短波通信由于其傳輸信道的特性決定了它的碼率不能太高，而且傳輸質(zhì)量也不盡如人意。因此就決定了短波通信在人們的生活中沒有受到廣泛的關(guān)注，而且一般都在軍事通信中才用到它。

一、美國所制定的短波通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)

在20世紀(jì)80年代，美國國防部就制定出了短波組網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)：MIL-STD-188-141A，它屬于第二代短波通信網(wǎng)。第二代短波網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)了高頻自適應(yīng)的鏈路建立，能提供可靠的、健壯的、具有優(yōu)良兼容性鏈路自動建立技術(shù)，它使得本來在20世紀(jì)80年代并沒有受到多大的關(guān)注的短波長距離和移動語音網(wǎng)絡(luò)開始受到了關(guān)注。再加上可靠性比較好的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，使得第二代短波網(wǎng)絡(luò)可以擴(kuò)展到傳送數(shù)據(jù)。在這個(gè)時(shí)期，美國軍方出臺的相應(yīng)美國軍標(biāo)還有MIL-STD-188-1l0B、MIL-lTD-187-721C等。在20世紀(jì)90年代中期，隨著高頻網(wǎng)絡(luò)的增長，要求減少網(wǎng)絡(luò)開銷信息，使得有限的高頻頻譜能夠支持較大的網(wǎng)絡(luò)和更大量的數(shù)據(jù)信息，第三代短波通信網(wǎng)絡(luò)開始發(fā)展，它是建立在美軍標(biāo)MIL-STD-188-141B的基礎(chǔ)上，并且和第二代兼容。它在Modem技術(shù)、鏈路建立、網(wǎng)絡(luò)管理和數(shù)據(jù)通過量等方面都有巨大的進(jìn)展。第三代短波通信網(wǎng)絡(luò)是一種全自動短波數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，同時(shí)也是一種無線分組交換網(wǎng)，采用OSI的七層結(jié)構(gòu)模型。網(wǎng)絡(luò)的主要設(shè)備是高頻網(wǎng)絡(luò)控制器（HFNC，High Frequency Network Controller），其主要功能如表1所示；網(wǎng)內(nèi)所有設(shè)備都接受網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備（嵌入式計(jì)算機(jī)）的管理和控制，這些設(shè)備也列在下表1中。可實(shí)現(xiàn)快速鏈路建立，能處理上百個(gè)電臺和更大的信息量，支持IP及其應(yīng)用等。它的開發(fā)目標(biāo)是有效地支持上百個(gè)臺站構(gòu)成的對等式網(wǎng)絡(luò)中的突發(fā)數(shù)據(jù)信息。美國軍方出臺的相應(yīng)軍標(biāo)還有MIL-STD-188-110B、MIL-STD-187-721 D等。

表1：HFNC的主要功能與所控制的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

二、短波通信網(wǎng)的特點(diǎn)

在短波頻段中有不同的傳播形式，如類似中長波的地波傳播、靠電離層反射的天波傳播。對于地波傳播，不可避免地引入較大的地表衰減和較強(qiáng)的本地干擾，通常用于幾十千米以內(nèi)的通信。天波傳播距離較遠(yuǎn)，但受電離層的影響較大，造成無線信道變化劇烈。電離層的變化、多徑、干擾、傳播損失、噪聲、頻偏等等許多因素都會引起短波信道的變化。因此在考慮短波時(shí)就必須考慮短波信道，不能簡單地將其他頻段上的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及技術(shù)直接用于短波頻段。

由于短波網(wǎng)絡(luò)中有大量的可移動站點(diǎn)，造成網(wǎng)絡(luò)情況不停地變化，如節(jié)點(diǎn)的移動、甚至丟失等，再加上信道因素，因此高頻（HF）網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出下表2所列的一些顯著特征。因此在HF網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)設(shè)計(jì)中必須考慮這些特征。另外由于短波的主要應(yīng)用是應(yīng)急，所以還必須注意網(wǎng)絡(luò)的可靠性和抗毀性，在較強(qiáng)的干擾和攻擊的條件下保證網(wǎng)絡(luò)的可用性。

表2：HF所呈現(xiàn)的顯著特征

三、短波通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

所謂網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)是指依據(jù)所給定的信息流特性--通信業(yè)務(wù)量和終端節(jié)點(diǎn)的位置，確定中間節(jié)點(diǎn)的位置和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間連接的方式。因?yàn)橥ㄐ啪€路的費(fèi)用占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用的相當(dāng)一大部分，因此最佳的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)是網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)性的可靠保證，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)也將影響到網(wǎng)絡(luò)的可靠性、鏈路的容量及分配，流量控制及網(wǎng)絡(luò)延時(shí)等主要指標(biāo)。

1、網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

一般來說，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有以下五種形式：星形、環(huán)形、樹形、網(wǎng)形和總線形，如圖3-1所示，這5種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)被匯總在下表3-1中。

圖3-1：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型

表3-1：各型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

2、短波網(wǎng)按網(wǎng)絡(luò)的控制方式

結(jié)合短波通信網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)湫问剑滩ňW(wǎng)按網(wǎng)絡(luò)控制又可分為集中控制、分布控制以及二者結(jié)合的混合控制網(wǎng)絡(luò)。其概念與特點(diǎn)（優(yōu)缺點(diǎn)）詳見下表3-2的介紹。

表3-2：短波網(wǎng)的三種控制方式介紹

四、短波網(wǎng)的組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

根據(jù)短波通信網(wǎng)絡(luò)的上述5種基本拓?fù)湫问剑渲械木W(wǎng)形又可分為全互聯(lián)、超立方、區(qū)組、不規(guī)則形等多種形式。下面介紹比較常用的樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和區(qū)組形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

1、樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)符合軍隊(duì)建制，如圖4-1所示。可以通過增加鏈路的數(shù)量來提高其抗毀性，是短波通信在軍事上應(yīng)用的一種常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在此采用一種類似234樹的結(jié)構(gòu)來完成短波組網(wǎng)，這種網(wǎng)絡(luò)被稱為短波樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。起始節(jié)點(diǎn)和根節(jié)點(diǎn)（總部）可以根據(jù)需要有無限個(gè)子節(jié)點(diǎn)（此處與234樹不同，234樹的根節(jié)點(diǎn)也是最多四個(gè)子節(jié)點(diǎn)），其余的節(jié)點(diǎn)最多可以擁有四個(gè)子節(jié)點(diǎn)，三個(gè)為常規(guī)節(jié)點(diǎn)（常規(guī)編制），一個(gè)為臨時(shí)節(jié)點(diǎn)（根據(jù)需要加上，并不經(jīng)常存在），每個(gè)節(jié)點(diǎn)與其子節(jié)點(diǎn)有連接，所有子節(jié)點(diǎn)之間采用全連通形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并根據(jù)需要與同級其他子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限連接，從而提高整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的抗毀性能。軍事上一般不允許一個(gè)作戰(zhàn)單元同時(shí)聽命于兩個(gè)指揮部，故每個(gè)節(jié)點(diǎn)只擁有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)。

圖4-1：短波通信網(wǎng)樹型結(jié)構(gòu)示意圖

2、區(qū)組形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

另外一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是區(qū)組形，屬于網(wǎng)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。此處僅考慮一種較簡單的區(qū)組設(shè)計(jì)形式，即任意兩個(gè)區(qū)組都有且僅有一個(gè)公共元素，每個(gè)元素出現(xiàn)兩次。區(qū)組設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)數(shù)符合公式：

節(jié)點(diǎn)總數(shù)（M）＝ 每組節(jié)點(diǎn)數(shù)（N）× 組數(shù)（N+1）÷2

以N = 6為例，節(jié)點(diǎn)總數(shù)（M）為21，共有7個(gè)分組，元素分組情況如表4-2所列，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4-2所示，其中僅有一組畫出了全互聯(lián)結(jié)構(gòu)，其他分組結(jié)構(gòu)類似。

表4-2：21個(gè)節(jié)點(diǎn)區(qū)組設(shè)計(jì)元素分布

圖4-2：區(qū)組形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

區(qū)組形的特點(diǎn)是任意兩組都有一個(gè)公共點(diǎn)，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)至多經(jīng)過一個(gè)節(jié)點(diǎn)中繼就可建立連接，這種路徑至少存在四條。區(qū)組形是一種分布式無中心的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個(gè)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)被破壞，不會對網(wǎng)絡(luò)的總體性能產(chǎn)生太大的影響，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的通信不會因此中斷。

五、短波組網(wǎng)系統(tǒng)示例

表5列舉了10種國外（美國、加拿大、德國、澳大利亞等）主要的高頻選頻與自適應(yīng)系統(tǒng)及性能，以供借鑒。

表5：部分國外主要的高頻選頻與自適應(yīng)系統(tǒng)及性能

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