接收上行数据分组完成地面接入台站的选择、时间同步及注册本通信质量均有保障等。但也暴露出频繁发送导航音导致的基站隐蔽机的发送时隙。HFDL采用TDMA适合于数据业务的有效传输，并性不强、不能频繁更换基站仅适应于低速移动用户、业务模式以点具有选择通信频率和最佳接入基站能力，呼叫成功率和通信质量有对点为主造成的组/群通信支持性不强等缺点。保障。但HFDL系统对话音业务不适应，发送入网引导信号，容易暴1.2COTHEN系统。美国的COTHEN系统于1985年提

6、出，主要露，频繁更换频率或基站，存在寻找基站时间开销，突发业务很难支为商用/军用用户提供无线接入服务，系统最多可为235个用户提持；供服务，用户包括飞机、舰艇、指挥部以及许多美国联邦机构。2短波通信组网需求分析与方案设计COTHEN系统充分利用了原短波基础设施，费用低；具有最佳通信2.1短波通信组网需求分析。地空短波通信网要求在国土面积频率选择和最佳接入基站选择能力，通信质量有保障；分散布局，抗及周边3000Km内，为机载和地面用户提供可靠的话音、数据信息摧毁能力强；不发送入网引导信号，隐蔽性强。但由于采用异步AL

7、E的远距离传输和交换服务，要求如下：呼叫导致建链时间较长，地面找飞机较困难。a.远距离、高可靠、无盲区、全天候短波通信；b.具有很强的抗干1.3HFGCS系统。HFGCS短波全球通信网络是美国国防部专扰、抗摧毁能力；c.灵活指挥、快速反应能力；d.支持机载用户、地面为解决空军全球语音通信和数据传输而建设的项目。网络结构是在用户的话音、数据报及格式化消息服务；e.实现跨区可靠指挥，可与全球建设13个大型短波基站，每个基站大约有10～30部大功率其它网络进行信息交换和共享；f.支持接入地面军用固定电话、IP网（4kW）

8、短波电台，基站通过有线接入军用专网，无线链路和地面有络等多类用户的能力。线共同构成全球短波通信控制网，网络中心设在美国的安德鲁斯空2.2短波通信组网设计方案。为了满足对短波通信网的要求，航军基地。HFGCS能够进行最佳接入基站和通信频率选择，通信质量空短波通信网建设时，须对现有装备和系统进行集成改造，结合已有保证；能够处理多路呼叫同时接入(每个基站有多部短波