论文部分内容阅读
作为无线网络在军事领域的应用,数据链网络结合了无线网络及军事应用场景的特性,为军队整体作战能力的提升做出了巨大的贡献,然而面对现代战争日益扩大的作战规模以及复杂的电磁环境,现有的数据链网络暴露出不少问题:有限的资源得不到充分利用,且无法为不同优先级的业务提供相应的服务质量保障、MAC层固定的信道接入方式无法灵活切换工作信道从而有效解决敌军的刻意干扰、网络无法适应高速移动终端带来的拓扑不断变化等。本文聚焦于数据链网络的MAC协议研究,主要针对基于Link11数据链的轮询网络基本协议和基于Link16数据链的TDMA网络基本协议,引入了认知无线电领域的相关技术,旨在设计出合理高效的数据链网络MAC协议用于解决上述问题。本文首先在深入研究轮询网络以及TDMA网络MAC协议研究现状的基础上,结合实际战场环境对于数据链网络提出的需求,分析了现有协议的不足之处,并进一步提出认知无线电技术可以用于解决上述问题。其次,本文论述了增强型MAC协议设计的总体目标,将认知无线电技术与数据链网络MAC协议相结合,深入剖析了设计过程中涉及到的重难点。在此基础上,本文结合异构网络接入场景进行了节点协议栈及接入策略的设计,进而分别针对轮询网络以及TDMA网络提出了增强型MAC协议,从MAC层总体时隙结构设计入手,针对资源分配、信道管理、动态入退网这三个功能模块进行了详细的方案设计,其创新性主要在于:(a)对资源分配策略提出了一定的优化方案,包括动态轮询策略以及动态时隙分配算法,提高资源利用率的同时为不同需求的业务提供不同的时延保证;(b)通过引入频谱感知以及信道管理技术提高了数据链网络的抗干扰性能;(c)结合网络特点及总体时帧结构分别为两种网络设计了动态入退网功能,为移动终端动态接入网络提供了保障。最后,本文利用OPNET仿真平台设计开发了数据链网络中特有的节点模型及进程模型,完成了随遇节点、轮询网络及TDMA网络的仿真模型搭建,进而测试了本文提出的MAC协议。测试结果表明本文所设计的MAC协议能够实现预期的功能及性能需求,具备一定的可行性与高效性。