基于TDMA短波通信網絡的仿真

摘要：以采用TDMA接入方式的無線短波通信網絡為仿真對象，通過對TDMA工作原理的分析，根據TDMA工作方式，抽象出TDMA無線網絡的行為模式，應用離散事件系統仿真方法中事件調度法仿真策略和面向對象建模方法，對其建立了仿真模型，進行了仿真流程的設計，并且介紹了在VC++下構建短波通信網絡模型所需要的類定義。通過仿真數據的處理和分析，對影響網絡性能的各個參數做出了相應的評價。

關鍵詞：TDMA；調度仿真策略；無線網絡；仿真模型

中圖分類號：TN91934；TP393.11文獻標識碼：A文章編號：1004373X（2012）18004103

短波通信幾乎是惟一能夠提供抗毀的、廉價的遠距并且帶寬相對較寬的無線通信手段。因此對短波網絡技術和性能的研究有著重要的意義[1]。目前，在軍用短波組網中使用最多的協議還是TDMA[2]，所以本文主要針對TDMA的組網方式加以研究，由于無線短波網絡非常復雜，網絡行為具有隨機性，故這里采用建立仿真模型的方法來研究網絡性能。

1TDMA無線短波網的行為模式

在建立仿真模型之前，首先要分析TDMA無線短波網的行為模式[3]。網絡的行為可以視為按時序展開的一組事件[4 5]，這些事件導致狀態遷移。無線短波網絡的行為主要由以下事件構成：

（1）報文到達，由各從站節點產生報文，并在報文發送隊列中進行排隊。

（2）報文開始發送，指節點在本站點所分配的時隙發送報文，由主站接收報文，其他各站處于等待狀態。

（3）報文發送完畢，當一個站點發送完報文后由擁有下一個時隙的站點發送報文，如果是本站點已無報文發送，則處于空閑狀態，否則將繼續準備發送報文。

（4）報文重發，當一個節點在本時隙發送報文時，時隙時間到，而報文沒有發送完畢或者由于線路問題造成報文丟失時，則此節點將在下一個幀的自己所擁有的時隙重發此報文。

由此可見，仿真無線短波網絡就是對報文的到達、傳送、離開等事件構成的過程進行仿真。

2仿真系統設計與實現

2.1仿真模型[6]

通過對TDMA網絡行為模式的分析，假設仿真模型如下：

（1）各站點的報文到達是隨機的，服從泊松分布。

（2）網絡的拓撲結構采用總線型，在網中選出一個站點作為主站，實施對網絡的組織與管理。這包括時鐘同步、網絡啟動、用戶入網、退網、時隙分配等管理。主站在每個幀周期開始的第一個時隙發送同步信號和時隙分配表，在每個幀周期結束的最后一個時隙為新站入網時隙，在該時隙中未入網的新站可向主站提出申請，由主站在下一幀中為其分配時隙。如果已經入網的某站準備退出網絡，則該站在發送的數據幀中置退網申請，主站收到申請后在下一時幀中不再為該站分配時隙。

（3）一個站點在一個幀的循環周期內到達的報文在下一幀周期內在屬于自己的時隙內將發送完畢。

（4）存放報文的緩沖區大小不限。

2.2仿真流程

根據仿真模型，采用離散事件的仿真方法和排隊模型來對該網絡進行仿真。對于報文到達、報文發送和報文接收這些事件，采用事件表法進行管理[79]。

仿真算法流程圖如圖1所示：