基于TDMA短波通信網(wǎng)絡(luò)的仿真

摘要：以采用TDMA接入方式的無(wú)線短波通信網(wǎng)絡(luò)為仿真對(duì)象，通過(guò)對(duì)TDMA工作原理的分析，根據(jù)TDMA工作方式，抽象出TDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的行為模式，應(yīng)用離散事件系統(tǒng)仿真方法中事件調(diào)度法仿真策略和面向?qū)ο蠼７椒ǎ瑢?duì)其建立了仿真模型，進(jìn)行了仿真流程的設(shè)計(jì)，并且介紹了在VC++下構(gòu)建短波通信網(wǎng)絡(luò)模型所需要的類定義。通過(guò)仿真數(shù)據(jù)的處理和分析，對(duì)影響網(wǎng)絡(luò)性能的各個(gè)參數(shù)做出了相應(yīng)的評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：TDMA；調(diào)度仿真策略；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；仿真模型

中圖分類號(hào)：TN91934；TP393.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004373X（2012）18004103

短波通信幾乎是惟一能夠提供抗毀的、廉價(jià)的遠(yuǎn)距并且?guī)捪鄬?duì)較寬的無(wú)線通信手段。因此對(duì)短波網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和性能的研究有著重要的意義[1]。目前，在軍用短波組網(wǎng)中使用最多的協(xié)議還是TDMA[2]，所以本文主要針對(duì)TDMA的組網(wǎng)方式加以研究，由于無(wú)線短波網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)行為具有隨機(jī)性，故這里采用建立仿真模型的方法來(lái)研究網(wǎng)絡(luò)性能。

1TDMA無(wú)線短波網(wǎng)的行為模式

在建立仿真模型之前，首先要分析TDMA無(wú)線短波網(wǎng)的行為模式[3]。網(wǎng)絡(luò)的行為可以視為按時(shí)序展開的一組事件[4 5]，這些事件導(dǎo)致狀態(tài)遷移。無(wú)線短波網(wǎng)絡(luò)的行為主要由以下事件構(gòu)成：

（1）報(bào)文到達(dá)，由各從站節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生報(bào)文，并在報(bào)文發(fā)送隊(duì)列中進(jìn)行排隊(duì)。

（2）報(bào)文開始發(fā)送，指節(jié)點(diǎn)在本站點(diǎn)所分配的時(shí)隙發(fā)送報(bào)文，由主站接收?qǐng)?bào)文，其他各站處于等待狀態(tài)。

（3）報(bào)文發(fā)送完畢，當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送完報(bào)文后由擁有下一個(gè)時(shí)隙的站點(diǎn)發(fā)送報(bào)文，如果是本站點(diǎn)已無(wú)報(bào)文發(fā)送，則處于空閑狀態(tài)，否則將繼續(xù)準(zhǔn)備發(fā)送報(bào)文。

（4）報(bào)文重發(fā)，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)在本時(shí)隙發(fā)送報(bào)文時(shí)，時(shí)隙時(shí)間到，而報(bào)文沒(méi)有發(fā)送完畢或者由于線路問(wèn)題造成報(bào)文丟失時(shí)，則此節(jié)點(diǎn)將在下一個(gè)幀的自己所擁有的時(shí)隙重發(fā)此報(bào)文。

由此可見，仿真無(wú)線短波網(wǎng)絡(luò)就是對(duì)報(bào)文的到達(dá)、傳送、離開等事件構(gòu)成的過(guò)程進(jìn)行仿真。

2仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1仿真模型[6]

通過(guò)對(duì)TDMA網(wǎng)絡(luò)行為模式的分析，假設(shè)仿真模型如下：

（1）各站點(diǎn)的報(bào)文到達(dá)是隨機(jī)的，服從泊松分布。

（2）網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線型，在網(wǎng)中選出一個(gè)站點(diǎn)作為主站，實(shí)施對(duì)網(wǎng)絡(luò)的組織與管理。這包括時(shí)鐘同步、網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)、用戶入網(wǎng)、退網(wǎng)、時(shí)隙分配等管理。主站在每個(gè)幀周期開始的第一個(gè)時(shí)隙發(fā)送同步信號(hào)和時(shí)隙分配表，在每個(gè)幀周期結(jié)束的最后一個(gè)時(shí)隙為新站入網(wǎng)時(shí)隙，在該時(shí)隙中未入網(wǎng)的新站可向主站提出申請(qǐng)，由主站在下一幀中為其分配時(shí)隙。如果已經(jīng)入網(wǎng)的某站準(zhǔn)備退出網(wǎng)絡(luò)，則該站在發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中置退網(wǎng)申請(qǐng)，主站收到申請(qǐng)后在下一時(shí)幀中不再為該站分配時(shí)隙。

（3）一個(gè)站點(diǎn)在一個(gè)幀的循環(huán)周期內(nèi)到達(dá)的報(bào)文在下一幀周期內(nèi)在屬于自己的時(shí)隙內(nèi)將發(fā)送完畢。

（4）存放報(bào)文的緩沖區(qū)大小不限。

2.2仿真流程

根據(jù)仿真模型，采用離散事件的仿真方法和排隊(duì)模型來(lái)對(duì)該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真。對(duì)于報(bào)文到達(dá)、報(bào)文發(fā)送和報(bào)文接收這些事件，采用事件表法進(jìn)行管理[79]。

仿真算法流程圖如圖1所示：