Link-16数据链抗干扰性能分析与仿真

在部队通信服务问题的研究中,数据链仿真是数据链武器装备论证的重要研究内容和方法,对军队数据链建设具有重要意义.以美军现役战术数据链Link-16为背景,比较分析了数据链系统的四类信息传输方式,为提高抗干扰性能,介绍了主要的抗干扰技术.利用Simulink软件对数据链系统建立了链路仿真平台,重点构建了直序扩频模块和跳频模块,对在加性高斯白噪声和莱斯衰落影响下的信号传输进行了仿真并进行了抗干扰性能分析.通过仿真与分析可以看出,RS编码、直序扩频、跳频等技术保证了Link-16数据链的高抗干扰性能,使其满足军用通信要求.     

天地一体化网络中无人机通信链路选择策略研究

本文在研究无人机通信多种信道模型和特征的基础上,提出了一种基于天地一体化网络的无人机通信链路选择策略。该策略通过分析不同飞行环境下无人机通信链路影响因素选择最佳通信链路,解释了无人机系统中不同通信链路的适用场景,并根据所提出的策略,设计了一种多无人机在近地面观测站的编队飞行方式。仿真研究了基于该策略的多无人机编队飞行时通信链路的误码率性能,以及多普勒频移、传输时延和阴影衰落等影响因素。研究结果表明无人机在长时间多场景飞行过程中,根据所提出的策略切换不同的通信链路能够将误码率保持在满足通信需求的水平。     

一种无线网络路径容量分析模型

旨在为移动计算中多跳网络链路的研究建立一个计算复杂度较低的通用分析模型,奠定一定的数学研究基础.在已有成果的基础上,将研究的粒度从节点扩展到由若干节点组成的路径,并提出了基于流水排队策略的无线多跳路径容量分析模型.这个模型可以有助于在无线多跳网络中规整地探索网络传输的吞吐能力的状况,可以为研究MANET和Sensor network的传输链路的通信能力的工作提供一种比较高效的计算和分析模式.所得到的多跳环境下的网络容量表达式,计算比较简单,可以用于动态调整系统参数的设计中,在设计QoS路由算法时也是很有裨益的.     

软件无线电技术在无人机数据链系统中的应用

软件无线电技术具有使用灵活、保密性强、适应广泛、升级简便的特点,因而在军用和民用无线通信中有着广阔的应用前景;研究软件无线电技术在分析无人机数据链系统信号、信道方面的应用十分必要;通过对软件无线电平台、关键技术和算法的介绍分析,结合基于R&S公司的SMU200构建的无人机数据链仿真系统,对无人机数据传输链路中不同样式信号的采集、解调以及信道模型对传输的影响进行仿真分析,得出保证数据链路有效传输的条件,同时验证了数字仿真系统的可靠性。     

非相干JTIDS抗干扰性能研究

联合战术信息分发系统(JTIDS)是目前大量军用装备的大容量、抗干扰、具有高保密性和低截获性的数据链系统,对其进行抗干扰研究,对于我数据链发展具有重要的指导意义.JTIDS采用软扩频、RS编码及高速跳频等技术,无法进行跟踪转发式干扰,而只能采用阻塞干扰.为解决上述问题,根据JTIDS的通信链路结构,建立了非相干接收JTIDS的理论分析模型,并导出系统在宽带噪声干扰、部分频带干扰的报文符号错误概率.并建立非相干接收JTIDS等效低通仿真模型,进行仿真研究了多频干扰方式下的报文符号误码率,根据结果对比分析了不同干扰方式对JTIDS传输性能的影响.结果表明可为后续建立网络仿真平台,评估通信性能提供了理论依据.     

一种基于相交多径网络编码模型的无线传感网多径路由协议

将网络编码技术应用到无线传感器网络中以提高网络的传输效率是近年来国内外研究的一大热点,相交多径网络编码模型是一种具有高可靠性的基于网络编码的多径路由模型,而目前将相交多径网络编码模型应用在无线传感网的多径路由协议中的研究并不多。通过使用基于地理位置划分虚拟网格的方法设计了一种相交多径网络编码模型的路由协议BRGNC(Braided multipath Routing protocol based on Grid with Network Coding)。在路由过程中先根据网格的能量情况、链路质量、节点个数等因素选择下一跳网格,再通过网格内节点状态选择“最优的”转发节点集,从而降低了以往按照相交多径网络编码模型建立无线传感网的多径路由协议的难度。仿真实验结果表明,该协议具备较好的可靠性和能耗均衡性,在网络规模较大、链路状态较差的情况下也能够很好地保证数据的可靠传输。     

无线传感器网络中一种基于虚拟MIMO多播的多跳传输策略

虚拟MIMO技术能够有效减少信道衰落对无线链路的影响,节省无线传输时的能耗.结合MIMO多播和LEACH协议,提出新的虚拟MIMO多跳传输策略(VMMM),由于该策略避免了多跳数据转发时的簇内广播过程,从而提高整个网络的能量有效性.为优化该传输策略的性能,本文对VMMM策略的能耗进行建模分析,并在此基础上通过联合优化以确定满足最小能耗时的网络参数.仿真结果表明,与已有的虚拟MIMO多跳传输策略—vMISO协议相比,VMMM策略能够显著提高网络的能量有效性,有效延长网络生存时间达50%以上.     

数据链路多径传输模型的物理映射方法研究

根据无人机数据链路的多径传输要求,针对在传输中电磁波衰落,为保证精度,在微波暗室中建立与之相关的分析模型,采用仿真手段有助于提高无人机数据链的有效性。通过对数据链路的实际传输场景(散射点属性等)以及信道传输模型的多径参数(时延、衰落、多普勒频移)分析,解算出该场景下接收点处的合成功率,并在微波暗室中,依据仪表的衰落仿真机理和暗室环境中求得的合成功率。用两种方法对场景进行仿真,可从中选取一种精度更好的方法进行仿真验证有效性,实现了多径传输链路在微波暗室的准确物理映射。     

无人机通信网络的链路性能仿真研究

针对无人机通信网络的特点，分析了网络内部节点间链路的性能。基于计算机局域网构建了仿真模型，对网络拓扑动态改变时链路性能的变化进行了仿真研究。仿真结果表明本文提出的有效性和可靠性仿真模型较好的模拟了现实无人机通信网的链路性能。     

具有回程约束的多无人机基站的带宽功率与轨迹优化

考虑一个多无人机组网的无线通信系统,多架无人机搭载的空中基站为覆盖区域内的多组用户提供服务。在网络中,由于频谱资源受限,基站的回程链路与用户的数据链路共享相同的频谱,为了合理利用频谱资源并提高用户的通信性能,以达到所有地面用户的最小平均速率最大化的目的,联合优化回程链路和数据链路的带宽、功率以及无人机基站的飞行轨迹,这种联合优化受限于无人机的移动性、频谱带宽以及传输功率。联合优化涉及的问题是非凸的,并且难以得到最优解,因此提出一种高效算法获取高性能的次优解。仿真结果表明,所提出的联合优化算法实现的最小用户速率明显高于基准方案。     

基于无人机分层网络的非对称链路研究

战场信息感知和通信能力是影响战场信息网络性能的重要因素.依据无人机自身特点和未来战场通信的需求,提出了无人机平台辅助的分层式通信网络结构.网络采用无人机与地面ad hoc分簇网络实现有效信息交换.考虑到无人机与地面骨干节点之间链路的非对称性,提出一种基于非对称因子η的动态链路资源分配算法.仿真结果表明,动态分配算法实现的链路效率在高系统负载时比Slotted Aloha方式在性能上有较大改善,数据包的平均传输时延在系统负载率小于0.9时维持在较小水平,而当负载率大于0.95时时延增长速度显著加快.     

映射-编码-分发构架在DTN中的应用

在移动模型不可预知的延迟容忍网络(DTN)中,有效地传输数据是非常困难的。由于连接的频繁断开和缺乏对网络动态结构的了解,传统的传输策略很难发挥效用。通过分析和比较目前DTN中常见的转发机制,提出一种新的映射—编码—分发(MCR)分层架构。仿真结果表明:其在不同的DTN环境下均具有较好的性能。     

移动传感器网络路由协议的多跳数据传输及能耗性能分析

为了研究无线传感器网络路由协议性能与网络节点移动性之间的关系,基于网络模拟器NS-2构建了无线传感器网络的11种静止模型和16种移动模型,基于模型设计了不同的仿真实验,并对AODV和DSR协议的性能进行了评估。在评估过程中引入了一种全新的可以精确计算网络能耗的层次型能耗评价方法ECOB。实验结果表明,在节点静止及低移动速度的环境中,无线传感器网络路由协议性能受节点移动速度及网络规模的影响不大;然而,随着越来越多的移动节点参与多跳数据传输,受节点移动速度提高的影响,AODV和DSR的多跳数据传输性能下降幅度增大;与DSR相比,AODV更适合高移动性的大规模移动场景。     

网络编码在无线Mesh网中的应用综述

网络编码是近年来通信领域的一种新的技术.网络编码允许中间节点将接收到的信息进行编码并发送出去,提高了网络吞吐量、健壮性等.无线Mesh网可以使用网络编码技术显著提高多跳链路的传输性能.文中简要介绍网络编码的基本原理和线性网络编码,总结了网络编码在无线Mesh网中的最新研究进展,评述了网络编码对无线Mesh网通信性能的影响,包括提高网络吞吐量、健壮性和安全性,最后对其发展趋势进行了展望.     

mesh网络中基于效用转发的网络编码算法

在已有的无线Mesh网络路由算法的基础上,针对网络的动态变化性和差异性等因素带来的问题进行了研究,提出一种基于效用转发的网络编码算法.首先利用节点间的历史通信数据,动态获取不同网络环境下影响效用值的各因素所占的权重值;然后在簇头节点和汇聚节点处进行二维随机线性网络编码,结合节点的剩余能量、效用值和丢包率判断节点能否进行编码,并且采用编码包优先传输的策略转发数据包;最后综合利用网络时延、效用值和节点间的跳数,选择最优的下一跳转发节点.仿真结果表明,该算法能更好地提升数据包的转发效率,降低传输时延,提高网络的性能.     

无线多跳空间网络间歇连通性问题研究

链路的间歇连通性破坏了传统网络存在的基石--端到端原理,而具有长延时、低带宽、高噪音、路径不对称等特点的空间链路进一步为网络连通性提出了严峻挑战.分析了间歇连通性的本质和内涵,给出了多跳间歇连通性的定义,并回到以最基本的end-to-end和hop-by-hop原理探讨基本的存储一转发机制在间歇连通性环境下的性能,以期能够为克服链路的间歇、实现高效的空间网络传输提供有益的帮助.分析与仿真结果表明,无线多跳空间网络中hop-by-hop方式的性能通常要高于end-to-end,但也同样伴随着高协议复杂度和额外的内存、处理器需求等不利因素.     

无人机数据链自适应编码调制方法的半实物仿真技术研究

针对无人机数据链信息传输的有效性和可靠性需求,提出一种无人机数据链的自适应编码调制方法,通过对自适应编码调制方法的模块化设计,以及仿真计算机与微波仪表的协同工作,在微波暗室环境内,实现了自适应编码调制方法的半实物仿真;仿真结果表明:在信噪比为1.4～14dB区间内,误码率为10-5时,基于Turbo码和LDPC码的自适应编码调制方法的吞吐量高于其它非自适应编码调制方法的吞吐量,提高了无人机数据链信息传输的有效性和可靠性.     

使用新判据的改进型DSR协议

传统的无线Mesh网络路由协议都集中于寻找具有最小跳数的路径,但是,这样的路径可能会包含高损耗的链路,从而导致网络吞吐量的大幅度降低。因此,新的路由算法通过进一步考虑链路质量来选择更好的路由。首先,为方便新的路由判据的使用,局部优化了传统的DSR协议为改进的DSR协议。然后,为实现路径链路质量最优与最小跳数之间的均衡,提出一种新的路由判据O-WCETT,将其与WCETT（累计期望传输时间）、HOP（最小跳数）分别应用于改进后的DSR（动态源路由）协议中,采用NS2仿真软件对其性能进行评估。仿真结果表明,在相同的无线传输和网络规模条件下,使用新路由判据O-WCETT的改进型DSR协议使得网络的分组投递率性能更高,端到端平均时延和路由开销都明显减小,并且随着节点移动速度的加快,使用新判据的DSR协议带来的网络性能改善更为显著。     

交通干线无线宽带覆盖网络传输性能研究

对交通干线无线宽带覆盖网络骨干链路的传输性能进行研究,建立了WMN骨干链路的传输模型,研究了对其多跳传输性能产生影响的主要因素。针对WMN骨干链路多跳传输带宽急剧下降和无线骨干链路的带宽瓶颈等两个多跳传输难题,提出了基于802.11n的多模Mesh节点结构,实现了其原型系统。实验结果表明其具有超过165Mb/s的基准带宽,在60Mb/s的限速应用环境下,每跳的带宽衰减小于1%,满足了地面无线网络覆盖的需求。     

云基础设施中TPL2-SW网络模型的优化

为解决传统树型网络拓扑对大规模云集群造成的性能瓶颈,针对一种新的网络模型TPL 2-SW进行优化,提出了多路径负载均衡路由策略(MCLBR)和转发路由的硬件加速方案。通过在节点间建立网状链路,将负载指数纳入路由判定因素,并允许节点间负载分流;同时基于FPGA实现硬件转发路由器,并验证了在二层语义对多跳传输加速的可行性。仿真实验证明,优化方案可以在TPL 2-SW基础上显著提高网络的吞吐量和传输效率。