基于SPMA协议的混合式信道负载统计方法

战术瞄准网络技术系统作为美军新一代战术数据链系统,在链路层面以"全双工"通信为基础实现了基于优先级概率统计的多址接入协议SPMA(Statistic Priority-based Multiple Access)。战术数据链的链路层协议或称MAC协议描述了节点接入无线信道的规则,采用合适的MAC协议,能够更合理地分配有限的无线带宽资源,是战术数据链的关键技术之一。本文主要对统计优先级多址接入(SPMA)协议的信道占用状态进行研究,从物理层和网络层两方面对信道占用状态进行统计,然后采用预测技术有效的估计实际的信道占用状态,设计了一种准确的混合式信道负载统计方法,有效地降低了信道冲突,保证了数据发送的实时性和高优先级数据较高的成功传输概率。

联合功率域SPMA协议的动态阈值算法

针对基于优先级概率统计的多址接入(statistic priority-based multiple access,SPMA)模式协议在高负载情况下战术信息的碰撞概率十分严重,网络性能无法满足协同攻击要求的问题,本文借鉴非正交多址接入技术在功率域上区分同时同频信号的思想,改进SPMA协议信号发送机制与多优先级检测机制,在原有的时域、频域基础上引入功率域,提出一种联合功率域的SPMA协议性能改进策略。并针对各优先级数据包到达率的动态变化场景,设计动态阈值算法,以达到降低碰撞概率,提升网络吞吐量的目的。仿真结果表明,采用该改进策略与动态阈值算法可以使网络承载更大的业务流量,提高网络吞吐量。

统计优先级多址接入协议的改进与仿真

统计优先级的多址接入(Statistical Priority-based Multiple Access,SPMA)协议的优良性能符合未来数据链的发展趋势。经典的SPMA协议中存在固定门限设置导致的吞吐量下降、退避时间设置过于简单和低优先级分组“饥饿”等三个问题。针对这些问题,提出了统计差值退避算法和虚拟时间戳排队算法。统计差值退避算法使用负载统计量和优先级门限的差值,计算出合理的分组退避时间。虚拟时间戳排队算法根据接入带宽的最低要求,按照虚拟完成时间大小进行分组接入。结合这两个算法,设计了基于SPMA的介质访问控制层改进协议,并使用OPNET软件对改进协议进行了仿真。仿真结果表明,相比于SPMA协议的传统算法,改进协议的系统吞吐量更大且更稳定,优先级平均时延更低,同时保证了低优先级业务的最小带宽接入需求。

蜂群无人机数据链自组网协议设计

针对蜂群无人机的国内外发展现状,设计了蜂群数据链组网技术方案,将遥测数据通过窄带和宽带数据链分别传输,通过数据链自组网完成遥控和遥测,增强了测控的可靠性;同时,设计集群数据链自组网协议栈,针对介质访问控制(MAC)协议和路由协议进行设计。基于QualNet和STK的通信网络仿真平台,针对无人机集群数据链的MAC协议和路由协议进行了仿真性能评估,验证了统计优先级多址接入(SPMA)协议的可行性,实现无人机之间不需要预约信道和时隙进行自组网通信,确保了高优先级业务的实时性。

基于信道占用及优先级的MAC协议退避算法

针对Ad Hoc网络MAC协议(SPMA协议)的退避时间问题,为降低包与包之间的冲突并提高信道利用率,提出了一种基于信道占用及优先级的自适应退避算法(A-COP算法)。分析了退避时间对系统性能的影响以及现有退避算法的不足;根据SPMA协议的特点以及初等函数模型建立退避算法模型;基于OPNET对该模型进行系统仿真,并与原算法协议模型进行比较。仿真结果表明,基于该算法的SPMA协议通过对低优先级业务的接入控制,可使系统吞吐量更加稳定,并且可满足高优先级业务高通信质量的要求。

基于动态门限的战术数据链MAC协议

战术数据链(TDL)的作用就是在战场上能够更准确、有效和快速地传递战术情报。随着军事信息技术的发展,战场上的节点数量和传输数据呈现快速增长趋势。传统的战术数据链媒介访问控制(MAC)协议为了保证Qo S,一般采用固定资源分配的多址访问算法,如TDMA,在面对大容量、高速率的需求时缺乏灵活性和有效性。为此,研究了基于统计优先级多址访问(SPMA)算法,提出了直接映射和差分趋势两种动态门限方法。仿真结果表明,动态门限比固定门限能够有效提高系统效率,更接近目标信道忙闲比设计,并且在相同负载下网络吞吐量也较固定门限高。

一种双通道数据链端机的多址接入方法设计

多址接入协议提供了一种信道共享的调度机制,确保多个通信节点间公平、高效地共享相同的无线信道资源,决定了节点业务量和网络吞吐量,是数据链路层设计的重中之重。本文设计了一种利用双通道技术,将SPMA和TDMA多址接入技术有效的结合起来的方法,既保证网络运行的可靠性,又保证特殊业务对时延的要求,研究结果具有一定的工程应用价值。