短波通信組網發展趨勢探究

李木勝

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣東 廣州 510663）

短波通信具有簡單易用、傳輸距離遠、建設周期短、建設和維護費用低、抗毀性強等優點，在應急通信領域，尤其是在軍事通信領域得到了廣泛應用。但早期短波通信因為在穩定性、通信信道質量等方面存在一定的劣勢，以及當時衛星通信的崛起，曾一度被棄之不用。然而，近年來隨著短波通信相關技術的不斷提升，特別是在組網技術上有了重大突破，短波通信重新得到人們的重視、研究和應用。

1 短波通信網絡的特點

一般傳統的短波通信網絡采用單點對單點或單點對多點方式進行無線通信，不可避免地存在信道不穩定、通信盲區、傳輸寬帶較窄、信道質量差等缺點。傳統短波通信網絡的特點歸納如下。

1.1 傳輸寬帶較窄

相較于目前應用廣泛的有線網絡，短波通信由于頻段總帶寬低于30 MHz，且其中部分可用的頻率資源受到一定限制，導致傳輸帶寬較窄。

1.2 信道質量較差

當前各種信號、信息傳輸方法十分豐富，使得短波通信面臨更多噪聲、頻偏等各種因素的影響，短波通信傳輸環境進一步惡化，短波信號傳輸受到干擾或阻礙，以致短波信道質量變得更差。

1.3 網絡廣域性

短波通信在傳播中可以利用電離層開啟多次反射，因此，短波通信中的天波普遍傳輸距離較遠，通信覆蓋面較大。不易受到路程中障礙物的影響，具備一定的廣域性。但是，也正是這個特點，帶來了實際通信中的多徑干擾問題。

1.4 網絡拓撲變化

當短波通信過程中發生可移動站點丟失、移動，就會出現網絡拓撲變化現象，加上短波通信信道質量、傳輸帶寬等多重因素的影響，網絡拓撲始終難以趨于穩定。

2 短波通信組網應用現狀

為了克服傳統短波通信網絡的不足，人們嘗試了各種短波通信組網技術,取得了一定的效果，短波通信網絡的性能得到了有效的提升，一方面增強了通信抗干擾能力，另一方面克服了信道衰落、通信盲區等問題。典型的短波通信組網方式及應用現狀歸納如下。

2.1 固定頻率通信網

固定頻率通信網的組網方式較為簡單，各站點的短波通信業務均在固定頻率上開展。此類通信網絡中各通信站點所使用的固定頻率是通過長期的預報選取的可用或者最佳頻率。在通信網組建過程中，網絡中各通信站點利用提前約定的方式，在這些固定頻率建立通信網絡。這種組網方式類似于廣播型通信網，也就是傳統通信中的由單一節點傳播向多個方向/節點傳播轉變。這種通信網組建方式簡單、費用低，主要用于海事等公益通信事業。但是其由于信道易受影響，通信穩定性、隱蔽性較差，抗干擾能力較傳統短波通信方式提升有限，因此未被大范圍使用，正在隨著技術的發展而被逐漸淘汰。

2.2 短波跳頻通信網

短波跳頻通信網是一種有別于固定頻率通信網的短波通信組網方式。該類通信網絡中，各通信站點主要采用跳頻技術，在固定的帶寬之內通過對通信信號頻率進行隨機性轉換，實現通信內容的保密。該技術主要是通過對載頻跳變的規律進行特殊設定，使信息竊取方難以從諸多頻率中獲取這種規律，進而達成秘密傳輸信息的目的。短波跳頻通信網具有一定的抗干擾、抗截獲、抗毀性，在軍事通信領域備受青睞。但因其跳變用頻的特點，會給網內用戶和網外其他通信用戶帶來跳頻干擾，因此不適合大規模大范圍的組網通信，一般僅用于作戰部隊編組內中近距離的戰術通信場合。

2.3 短波頻率自適應通信網

短波自適應通信網是由若干短波電臺構成的一個無中心的、具有自組織功能的通信網絡。這種組網方式需要先對已經設置好的頻點進行質量分析，并找出其中適宜通信使用的頻率，進而構建起短波通信網絡。由于其通信頻率已經進行預先篩選，因此該種組網方式適應性較強，在短波通信中發揮出的質量優勢也較為明顯。短波自適應通信網適用于沒有通信基礎設施支持、網絡節點狀態變化劇烈，對網絡抗毀性要求高的場合。該種短波通信組網方式的通信系統歷經了較長的發展周期，包括早期的第一代頻率自適應通信網（即各國自定義的簡單的頻率自適應通信網）、20世紀80年代第二代頻率自適應通信網（以美軍標141A 基礎構建的頻率自適應通信網絡為代表）和第三代短波通信網（以美軍標141B 基礎構建的頻率自適應通信網絡為代表）。其中，第三代短波通信網還因其支持Internet協議而為大眾所鐘愛。

2.4 短波IP通信網

在網際協議（Internet Protocol，IP）的框架之下，短波通信可通過建立更加多樣化的通信手段相互連通形成綜合網絡。這種通信網組建的優勢在于既可以實現信息共享，又可以擴大網絡覆蓋范圍，有效提升抗毀壞能力，其通信組網方式應用前景較為廣闊。然而，由于受短波通信自身特點所局限，在短波IP通信網的組建中，一些網絡結構不能完全照搬有線網的，而是要在IP協議接口選定與短波IP路由器正式建立的前提之下開展通信網組建。該種網絡將短波通信與有線網絡結合，能夠有效消除短波通信盲區的影響，實現“以網補盲”，還具有比前述短波通信網絡具有更強的抗擾、抗毀優勢。但由于短波通信的固有缺點，該種網絡存在鏈路建鏈時間長和業務傳輸不穩定等問題，因此在實際應用領域仍在不斷探索中。

3 短波通信組網發展方向探究

基于短波通信網絡的特點和短波通信組網應用的現狀，下面結合新時代相關技術飛速發展的基本情況，對短波通信組網技術可能發展演進方向進行粗淺的探究。

3.1 技術迭代促進網絡性能全面提升

近半個世紀以來，網絡性能提升是短波通信組網應用發展過程中一個經久不衰的課題。專項技術的迭代發展有力促進了短波通信網絡專項性能的提升。依托跳頻技術、擴頻技術而形成的跳頻通信組網方式，克服了固定頻率通信組網方式易受干擾、不隱蔽的問題。20世紀90年代采用短波頻率自適應通信技術而形成的短波頻率自適應通信組網方式，經過3代自適應技術的迭代發展，基本解決了短波通信選頻難、信道質量差的問題。尤其是第三代頻率自適應通信組網方式，因運用同步探測、信道分離、低/高速調制解調、自適應跳頻、自適應頻率管理、網絡管理等新技術，其抗干擾、抗截獲、抗摧毀性能和綜合業務傳輸能力等網絡性能相對于前面幾種組網方式有了較大提升和改進。

近幾年，依托短波射頻全頻段信號直接采樣、寬帶多信道接收、信號快速檢測、頻譜監測、計算機、網絡傳輸等技術的綜合應用開發而成的智能選頻建鏈技術和廣域分集接收技術，使短波通信網絡在選頻建鏈速度、接入網絡速度、業務傳輸可靠性等網絡性能得到了全面的提升。尤其是廣域分集組網技術，能夠產生2～4 dB的分集增益，較大地提升了短波業務傳輸的可靠性。

通信質量提升、抗毀自愈、保密安全是短波通信組網要達到的基本要求。那么網絡自適應路由技術或將是短波通信網絡通信質量提升、抗毀自愈一種不可缺的技術。該技術可以對短波信道的時變性、站點可移動性，以及短波通信網絡拓撲結構的動態變化進行綜合整治。而通信過程中的信息保密安全對于融合組網水平不斷提升的短波通信網來說，顯得尤其重要，特別是在軍事通信領域之中，因此保密安全技術收到各國的格外重視。短波通信相關技術日新月異，促使短波通信組網方式推陳出新，短波通信網絡性能日臻完善。

3.2 融合組網是短波通信發展的大趨勢

眾所周知，單一的短波組網方式所構建的短波網絡不可避免地存在這樣或者那樣的缺點，諸如網絡接入速度、信道不對稱性、業務傳輸可靠性、網絡穩定性等問題。盡管近年來技術的飛速發展已經極大地彌補了單一組網方式技術方面的不足，但單一短波組網方式仍然無法完全解決上述網絡性能問題，從而限制了其大量推廣應用。目前，各國各行業部門的短波通信網絡“煙囪林立”，不同時期不同通信體制的短波通信用戶并存、業務無法互通，單一模式的短波通信組網方式顯然沒法滿足不同通信體制下，各式各樣短波用戶業務互聯互通的需求。前面所提到的廣域分集組網方式已經不是純粹的短波組網方式，而是短波無線通信網絡與IP承載網絡有線網絡互相融合之后產生的一種新的組網通信方式。因此，融合組網是短波組網通信的發展必然趨勢。

3.3 智能網絡通信時代未來已來

近十來年，隨著芯片制造技術的飛速發展，CPU，FPGA，DSP等芯片的處理能力跨越式提升，使原來沉睡在教科書中的軟件無線電、認知無線電等各種理論逐一得以實現。寬帶射頻AD/DA芯片、射頻直采技術使短波信道數字化直抵天線根部，加上強大處理能力的FPGA，DSP，輕而易舉地實現了短波全頻段寬帶多信道接收。信道設備的體積、重量和功耗還極大地減小，使原來需要一系列龐大笨重的信道設備堆疊起來才能實現的系統和網絡，被集成到一兩個小型化設備中去了，而且設備綜合處理能力更強更大了。如今人們在這些小型化設備已經可以從容地實現大數據采集、存儲、分析與運用，無線電感知、監測、異頻合并、多發多收（Multiple in Multiple out，MIMO）等各種復雜算法，并在認知無線電思想的指引下在智能通信道路上不斷取得進步。不久的將來，以認知無線電技術為基礎的短波通信網絡的演進必將日益智能化，短波通信信號質量、信息傳輸水平，短波通信網絡的整體性能將得到全面提升，短波通信網絡的潛力及其應用價值將充分發揮。

4 結語

綜上所述，短波通信組網技術已經成為當下短波通信的熱門技術之一，短波通信組網技術的實現與應用，克服了傳統短波通信的不足，顯著地提升了短波通信的綜合性能。認知無線電思想將繼續指引著人們沿著智能短波網絡通信的方向把短波通信探究到底。

[參考文獻]

[1]唐艷.短波通信組網技術研究[J].中國無線電，2015（12）：49-51.

[2]郭奇鋒.淺析基于IP技術的短波通信組網實現[J].無線互聯科技，2016（11）：6-7，10.

[3]應忠于.短波通信新型組網技術研究[J].公安海警學院學報，2012（3）：16-18.

[4]李青峰，時瑞，李鐵生.航空短波通信組網研究[J].黑龍江科技信息，2015（11）：177-178.

[5]唐光亮，劉國澤.短波接入組網技術[J].通信技術，2008（6）：41-42.