郝源春

【摘要】 針對(duì)頻率廣播機(jī)制在短波組網(wǎng)中的弊端，比較了多種解決方案，提出了一種基于頻率分時(shí)復(fù)用和反向動(dòng)態(tài)喚醒的短波臺(tái)站頻率廣播策略，為短波組網(wǎng)項(xiàng)目提供一種短波頻率廣播機(jī)制的實(shí)現(xiàn)方案。

【關(guān)鍵詞】 頻率分時(shí)復(fù)用 反向動(dòng)態(tài)喚醒 短波組網(wǎng) 頻率廣播

Abstract： Against the disadvantages of frequency broadcast on High Frequency（HF） networking， a new frequency broadcast strategy of HF station based on frequency time division multiplexing and reverse dynamic wakeup was presented after the comparison among several different solutions， to provide an optional way of HF frequency broadcast in the project of HF networking.

Keyword： Frequency Time Division Multiplexing； Reverse Dynamic Wakeup； HF Networking； Frequency Broadcast

一、引言

短波通信由于具備成本低、通信距離遠(yuǎn)、抗毀能力強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)廣泛用于遠(yuǎn)距離、大范圍、移動(dòng)通信等場(chǎng)合，是一種十分重要的通信手段。多年來(lái)，短波通信設(shè)備被廣泛地應(yīng)用于各國(guó)政府的軍事、外交、氣象、商業(yè)等重要部門，用以傳達(dá)語(yǔ)音、文字、圖像、數(shù)據(jù)等信息。在國(guó)家遭遇自然災(zāi)害或應(yīng)對(duì)較大規(guī)模的突發(fā)事件時(shí)，常規(guī)通信手段難以滿足通信要求，發(fā)揮作用，而短波信號(hào)可通過(guò)地波或天波傳播，容易避開突發(fā)事件區(qū)域中的障礙物達(dá)到通信對(duì)象，為突發(fā)事件區(qū)域或遠(yuǎn)距離通信提供有效的保障手段[1]。

二、短波頻率廣播策略概述

在短波組網(wǎng)項(xiàng)目中，通過(guò)組建多個(gè)分布于不同的地理位置的短波臺(tái)站，短波臺(tái)站彼此之間互聯(lián)互通，通過(guò)統(tǒng)一的頻率分配，各短波臺(tái)站均在一個(gè)指定的廣播頻率上進(jìn)行信息廣播，形成覆蓋一定范圍的短波無(wú)線服務(wù)區(qū)域。在服務(wù)區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的短波機(jī)動(dòng)用戶通過(guò)接收短波臺(tái)站的廣播頻率，隨遇接入某個(gè)通信效果最好的短波臺(tái)站，就能夠使用短波組網(wǎng)系統(tǒng)提供的如語(yǔ)音、文字、圖像等的綜合信息通信服務(wù)，從而形成覆蓋指定范圍的短波無(wú)線接入通信系統(tǒng)[2]。

短波組網(wǎng)提供無(wú)線接入服務(wù)的技術(shù)基礎(chǔ)是短波頻率廣播機(jī)制[3]，由于短波無(wú)線通信信道是時(shí)變信道，受地理位置、天氣狀況、晝夜時(shí)分等因素影響較大，在某一時(shí)段好用的頻率數(shù)量往往不多，而且隨著工程建設(shè)的開展，短波臺(tái)站的數(shù)量越來(lái)越多，可用頻率的數(shù)量開始不能支撐大規(guī)模短波臺(tái)站的服務(wù)需要[4]。此外，短波臺(tái)站的信息廣播機(jī)制存在一定的弊端，如頻率廣播容易造成無(wú)線頻譜污染，從經(jīng)濟(jì)角度看，無(wú)通信服務(wù)狀態(tài)下的頻率廣播既對(duì)短波臺(tái)站能源造成了浪費(fèi)，而且長(zhǎng)時(shí)間的大功率發(fā)射也會(huì)縮短短波發(fā)射機(jī)的壽命。因此，亟需一種可以解決上述問(wèn)題的綜合解決方案。

三、頻率廣播策略在短波組網(wǎng)中的應(yīng)用方案

3.1 方案一：廣播頻率分時(shí)復(fù)用策略

針對(duì)短波臺(tái)站數(shù)量多于可用廣播頻率的問(wèn)題，本文提出短波臺(tái)站廣播頻率分時(shí)復(fù)用的解決方案：將短波臺(tái)站進(jìn)行分組，組內(nèi)共用同一個(gè)廣播頻率，并且為了防止頻率干擾，同一個(gè)分組內(nèi)的短波臺(tái)站的廣播頻率在時(shí)域上進(jìn)行劃分，保證同一時(shí)刻不會(huì)有兩個(gè)以上的不同短波臺(tái)站在同一個(gè)廣播頻率上進(jìn)行廣播，通過(guò)廣播頻率的分時(shí)復(fù)用實(shí)現(xiàn)短波臺(tái)站頻率資源的共用。

下面以三個(gè)短波臺(tái)站組成一個(gè)分組進(jìn)行廣播頻率分時(shí)復(fù)用為例進(jìn)行介紹，其廣播頻率在時(shí)域上的分布圖如圖1所示。

在上圖所舉的例子中，三個(gè)短波臺(tái)站共用同一個(gè)廣播頻率fb，并按照如下規(guī)則在時(shí)域上進(jìn)行分段廣播：在t0～t1和t3～t4時(shí)段，短波臺(tái)站1在頻率fb上進(jìn)行廣播；在t1～t2和t4～t5時(shí)段，短波臺(tái)站2在頻率fb上進(jìn)行廣播；在t2～t3和t5～t6時(shí)段，短波臺(tái)站3在頻率fb上進(jìn)行廣播；三個(gè)短波臺(tái)站在非廣播時(shí)段，進(jìn)行頻率靜默。頻率分時(shí)共用的方式可以有很多種，其中一種較為簡(jiǎn)單的方案是在一小時(shí)內(nèi)時(shí)分，即在每個(gè)小時(shí)內(nèi)，短波臺(tái)站1廣播前20分鐘，短波臺(tái)站2廣播中間20分鐘，短波臺(tái)站3廣播后20分鐘，如此循環(huán)往復(fù)。

3.2 方案二：頻率廣播反向動(dòng)態(tài)喚醒策略

針對(duì)短波臺(tái)站頻率廣播長(zhǎng)發(fā)的弊端，本文提出短波臺(tái)站接受機(jī)動(dòng)用戶反向動(dòng)態(tài)喚醒的頻率廣播方案：短波臺(tái)站在默認(rèn)閑暇狀態(tài)下不進(jìn)行頻率廣播，而是保持在接受機(jī)動(dòng)用戶動(dòng)態(tài)喚醒的靜默狀態(tài)，當(dāng)機(jī)動(dòng)用戶試圖接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，先在指定頻率上發(fā)送反向喚醒信號(hào)，處于靜默狀態(tài)的短波臺(tái)站收到機(jī)動(dòng)用戶的反向喚醒信號(hào)后，由靜默狀態(tài)變?yōu)閺V播狀態(tài)，從而開始一定時(shí)長(zhǎng)的頻率廣播，當(dāng)?shù)竭_(dá)頻率廣播時(shí)長(zhǎng)上限時(shí)，再次由廣播狀態(tài)變?yōu)殪o默狀態(tài)。

3.3 方案三：頻率分時(shí)復(fù)用與反向動(dòng)態(tài)喚醒相結(jié)合的策略

綜合方案一和方案二，得出基于頻率分時(shí)復(fù)用和反向動(dòng)態(tài)喚醒的短波臺(tái)站頻率廣播方案：多個(gè)短波臺(tái)站可以共用同一個(gè)廣播頻率，在默認(rèn)閑暇情況下保持頻率靜默狀態(tài)，一旦收到機(jī)動(dòng)用戶的反向喚醒信號(hào)，結(jié)合短波臺(tái)站當(dāng)前應(yīng)處的廣播狀態(tài)，綜合邏輯判斷，決定短波臺(tái)站的實(shí)際狀態(tài)。

3.4 方案比較

針對(duì)短波組網(wǎng)項(xiàng)目中的頻率廣播機(jī)制，本文提出了上述三種解決方案，下面對(duì)三種方案進(jìn)行比較，具體如表1所示。

針對(duì)本文開頭提出的問(wèn)題，方案三雖然存在一定的設(shè)計(jì)復(fù)雜性，但可以通過(guò)良好的設(shè)計(jì)進(jìn)行解決，因此不失為一種可行的技術(shù)方案。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，頻率分時(shí)復(fù)用與反向動(dòng)態(tài)喚醒相結(jié)合的頻率廣播策略應(yīng)用在短波組網(wǎng)項(xiàng)目中，可以很好的解決短波組網(wǎng)項(xiàng)目中頻率不夠用的問(wèn)題，并且克服了短波臺(tái)站頻率長(zhǎng)期廣播帶來(lái)的弊端，既最大程度上復(fù)用了有效頻率，又提升了短波臺(tái)站發(fā)射機(jī)的使用壽命，減少了短波臺(tái)站的能源消耗，為實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)短波用戶接入網(wǎng)絡(luò)和后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，提供了一種很好的解決方案。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 胡中豫. 現(xiàn)代短波通信[M]. 北京： 國(guó)防工業(yè)出版社，2003

[2] 謝謝， 劉俊， 趙玉亭. 短波戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)研究進(jìn)展[J]. 現(xiàn)代軍事通信，2009，17（4）：1～5

[3] 羅秋霞，周治中， 鄒盛唐. 短波組網(wǎng)技術(shù)探討[J]. 通信技術(shù)，2000（3）：30～31

[4] 鐘曉峰，王有政，梅順良，等. 基于時(shí)分系統(tǒng)的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)同步算法[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，45（1）：1-4