VHF空地数据链信道访问参数研究.pdf

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1、2000年6月北京航空航天大学学报June2000第26卷第3期JOurnaIOfBeijingUniversityOfAerOnauticsandAstrOnauticsVOI.26NO.3VHF空地数据链信道访问参数研究张军方新张其善（北京航空航天大学电子工程系）摘要：基于甚高频空地数据链信道访问模型和CSMA的矩阵分析方法，详细研究了数据报告更新率、数据报文长度、监听密度、数据链路信息传输率、数据链地面站的覆盖范围、数据链所能支持的飞机数目等参数，在不同的信道访问特性变化规律下对系统的吞吐量及报文传输延时的影响.仿真分析的结果

2、表明：信道访问参数对VHF空地数据链的性能有显著的影响.关键词：无线电信道；数据传输；数据通信系统中图分类号：TN9l9.3文献标识码：A文章编号：l00l-596（52000）03-0267-03信道访问协议对甚高频（VHF）空地数据链的检测到信道重新空闲的时间称为延迟时间T，设R性能有着重要影响.空地间VHF信息传输的特其服从负指数分布E（T）=l/!；飞机的数据包RC点，使非坚持策略的载波检测多址访问（CSMA）作必须延时然后重新监听信道时，设每秒平均监听［l］为一种有效的信道访问协议在VHF空地数据R次，称R为监听密度，则延

3、时的间隙为l/R，设链中获得了广泛地应用.本文详细分析了VHF数此延时的间隙服从负指数分布；设数据包的长度据链信道访问协议中数据报告更新率、数据报文为P，其服从负指数分布，可通过链路信息传输L长度、监听密度、数据链路信息传输率、数据链地速率转化为传输时间TL来表示，E（TL）=l/!P.面站的覆盖范围、数据链所能支持的飞机数目等由于采用CSMA信道访问协议，飞机无法检系统参数对VHF空地数据链的性能的影响，并得测到信息的碰撞，当信息发生碰撞时，飞机仍坚持出了有益的结论，有些结果已经用于中国民航发送完数据包.所以，延迟时间等于数据包的

4、TL.VHF空地数据链参数优选和系统设计.1.2系统状态分析图l和表l分别表示信道访问状态分析模型1空地数据链系统分析及状态转移情况.1.1基本定义和假设条件设某一特定时刻IS1一、一VHF空地数据链的地面接收系统为远端地t，系统所处的状态表、C、面站（RGS）；在RGS站的VHF信号覆盖范围内进示为DSt=（n，U），nt行数据通信的飞机数称为用户数，总数为M；飞表示系统的忙用户数、P机收到新数据包待发或正在传送数据包时，此飞目，n6｛0，l，⋯，N｝；机称为忙用户，用n表示，飞机无包发送或数据U表示信道所处的图l信道状态转移描述

5、图包已发送完，此飞机为空闲用户.状态，U6｛I，，S，在本文中，假设各个飞机之间相互独立，且只P，C｝，I状态表示信道空闲，状态表示有一架有一个发送缓存；每架飞机产生新数据包的速率飞机开始发送数据包，S状态表示飞机的数据包为数据更新率!，以泊松流方式到达；所有飞机都发送在安全进行，P状态表示短数据包发送状态，检测到信道上有数据包在传输的时间称为信道传C状态表示信道内数据包发生碰撞.输检测时间T，又称为“碰撞窗口”，设其服从负1.3系统稳态概率计算D指数分布，E（T）=l/!；信道中发生碰撞到飞机系统的各个状态构成一个连续时间、状态有

6、Dd收稿日期：l998-08-26基金项目：航空科学基金资助项目（98E5lll6）；航空预研基金资助项目（H44.3.l）作者简介：张军（l965-），男，四川岳池人，副教授，l00083，北京.268北京航空航天大学学报2000年限、非同步的马尔可夫链，可计算出系统各状态的稳态概率［2］2仿真和结果分析.表1信道访问状态转移分析为了研究不同数据链信道访问规律、不同数状态转移解释据链系统技术要求情况下对系统性能的影响，本设信道起始处于空闲状态I，当某一飞机产生新包并检文对以下几种情况进行了仿真计算.I!0测到信道空闲，便发送数据包

7、，信道进入状态0.2.1!的影响在TD内，如果没有其他飞机发送数据包，则当TD到期0!S时，所有飞机都已经得知有一飞机已在传递数据，便不图2的条件为：RGS站的覆盖范围半径为300会打扰，信道进入安全状态S.km，T均值为1.75X10-3S，信息传输率为31.5D如果TD到期前，某些飞机并未探知信道中有数据在传0!C输，从而发送数据包，就会发生碰撞，信道进入状态C.kbpS，PL为220byte，设飞机的R=10次/S.如果数据包特别短，在TD到期之前或其它飞机传送数0!P据之前就已发送完毕，信道进入状态P.状态P的数据包仍然易受

8、攻击，因为此时并非所有的P!C飞机都探知有飞机在发送数据，仍有可能发送数据，从而导致碰撞发生.!当数据发送完毕，信道进入状态I；I"在飞机无法探知碰撞发生，碰撞发生后，仍坚持发完数据，碰撞各方全部发送完数据，信道进入状态I.定义系统处