舰船短波自适应通信网络组织问题研究

李有才，郑春弟，黄 强

(1.海军陆战学院，广州 510430；2.解放军91715部队,广州 510438)



舰船短波自适应通信网络组织问题研究

李有才1，郑春弟1，黄 强2

(1.海军陆战学院，广州 510430；2.解放军91715部队,广州 510438)

自适应通信是提高通信双方建链速度、增强反侦察抗干扰能力的有效通信手段。分析了舰船短波自适应通信组网涉及的基本参数，研究了网络组织基本方法及其性能、效率，明确了网络组织存在的问题，提出了相应的对策措施。

网络组织；自适应通信；舰船通信

0 引 言

短波自适应从广义上讲是指短波通信系统具有适应外界通信条件变化的能力。通信系统主要指无线电收发信系统、天线系统、电源系统。通信外界条件包括传播媒质条件，大气噪声，自然、天电干扰，人为干扰和传播的信息形式等[1]。短波自适应系统是把实时信道估值技术与通信技术融为一体，具有链路质量分析(LQA)和自动建立通信链路(ALE)的典型功能，是一种克服短波信道随机性、提高短波通信可靠性的新技术[2]。随着自适应技术的不断发展，目前，短波自适应通信系统具有通信链路单向、双向探测，单呼、网呼、全呼链路连接，同频、异频等多种通信形式，有利于通信双方建链速度的提升，有利于反侦察、抗干扰能力的增强。文章通过短波自适应通信网络组织基本参数分析，研究了其网络组织的基本方法，指出了当前网络组织中存在的具体问题，提出了相应的对策措施。

1 短波自适应通信组网涉及的基本参数

短波自适应通信是舰船常用的通信方式，广泛应用于海陆远程通信、舰船协同通信，但由于短波自适应信道受电离层传输媒介、导频探测选频技术、实时信道估值设计、自适应选频参数确定、自适应网络组织形式等因素影响，具有不确定性与不稳定性，给系统的网络组织带来一定的难度。短波自适应通信组网涉及的基本参数包括自适应选频类型、自适应选频参数、自适应选频频率数、自适应选频时间、自适应呼叫形式、自适应扫描信道等[3]，其参数概念、作用及当前舰船运用情况如表1所示。

表1 短波自适应通信组网涉及的基本参数

2 舰船短波自适应通信网络结构形式

随着短波自适应通信技术的不断发展，自适应电台大量应用于海上舰船及海上航运、海上执法等民用船舶，其自适应信号调制方式、自适应通信协议以及自动链路建立技术基本成熟，能够构建互联互通的自适应通信网络结构形式。自适应最佳信道选择方式有自适应单向探测和双向交换探测2种方式，自适应呼叫形式有单呼、网呼、全呼3种形式。因此，短波自适应电台组网方法有单向(双向)单呼、单向(双向)星型网呼纵式、单向(双向)网状网呼横式(纵横式)、单向通播全呼纵式9种网络结构形式，单向单呼、单向网呼、单向全呼、双向单呼、双向网呼网络组织基本概念、典型特点、性能与效能比较如表2所示。

表2 短波自适应通信组网方法及其性能、效率比较

目前舰船短波自适应电台按网络结构区分有专向、星形(纵式)网、网状(横或纵横式)网和通播(纵式)网4种基本网络结构形式，任何一种通信网络形式都是以这4种网络结构为基础构成[4]。

专向网：远程战略、战役短波自适应通信以专向网为主，启用大功率、单边带自适应方式。在很多情况下，对于单一信道，由于短波天波传播多径特点，在某一方向或距离上信道质量可能很好，而在另一方向或距离上则可能较差，因此，考虑远程战略、战役短波自适应通信的重要性，不同方向组成不同的自适应专向。短波自适应专向网根据选择信道探测形式的不同可分为单向探测专向和双向探测专向2种网络组织结构形式，如图1所示。

图1 短波自适应通信专向网络组织结构示意图

星形网：星形网其实是一个纵式网，一般由主台发起呼叫，建立主台与各属台间的纵式通信网络。星形网是一个预先排列好的台站集合体，各台站都与主叫台建立链路并进行通信，大多数情况下只有主叫台具有网络控制站功能，其它台站为属台，主叫台通过网络地址，迅速有效地与各台站同时或近乎同时地建立起联系，各台站存储与此网络地址相连的有关响应顺序和定时信息，主叫台根据需要选择统一时隙宽度，以便各台顺序应答，避免碰撞。考虑自适应选择信道探测形式的不同，星形网同样可分为单向网呼星型和双向网呼星型2种网络组织结构形式，如图2所示。

图2 短波自适应通信星型网络组织结构示意图

通播网：通播网其实也是纵式网，但与星形纵式网不同，它是一个非预先排列好的台站集合体。通播网一般由指挥所(或作战地域级别最高电台)作为控制中心，通过全呼地址进行呼叫，通播网不能预置时隙，不需要任何目标台给予响应，不管是附加有网络地址的台站，还是没有附加网络地址的台站，在某一信道收到这种通播呼叫，都应停止扫描接收，并迅速与主呼台建立通信链路，因此，通播网只有单向全呼一种网络组织结构形式，如图3所示。

图3 短波自适应通信通播网络组织结构示意图

网状网：网状网与星形网相似，同样是一个预先排列好的台站集合体，任何台站都有网络控制功能，都可以发起网络呼叫，建立互通链路并进行通信。网状网同样通过网络地址实现组网呼叫，各台站存储与此网络地址相连的有关响应顺序和定时信息，主叫台根据需要，选择统一时隙宽度，保证各台顺序应答，避免碰撞。如果网内不规定某个台站行使网络控制权，各台站都平等，这种网状网就是一个横式网，如果规定某台站行使网络控制权，那就是一个纵横式网。考虑自适应选择信道探测形式的不同，网状网可分为单向网呼横式、单向网呼纵横式、双向网呼横式、双向网呼纵横式4种网络组织结构形式，如图4所示。

通过上述分析，全面考虑短波自适应通信的组网方式、探测形式、呼叫方式、网络结构性质，短波自适应通信组网形式综合情况如表3所示。

表3 短波自适应通信组网性质综合情况表

图4 短波自适应通信网状网络组织结构示意图

3 短波自适应通信网络组织存在的问题及对策措施

根据上述组网方法及其性能、效率比较分析，当前我国舰船短波自适应通信网络组织存在的问题主要有：

(1) 没有信道自动切换功能，长时间保持最佳信道有难度，应不断改进自适应单元控制模块，提供信道切换请求信令。无论是军种通装、兵种专装还是民用通信系统，当通信双方在最佳信道上遇到外界干扰或信道条件变差时，系统不具备信道自动切换功能，信道条件差或通信联络中断时，只能在人工干预下，重新进行线路质量分析并建链，不能满足未来高速、高效的信息传输要求。因此应该改进自适应单元控制模块，增加信道切换软件程序，通过设置通信链路质量标准、发送信道参数特征码、进行通信链路情况判决、发送转换信道请求信令等形式，完成信道自动切换。

(2) 不具备实时探测能力，信道频率组为预先设置，应逐步完善实时探测、实时自动频率选择功能。目前，我国舰船短波自适应通信传输信道质量好坏，不是实时探测、实时选择，而是基于网络提供的若干个频率，预先设置，以信纳德、信噪比、误码率等若干参数，通过一定加权后综合选择最佳信道，基本上是网络确定了，频率组也就确定，具有一定的局限性，不适应于跨区域、跨海洋的远程移动或野战通信。因此，应充分利用现有chirp探测技术，逐步实现传输信道连续不断的实时探测、连续不断的实时选优、连续不断的实时分配频率、连续不断的实时管理与控制等，实现真正意义上的自适应。

(3) 组网形式单一，限制了网络组织的拓展，应积极开发其它组网形式，提高系统电子对抗能力。目前，短波自适应通信主要采用同频双向单呼组网方式，单向单呼、单向网呼、单向全呼和双向网呼等组网方式没有全面实施，限制了短波自适应通信组网功能的拓展。同时，双向单呼组网方式的通信双方需要呼叫、响应、选通、应答过程，时间长、建链速度慢，被敌侦测、搜索、判断、识别的几率大，不符合实时性与反侦察要求，而单向单呼、单向网呼和单向全呼不需要目标台响应、应答、信息交流，有利于目标台隐蔽出航，有利于隐蔽作战行动与作战企图。因此，应加快构建单向单呼、单向网呼、单向全呼和双向网呼组网方式，拓展自适应通信组网功能。

(4) 自适应类型单一，应用范围相对窄，应不断拓展自适应工作类型，满足不同信息环境要求的需要。自适应通信系统具有适应通信条件变化的能力，从广义上来讲，可以有各种工作类型。而当前舰船短波自适应基本都是频率自适应，不具备功率自适应、速率自适应、分集自适应、均衡自适应和天线调零自适应等功能，类型单一，模块设置简单，电子对抗能力弱等。因此，应加速自适应技术在通信领域的应用研究，拓展自适应选择类型，尽快研制满足数字通信信道需要的速率自适应，满足近远通信网络兼容的功率自适应，满足电子对抗需要的调零天线自适应等。

(5) 信道质量评价参数有差异，互通性差，应尽快统一协议标准，健全短波自适应综合管理机制。短波自适应通信具备2个突出功能：一是根据自适应通信规程，在2个或多个台站之间由自适应控制器自动选频呼叫，建立通信链路；二是通过诸如信纳德、信噪比、信号强度、误码率等评价参数完成传输信道质量分析[5]。然而，目前无论是军种与军种之间，还是军用与民用之间，其信道质量评价参数有差异，协议标准不一致，操作界面与参数设置不统一，军种与军种、舰艇与地方船舶之间，如果不外加其它解释软件终端，勾联十分困难，不适应未来联合作战的需要。因此，必须统一信道质量评价参数、统一通信协议标准、统一信息处理终端，实现短波自适应通信的互联、互通、互操作。

[1] 肖金光，周新力，杨静国.短波数字通信自适应均衡技术研究[J].现代电子技术，2008，264(1)：107-109.

[2] 张春艳，徐开军，王书旺，等.短波通信实时选频技术研究及其实现[J].电子世界，2012，56(10)：18-19.

[3] 戴耀森.短波数字通信自适应选频技术[M].杭州：浙江科学技术出版社，2011.

[4] 辛国平，李宏涛.舰船情报研究报告：海军组网通信新技术研究[R].武汉：船舶重工集团公司第722研究所，2010.

[5] 胡中豫.军事通信基础[M].重庆：重庆通信学院出版社，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