论文部分内容阅读
数据链的多址接入控制(MAC)协议描述了网络内各节点接入共享信道时需要遵守的规则,这对于网络资源的公平、合理、高效利用至关重要。Link-16数据链的MAC层采用的是时分多址(TDMA)固定多址接入协议。在该协议下,所有的网络节点都被分配了用于报文发送的特定时隙,其它时隙内只能接收报文。这种模式下节点的突发业务报文可能需要等待较长时间才能进行传输,导致报文传输时延较高;而某节点若在规定时隙内没有报文需要发送,其他节点也不能占用该时隙,故时隙利用率也不高。针对该问题,本文通过对国内外数据链MAC协议研究的整理和分析,总结了当前的研究现状和热点,研究了将不同接入协议进行结合的混合多址接入设计方法,基于时分多址结构设计了两种混合多址接入算法,解决了报文传输时延较高和系统时隙利用率较低的问题。本文主要工作归纳如下:首先,在进行混合多址接入算法的设计之前,对多址技术理论和多种数据链的MAC协议进行了分析,通过对Link-16数据链的时隙分配结构的重点研究,说明了采用固态和动态结合的混合多址接入设计的合理性。其次,设计了固定多址和随机多址结合的混合多址接入算法,该算法采用TDMA固定多址接入协议完成周期业务报文的传输,利用时隙ALOHA随机多址接入协议完成突发业务报文的传输。本文结合固定多址和随机多址的特点,在保证一定周期报文传输时延和突发报文通过率的前提下,从系统吞吐量层面分析了算法的性能。通过理论和仿真分析表明,该算法能够同时满足周期报文和突发报文的传输需求,并且在一定条件下系统的吞吐量高于TDMA固定多址接入协议,提高了时隙利用率。最后,针对固定和随机结合的混合多址接入算法下突发报文容易发生碰撞后丢包的问题,结合数据链业务报文具有不同重要性的特点,进一步提出基于报文优先级的混合多址接入算法。该算法依然采用TDMA固定多址接入协议完成周期业务报文的传输,对于突发报文,则根据其重要性的不同设定不同优先级,从而决定报文传输的先后顺序。本文以排队论为基础,设计了更高优先级报文优先接入信道的传输策略,通过理论和仿真分析表明,报文的优先级越高,其时延越短,从而避免了造成重要报文丢失的问题;同时,该混合多址接入协议的报文时延明显低于TDMA固定多址接入协议,时隙利用率显著提高。相比于单一的接入方式,混合多址接入算法具有更好的业务传输性能,为战术数据链MAC协议的改进提供了有力的参考价值。