单工无线电通信网

使用短波电台和超短波电台组成的无线电网络或专向通信

单工无线电通信网是使用短波电台和超短波电台组成的无线电网络或专向通信。

简介

公众移动通信发展迅速，蜂窝移动电话已拥有庞大的用户群，相比之下，单工无线电台的用户群较小。然而单工无线电台是一种社会必需的无线电台站，主要应用于民航、铁路、公安、防汛、防火等部门专用通信和电力、银行、学校、酒店、宾馆、商场、建筑工地等单位的指挥调度系统，以及一些应急通信系统和军事通信。在野战综合通信系统中，它侧重于建立各级指挥员之间快速、直接的指挥和陆空（海）协同通信，保障在特殊情况下最基本的通信联络。它可通过单工无线电台入口设备与地域通信网、双工无线电移动通信网等结合使用，互为补充，实现单工无线电用户与其它通信网内双工用户之间的通信。必要时，单工无线电台还可通过单工无线电台入口设备，与双工移动用户台实现互通。单工无线电通信网由于具有结构简单、组网灵活、便于机动、易于直接达成点对点通信等优点，仍然是保障作战指挥的重要通信手段之一，是野战综合通信系统的重要组成部分。

根据无线电台通信的特点和使命，从纵向看，单工无线电台网是一个分层的树状结构；从横向看，基本网络结构是星形网。

随着协同通信的需求和横向信息流的增加，出现了一些必要的互通及迂回路由，形成了准栅格状网络。由于单工无线电台通信还没有交换等功能，不能等同于栅格状网，称为准栅格网较合适。因此，单工无线电台网的网络结构是一种树状、星形、准栅格状网相结合的形式。每一级电台成为一个节点（或称群首）。

性能因素

对于无线单工通信系统而言，一个很关键的要求就是能与多个站迅速地建立线路并能进行通信。在多个站之间建立线路。比在两个单站之间建立线路更为困难，因为随着台站的增加，所需要的短波线路的数量将按着指数规律增加，而所有的线路仍然带有各自在传播和干扰方面所存在的难题。在许多情况下，任何单一的频率都不能实现完全的互通，因为不管功率大小，信道状态都不会支持若干个台站之间的通信。

相关仿真

模型建模

呼叫的流程

每次呼叫都由主叫方发起，直到双方都发出呼叫结束的命令，如果主叫方在规定次数与时间内没有收到被叫得结束回应，则自动结束本次呼叫。

数据包的设计

为了完成呼叫流程中的所有过程，节点模块中用4种数据包来模拟单工电台的实际行为，使模型符合OPNET的基于包的建模机制：①呼叫包表示有一个呼叫请求产生；②结束包表示呼叫结束；③话音包表示呼叫的话音；④应答包表示目标站点同意建立通信。

节点模型的建立

节点模型用来产生呼叫，管理呼叫进程，可以处理每个站点无线通信的呼叫建立和结束，能够根据收到信息格式做出相应的行为，能够滤除接收到的与本站不相关的信息，主站节点可以选择网络内的任意分站进行通信，而分站点只与主站点通信。

（1）如果收到一个话音包则把话音包直接传送到更高一层的sink模块进行处理。语音包接收完后检测结束包，收到结束包，随即产生一个结束应答包。同时销毁收到的结束包。

（2）如果收到从其它节点来的呼叫请求包，则立刻发送呼叫应答包，同时销毁呼叫请求包。

（3）如果收到本身节点的呼叫请求包，则检测链路的忙闲工作状态，如果闲则进入碰撞退避等待；如果忙则等待，直到本次呼叫结束。如果一次呼叫超出规定呼叫的次数而没有成功，则自动结束本次呼叫。

网络模型的建立

为了对前面建立的节点进行仿真，需要把它们放在网络模型中，在网络中我们建立一个有8个工作站的星型拓扑结构的网络，各分站与主站进行通信，主站可以与网络内任意分站联系，链路利用超短波链路模型。如概述图所示。

仿真结果及分析

在仿真过程中，我们设置呼叫业务量为平均呼叫产生速率为10次/小时，平均呼叫长度为1分钟，呼叫产生速率和呼叫长度都符合指数分布，仿真时间为一个小时。网络链路平均建立时间如图3所示。由图3可见，在一定限度数量的呼叫请求下，网络每次呼叫的建立时间平均为0.5s。仿真开始时有5s的模型初始化时间，然后各站点开始竞争信道，出现呼叫建立时间增长，然后呼叫时间趋向平稳。仿真结果与实际通信中的呼叫建立时间基本吻合。

利用OPNET仿真平台提出了单工无线通信网络的效能评估的仿真模型建立方法，并对一个星型拓扑的网络进行了初步的性能分析。模型有待进一步完善，以评估单工无线通信网络各种不同性能，以及实现对不同网络进行数据对比。对于从事通信网络仿真研究工作的OPNET使用者有一定的启发意义。

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