关于vdl模式4协议的研究

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1、关于VDL模式4协议的研究一，VDL-4概述VDL-4是一种基于自组织时分多址(S-TDMA)的数据链系统，既可用于广播通信，又可用于端到端通信；支持移动站间、地面站间及移动站和地面站的通信。VDL-4的基本原理是数据链的各用户利用GNSS进行定位和同步，并通过数据链路将其位置报告等信息广播给数据链系统的其他用户，应用程序通过这些信息实现链路管理。VDL-4的特点在于可以在没有地面站的情况下实现ADS-B等基本功能，因此适合空-空通信。同其他数据链系统相比，VDL-4可以高效率地传送短间隔重发的报文，从而提供实时服务。

2、VDL-4数据链系统实现的关键在于自组织时分多址协议，这也是本研究的重点所在。二，自组织时分多址协议概述根据时隙的分配策略，时分多址访问协议可分为固定分配类TDMA和动态分配类TDMA两种。由于固定分配类TDMA的传输时间安排算法要求将全网络系统参数作为输入，不能处理动态接入过程，因此不适合用于自组织数据链。而动态分配类TDMA只需了解本地参数，即只需处理指定网络内有限范围的节点信息，即可为各节点分配传输时隙。动态分配类协议通常按照两个步骤工作：第一步，节点为访问其随后的发送时隙而预约一个或一组时隙；第二步，节点预约成

3、功后，在指定时隙发送分组。目前，自组织时分多址协议中有代表性的是五步预留协议(FPRP)，下面对其进行简要介绍。五步预留协议是一个单信道、基于TDMA的广播传输时间安排协议，属于全分布式协议，可以并行操作，扩展性好。FPRP协议采用多跳随机贝叶斯算法计算竞争概率，预留过程收敛较快；在提供精确的时间同步信号时，要求最小的节点计算能力。此外，FPRP协议对网络规模的不敏感性使其非常适合大型移动自组织网络。FPRP协议的关键在于五步预留过程，其预约过程包含以下五个步骤：1.预留申请阶段(RR)：节点若需做出一个预约，则在这个

4、阶段以概率p发送一个预留申请分组RR。2.碰撞报告阶段(CR)：节点若在预留申请阶段接收到多个RR分组，则发送一个碰撞报告分组CR以表示在该节点处检测到碰撞；否则，该节点处于静默状态。若预约节点在此阶段没有收到CR分组，则成为发送节点；若收到CR分组，则该节点的预约申请失败。3.预留确认阶段(RC)：发送节点在此阶段发送一个预留确认分组RC，其一跳范围内的每一个节点接收到此RC分组，得知该时隙已被预留；这些相邻节点在预约时隙内接收发送节点的信息。4.预留应答阶段(RA)：节点通过发送一个预留应答分组RA对收到的RC分组

5、进行认可应答，由此通知发送节点其预约已建立；RA分组还起到将最新预留通知给所有两跳内节点和解决脱网死锁问题的作用。5.打包和撤销阶段(P/E)：此阶段发送两种类型的分组，一种是打包分组，用于在一个给定的时隙内使广播传输模式更加密集；另一种是撤销分组，用于撤销相邻广播节点间可能的死锁。FPRP协议适用于需要无冲突广播TDMA时间安排传输数据和控制的许多场合，但其开销高于CSMA/CA协议。FPRP协议的优势在于一旦其做出传输时间安排，则在网络拓扑发生变化之前可以多次使用这个传输时间安排，而不需要像CSMA/CA协议那样针

6、对每个分组进行信道获取操作。一，VDL-4中S-TDMA协议的实现VDL-4由物理层、链路层、子网层和ATN应用层构成，自组织时分多址协议就在链路层实现。VDL-4数据链的特点在于其链路层可分为四个子层：MAC(媒介访问控制层)、VSS(VDL-4特殊服务层)、DLS(数据链服务层)和LME(链接管理实体层)，这种特殊的结构使其能够实现信道多重访问S-TDMA协议。各子层的功能如下：MAC子层实现TDMA功能；VSS子层基于MAC子层，用灵活的burst格式和相应的协议提供通信服务；DLS子层基于VSS子层，提供面向连

7、接的端到端通信服务和面向无连接的广播通信服务；LME子层建立和维护连接。四个子层逐层递进，实现自组织时分多址协议。1.MAC子层主要用于TDMA信道访问。在VDL-4中，信道在时间上被划分为连续的超帧。超帧由4500个宽度为13.3ms的时隙组成，总长为1分钟；各时隙可被数据链的用户用来发送或接收数据。对于TDMA系统，信道中的时隙同步非常重要，移动站必须与UTC时间保持同步，精度要求较高；而时间同步就是由MAC层来实现的。此外，MAC层还起到通知上层时隙占用情况的作用，并处理发送和接收的burst/帧。2.VSS子层

8、主要提供以下服务：多种信道访问协议，检错，身份识别和向LME子层报告信道阻塞。VSS用户可采用三种信道访问协议，即有预约访问协议、随机访问协议和固定访问协议；对于自组织网络，首选是预约访问协议，固定访问协议只适用于地面站，而随机访问协议仅在无法实现预约访问协议时使用。预约时隙的协议和过程是本研究的重点，将在后文中详细描述。VSS子