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[摘 要]随着各个国家和地区经济快速发展，航空领域也获得了更多发展机遇，但同时也面临着诸多挑战，传统航空通信体系结构已经难以满足航空现代化发展需求。而自组织时分多址甚高频数据链的出现，在一定程度上提高了系统的延时性能，为航空通信提供了极大支持。本文将简单了解我国航空数据链应用现状，在航空数据链概念基础上深入探讨甚高频数据链的应用，旨在为我国航空领域可持续发展提供参考。
[关键词]自组织；多址；甚高频数据链；延时
中图分类号：TN929.532 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0082-01
前言：近年来，具有自组织特性的新型数据链在科学技术支持下应运而生，并凭借自身支持机间、机地等多址通信优势，在军航、民航等领域中得到了广泛应用和普及。相比较传统数据链而言，这种新型数据链能够避免外界因素对通信的干扰，通过发挥自身自组织特性，实现对时隙的自组织预约，以此来突破过于依赖地面主站的弊端，显著提高了通信有效性。因此加强对该项技术的研究具有十分重要的现实意义，能够帮助我们更为深入的了解和掌握该项技术，从而推动我国航空领域可持续发展。
1、现阶段，我国航空数据链应用现状分析
改革开放以来，我国各领域迅速发展，给交通运输业带来了更多发展机遇，航空运输业作为重要组成部分，迈向了新的发展阶段，并以高出世界平均水平两倍速度增长，越来越多的航空吞吐量无疑增加了现有空管保障体系的压力，传统体系的滞后性也愈发明显，突出表现在空管通信、导航等方面，上述种种均成为了阻碍我国航空运输业可持续发展的短板。因此迫切需要新型空中交通管理手段。
现阶段，我国航空采取的数据链是飞机通信寻址及报告系统，该系统主要是面向字符的数据链，传输速率为2.4kbps，已经远远满足不了我国航空通信需求，对此引进先进数据链，完善航空通信体系显得尤为必要。
2、航空数据链概念
所谓航空数据链，主要是指实时地传输信息，在网络范围内快速传输控制信息等，显著提高平台之间的数据交换和共享能力，且具备视频、语言及图片等数据多样化数据传输能力，促使平台内的主体能够互相协同，实现质的提升，最终提高航空管理能力[1]。具有自组织能力的数据链（S-TDMA）将时间轴划分为多个信息帧，且独立的信息帧又能够细化为多个时隙，为飞机与地面等主体之间的交流提供支持，每架飞机都会在一个周期内发送报文，而管理人员则会根据报文情况，实现对信道时隙的管理，及时获取飞机发来的各类信息，显著提高了飞机管理的有效性，避免了传统管理模式过度依赖地面控制的弊端。
3、S-TDMA的具体应用
3.1选择预约、分配方法
在整个数据链中，对于时隙预约方法而言，一般是采取TDMA形式传输体制进行信息传输，具体实践中，它能够将整个时间轴划分为多个信息帧，而每帧都具有多个时隙，能够同时满足多个飞机需求[2]。每个用户监听信道持续一个超帧的时间，接受其他用户时隙状态，并进行相应的预约，构建成时隙预约信息报文，如图1。
而针对时隙分配来说，用户可以结合时隙状态提供空闲时隙分布，为自己与地面实时沟通找到最佳连接信道。我们可以将整个数据链视为一个整体，其中包含多A各时隙，且每个时隙之间具有独立性特点，当飞机占用其中任何一个时隙，并同时发送报文[3]。将飞机数量设置为B，飞机产生的数据包平均速率为次/min，能够满足0≤≤A，当用户在此系统当中，可以结合当前时隙窗口选择自己的沟通信道。
3.2选择空闲时隙
如果在预约中发现繁忙情况，可以从以下几个方面入手寻找空闲时隙。一是选择相邻的窗口，并开始预约，如果此时该信道为空闲时隙，将预约成功。反之将自动转为下一个时隙进行预约。二是计算出预约时隙与占用时隙时间的差距，将预约信息及时发送出去，提醒需要预约的飞机做好准备。三是如果发生冲突，用户需要按照一定的概率进行适当退避。四是直至原预约时间计数器技术完成，用户预约成功。图2为时隙自动转移模型图。
上述动态分配方法在使用中，时隙预约会将当前时隙作为基础，向左右两侧延伸，直至窗口边缘位置。而这种方式，或多或少存在一定局限性，且效率偏低，对此，本文将提出一种新型时隙搜索方法，即从最前面的时隙开始，按照顺序向后搜索，直至找到信道位置[4]。相比较而言，这种预约延时较短，能够显著提升系统的延时性能。
3.3概率周期的计算
通过公式计算得出概率周期，促使系统在运行过程中，能够为用户提供更加优质的服务，为其与地面建立良好的沟通和交流机制奠定坚实的基础。不仅如此，计算概率周期，还能够显著提高系统的使用效率，避免用户连接繁忙或者系统过于空闲等问题的出现。
3.4掌握吞吐量
用户在系统中预约时，具有明显的独立性，对此每个时隙都是一个独立的信道，此时可以运用时隙的吞吐量来衡量整个系统的吞吐量，并将特定时间范围内成功完成信息传输的信息进行归一处理，以此来掌握飞机的飞行信息，为后续工作提供科学依据。
就理想状态来说，能够满足S-TDMA的自组织协议用户并不会因为引导繁忙而出现矛盾，简而言之，当时隙处于忙碌状态下，系统会自动转移信道，安排其到相邻的信道进行连接，直至时隙连接成功[5]。可见，占用信道的飞机只有一个，此时时隙占用数量就是吞吐量的实际情况。即便时隙处于繁忙状态，也不会影响到期传送的信息，所以，理想情况下的吞吐量为：
Thi=PB=1-Pt
如果終端在时隙中通信时，其内部隐藏的终端也会传送信息，而此时会产生矛盾，受到隐藏终端产生的影响，接收端将难以正常接受信息，最终导致数据信息的丢失，难以实现对飞机的有效管理，最终导致系统吞吐量下降，不利于航空运输稳定、有序发展。
结论：根据上文所述，随着信息化与智能化时代的到来，数据链技术将成为航空航天领域发展的关键技术，技术水平将直接衡量一个国家的航空航天发展现状。因此在航空航天发展过程中，相关人员应树立现代理念，明确现有技术存在的弊端，并加大对时隙分配等相关技术的研究力度，不断提升我国技术水平，确保数据链网络安全、灵活性，为飞机与地面的交流奠定坚实的基础，从而促进后期航空数据链的发展。
参考文献
[1] 张海营，郭建峰，魏玉凡等.机载AIS接收信号冲突概率分析[J].全球定位系统，2014，（03）：15-18.
[2] 邱洪云，关慧，张彦卫等.卫星战术数据链的应用及发展[J].空间电子技术，2012，（03）：1-4.
[3] 梁俊，仝海波，朱子行等.一种支持QoS的D-TDMA协议性能分析与仿真[J].空军工程大学学报（自然科学版），2010，（01）：59-63.
[4] 仝海波，梁俊，吕娜等.战术数据链时延特性的仿真分析[J].电光与控制，2009，（08）：53-55+64.
[5] 陈岩，董淑福，蒋磊等.甚高频数据链技术及其应用[J].科技信息（学术研究），2008，（29）：395-397.
[关键词]自组织；多址；甚高频数据链；延时
中图分类号：TN929.532 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0082-01
前言：近年来，具有自组织特性的新型数据链在科学技术支持下应运而生，并凭借自身支持机间、机地等多址通信优势，在军航、民航等领域中得到了广泛应用和普及。相比较传统数据链而言，这种新型数据链能够避免外界因素对通信的干扰，通过发挥自身自组织特性，实现对时隙的自组织预约，以此来突破过于依赖地面主站的弊端，显著提高了通信有效性。因此加强对该项技术的研究具有十分重要的现实意义，能够帮助我们更为深入的了解和掌握该项技术，从而推动我国航空领域可持续发展。
1、现阶段，我国航空数据链应用现状分析
改革开放以来，我国各领域迅速发展，给交通运输业带来了更多发展机遇，航空运输业作为重要组成部分，迈向了新的发展阶段，并以高出世界平均水平两倍速度增长，越来越多的航空吞吐量无疑增加了现有空管保障体系的压力，传统体系的滞后性也愈发明显，突出表现在空管通信、导航等方面，上述种种均成为了阻碍我国航空运输业可持续发展的短板。因此迫切需要新型空中交通管理手段。
现阶段，我国航空采取的数据链是飞机通信寻址及报告系统，该系统主要是面向字符的数据链，传输速率为2.4kbps，已经远远满足不了我国航空通信需求，对此引进先进数据链，完善航空通信体系显得尤为必要。
2、航空数据链概念
所谓航空数据链，主要是指实时地传输信息，在网络范围内快速传输控制信息等，显著提高平台之间的数据交换和共享能力，且具备视频、语言及图片等数据多样化数据传输能力，促使平台内的主体能够互相协同，实现质的提升，最终提高航空管理能力[1]。具有自组织能力的数据链（S-TDMA）将时间轴划分为多个信息帧，且独立的信息帧又能够细化为多个时隙，为飞机与地面等主体之间的交流提供支持，每架飞机都会在一个周期内发送报文，而管理人员则会根据报文情况，实现对信道时隙的管理，及时获取飞机发来的各类信息，显著提高了飞机管理的有效性，避免了传统管理模式过度依赖地面控制的弊端。
3、S-TDMA的具体应用
3.1选择预约、分配方法
在整个数据链中，对于时隙预约方法而言，一般是采取TDMA形式传输体制进行信息传输，具体实践中，它能够将整个时间轴划分为多个信息帧，而每帧都具有多个时隙，能够同时满足多个飞机需求[2]。每个用户监听信道持续一个超帧的时间，接受其他用户时隙状态，并进行相应的预约，构建成时隙预约信息报文，如图1。
而针对时隙分配来说，用户可以结合时隙状态提供空闲时隙分布，为自己与地面实时沟通找到最佳连接信道。我们可以将整个数据链视为一个整体，其中包含多A各时隙，且每个时隙之间具有独立性特点，当飞机占用其中任何一个时隙，并同时发送报文[3]。将飞机数量设置为B，飞机产生的数据包平均速率为次/min，能够满足0≤≤A，当用户在此系统当中，可以结合当前时隙窗口选择自己的沟通信道。
3.2选择空闲时隙
如果在预约中发现繁忙情况，可以从以下几个方面入手寻找空闲时隙。一是选择相邻的窗口，并开始预约，如果此时该信道为空闲时隙，将预约成功。反之将自动转为下一个时隙进行预约。二是计算出预约时隙与占用时隙时间的差距，将预约信息及时发送出去，提醒需要预约的飞机做好准备。三是如果发生冲突，用户需要按照一定的概率进行适当退避。四是直至原预约时间计数器技术完成，用户预约成功。图2为时隙自动转移模型图。
上述动态分配方法在使用中，时隙预约会将当前时隙作为基础，向左右两侧延伸，直至窗口边缘位置。而这种方式，或多或少存在一定局限性，且效率偏低，对此，本文将提出一种新型时隙搜索方法，即从最前面的时隙开始，按照顺序向后搜索，直至找到信道位置[4]。相比较而言，这种预约延时较短，能够显著提升系统的延时性能。
3.3概率周期的计算
通过公式计算得出概率周期，促使系统在运行过程中，能够为用户提供更加优质的服务，为其与地面建立良好的沟通和交流机制奠定坚实的基础。不仅如此，计算概率周期，还能够显著提高系统的使用效率，避免用户连接繁忙或者系统过于空闲等问题的出现。
3.4掌握吞吐量
用户在系统中预约时，具有明显的独立性，对此每个时隙都是一个独立的信道，此时可以运用时隙的吞吐量来衡量整个系统的吞吐量，并将特定时间范围内成功完成信息传输的信息进行归一处理，以此来掌握飞机的飞行信息，为后续工作提供科学依据。
就理想状态来说，能够满足S-TDMA的自组织协议用户并不会因为引导繁忙而出现矛盾，简而言之，当时隙处于忙碌状态下，系统会自动转移信道，安排其到相邻的信道进行连接，直至时隙连接成功[5]。可见，占用信道的飞机只有一个，此时时隙占用数量就是吞吐量的实际情况。即便时隙处于繁忙状态，也不会影响到期传送的信息，所以，理想情况下的吞吐量为：
Thi=PB=1-Pt
如果終端在时隙中通信时，其内部隐藏的终端也会传送信息，而此时会产生矛盾，受到隐藏终端产生的影响，接收端将难以正常接受信息，最终导致数据信息的丢失，难以实现对飞机的有效管理，最终导致系统吞吐量下降，不利于航空运输稳定、有序发展。
结论：根据上文所述，随着信息化与智能化时代的到来，数据链技术将成为航空航天领域发展的关键技术，技术水平将直接衡量一个国家的航空航天发展现状。因此在航空航天发展过程中，相关人员应树立现代理念，明确现有技术存在的弊端，并加大对时隙分配等相关技术的研究力度，不断提升我国技术水平，确保数据链网络安全、灵活性，为飞机与地面的交流奠定坚实的基础，从而促进后期航空数据链的发展。
参考文献
[1] 张海营，郭建峰，魏玉凡等.机载AIS接收信号冲突概率分析[J].全球定位系统，2014，（03）：15-18.
[2] 邱洪云，关慧，张彦卫等.卫星战术数据链的应用及发展[J].空间电子技术，2012，（03）：1-4.
[3] 梁俊，仝海波，朱子行等.一种支持QoS的D-TDMA协议性能分析与仿真[J].空军工程大学学报（自然科学版），2010，（01）：59-63.
[4] 仝海波，梁俊，吕娜等.战术数据链时延特性的仿真分析[J].电光与控制，2009，（08）：53-55+64.
[5] 陈岩，董淑福，蒋磊等.甚高频数据链技术及其应用[J].科技信息（学术研究），2008，（29）：395-397.