艦船短波自適應通信網絡組織問題研究

李有才，鄭春弟，黃 強

(1.海軍陸戰學院，廣州 510430；2.解放軍91715部隊,廣州 510438)

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艦船短波自適應通信網絡組織問題研究

李有才1，鄭春弟1，黃 強2

(1.海軍陸戰學院，廣州 510430；2.解放軍91715部隊,廣州 510438)

自適應通信是提高通信雙方建鏈速度、增強反偵察抗干擾能力的有效通信手段。分析了艦船短波自適應通信組網涉及的基本參數，研究了網絡組織基本方法及其性能、效率，明確了網絡組織存在的問題，提出了相應的對策措施。

網絡組織；自適應通信；艦船通信

0 引 言

短波自適應從廣義上講是指短波通信系統具有適應外界通信條件變化的能力。通信系統主要指無線電收發信系統、天線系統、電源系統。通信外界條件包括傳播媒質條件，大氣噪聲，自然、天電干擾，人為干擾和傳播的信息形式等[1]。短波自適應系統是把實時信道估值技術與通信技術融為一體，具有鏈路質量分析(LQA)和自動建立通信鏈路(ALE)的典型功能，是一種克服短波信道隨機性、提高短波通信可靠性的新技術[2]。隨著自適應技術的不斷發展，目前，短波自適應通信系統具有通信鏈路單向、雙向探測，單呼、網呼、全呼鏈路連接，同頻、異頻等多種通信形式，有利于通信雙方建鏈速度的提升，有利于反偵察、抗干擾能力的增強。文章通過短波自適應通信網絡組織基本參數分析，研究了其網絡組織的基本方法，指出了當前網絡組織中存在的具體問題，提出了相應的對策措施。

1 短波自適應通信組網涉及的基本參數

短波自適應通信是艦船常用的通信方式，廣泛應用于海陸遠程通信、艦船協同通信，但由于短波自適應信道受電離層傳輸媒介、導頻探測選頻技術、實時信道估值設計、自適應選頻參數確定、自適應網絡組織形式等因素影響，具有不確定性與不穩定性，給系統的網絡組織帶來一定的難度。短波自適應通信組網涉及的基本參數包括自適應選頻類型、自適應選頻參數、自適應選頻頻率數、自適應選頻時間、自適應呼叫形式、自適應掃描信道等[3]，其參數概念、作用及當前艦船運用情況如表1所示。

表1 短波自適應通信組網涉及的基本參數

2 艦船短波自適應通信網絡結構形式

隨著短波自適應通信技術的不斷發展，自適應電臺大量應用于海上艦船及海上航運、海上執法等民用船舶，其自適應信號調制方式、自適應通信協議以及自動鏈路建立技術基本成熟，能夠構建互聯互通的自適應通信網絡結構形式。自適應最佳信道選擇方式有自適應單向探測和雙向交換探測2種方式，自適應呼叫形式有單呼、網呼、全呼3種形式。因此，短波自適應電臺組網方法有單向(雙向)單呼、單向(雙向)星型網呼縱式、單向(雙向)網狀網呼橫式(縱橫式)、單向通播全呼縱式9種網絡結構形式，單向單呼、單向網呼、單向全呼、雙向單呼、雙向網呼網絡組織基本概念、典型特點、性能與效能比較如表2所示。

表2 短波自適應通信組網方法及其性能、效率比較

目前艦船短波自適應電臺按網絡結構區分有專向、星形(縱式)網、網狀(橫或縱橫式)網和通播(縱式)網4種基本網絡結構形式，任何一種通信網絡形式都是以這4種網絡結構為基礎構成[4]。

專向網：遠程戰略、戰役短波自適應通信以專向網為主，啟用大功率、單邊帶自適應方式。在很多情況下，對于單一信道，由于短波天波傳播多徑特點，在某一方向或距離上信道質量可能很好，而在另一方向或距離上則可能較差，因此，考慮遠程戰略、戰役短波自適應通信的重要性，不同方向組成不同的自適應專向。短波自適應專向網根據選擇信道探測形式的不同可分為單向探測專向和雙向探測專向2種網絡組織結構形式，如圖1所示。

圖1 短波自適應通信專向網絡組織結構示意圖

星形網：星形網其實是一個縱式網，一般由主臺發起呼叫，建立主臺與各屬臺間的縱式通信網絡。星形網是一個預先排列好的臺站集合體，各臺站都與主叫臺建立鏈路并進行通信，大多數情況下只有主叫臺具有網絡控制站功能，其它臺站為屬臺，主叫臺通過網絡地址，迅速有效地與各臺站同時或近乎同時地建立起聯系，各臺站存儲與此網絡地址相連的有關響應順序和定時信息，主叫臺根據需要選擇統一時隙寬度，以便各臺順序應答，避免碰撞。考慮自適應選擇信道探測形式的不同，星形網同樣可分為單向網呼星型和雙向網呼星型2種網絡組織結構形式，如圖2所示。

圖2 短波自適應通信星型網絡組織結構示意圖

通播網：通播網其實也是縱式網，但與星形縱式網不同，它是一個非預先排列好的臺站集合體。通播網一般由指揮所(或作戰地域級別最高電臺)作為控制中心，通過全呼地址進行呼叫，通播網不能預置時隙，不需要任何目標臺給予響應，不管是附加有網絡地址的臺站，還是沒有附加網絡地址的臺站，在某一信道收到這種通播呼叫，都應停止掃描接收，并迅速與主呼臺建立通信鏈路，因此，通播網只有單向全呼一種網絡組織結構形式，如圖3所示。

圖3 短波自適應通信通播網絡組織結構示意圖

網狀網：網狀網與星形網相似，同樣是一個預先排列好的臺站集合體，任何臺站都有網絡控制功能，都可以發起網絡呼叫，建立互通鏈路并進行通信。網狀網同樣通過網絡地址實現組網呼叫，各臺站存儲與此網絡地址相連的有關響應順序和定時信息，主叫臺根據需要，選擇統一時隙寬度，保證各臺順序應答，避免碰撞。如果網內不規定某個臺站行使網絡控制權，各臺站都平等，這種網狀網就是一個橫式網，如果規定某臺站行使網絡控制權，那就是一個縱橫式網。考慮自適應選擇信道探測形式的不同，網狀網可分為單向網呼橫式、單向網呼縱橫式、雙向網呼橫式、雙向網呼縱橫式4種網絡組織結構形式，如圖4所示。

通過上述分析，全面考慮短波自適應通信的組網方式、探測形式、呼叫方式、網絡結構性質，短波自適應通信組網形式綜合情況如表3所示。

表3 短波自適應通信組網性質綜合情況表

圖4 短波自適應通信網狀網絡組織結構示意圖

3 短波自適應通信網絡組織存在的問題及對策措施

根據上述組網方法及其性能、效率比較分析，當前我國艦船短波自適應通信網絡組織存在的問題主要有：

(1) 沒有信道自動切換功能，長時間保持最佳信道有難度，應不斷改進自適應單元控制模塊，提供信道切換請求信令。無論是軍種通裝、兵種專裝還是民用通信系統，當通信雙方在最佳信道上遇到外界干擾或信道條件變差時，系統不具備信道自動切換功能，信道條件差或通信聯絡中斷時，只能在人工干預下，重新進行線路質量分析并建鏈，不能滿足未來高速、高效的信息傳輸要求。因此應該改進自適應單元控制模塊，增加信道切換軟件程序，通過設置通信鏈路質量標準、發送信道參數特征碼、進行通信鏈路情況判決、發送轉換信道請求信令等形式，完成信道自動切換。

(2) 不具備實時探測能力，信道頻率組為預先設置，應逐步完善實時探測、實時自動頻率選擇功能。目前，我國艦船短波自適應通信傳輸信道質量好壞，不是實時探測、實時選擇，而是基于網絡提供的若干個頻率，預先設置，以信納德、信噪比、誤碼率等若干參數，通過一定加權后綜合選擇最佳信道，基本上是網絡確定了，頻率組也就確定，具有一定的局限性，不適應于跨區域、跨海洋的遠程移動或野戰通信。因此，應充分利用現有chirp探測技術，逐步實現傳輸信道連續不斷的實時探測、連續不斷的實時選優、連續不斷的實時分配頻率、連續不斷的實時管理與控制等，實現真正意義上的自適應。

(3) 組網形式單一，限制了網絡組織的拓展，應積極開發其它組網形式，提高系統電子對抗能力。目前，短波自適應通信主要采用同頻雙向單呼組網方式，單向單呼、單向網呼、單向全呼和雙向網呼等組網方式沒有全面實施，限制了短波自適應通信組網功能的拓展。同時，雙向單呼組網方式的通信雙方需要呼叫、響應、選通、應答過程，時間長、建鏈速度慢，被敵偵測、搜索、判斷、識別的幾率大，不符合實時性與反偵察要求，而單向單呼、單向網呼和單向全呼不需要目標臺響應、應答、信息交流，有利于目標臺隱蔽出航，有利于隱蔽作戰行動與作戰企圖。因此，應加快構建單向單呼、單向網呼、單向全呼和雙向網呼組網方式，拓展自適應通信組網功能。

(4) 自適應類型單一，應用范圍相對窄，應不斷拓展自適應工作類型，滿足不同信息環境要求的需要。自適應通信系統具有適應通信條件變化的能力，從廣義上來講，可以有各種工作類型。而當前艦船短波自適應基本都是頻率自適應，不具備功率自適應、速率自適應、分集自適應、均衡自適應和天線調零自適應等功能，類型單一，模塊設置簡單，電子對抗能力弱等。因此，應加速自適應技術在通信領域的應用研究，拓展自適應選擇類型，盡快研制滿足數字通信信道需要的速率自適應，滿足近遠通信網絡兼容的功率自適應，滿足電子對抗需要的調零天線自適應等。

(5) 信道質量評價參數有差異，互通性差，應盡快統一協議標準，健全短波自適應綜合管理機制。短波自適應通信具備2個突出功能：一是根據自適應通信規程，在2個或多個臺站之間由自適應控制器自動選頻呼叫，建立通信鏈路；二是通過諸如信納德、信噪比、信號強度、誤碼率等評價參數完成傳輸信道質量分析[5]。然而，目前無論是軍種與軍種之間，還是軍用與民用之間，其信道質量評價參數有差異，協議標準不一致，操作界面與參數設置不統一，軍種與軍種、艦艇與地方船舶之間，如果不外加其它解釋軟件終端，勾聯十分困難，不適應未來聯合作戰的需要。因此，必須統一信道質量評價參數、統一通信協議標準、統一信息處理終端，實現短波自適應通信的互聯、互通、互操作。

[1] 肖金光，周新力，楊靜國.短波數字通信自適應均衡技術研究[J].現代電子技術，2008，264(1)：107-109.

[2] 張春艷，徐開軍，王書旺，等.短波通信實時選頻技術研究及其實現[J].電子世界，2012，56(10)：18-19.

[3] 戴耀森.短波數字通信自適應選頻技術[M].杭州：浙江科學技術出版社，2011.

[4] 辛國平，李宏濤.艦船情報研究報告：海軍組網通信新技術研究[R].武漢：船舶重工集團公司第722研究所，2010.

[5] 胡中豫.軍事通信基礎[M].重慶：重慶通信學院出版社，2011.

Research into Network Organization Problem of Short Wave Adaptive Communication of Warship

LI You-cai1，ZHENG Chun-di1，HUANG Qiang2

(1.Naval Marine Academy,Guangzhou 510430,China； 2.Unit 91715 of PLA,Guangzhou 510438,China)

Adaptive communication is an effective communication means to improve the speed of establishing link and enhance the ability of anti-reconnaissance and anti-jamming.This paper analyzes the basic parameters that warship short wave adaptive communication netting relates to，studies the basic method and performance，efficiency of network organization,and clarifies the problems of network organization，proposes the corresponding measures.

network organization;adaptive communication;warship communication

2014-12-10

TN915

A

CN32-1413(2015)02-0045-06

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2015.02.013