高 昂，張國輝

（陸軍裝甲兵學(xué)院，北京 100072）

0 引言

分布式網(wǎng)絡(luò)火力控制是指依托火控系統(tǒng)和高速無線通信網(wǎng)，使分布在不同地域的多元化武器平臺及作戰(zhàn)集群之間實(shí)現(xiàn)信息高速流動、資源實(shí)時(shí)共享、火力最優(yōu)化配置。這種方式對信息傳輸實(shí)時(shí)性、信息種類綜合性、信息交互高效性、信息可達(dá)全局性等方面提出了更高的要求［1-3］，傳統(tǒng)通信網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層中，CSMA、TDMA 等一系列協(xié)議成熟且應(yīng)用廣泛，但未考慮火力控制信息的優(yōu)先傳遞等級、態(tài)勢信息實(shí)時(shí)性等需求。如何在通信網(wǎng)邏輯鏈路層構(gòu)建火力控制網(wǎng)絡(luò)，將是實(shí)現(xiàn)上述要求的關(guān)鍵一環(huán)。

1 信息傳輸需求

網(wǎng)絡(luò)火力控制系統(tǒng)涉及的信息形式很多，在信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的可達(dá)性等方面對相應(yīng)的通信網(wǎng)有著特殊的需求，具體分析如下。

1.1 信息到達(dá)時(shí)間

信息到達(dá)時(shí)間包括信息處理時(shí)延與傳播時(shí)延。信息到達(dá)時(shí)間從整體上反映火力控制系統(tǒng)對態(tài)勢信息和火控信息傳遞的及時(shí)性要求。

1.2 信息到達(dá)時(shí)間差

信息到達(dá)時(shí)間差，即不同節(jié)點(diǎn)接收同一信息，信息到達(dá)節(jié)點(diǎn)的最長與最短時(shí)間差。該指標(biāo)反映對網(wǎng)絡(luò)火力協(xié)同的滿足程度。例如，網(wǎng)絡(luò)火力控制系統(tǒng)向分布在不同地域的節(jié)點(diǎn)下達(dá)集火射擊的指令，如果不同的節(jié)點(diǎn)接收到同一指令的信息到達(dá)時(shí)間差過大，就不能達(dá)到火力協(xié)同。

1.3 信息到達(dá)率

網(wǎng)絡(luò)火力控制系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是以分布式的火力結(jié)構(gòu)、協(xié)同式的火力打擊實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)目的，這要求信息在全系統(tǒng)的聚合和擴(kuò)散［4-6］。信息到達(dá)率是確保上述需求的主要因素，根據(jù)信息的種類，對信息到達(dá)率的要求會有所不同，但通信網(wǎng)絡(luò)保障要求較高的信息可達(dá)率是一定的。

1.4 誤碼率

火力控制網(wǎng)對信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性要求更高，誤碼率也是衡量通信網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。

2 設(shè)計(jì)思路

針對以上網(wǎng)絡(luò)火力控制需求，本文提出了一種支持高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分發(fā)和多類型業(yè)務(wù)及時(shí)傳遞，具有良好抗干擾性的通信網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議技術(shù)方案，文獻(xiàn)［7-21］是該方案的主要思想來源。協(xié)議主要是對TDMA 的時(shí)隙按照網(wǎng)絡(luò)火力控制需求進(jìn)行了重新分配。將數(shù)據(jù)幀劃分為同步時(shí)隙段、申請時(shí)隙段、態(tài)勢融合時(shí)隙段、火控業(yè)務(wù)時(shí)隙段。首先，在同步時(shí)隙段采用了跳頻時(shí)鐘同步技術(shù)，保證網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性。其次，在業(yè)務(wù)時(shí)隙段設(shè)置了固定時(shí)隙，保證各節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)態(tài)勢數(shù)據(jù)的傳輸和生成。第三，在申請時(shí)隙段的固定分配時(shí)隙，采用了威脅等級評估方式，避免了數(shù)據(jù)沖突并保證威脅等級較高的信息優(yōu)先傳輸。第四，在固定時(shí)隙段的隨機(jī)申請時(shí)隙，對沒有利用的時(shí)隙引用了競爭方式，一些要發(fā)送的威脅等級較低的數(shù)據(jù)被安排在了這些時(shí)隙中競爭以提高信道利用率。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 條件假設(shè)

假設(shè)戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)最大節(jié)點(diǎn)數(shù)為32，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的通信距離為5 km，由此可以推算出兩相鄰節(jié)點(diǎn)內(nèi)的時(shí)鐘誤差不超過16.666 7 μs，取3.333 3 μs作為保護(hù)時(shí)間?？紤]到網(wǎng)絡(luò)火力控制對信息到達(dá)時(shí)間差的需求，這里規(guī)定各節(jié)點(diǎn)絕對時(shí)鐘誤差不超過4 s，網(wǎng)絡(luò)使用跳頻頻率進(jìn)行同步，更新周期為16 s。

3.2 協(xié)議幀結(jié)構(gòu)

面向網(wǎng)絡(luò)火力控制的通信網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層通信在MAC 數(shù)據(jù)幀中進(jìn)行，數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

一個(gè)MAC 協(xié)議幀由同步時(shí)隙段、申請時(shí)隙段、態(tài)勢融合時(shí)隙段、火控業(yè)務(wù)時(shí)隙段組成。申請時(shí)隙段分為固定分配時(shí)隙段和隨機(jī)申請時(shí)隙段?；鹂貥I(yè)務(wù)時(shí)隙段分為分組交換時(shí)隙、電路交換時(shí)隙。同步時(shí)隙段的作用是節(jié)點(diǎn)間同步，交換鄰節(jié)點(diǎn)信息，未入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)同步到網(wǎng)絡(luò)。申請時(shí)隙段作用是節(jié)點(diǎn)在此時(shí)隙段申請業(yè)務(wù)發(fā)送時(shí)隙和預(yù)約接收節(jié)點(diǎn)；態(tài)勢融合時(shí)隙段作用是各火力節(jié)點(diǎn)利用固定時(shí)隙傳遞態(tài)勢信息，生成統(tǒng)一態(tài)勢圖。火力控制業(yè)務(wù)時(shí)隙段是申請時(shí)隙段要發(fā)送業(yè)務(wù)的各節(jié)點(diǎn)預(yù)約的火力控制業(yè)務(wù)發(fā)送時(shí)隙，包括分組交換時(shí)隙段和電路交換時(shí)隙段，為不同類型的業(yè)務(wù)提供支持。

3.3 時(shí)間和跳頻同步實(shí)現(xiàn)原理

每一個(gè)火力節(jié)點(diǎn)內(nèi)部有1 個(gè)精度為1μs 的36bit時(shí)鐘，由于各火力節(jié)點(diǎn)內(nèi)部時(shí)鐘之間的絕對誤差小于4 s（222=4 194 304 μs），所以節(jié)點(diǎn)內(nèi)部時(shí)鐘［35～22］bit 的值相差不超過1。為增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力，設(shè)置頻率為16 s 更新一次，所以讓節(jié)點(diǎn)內(nèi)第［0～22］bit 為時(shí)鐘同步，［24～35］為跳頻同步，當(dāng)?shù)?4位（224=16 777 216 μs）刷新后再等待4 194 304 μs 就可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間和跳頻的同步。

圖1 MAC 協(xié)議幀結(jié)構(gòu)圖

3.4 時(shí)間和跳頻同步數(shù)據(jù)幀設(shè)計(jì)

同步數(shù)據(jù)幀是在同步時(shí)隙段使用的數(shù)據(jù)幀，幀中包含數(shù)據(jù)幀類型、子網(wǎng)標(biāo)識、源節(jié)點(diǎn)IP、節(jié)點(diǎn)關(guān)系、時(shí)鐘同步節(jié)點(diǎn)IP、時(shí)鐘版本號、內(nèi)部時(shí)鐘等項(xiàng)，用來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)同步的維護(hù)和鄰節(jié)點(diǎn)的拓?fù)涓?。時(shí)隙的定位以節(jié)點(diǎn)內(nèi)的絕對時(shí)鐘為標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)約定一個(gè)絕對時(shí)鐘作為幀的開始，同步數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 同步數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

節(jié)點(diǎn)關(guān)系用來表示發(fā)送信息節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息，利用同步數(shù)據(jù)幀中的節(jié)點(diǎn)關(guān)系信息可以計(jì)算出兩跳范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)火力控制系統(tǒng)將鄰節(jié)點(diǎn)和兩跳范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)存儲于系統(tǒng)中，便于火控解算。每個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部都有一個(gè)精度為1 μs 的36 bit 時(shí)鐘，用時(shí)鐘的新舊版本號來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)同步的維護(hù)以及鄰節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的更新。

3.5 同步的維護(hù)和鄰接點(diǎn)拓?fù)涓?/h3>

為保證通信網(wǎng)連通性，協(xié)議設(shè)計(jì)要考慮網(wǎng)絡(luò)同步維護(hù)和鄰節(jié)點(diǎn)拓?fù)涓?。同步時(shí)隙段的作用就是用跳頻同步頻率來實(shí)現(xiàn)同步的維護(hù)和鄰節(jié)點(diǎn)的拓?fù)涓?，組網(wǎng)后，每一幀都是從同步時(shí)隙段開始。在同步時(shí)隙段，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)每隔一定的周期，將會更新一次時(shí)鐘版本號，并將該同步數(shù)據(jù)幀以一種有效的方式擴(kuò)散到網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)接收到這些數(shù)據(jù)幀，便會以標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘為基準(zhǔn)對自身內(nèi)部時(shí)鐘修正達(dá)到全網(wǎng)絡(luò)同步。非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)收到這些數(shù)據(jù)幀時(shí)，如果內(nèi)部版本號比數(shù)據(jù)幀中所攜帶的版本號低，就將節(jié)點(diǎn)內(nèi)時(shí)鐘進(jìn)行修正，并與收到的同步數(shù)據(jù)幀時(shí)鐘保持一致，然后將同步數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)。

由于在節(jié)點(diǎn)間轉(zhuǎn)發(fā)的過程中，可能導(dǎo)致同一版本號的時(shí)鐘精度有所偏差，如圖3 所示。

圖3 同步數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)示意圖

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)1 的同步數(shù)據(jù)幀分別經(jīng)過路徑1→2→3→4→5→6→7→8 和1→9→10→11→12→13→14→15→16 到達(dá)8 號節(jié)點(diǎn)和16 號節(jié)點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)雖然接收到具有同一版本號的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘數(shù)據(jù)幀，但是可能由于數(shù)據(jù)幀傳播過程中時(shí)間誤差的積累，使得8 號節(jié)點(diǎn)和16 號節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘存在一定的誤差。所以，為減小這種時(shí)間誤差，一方面要對信息傳遞的跳數(shù)加以限制（假設(shè)最多為N跳），另一方面，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)擁有最高時(shí)鐘級數(shù)，并且在數(shù)值上等于信息傳遞的最大跳數(shù)（在這里標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的級數(shù)等于N），節(jié)點(diǎn)每轉(zhuǎn)發(fā)一次數(shù)據(jù)幀，會將數(shù)據(jù)幀中的時(shí)鐘級數(shù)降低1 個(gè)數(shù)值，直到幀中的時(shí)鐘級數(shù)為0 時(shí)不再轉(zhuǎn)發(fā)。節(jié)點(diǎn)在接收到同步數(shù)據(jù)幀時(shí)，如果版本號與本節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的時(shí)鐘版本號相同，但數(shù)據(jù)幀中的時(shí)鐘級數(shù)高于節(jié)點(diǎn)內(nèi)部，節(jié)點(diǎn)也會對內(nèi)部的時(shí)鐘進(jìn)行修改，和同步數(shù)據(jù)幀中的時(shí)間保持一致，并轉(zhuǎn)發(fā)同步數(shù)據(jù)幀。除以上情況外節(jié)點(diǎn)會丟棄所有的同步數(shù)據(jù)幀。

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)無法正常工作導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)無法接收到同步數(shù)據(jù)幀時(shí)，各節(jié)點(diǎn)將依靠內(nèi)部的絕對時(shí)鐘保持同步一定時(shí)間。如果達(dá)到規(guī)定時(shí)間沒收到同步數(shù)據(jù)幀，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)將會根據(jù)所在時(shí)隙，在其中隨機(jī)延遲一定時(shí)間。在延遲耗盡后，如果節(jié)點(diǎn)沒有收到其他節(jié)點(diǎn)的同步數(shù)據(jù)幀，就以自己的本地時(shí)鐘作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生一個(gè)同步數(shù)據(jù)幀并向鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播。

在重新選擇時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)的過程中，可能會同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)的情況，為了保證子網(wǎng)中只有唯一的時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，采用對數(shù)據(jù)幀中的時(shí)鐘級數(shù)大小進(jìn)行比較的方法，時(shí)鐘級數(shù)較大的時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)兼并級數(shù)較小的時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)。

在網(wǎng)絡(luò)同步維護(hù)過程中，節(jié)點(diǎn)利用同步數(shù)據(jù)幀中所攜帶的節(jié)點(diǎn)關(guān)系信息來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的更新。因此，網(wǎng)絡(luò)同步維護(hù)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更新是同步進(jìn)行的，更新周期都是一個(gè)MAC 幀時(shí)長。

3.6 沖突避免數(shù)據(jù)幀RTS 和CTS 設(shè)計(jì)

為提高網(wǎng)絡(luò)連通性，本文針對網(wǎng)絡(luò)化火控的特點(diǎn)在TDMA 的基礎(chǔ)上改進(jìn)了時(shí)隙分配方法。申請時(shí)隙段分為固定分配時(shí)隙和隨機(jī)申請時(shí)隙。在固定分配時(shí)隙，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有32 個(gè)節(jié)點(diǎn)，地址編號分別為0～31，那么該節(jié)點(diǎn)在第i%16（i 為節(jié)點(diǎn)地址編號）個(gè)時(shí)隙，擁有預(yù)約業(yè)務(wù)發(fā)送時(shí)隙最高權(quán)力（在1 個(gè)時(shí)隙中，最多有2 個(gè)擁有最高優(yōu)先權(quán)的節(jié)點(diǎn)，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為沖突節(jié)點(diǎn)）。為了保證優(yōu)先級高的業(yè)務(wù)優(yōu)先發(fā)送，在時(shí)隙申請段，設(shè)計(jì)了沖突避免數(shù)據(jù)幀RTS（Request To Send）和CTS（Clear To Send）。如果在1個(gè)時(shí)隙中，兩個(gè)擁有最高優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)都要預(yù)約業(yè)務(wù)發(fā)送時(shí)隙資源，那么優(yōu)先保證業(yè)務(wù)優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)發(fā)送，另一個(gè)優(yōu)先等級較低的節(jié)點(diǎn)在隨機(jī)申請時(shí)隙段的i%8 時(shí)隙進(jìn)行業(yè)務(wù)發(fā)送時(shí)隙資源的預(yù)約。隨機(jī)申請時(shí)隙段的每個(gè)時(shí)隙中，也是最多有2 個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行業(yè)務(wù)發(fā)送時(shí)隙資源預(yù)約，這里采用CSMA 的方式進(jìn)行信道接入。

協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)信息存儲于RTS 數(shù)據(jù)幀中，當(dāng)本地節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 同時(shí)要發(fā)送數(shù)據(jù)，且在兩跳范圍時(shí)，需要根據(jù)同步數(shù)據(jù)幀中的鄰節(jié)點(diǎn)信息找一個(gè)共同鄰節(jié)點(diǎn)C 來協(xié)調(diào)?；鹆刂葡到y(tǒng)根據(jù)探測目標(biāo)的威脅程度以及所要發(fā)送信息的實(shí)時(shí)性、重要性，將信息劃分為不同的威脅等級，以保證信息及時(shí)有效的傳遞。申請應(yīng)答信息存在于CTS 數(shù)據(jù)幀中，用于比較本地節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 要發(fā)送信息的威脅等級。節(jié)點(diǎn)關(guān)系用來表示發(fā)送信息節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息。

3.7 各類業(yè)務(wù)傳遞連通性實(shí)現(xiàn)原理

為保證火控業(yè)務(wù)時(shí)效性，協(xié)議在RTS 和CTS 中加入了威脅等級信息。同時(shí)，為保證連通性，協(xié)議考慮了系統(tǒng)嚴(yán)重失步、子網(wǎng)分裂、融合等情況。

節(jié)點(diǎn)的火控系統(tǒng)根據(jù)同步數(shù)據(jù)幀中的節(jié)點(diǎn)關(guān)系信息判斷本地節(jié)點(diǎn)A 和沖突節(jié)點(diǎn)B 的距離關(guān)系，下面就本地節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 在兩跳范圍之外、本地節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 在兩跳范圍、本地節(jié)點(diǎn)A與沖突節(jié)點(diǎn)B 在一跳范圍3 種情況分別進(jìn)行討論。

假設(shè)本地節(jié)點(diǎn)A 的鄰節(jié)點(diǎn)集為NA，沖突節(jié)點(diǎn)B的鄰節(jié)點(diǎn)集為NB，本地節(jié)點(diǎn)A 的目的節(jié)點(diǎn)集為GA，沖突節(jié)點(diǎn)B 的目的節(jié)點(diǎn)集為GB。

當(dāng)本節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 在兩跳范圍之外時(shí)，網(wǎng)絡(luò)處于低沖突模式，節(jié)點(diǎn)A 和節(jié)點(diǎn)B 直接以CSMA 方式接入固定分配時(shí)隙段的相應(yīng)時(shí)隙進(jìn)行業(yè)務(wù)時(shí)隙資源預(yù)約，如圖4 所示。

圖4 本地節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 在兩跳范圍外的情況

當(dāng)本地節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 在一跳范圍之外兩跳范圍之內(nèi)時(shí)，如圖5 所示。

圖5 本地節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 在一跳范圍外兩跳范圍內(nèi)的情況

需要根據(jù)同步數(shù)據(jù)幀中的鄰節(jié)點(diǎn)信息找一個(gè)共同鄰節(jié)點(diǎn)C 來協(xié)調(diào)。本地節(jié)點(diǎn)A 的RTS 中，協(xié)同選項(xiàng)就是鄰節(jié)點(diǎn)C 的地址。在這種情況下，會有以下幾種情況發(fā)生。

1）本地節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 同時(shí)有數(shù)據(jù)發(fā)送

a）沖突節(jié)點(diǎn)B 以隱藏終端形式出現(xiàn)

如果本地節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 要發(fā)送數(shù)據(jù)的目的節(jié)點(diǎn)集G=GA∪GB與A、B 的共同鄰節(jié)點(diǎn)集N=NA∩NB有交集，即G∩N≠?，那么，鄰節(jié)點(diǎn)C 通過對比A、B 的RTS 數(shù)據(jù)幀中的目的節(jié)點(diǎn)信息以及鄰節(jié)點(diǎn)信息可以判定沖突節(jié)點(diǎn)B 此時(shí)以隱藏終端的形式出現(xiàn)，如圖6 所示。

圖6 沖突節(jié)點(diǎn)B 以隱藏終端形式出現(xiàn)情況

鄰節(jié)點(diǎn)C 根據(jù)A、B 幀中所攜帶的節(jié)點(diǎn)關(guān)系信息以及目的節(jié)點(diǎn)信息，判定B 為隱藏終端，比較A、B 的RTS 的威脅等級，然后鄰節(jié)點(diǎn)C 在CTS 的申請應(yīng)答選項(xiàng)中寫入威脅等級高的節(jié)點(diǎn)，發(fā)送給本地節(jié)點(diǎn)A 和沖突節(jié)點(diǎn)B。威脅等級高的節(jié)點(diǎn)便可以在固定分配時(shí)段對應(yīng)的i%16（i 為高威脅等級節(jié)點(diǎn)編號）時(shí)隙進(jìn)行業(yè)務(wù)時(shí)隙資源的預(yù)約。威脅等級低的節(jié)點(diǎn)在固定分配時(shí)隙段結(jié)束后，在隨機(jī)申請時(shí)隙段對應(yīng)的j%8（低威脅等級節(jié)點(diǎn)編號）時(shí)隙，根據(jù)同步數(shù)據(jù)幀中的節(jié)點(diǎn)關(guān)系選項(xiàng)，計(jì)算出兩跳范圍內(nèi)的空閑節(jié)點(diǎn)，以CSMA/CA 方式接入，對空閑節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)時(shí)隙資源進(jìn)行預(yù)約。

b）沖突節(jié)點(diǎn)B 不以隱藏終端形式出現(xiàn)

如果本地節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 要發(fā)送數(shù)據(jù)的目的節(jié)點(diǎn)集G=GA∪GB與A、B 的共同鄰節(jié)點(diǎn)集N=NA∩NB沒有交集，即G∩N=?，那么，鄰節(jié)點(diǎn)C 通過對比A、B 的RTS 數(shù)據(jù)幀中的目的節(jié)點(diǎn)信息以及鄰節(jié)點(diǎn)信息可以判定沖突節(jié)點(diǎn)B 此時(shí)不以隱藏終端的形式出現(xiàn)，如圖7 所示。

圖7 沖突節(jié)點(diǎn)B 不以隱藏終端的形式出現(xiàn)

鄰節(jié)點(diǎn)C 根據(jù)A、B 幀中所攜帶的節(jié)點(diǎn)關(guān)系信息以及目的節(jié)點(diǎn)信息，判定B 為不隱藏終端，在CTS數(shù)據(jù)幀中寫入A、B 具有相同的威脅等級，A、B接收到CTS 數(shù)據(jù)幀后，各自在固定分配時(shí)隙段對應(yīng)的時(shí)隙預(yù)約業(yè)務(wù)時(shí)隙資源。

2）沖突節(jié)點(diǎn)B 沒有數(shù)據(jù)發(fā)送

如果沖突節(jié)點(diǎn)B 沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送，那么，鄰節(jié)點(diǎn)C 在接收到本地節(jié)點(diǎn)A 傳送的RTS 時(shí)，無法接收沖突節(jié)點(diǎn)B 發(fā)來的RTS，那么節(jié)點(diǎn)C 自動向沖突節(jié)點(diǎn)A、B 發(fā)送CTS，A 收到CTS 數(shù)據(jù)幀后，固定分配時(shí)段對應(yīng)的i %16（i 為高威脅等級節(jié)點(diǎn)編號）時(shí)隙進(jìn)行業(yè)務(wù)時(shí)隙資源的預(yù)約。

當(dāng)本節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 在一跳范圍內(nèi)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)處于高沖突模式，如圖8 所示。

圖8 本節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 在一跳范圍內(nèi)的情況

那么會有以下幾種情況發(fā)生。

1）本地節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 同時(shí)有數(shù)據(jù)要發(fā)生

a）沖突節(jié)點(diǎn)B 以暴露終端形式出現(xiàn)

如果目的節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 要發(fā)送數(shù)據(jù)的目的節(jié)點(diǎn)集G=GA∪GB與A、B 的共同鄰節(jié)點(diǎn)集N=NA∩NB沒有交集，即N∩G=?，此時(shí)，沖突節(jié)點(diǎn)B 以暴露終端的形式出現(xiàn)，如圖9 所示。

圖9 沖突節(jié)點(diǎn)B 以暴露終端形式出現(xiàn)情況

節(jié)點(diǎn)B 根據(jù)A、B 幀中所攜帶的節(jié)點(diǎn)關(guān)系信息以及目的節(jié)點(diǎn)信息，判定B 為暴露終端，B 在CTS數(shù)據(jù)幀中寫入A、B 具有相同的威脅等級發(fā)送給節(jié)點(diǎn)A，A 接收到CTS 數(shù)據(jù)幀后，各自在固定分配時(shí)隙段對應(yīng)的時(shí)隙預(yù)約業(yè)務(wù)時(shí)隙資源。

b）沖突節(jié)點(diǎn)B 不以暴露終端的形式出現(xiàn)

如果目的節(jié)點(diǎn)A 與沖突節(jié)點(diǎn)B 要發(fā)送數(shù)據(jù)的目的節(jié)點(diǎn)集G=GA∪GB與A、B 的共同鄰節(jié)點(diǎn)集N=NA∩NB有交集，即N∩G≠?，此時(shí)，沖突節(jié)點(diǎn)B 不以暴露終端的形式出現(xiàn)，如圖10 所示。

圖10 沖突節(jié)點(diǎn)B 不以暴露終端形式出現(xiàn)情況

本地節(jié)點(diǎn)A 向沖突節(jié)點(diǎn)B 發(fā)送沖突避免RTS數(shù)據(jù)幀，節(jié)點(diǎn)B 在收到RTS數(shù)據(jù)幀后要比較A 幀的信息威脅等級和B 要發(fā)送信息威脅等級，威脅等級高的信息優(yōu)先發(fā)送。如果本地節(jié)點(diǎn)A 的威脅等級高，沖突節(jié)點(diǎn)B 就在CTS 幀申請應(yīng)答項(xiàng)寫入同意申請，發(fā)送給本地節(jié)點(diǎn)A，本地節(jié)點(diǎn)A 收到CTS，就可以在固定申請時(shí)隙段對應(yīng)的時(shí)隙申請業(yè)務(wù)時(shí)隙資源。節(jié)點(diǎn)B 等固定分配時(shí)隙段結(jié)束后，在隨機(jī)申請時(shí)隙段相應(yīng)的時(shí)隙（i %8 ，i 為節(jié)點(diǎn)B 的編號）以CSMA/CA 方式對信道進(jìn)行競爭。如果沖突節(jié)點(diǎn)B 的威脅等級高，就在CTS 中申請應(yīng)答項(xiàng)寫入不同意申請，發(fā)送給本地節(jié)點(diǎn)A，本地節(jié)點(diǎn)A 收到CTS 后，在固定分配時(shí)隙段結(jié)束后，根據(jù)同步數(shù)據(jù)幀中的節(jié)點(diǎn)關(guān)系選項(xiàng)，計(jì)算出兩跳范圍內(nèi)的空閑節(jié)點(diǎn)，以CSMA/CA 方式接入，對空閑節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)時(shí)隙資源進(jìn)行預(yù)約。

2）沖突節(jié)點(diǎn)B 沒有數(shù)據(jù)發(fā)送

如果沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送，則節(jié)點(diǎn)B 在CTS 幀的申請應(yīng)答項(xiàng)寫入同意申請，發(fā)送給本地節(jié)點(diǎn)A。A 收到CTS 后，就可以在固定申請時(shí)隙段對應(yīng)的時(shí)隙預(yù)約業(yè)務(wù)時(shí)隙資源。

分組交換時(shí)隙位圖信息用于標(biāo)識節(jié)點(diǎn)預(yù)約的發(fā)送業(yè)務(wù)時(shí)隙資源的位置。接收節(jié)點(diǎn)位圖信息用于標(biāo)識要接收話音信息的節(jié)點(diǎn)。邏輯鏈路層協(xié)議技術(shù)方案為話音信息的傳遞提供了方便，16 bit 的電路交換時(shí)隙申請方式可以同時(shí)保證8 路話音信息的傳輸，其中每2 個(gè)bit 表示一路話音。

4 結(jié)論

本文根據(jù)網(wǎng)絡(luò)火力控制對通信網(wǎng)絡(luò)的需求，提出衡量網(wǎng)絡(luò)性能的信息到達(dá)時(shí)間、信息到達(dá)時(shí)間差、信息到達(dá)率、誤碼率指標(biāo)，并針對這些指標(biāo)，從時(shí)間和跳頻同步實(shí)現(xiàn)原理、數(shù)據(jù)幀設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)同步的維護(hù)和鄰節(jié)點(diǎn)拓?fù)涓?、沖突避免數(shù)據(jù)幀設(shè)計(jì)、各類業(yè)務(wù)聯(lián)通性原理等方面對協(xié)議進(jìn)行了設(shè)計(jì)，從而更適合于面向網(wǎng)絡(luò)火力控制的通信網(wǎng)。