基于局域网的ais网络性能仿真研究

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1、中国交通研完与探索(2005)*古置}日±iA耕《^{}幸}女**i{基于局域网的AI$网络性熊仿真研究郑鹭峰，孙文力(大毪海事大学航海科技研究听，辽宁大琏116026)摘要：在《，、Ⅻ目∞#自女#H§统(AIS)发&琦自的菇≈±，壁^#析AIS∞SII]M*n特征和目络月攻崔i．#m一#刮用目域目仿真"究AIS月结性《的方女．井口¨编目宴m《#月络*能口真#。*目d月口真#女奸仿真zn．#自仿真结m。关《目．AIS．目镕Ⅱ＆*#月*目0引言AIS发展至今，依据AIS提供的不同服务划允戎四个方面的应用船载AIS台站、机载搜救AIS

2、台站、助航AIS台站雌AIS台站”】。㈣定A[S台站的—个主要应Ⅲ是组成AIs岸基监控网络。AIS岸基监控网络建设对悔上交嗵安全管理水平和雌教率的提高具有深远的现实意义。所以发展,MS是国家交通信邑化过程中的—项重要的政策和策略。AIS和船舶空管系统(VTS)结合向网络方向发展，对网络性能研究提出新的要求。lAIS原理、模型与时隙接入控制协议11AIS自组织通信原理AIS足—一怍于海上Ⅵ{F移动频段自主的i±续的广播系统”o。AIS系统采用时分多址(TDMA)技术，把VHF信道分成固定的时间间隔，称为时隙。一组时隙构成一帧，一帧于

3、撒1min．共有2250个时隙，每什

4、招#由时瞄壕引号0～2249标志(如网1所示kAIS的核心是VHF无线数据链路的白组织时分多址(STDMA)技术。AIS剐络中各台站能够根槲STDMA济议算法来确定自己的时隙发送时间表，而不需要主控台郴十隙趟i分配。同时STDMA为选择时隙赋予随机的超时值机制，能够有效减少时脒冲突碰撞概率。i．≤f7jj＼一＼l、。‘：二=“、_‘二zob；o目lPOS自组女通镕原理1,2AIS网络层次模型AIS的网络层次模型分为物理层、数据链路层、网络层、传输层(如罔2所示)Ⅲ。AIS工作过程主要体现在链路

5、层中的链路管理实体子层(LI旺)，以及由它控制的DLS(数据链路服务)、MAC(媒体访问控制)和物理层的运行。因为政县中定义了四种不同的接^街议：SOqmMA(白组织时分多址接人)、ITDMA(增量时分多址接^)、RATDMA(随机时分多址接人)、FATDMA(固定时分多址接入k四种协议在数据链路上胎2005·8十目大连一t7一簟‘f，p一片‘■●埘o‰■P蕾●L甘一，廿挣井#律F甜，●竹湛魁。科一4甘7露矿计一t·一．跗'钟雪_一嚣々lo⋯。。_●，掣封od-’?⋯，-u第四部分：交通信息工程及控制作，保证了AIS连续平稳地运行

6、，它们是AIS的技术核心。医鋈羹鎏堕匿鋈圈．图2AIS层次模型1．3灿S时隙接入协议自组织时分多址接入协议(SOTDMA)g-N弹i进行周期时隙预约使用的防议。船舶进行周期时隙预约时，在其报文中的通信状态信息中加入周期超时值和周期时隙偏移量，告诉其他台站本台所要预约的时隙。增量时分麴E接入协议(ITDMA)用于在同—帧中进行多次广播所使用的协议。增量时分多址接入协议在发送报文中加入时隙增量偏移信息，以便其他台站了解本台所要占用的下一时隙。随机时分多址接入协议(RATDMA)是AIS在确定的时隙范围内选择要传输的时隙所使用的协议。随

7、机时分多址接入协议采用持续概率算法进行时隙选择。固定式时分多址接入协议(FATDMA)只有岸台或控制台才能使用。通过FATDMA协议，岸台能在预定的时隙进行编程发射。2AIS网络性能2．1灿S网络性能仿真研究现状随着仿真科学的发展，许多国家都相应地对AIS的网络性能进行仿真研究，主要采用分析法和俘渤c法。分析法是用数学相关理论描述系统性能和负载等参数之间地关系。分析法为了在数学描述和计算E地方便，往往要对系统模型进行简化和假设。模拟的方法是用程序动态模拟系统及其负载。—般首先使用模拟语言为系统建模，然后通过负载驱动陡墅J从而得至懒

8、的幽毙指标。模拟方法刻画系统比分．伊f方法更详细，得出的l生1毙指标较精确。为了更准确地反映AIS网络性能，本文利用利用网络仿真方法模拟AIS自组织接人协议的运行过程来研究AIS网络性能。2．2网络性能评价指标AIS在通信中要进行时隙选择，就可能存在时隙冲突，那么其通信成功率有多高?ALS属于蜂窝移动通信网络范畴，每—个AIS台站都有—个自己所特有VHF网络，那么它的覆盖范围有多大?AIS要实现对船舶的监控，那么它能监测的船舶数量有多少?AIS这些网络匕性能是我们所关心的问题。为了能够精确、而又简捷地反映网络的性能，就需要确定一组

9、网络性撤期嘭}指标。因为网络性能哆淅的撮终目的是要为用户提供满意的服务，所以用以指示网络服务质量的指标是最重要的黼标。从AIS用户的立场出发，亦即从船舶驾驶员或Vrs人员对AIS的要求出发，并基于AIS本身所具有的特性及其所能提供的服务，将AIS的