短波通信組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

肖一暉

（廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司，廣東廣州，510663）

0 引言

在短波通信技術(shù)提出以來(lái)，相關(guān)研究逐漸增多，其中電離層變化等導(dǎo)致的無(wú)線(xiàn)信道不穩(wěn)定性等問(wèn)題被發(fā)現(xiàn)。解決短波通信不穩(wěn)定以及時(shí)變性的方法被提出，其中組網(wǎng)方式作為關(guān)鍵技術(shù)被提出，通過(guò)短波通信組網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化能夠進(jìn)一步提高短波通信的抗干擾能力，提高短波通信穩(wěn)定性，因此能最大程度的滿(mǎn)足軍事通信以及應(yīng)急通信等領(lǐng)域通信要求，近年來(lái)短波通信組網(wǎng)技術(shù)發(fā)展成為短波通信發(fā)展的一大趨勢(shì)。

1 短波通信網(wǎng)絡(luò)概述

（1）信道質(zhì)量較差：在短波通信中不僅僅存在電離層變化的問(wèn)題，而且還存在噪聲以及信道衰落等問(wèn)題，這些問(wèn)題會(huì)直接導(dǎo)致短波信道變化影響信號(hào)傳輸，另外短波通信具有頻段擁擠問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致短波通信之間存在互擾問(wèn)題，最終歸納導(dǎo)致信道質(zhì)量較差。（2）短波通信傳輸帶寬有限：雖然短波通信已經(jīng)進(jìn)行了多年的研究，但是目前總帶寬仍然達(dá)不到30MHz，與有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)相比還有較大差距。在短波通信中還存在碰撞以及競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，這樣也導(dǎo)致了短波通信寬帶使用緊張。（3）短波通信網(wǎng)絡(luò)具有廣域性：短波通信中電離層可以實(shí)現(xiàn)多次反射，這樣保證了短波能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳播，最遠(yuǎn)距離能夠達(dá)到上萬(wàn)公里，短波通信在傳播中還不會(huì)受到地面障礙物的影響。因此，對(duì)于短波通信而言覆蓋范圍廣，具有顯著廣域性。

2 典型短波通信組網(wǎng)方式分析

2.1 固定頻率通信組網(wǎng)

對(duì)于短波通信組網(wǎng)技術(shù)而言，固定頻率通信組網(wǎng)是最簡(jiǎn)單組網(wǎng)方式。在短波通信中，通過(guò)長(zhǎng)期預(yù)報(bào)最佳頻率最終該能夠確定固定的頻率通信網(wǎng)，但是這種組網(wǎng)方式確定的短波通信具有靈活性差一級(jí)適應(yīng)性差的特點(diǎn)，另外容易受事變信道影響導(dǎo)致可通率較低，因此在當(dāng)前發(fā)展中這一組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越少。

2.2 頻率自適應(yīng)通信組網(wǎng)

頻率自適應(yīng)通信技術(shù)實(shí)在固定頻率通信組網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，通過(guò)自適應(yīng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)以及點(diǎn)對(duì)網(wǎng)通信頻率的適應(yīng)，經(jīng)過(guò)研究與發(fā)展之后已經(jīng)形成了成熟的通信鏈路標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，而且組網(wǎng)以及系統(tǒng)設(shè)備也已發(fā)展成熟。通過(guò)自適應(yīng)電臺(tái)以及頻率點(diǎn)組進(jìn)行短波通信線(xiàn)路質(zhì)量分析，最終確定短波通信最佳頻率，然后進(jìn)行自動(dòng)選擇呼叫，完成短波通信信道掃描，形成完善的短波通信。這種自適應(yīng)通信技術(shù)與傳統(tǒng)通信技術(shù)相比極大提高了信道質(zhì)量，在整個(gè)短波通信領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。隨著第三代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，自適應(yīng)技術(shù)也得到極大應(yīng)用，其中自動(dòng)鏈路建立技術(shù)（ALE）作為關(guān)鍵技術(shù)也得到發(fā)展。自動(dòng)鏈路的主要目的是自動(dòng)確定短波通信的最佳頻率，在自動(dòng)鏈路技術(shù)發(fā)展中，整個(gè)自適應(yīng)技術(shù)也得到發(fā)展。

2.3 短波跳鏈通信組網(wǎng)

作為短波通信的重要組網(wǎng)方式之一，短波跳鏈通信組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了短波通信信號(hào)頻率在一定帶寬范圍內(nèi)的隨機(jī)挑戰(zhàn)，能夠有效規(guī)避地方偵查和干擾，從而提高抗干擾能力。隨著這一技術(shù)的發(fā)展，高速短波跳鏈數(shù)據(jù)系統(tǒng)被研究提出，具有極高的抗干擾能力，很好克服了短波通信中的多徑效應(yīng)，保證短波通信的傳輸速率和穩(wěn)定性。

在跳鏈同您中主要借助跳頻電臺(tái)進(jìn)行組網(wǎng)，一般有正交和非正交兩種跳頻組網(wǎng)方式。正交跳頻組網(wǎng)主要是多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的跳頻圖案實(shí)現(xiàn)正交（即時(shí)域不重疊），當(dāng)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)跳頻圖案出現(xiàn)重疊時(shí)，被稱(chēng)作是非正交跳頻組網(wǎng)。在正交跳頻中屬于同步組網(wǎng)方式，多個(gè)網(wǎng)絡(luò)使用相同頻率表，但每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的頻率順序具有區(qū)別；多個(gè)網(wǎng)絡(luò)在同一個(gè)時(shí)鐘下進(jìn)行同步跳頻，對(duì)于其他支網(wǎng)而言，主要進(jìn)行跳頻，這樣保證了各個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間不會(huì)出現(xiàn)頻率碰撞的情況。正交跳頻具有建鏈快以及頻率利用率高等顯著優(yōu)點(diǎn)。非正交跳頻網(wǎng)絡(luò)一般采用異步組網(wǎng)方式進(jìn)行，在異步組網(wǎng)方式中并沒(méi)有統(tǒng)計(jì)的時(shí)鐘，主要通過(guò)不同頻率表來(lái)保證跳頻圖案之間不會(huì)存在重疊，對(duì)于不同的通信網(wǎng)絡(luò)而言，也采用不同的跳速或者采用不同的頻段來(lái)保證跳頻圖案不重疊。另外在異步組網(wǎng)中還設(shè)置不同的密鑰號(hào)，也經(jīng)常通過(guò)利用不同的時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)。異步組網(wǎng)和同步組網(wǎng)相比更加簡(jiǎn)便，而且具有較強(qiáng)的抗干擾能力，另外異步組網(wǎng)具有顯著保密性?xún)?yōu)點(diǎn)。

2.4 基于區(qū)域中心站和移動(dòng)中心站的短波IP通信網(wǎng)

這一組網(wǎng)方式主要是按照特定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)進(jìn)行組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層基于特定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，借助尋址技術(shù)以及選頻技術(shù)來(lái)輔助組網(wǎng)，在組網(wǎng)中還根據(jù)同步、安全以及路由準(zhǔn)則，最終實(shí)現(xiàn)區(qū)域短波通信網(wǎng)絡(luò)建立。這一組網(wǎng)方式中需要構(gòu)建短波IP路由器模型，同時(shí)需要設(shè)計(jì)IP協(xié)議結(jié)構(gòu)，進(jìn)行IP數(shù)據(jù)傳輸短波IP網(wǎng)絡(luò)，從而能夠完成短波IP通信網(wǎng)絡(luò)建立。這一方式完成的短波通信網(wǎng)絡(luò)在區(qū)域中心站之間進(jìn)行連接，一般通過(guò)光纖進(jìn)行連接，另外目前也往往通過(guò)衛(wèi)星通信方式進(jìn)行連接，進(jìn)一步提高了網(wǎng)絡(luò)覆蓋率以及網(wǎng)絡(luò)寬帶性能。

短波通信技術(shù)在發(fā)展以來(lái)從上世紀(jì)90年代開(kāi)始在軍事領(lǐng)域得到應(yīng)用于發(fā)展，其中美陸軍作為典型代表開(kāi)發(fā)了戰(zhàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)，之后不斷發(fā)展與完善，向著網(wǎng)絡(luò)一體化方向發(fā)展。傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)以及一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信方式也不斷發(fā)展，目前超視距的無(wú)線(xiàn)分組傳輸網(wǎng)絡(luò)通信方式出現(xiàn)，成為短波通信技術(shù)應(yīng)用的典型代表。在短波通信組網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的背景下，人們目前還希望充分考慮網(wǎng)絡(luò)防護(hù)問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上考慮系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)等問(wèn)題，完善技術(shù)不斷探索。

3 短波通信組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

3.1 協(xié)議結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

在短波通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合分布式控制，在未來(lái)發(fā)展中無(wú)中心自組織結(jié)構(gòu)也成為短波通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一大趨勢(shì)。在路由策略方面，也不會(huì)僅僅局限于傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)路由或靜態(tài)路由。動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由混合體制也是短波通信發(fā)展趨勢(shì)，能夠很好解決短波信道資源不足的問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)接口作為網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建基礎(chǔ)，也是短波通信技術(shù)的基礎(chǔ)。目前短波通信的協(xié)議結(jié)構(gòu)還比較復(fù)雜，在未來(lái)短波通信發(fā)展中MIL-STD-188-220B協(xié)議棧模塊成為未來(lái)短波通信發(fā)展的一大趨勢(shì)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)與多址技術(shù)

在短波通信中網(wǎng)絡(luò)管理主要是實(shí)現(xiàn)短波通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備參數(shù)的配置合管理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬以及頻率等資源進(jìn)行調(diào)配。多址技術(shù)主要是通過(guò)這一技術(shù)能夠保證眾多的客戶(hù)公用短波通信信道，目前以及未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)CDMATDMA將成為短波通信多址技術(shù)的發(fā)展方向。

3.3 快速探測(cè)與選頻、自適應(yīng)技術(shù)以及時(shí)間同步技術(shù)

快速探測(cè)技術(shù)成為科學(xué)選頻的重要手段。另外在短波通信技術(shù)發(fā)展中自適應(yīng)技術(shù)成為目前發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)自適應(yīng)技術(shù)能夠極大提高傳輸效率。在目前短波通信組網(wǎng)中，期望能夠?qū)崿F(xiàn)全自適應(yīng)短波通信組網(wǎng)，包括頻率、速率以及功率等，進(jìn)而提高短波通信的自動(dòng)通信效率，保證短波通信穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

在通信技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，人們對(duì)于短波通信的關(guān)注度逐漸提高，短波通信在軍事等領(lǐng)域具有重要建設(shè)意義。科學(xué)組網(wǎng)技術(shù)作為提高短波通信穩(wěn)定性的重要手段，也需要更多的研究者進(jìn)行更多努力。

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