【正文】 ) C(41)2(P3)2+ C(41)3(P3)3 =3P33P32+3P33 (15) 依次推導(dǎo) ,可得 N艘船存在時 ,其中一艘船發(fā)送一個報文時發(fā)生沖突的概率為 : PNA= C(N1)1(P3) C(N1)2(P3)2+ C(N1)3(P3)3…… +(1)(i1)C(N1)i(P3)i+…… +(1)(N1)C(N1)N(P3)N1 (16) 當(dāng)連續(xù)發(fā)送 n個報文時 ,由于前后時隙都是獨立的 ,因此發(fā)生 L個時隙沖突的概率分布為 : PNL=CNL(PNA)L(1PNA)(NL)17) 4 基于 SOTDMA技術(shù)的超短波無線通信系統(tǒng)開發(fā)實例 目前一般超短波電臺的相關(guān)性能指標(biāo) 工作頻段 :30~88MHz。 else p1=2*[3*1000/(5*rp)+m+1]/(4*1000/(5*rp)+1)^2。 end n1 n1 = n2 n2 = n3 n3 = 進(jìn)行兩輛戰(zhàn)車連續(xù)發(fā)生 K次時隙沖突概率情況的仿真 假設(shè) ,兩輛戰(zhàn)車的報告率 RR 分 別為 2 50,則發(fā)生 K次連續(xù)碰撞的概率如下 . 當(dāng) K=1,則 :P5X=(P3X),P5Y=(P3Y),P5Z=(P3Z) 當(dāng) K=2,則 :P5X=(P3X)2,P5Y=(P3Y)2,P5Z=(P3Z)2 當(dāng) K=3,則 :P5X=(P3X)3,P5Y=(P3Y)3,P5Z=(P3Z)3 當(dāng) K=4,則 :P5X=(P3X)4,P5Y=(P3Y)4,P5Z=(P3Z)4 當(dāng) K=5,則 :P5X=(P3X)5,P5Y=(P3Y)5,P5Z=(P3Z)5 代碼實現(xiàn)如下 : for i=1:1:5 n1(i)=^i。 n3(i)=^i。 p3=p1*p2+p3。 數(shù)傳速率 :19200bps。在連續(xù)運(yùn) 行時 ,該值與報告率有關(guān) ,一般取值范圍為報告間隔的五分之一 . (2) 計算出一個候選時隙的列表 .這些候選時隙是選擇范圍內(nèi)的一部分時隙 ,由 自由 (未預(yù)定 )時隙和 可用 時隙組成 .可用時隙是指那些已被其它站臺預(yù)定的 ,但可以依據(jù)準(zhǔn)則進(jìn)行復(fù)用的時隙 .在最終選擇一個時隙前 ,找出 4個以上的候選時隙是很重要的 ,因為這樣可以將多個站臺選擇同一時隙的可能性降低到可以接受的水平 . (3)當(dāng)從一個信道的候選時隙中進(jìn)行最終選擇時 , 要考慮另一個信道中的情況 .如果另一個信道中的相應(yīng)時隙被一個近距離站臺使用 ,這個時隙就要從候選時隙列 表中刪除 . (4) 由于信道轉(zhuǎn)換需要時間 ,系統(tǒng)自身無法在位于兩個平行信道相鄰的時隙上傳輸信息 .因此 ,在一個信道所用時隙任意一邊的兩個相鄰時隙不應(yīng)作為另一個信道上的候選時隙 . (5) 最終時隙是從可選時隙中等概率地隨機(jī)選出 .所有可選時隙的選擇可能性是完全一樣的 . (6) 時隙選擇應(yīng)在兩個信道上平行進(jìn)行 ,周期性重復(fù)播發(fā)信息的傳輸應(yīng)在這兩個信道之間交替發(fā)射 .這種交替?zhèn)鬏斒且孕诺郎系男畔蟾媛蕿榛A(chǔ)的 ,與時間幀和時隙無關(guān) . 自組織接入技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)登陸步驟 自組織接入算法是保證系統(tǒng)進(jìn)行自主和連續(xù)運(yùn)行的 關(guān)鍵 .該算法所涉及的主要參數(shù)有 NSS、NS、 NI、 RR、 SI、 NTS和 TMO,說明如下 : NSS:標(biāo)稱開始時隙 ,指系統(tǒng)在鏈路上傳輸?shù)牡谝粋€時隙 。而且從 PR 的發(fā)展來看 ,這種競爭行為還可能發(fā)生在多維的信號子空間之中 .為了適應(yīng) PR 的競爭與裁決機(jī)制 ,人們已經(jīng)制定了多種協(xié)議 ,其中最早也是用得最多 的便是各種形式的 ALOHA協(xié)議 [1][6].但需要說明的是 ,PR協(xié)議的選擇要考慮具體的業(yè)務(wù)模型和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的大小 ,還沒有一種協(xié)議總是最佳的 . 純 ALOHA(PALOHA) 純 ALOHA(PALOHA)協(xié)議就是對于用戶競爭發(fā)射的時間沒有任何限制 ,用戶在需要發(fā)射的任何時間即刻發(fā)射 ,然后等待反饋回來的碰撞檢測信號 ,如果碰撞發(fā)生就再等候一個隨機(jī)的時間進(jìn)行重發(fā) .顯然 ,當(dāng)用戶數(shù)增加時 ,因碰撞概率的增加就會引入較長的平均時延 .設(shè) R 為歸一化信道流量 (單位 Erlang),PALOHA的吞吐量 T=Re2R (3) 時隙 ALOHA(SALOHA) 與 PALOHA 相比 ,時隙 ALOHA(SALOHA)主要的改進(jìn)是將時間軸以時隙為單位進(jìn)行劃分 ,要求用戶發(fā)信的時刻必須是某個任意時隙的開始 .顯然 ,時隙的劃分就要求 SALOHA 系統(tǒng)必須要解決一個時鐘同步問題 .SALOHA避免了在 PALOHA協(xié)議下不同用戶數(shù)據(jù)分組之間可能發(fā)生的部分碰撞問題 ,它實際是在傳輸延遲與吞吐量之間的一種折中 ,文獻(xiàn) [1]和 [6]還給出了相應(yīng)的曲線圖 .與式 3給出的 PALOHA不同 ,SALOHA將吞吐量 T提高為 T=ReR (4) 載波檢測多址 (CSMA) 載波檢測多址 (CSMA)是對 ALOHA協(xié)議的進(jìn)一步改進(jìn) .CSMA要求用戶在發(fā)射信息之前先偵聽一下信道是否空閑 (是否有載波 ),若忙則還需根據(jù)協(xié)議的具體規(guī)定進(jìn)行等待 .CSMA 又有如下的一些演變形式 . 1持續(xù) CSMA:用戶在發(fā)射前偵聽信道 ,若信道空閑則以概率 1發(fā)送 。此外就是用于同步控制等的系統(tǒng)開銷較大 . 空分多址 (SDMA) 空分多址 (SDMA)是一種新發(fā)展的多址技術(shù) ,在由中國提出的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)TDSCDMA中就應(yīng)用了 SDMA技術(shù) 。L為分組長度 .由該公式可以發(fā)現(xiàn) :隨著傳播距離的增長、信號速率的提高、分組長度的縮小 ,β會相應(yīng)變大 .當(dāng) β 達(dá)到 ~,甚至更高時 ,CSMA 這類協(xié)議的性能就已經(jīng)較差了 (對于非時隙的CSMA/CD而言 ,β= ,系統(tǒng)的通過率不足 45%),不宜再采用 CSMA多址接入?yún)f(xié)議 . b) 在 Mobile Adhoc網(wǎng)絡(luò)中 ,由于隱藏節(jié)點和 暴露節(jié)點問題的存在 ,使得 CSMA協(xié)議對信道的利用率不高 . 近年來 ,寬帶化是通信系統(tǒng)的一個發(fā)展方向 ,而 CSMA 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)吞吐量會隨著信號速率的提高有所下降 ,顯然不適合現(xiàn)代通信系統(tǒng)的發(fā)展 .利用有限的信道資源 ,盡可能傳輸更多的信息或者為更多的用戶提供服務(wù)一直是學(xué)者或工程師們追求的目標(biāo) ,而 CSMA協(xié)議的信道利用率不高 ,尤其是在 Mobile Adhoc的網(wǎng)絡(luò)中 ,這是無法忍受的 .另外 ,現(xiàn)代通信對多媒體業(yè)務(wù)的需求已經(jīng)越來越大 ,可 CSMA協(xié)議無法為實時業(yè)務(wù) (話音業(yè)務(wù)或視頻業(yè)務(wù) )提供服務(wù) . 目前 ,在學(xué)術(shù)領(lǐng)域中 ,AdHoc 網(wǎng)絡(luò)的多址接入?yún)f(xié)議主要分為兩類 ,即基于競爭的 MAC 協(xié)議和無競爭的 MAC 協(xié)議 .前面提到的 ALOHA協(xié)議和 CSMA協(xié)議都是基于競爭的 MAC 協(xié)議 .由于這種協(xié)議在重負(fù)載下系統(tǒng)不穩(wěn)定 ,導(dǎo)致了無競爭 MAC 協(xié)議的出現(xiàn) .常見的無競爭 MAC 協(xié)議有四類 :基于 FDMA或 TDMA的固定多址協(xié)議、基于節(jié)點輪循 (polling)的協(xié)議、基于令牌傳遞 (tokenpassing)的協(xié)議、基于動態(tài)預(yù)約 (dynamic reservation)的協(xié)議 . 在 AdHoc 網(wǎng)絡(luò)中 ,由于節(jié)點體積和功耗的限制 ,TDMA協(xié)議比 FDMA協(xié)議更合適 .但是 ,對 突發(fā)業(yè)務(wù)模型 ,TDMA協(xié)議會造成較大的信道浪費 ,而且對于節(jié)點數(shù)目隨時變化的 TDMA系統(tǒng) ,對時隙的管理會更加復(fù)雜 .基于節(jié)點輪循或令牌傳遞的協(xié)議雖然較 TMDA協(xié)議避免了許多信道浪費 ,但是依然存在信道不必要的空閑或信息傳輸中不必要的延時 .在上述情況下 ,動態(tài)預(yù)約的多址協(xié)議看來會成為最佳的選擇 . 動態(tài)預(yù)約的多址協(xié)議結(jié)合了基于競爭的 MAC協(xié)議和無競爭的 MAC協(xié)議的優(yōu)點 .動態(tài)預(yù)約的對象在目前已有的協(xié)議中主要有兩類 :一類是預(yù)約傳輸分組的權(quán)利 ,另一類是預(yù)約調(diào)度傳輸?shù)臋?quán)利 .將這兩類協(xié)議分別標(biāo)記為第一類 DRMAC 協(xié)議和第二類 DRMAC協(xié)議 . 第一類 DRMAC協(xié)議比較典型的有 :MACA、 MACAW、 FAMA、 、 RAMA、 BB Contention等 .這類協(xié)議基本思想都是節(jié)點在傳輸前通過 RTS/CTS 握手信號預(yù)約信道 ,預(yù)約到后 ,再進(jìn)行無沖突傳輸 .如圖 1 所示 ,A向 B 發(fā)送信息前 ,先發(fā)出 RTS 預(yù)約分組 ,B 收到 RTS 分組后 ,應(yīng)答CTS分組 ,允許發(fā)送 .同時 A的隱藏終端 C也可得到通知 ,于是在 A向 B發(fā)送信息期間 ,C不會發(fā)送信息 ,AB間的信息傳輸自然是無沖突的 .第一類 DRMAC協(xié)議各種技術(shù)規(guī)范的區(qū)別在于如何應(yīng)對 RTS分組的碰撞 .例 如 MACA協(xié)議采用基于分組幀聽的方法 ,而 FAMA協(xié)議采用基于載波幀聽的策略等等 . 第二類 DRMAC協(xié)議有 DQRAP、 CARMANTG、 GAMA等 ,主要采用隨機(jī)排隊存取協(xié)議、關(guān)聯(lián)規(guī)則、時隙退避策略等方法 ,實現(xiàn)預(yù)約調(diào)度傳輸?shù)臋?quán)力 ,解決信道共享的問題 . 近年來 ,如何在 AdHoc網(wǎng)絡(luò)中采用動態(tài)預(yù)約的 TDMA協(xié)議一直是一個研究熱點 .由于這種協(xié)議預(yù)約的同樣是傳輸分組的權(quán)利 ,因此將其也歸為第一類 DRMAC 協(xié)議 .這樣的協(xié)議有 :DTDMA、 ETDMA、 FPRP 等 .這些協(xié)議關(guān)注的焦點都是如何預(yù)約信道 ,不同的預(yù)約策略可為業(yè)務(wù)提供不同的服務(wù)質(zhì)量 ,占用的信道開銷當(dāng)然也不會相同 . 論文的主要工作 本文正是通過對第一類 DRMAC 協(xié)議 (主要針對一些支持動態(tài)預(yù)約的 TDMA 協(xié)議 ,如自組織時分多址技術(shù) SOTDMA、 DTDMA以及 PRMA/TDD等協(xié)議 )的研究和比較 ,以 SOTDMA在超短波通信中的實際應(yīng)用為研究背景 ,分析 SOTDMA 技術(shù)在新一代戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)中使用的可行性 . SOTDMA是在 TDMA基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的、用于未來航海和航空交通管理的通信技術(shù) ,是全球定位及通信系統(tǒng) (GPamp。 b) 協(xié)議要能夠適應(yīng)不同業(yè)務(wù)對帶寬的需求 ,保證業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量 QoS,即自適應(yīng)業(yè)務(wù)變化 。此時 ,式 1中的自變量 x應(yīng)為頻率 FDMA信道每次只能承載一路業(yè)務(wù)信息 ,在信道空閑時也不能被其他用戶共享 ,頻譜利用率較低 ,系統(tǒng)容量較小 .FDMA 信道的帶寬窄 (30kHz),限制了系統(tǒng)業(yè)務(wù)的進(jìn)一步拓展 .FDMA 系統(tǒng)中的基站需要采用帶通濾波器以消除寄生輻射的影響 ,在移動臺則需要使用雙工器以支持收發(fā)器的同時工作 ,從而增加了基站與移動臺的成本 .當(dāng)然 ,FDMA相對于下面的 TDMA也有優(yōu)勢 .比如 ,FDMA系統(tǒng)中的碼間干擾小 ,幾乎無需均衡 。這樣根據(jù)用戶的空間位置就可以區(qū)分每個用戶的無線信號 ,換句話說 ,處于不同位置的用戶可以在同一時間使用同一頻率和同一碼型而不會相互干擾 .實際上 ,SDMA 通常都不是獨立使用的 ,而是與其他多址方式如FDMA、 TDMA和 CDMA等 結(jié)合使用 。只有在同一時頻槽上的不同用戶發(fā)射才會發(fā)生碰撞 .文獻(xiàn) [9]從理論上得出了結(jié)論 :與 SALOHA 相比 ,FTMA在提高系統(tǒng)吞吐量的同時獲得了更好的穩(wěn)定性和時延特性 .FTMA協(xié)議的主要應(yīng)用是 VAST 網(wǎng)絡(luò) . 擴(kuò)頻 ALOHA:擴(kuò)頻 ALOHA[10]是在原 PALOHA或是 SALOHA協(xié)議的基礎(chǔ)上 ,將每個用戶的信號在頻域進(jìn)行擴(kuò)展 .擴(kuò)頻 ALOHA的擴(kuò)頻方法與 DSCDMA類似 ,也是采用高速的擴(kuò)頻碼 ,所以單從單個信息包的發(fā)送信號形式看擴(kuò)頻 ALOHA 類似于 DSCDMA。 RR:報告率 ,指每幀中理想的站位報告數(shù)量 。 TDMA基本幀周期時隙數(shù) :20個 。 end 結(jié)果如下 : y y = Columns 1 through 10 0 Columns 11 through 20 Columns 21 through 30 Columns 31 through 40 Columns 41 through 50 進(jìn)行兩輛戰(zhàn)車發(fā)送報文 N=100時發(fā)生 L次時隙沖突概率分布情況的仿真 假設(shè) ,兩輛戰(zhàn)車的報告率 RR分別為 2 50,當(dāng)兩輛戰(zhàn)車發(fā)送報文 N=100時 ,發(fā)生 L次時隙沖突的概率分布如下 (L取 10). 根據(jù)之前的運(yùn)算得知 ,當(dāng) RR=2,P3X=, 則 :P4X=C100L(P3X)L(1P3X)100L=C100L()L()100L 當(dāng) RR=25,P3Y=, 則 :P4Y=C100L(P3Y)L(1P3Y)100L=C100L()L()100L 當(dāng) RR=50,P3Z=, 則 :P4Z=C100L(P3Z)L(1P3Z)100L=C100L()L()100L 代碼實現(xiàn)如下 : for i=1:1:10 n1(i)=factorial(100)*[()^i]*[()^(100i)]/[factorial(i)*factorial(100