簡介
公眾移動通信發展迅速,蜂窩行動電話已擁有龐大的用戶群,相比之下,單工無線電台的用戶群較小。然而單工無線電台是一種社會必需的無線電台站,主要套用於民航、鐵路、公安、防汛、防火等部門專用通信和電力、銀行、學校、酒店、賓館、商場、建築工地等單位的指揮調度系統,以及一些應急通信系統和軍事通信。在野戰綜合通信系統中,它側重於建立各級指揮員之間快速、直接的指揮和陸空(海)協同通信,保障在特殊情況下最基本的通信聯絡。它可通過單工無線電台入口設備與地域通信網、雙工無線電移動通信網等結合使用,互為補充,實現單工無線電用戶與其它通信網內雙工用戶之間的通信。必要時,單工無線電台還可通過單工無線電台入口設備,與雙工移動用戶台實現互通。單工無線電通信網由於具有結構簡單、組網靈活、便於機動、易於直接達成點對點通信等優點,仍然是保障作戰指揮的重要通信手段之一,是野戰綜合通信系統的重要組成部分。
根據無線電台通信的特點和使命,從縱向看,單工無線電台網是一個分層的樹狀結構;從橫向看,基本網路結構是星形網。
隨著協同通信的需求和橫向信息流的增加,出現了一些必要的互通及迂迴路由,形成了準柵格狀網路。由於單工無線電台通信還沒有交換等功能,不能等同於柵格狀網,稱為準柵格網較合適。因此,單工無線電台網的網路結構是一種樹狀、星形、準柵格狀網相結合的形式。每一級電台成為一個節點(或稱群首)。
性能因素
對於無線單工通信系統而言,一個很關鍵的要求就是能與多個站迅速地建立線路並能進行通信。在多個站之間建立線路。比在兩個單站之間建立線路更為困難,因為隨著台站的增加,所需要的短波線路的數量將按著指數規律增加,而所有的線路仍然帶有各自在傳播和干擾方面所存在的難題。在許多情況下,任何單一的頻率都不能實現完全的互通,因為不管功率大小,信道狀態都不會支持若干個台站之間的通信。
相關仿真
模型建模
每次呼叫都由主叫方發起,直到雙方都發出呼叫結束的命令,如果主叫方在規定次數與時間內沒有收到被叫得結束回應,則自動結束本次呼叫 。
數據包的設計
為了完成呼叫流程中的所有過程,節點模組中用4種數據包來模擬單工電台的實際行為,使模型符合OPNET的基於包的建模機制:①呼叫包表示有一個呼叫請求產生;②結束包表示呼叫結束;③話音包表示呼叫的話音;④應答包表示目標站點同意建立通信。
節點模型的建立
節點模型用來產生呼叫,管理呼叫進程,可以處理每個站點無線通信的呼叫建立和結束,能夠根據收到信息格式做出相應的行為,能夠濾除接收到的與本站不相關的信息,主站節點可以選擇網路內的任意分站進行通信,而分站點只與主站點通信 。
(1)如果收到一個話音包則把話音包直接傳送到更高一層的sink模組進行處理。語音包接收完後檢測結束包,收到結束包,隨即產生一個結束應答包。同時銷毀收到的結束包。
(2)如果收到從其它節點來的呼叫請求包,則立刻傳送呼叫應答包,同時銷毀呼叫請求包。
(3)如果收到本身節點的呼叫請求包,則檢測鏈路的忙閒工作狀態,如果閒則進入碰撞退避等待;如果忙則等待,直到本次呼叫結束。如果一次呼叫超出規定呼叫的次數而沒有成功,則自動結束本次呼叫。
網路模型的建立
為了對前面建立的節點進行仿真,需要把它們放在網路模型中,在網路中我們建立一個有8個工作站的星型拓撲結構的網路,各分站與主站進行通信,主站可以與網路內任意分站聯繫,鏈路利用超短波鏈路模型。如概述圖所示。
仿真結果及分析
在仿真過程中,我們設定呼叫業務量為平均呼叫產生速率為10次/小時,平均呼叫長度為1分鐘,呼叫產生速率和呼叫長度都符合指數分布,仿真時間為一個小時。網路鏈路平均建立時間如右圖所示。由右圖可見,在一定限度數量的呼叫請求下,網路每次呼叫的建立時間平均為0.5s。仿真開始時有5s的模型初始化時間,然後各站點開始競爭信道,出現呼叫建立時間增長,然後呼叫時間趨向平穩。仿真結果與實際通信中的呼叫建立時間基本吻合 。
利用OPNET仿真平台提出了單工無線通信網路的效能評估的仿真模型建立方法,並對一個星型拓撲的網路進行了初步的性能分析。模型有待進一步完善,以評估單工無線通信網路各種不同性能,以及實現對不同網路進行數據對比。對於從事通信網路仿真研究工作的OPNET使用者有一定的啟發意義。