第三代短波通信協(xié)議(上)

相關(guān)專題: 無線

中國電子科技集團(tuán)第七研究所 陳浩



 

一、慨述



在通信、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)中,以規(guī)定格式、控制功能部件之間的相互作用和通信的一組正式約定;規(guī)定功能部件在進(jìn)行通信時(shí)的行為的一組正式語義和語法規(guī)則;在分層通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi),用來促成分層結(jié)構(gòu)內(nèi)的功能互操作的一組正式規(guī)程;這些約定、語義/語法規(guī)則、規(guī)程統(tǒng)稱為通信協(xié)議(以下簡稱協(xié)議)。協(xié)議能控制網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分,各類服務(wù)和管理過程。例如數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議,根據(jù)特定的傳輸模式、控制過程,恢復(fù)過程,說明在數(shù)據(jù)鏈路上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的方法。



協(xié)議控制信息通常由通信設(shè)備的詢問和響應(yīng)組成,用來確定通信鏈路兩端設(shè)備各自的能力;分層系統(tǒng)中,在同一指定層上的實(shí)體間,為完成它們的共同操作,利用低一層提供的服務(wù)交換信息。



新一代短波通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一種無線分組數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò),采用OSI七層結(jié)構(gòu)參考模型,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在OSI各層中的相互關(guān)系:



HF網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)體和在實(shí)體接口上的用戶程序之間,采用服務(wù)原語交換信息;協(xié)議實(shí)體與遠(yuǎn)端對(duì)等實(shí)體之間以協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)傳送信息,協(xié)議和數(shù)據(jù)使用同類波形(BWO-BW4五種突發(fā)波形)以8PSK調(diào)制到1800HZ副載頻上。



下面分別從自動(dòng)鏈路建立、數(shù)據(jù)鏈路、HF網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用方面詳細(xì)介紹各種協(xié)議。



二、第三代自動(dòng)鏈路建立(3G-ALE)協(xié)議



3G-ALE協(xié)議與HF數(shù)據(jù)鏈路的業(yè)務(wù)管理(TM)、高速數(shù)據(jù)鏈路(HDL)、低速數(shù)據(jù)鏈路(LDL)、電路鏈路(CLM)諸協(xié)議形成了一個(gè)相互依賴的3GHF協(xié)議族,是新一代短波通信的專門技術(shù)。3G-ALE大大提高了重負(fù)荷信道的鏈接能力鏈接速度,提高了面向數(shù)據(jù)的大型網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率。



2.1 3G-ALE數(shù)據(jù)鏈路



3G系統(tǒng)在網(wǎng)管接口上實(shí)施以上數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu):



2.1.1臺(tái)站本址



每個(gè)臺(tái)站工作表的地址,是進(jìn)入工作表的索引。



2.1.2臺(tái)站工作表



3G-ALE臺(tái)站工作表可存儲(chǔ)至少128個(gè)條目,每條目包括:臺(tái)站呼叫符號(hào)(15個(gè)ASCII-38字符)、3G地址(11比特)、多址通信標(biāo)志(是否與該臺(tái)監(jiān)聽的多址相關(guān))、有效地址信道、每個(gè)呼叫信道與業(yè)務(wù)信道鏈路質(zhì)量檢測、當(dāng)前臺(tái)站狀態(tài)等。



2.1.3信道表



至少存儲(chǔ)128個(gè)信道條目,獨(dú)特標(biāo)志表明建立2G/3G鏈路,還是業(yè)務(wù)通信。每條目信道包括發(fā)/收頻率、天線設(shè)置、調(diào)制類型和功率限制等。



2.2服務(wù)原語



3G-ALE實(shí)體(物理層)與實(shí)體接口上高層用戶程序之間交換信息使用的服務(wù)原語,例如LE-LINK-Req表示ALE用戶程序請(qǐng)求建立鏈路,包括目的地址、呼叫類型、業(yè)務(wù)類型、優(yōu)先級(jí)、呼叫信道、業(yè)務(wù)信道等參數(shù)。



2.3協(xié)議數(shù)據(jù)單元



鏈路建立協(xié)議數(shù)據(jù)單元(LE-PDU),采用突發(fā)波形BWO發(fā)送和接收,傳輸順序按PDU中的域從左到右;域中的位從高(MSB)到低(LSB)順序發(fā)送。



2.4同步駐留結(jié)構(gòu)



3G-ALE可在同步/異步模式中運(yùn)行,同步模式系統(tǒng)可識(shí)別異步模式掃描信號(hào)、呼叫地址。當(dāng)使用同步模式掃描時(shí),3G系統(tǒng)在每個(gè)分配信道駐留4秒,每個(gè)同步駐留時(shí)間分為五個(gè)800毫秒的時(shí)隙,時(shí)隙0為調(diào)諧和監(jiān)聽時(shí)間;時(shí)隙1~4用于呼叫信道上的PDU同步交換。



2.5 3G-ALE



用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、事件、行動(dòng)、定時(shí)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換描述3G-ALE協(xié)議的特性,同步模式和異步模式協(xié)議分別用不同特征定義,這些特性僅僅說明適應(yīng)了系統(tǒng)的空中傳播特性。



2.5.1同步模式協(xié)議



同步模式鏈路建立協(xié)議應(yīng)符合時(shí)隙選擇、單呼、選呼、多站點(diǎn)呼叫、廣播呼叫、鏈路釋放、時(shí)序特性一系列要求。建立鏈路后,系統(tǒng)等待時(shí)間不應(yīng)超過預(yù)置時(shí)間,如果等待時(shí)間內(nèi)業(yè)務(wù)還未建立,系統(tǒng)重新進(jìn)入掃描狀態(tài)。



2.5.2異步模式協(xié)議



LE呼叫PDU之后,不斷重復(fù)發(fā)送LE-掃描呼叫,以捕獲掃描接收(類似2G-ALE),異步模式握手為自我定時(shí);異步模式進(jìn)入同步網(wǎng)采用發(fā)送常規(guī)掃描呼叫或擴(kuò)展掃描呼叫選址到這些臺(tái)站。

2.6同步管理協(xié)議



同步運(yùn)行的3G網(wǎng)絡(luò),使用GPS等外置設(shè)備維持同步,當(dāng)外部參考時(shí)間無效時(shí)則使用該協(xié)議。同步管理協(xié)議支持同步保持、補(bǔ)償時(shí)基漂移;用于遲后入網(wǎng)的報(bào)時(shí)服務(wù);網(wǎng)絡(luò)成員臺(tái)站初始時(shí)間分配。



同步管理協(xié)議數(shù)據(jù)單元包括群定時(shí)廣播LE-GTBPDU、同步檢驗(yàn)PDU和同步補(bǔ)償PUD。



2.7呼叫3G網(wǎng)絡(luò)



在網(wǎng)絡(luò)中沒有分配到地址的臺(tái)站,可使用隨機(jī)選擇的網(wǎng)絡(luò)入口地址(形式為1111×××××××)呼叫3G網(wǎng)絡(luò),并按相應(yīng)呼叫協(xié)議使用該地址接入呼叫。當(dāng)一個(gè)主呼叫進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的臺(tái)站,像網(wǎng)絡(luò)成員那樣正規(guī)操作時(shí),使用3G分組協(xié)議把網(wǎng)絡(luò)操作數(shù)據(jù)(新入網(wǎng)臺(tái)站本機(jī)地址、信道表 )傳送到入網(wǎng)的臺(tái)站。



2.8通知協(xié)議特性



在跟蹤臺(tái)站和信道狀態(tài)中,使用信道時(shí)間提供需要復(fù)原的附加功能,網(wǎng)絡(luò)管理者恢復(fù)操作通知協(xié)議。



當(dāng)臺(tái)站狀態(tài)變化或定時(shí)器提示通知時(shí),臺(tái)站廣播一個(gè)LE-通知PDU,以有效地將臺(tái)站狀態(tài)通知給其他網(wǎng)絡(luò)成員。



異步網(wǎng)中,如果傳播數(shù)據(jù)不能用其他方法取得,則要求探測,周期性地發(fā)送表示臺(tái)站狀態(tài)的LE-通知PDU。



同步網(wǎng)絡(luò)中,隨機(jī)選擇時(shí)隙單獨(dú)發(fā)送LE-通知PDU,異步網(wǎng)絡(luò)中,在發(fā)送之前,監(jiān)聽之后發(fā)送LE-通知PDUMC+1次(C-掃描信道數(shù),M-掃描呼叫系數(shù))。



三、HF數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議(HFDLP)



開放系統(tǒng)體系中的數(shù)據(jù)鏈路層,提供在用戶端的各種設(shè)備和交換中心間,網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)交換中心間建立、保持和釋放鏈路所需的功能、規(guī)程和協(xié)議;在站點(diǎn)高級(jí)邏輯和數(shù)據(jù)鏈路間提供接口(含位置入或提取,解釋地址和控制字段,指令響應(yīng)的產(chǎn)生、發(fā)送和解釋,幀校驗(yàn)系列計(jì)算和解釋)。



3.1業(yè)務(wù)管理(TM)協(xié)議



TM協(xié)議用作使用3G-ALE協(xié)議建立鏈接后協(xié)調(diào)同等的業(yè)務(wù)交換。隨著ALE的結(jié)束,參與鏈接的臺(tái)站進(jìn)入TM協(xié)議業(yè)務(wù)建立階段,TM協(xié)議建立傳輸業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)鏈路。參與連接的臺(tái)站一旦建立了連接,臺(tái)站身份、連接拓?fù)洹㈡溄臃绞胶褪褂妙l率均已確定。



3.1.1業(yè)務(wù)類型



在TM協(xié)議中用來表示規(guī)定的數(shù)據(jù)體類型,使用定義的術(shù)語,以識(shí)別用TM協(xié)議建立的業(yè)務(wù)鏈路上傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)類型。



3.1.2TM服務(wù)原語



例如:服務(wù)原語TM-Connect-Req:由用戶程序向TM實(shí)體發(fā)出建立業(yè)務(wù)鏈路的請(qǐng)求,包括拓?fù)、業(yè)務(wù)類型、(主臺(tái)/從屬臺(tái))角色、優(yōu)先等級(jí)、地址等參數(shù)。



3.1.3TM協(xié)議數(shù)據(jù)單元



TM協(xié)議有TM-RedTM-CONF和TM-TERM三種PDU,分別用類型域數(shù)值0,1,2,來區(qū)別。全部TM PDU有共同的格式采用突發(fā)波形BW1發(fā)送和接收。



3.1.4TM協(xié)議特征



使用事件(實(shí)體響應(yīng)的事件)、行動(dòng)(實(shí)體響應(yīng)這些事件采取的行動(dòng))、數(shù)據(jù)項(xiàng)(實(shí)體應(yīng)用和保存的數(shù)據(jù)項(xiàng))等術(shù)語,提供狀態(tài)圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,詳細(xì)說明TM實(shí)體的運(yùn)轉(zhuǎn)特性。根據(jù)業(yè)務(wù)鏈路種類對(duì)點(diǎn)到點(diǎn)分組業(yè)務(wù)鏈路、點(diǎn)到點(diǎn)電路鏈路和多站點(diǎn)電路鏈路的定時(shí)特性分別確認(rèn)時(shí)間間隔和定時(shí)要求。



3.2高速數(shù)據(jù)鏈路(HDL)協(xié)議



HDL協(xié)議用于建立的HF鏈路上發(fā)送接收臺(tái)站之間,數(shù)據(jù)報(bào)的點(diǎn)到點(diǎn)傳輸,并有選擇的將接收錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)重發(fā)(ARQ)。通過HDL傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報(bào),是一個(gè)有限的8比特?cái)?shù)據(jù)字序列。HDL協(xié)議適宜在完好的HF信道條件下,傳輸相對(duì)長的數(shù)據(jù)報(bào)。



3.2.1HDL服務(wù)原語



例如當(dāng)用戶有一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)要在已建立的HF鏈路上發(fā)送時(shí),由用戶程序發(fā)出發(fā)送請(qǐng)求服務(wù)原語HDL-Send-Req其參數(shù)為要傳的數(shù)據(jù)報(bào)和num pkt(即每個(gè)Tx幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組數(shù)量np)。



●HDL-DATA PDU是一個(gè)np數(shù)據(jù)分組序列(np=24、12、6、3、np的取值由最新的發(fā)送/接收請(qǐng)求服務(wù)原語的num pkt參數(shù)確定)。即發(fā)射幀(Tx),其中每個(gè)數(shù)據(jù)分組的有效載荷為233個(gè)字節(jié)(1864bps),序列號(hào)17bps。有效載荷字節(jié)按其在數(shù)據(jù)報(bào)出現(xiàn)的順序發(fā)送。



●HDL-ACK PDU傳送選擇性認(rèn)可,在HDL-DATA PDU中每個(gè)數(shù)據(jù)分組以一位ACK掩碼形式包含單個(gè)比特,每個(gè)比特指示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分組是否無錯(cuò)接收(1=ACK,0=NAK),該PDU由收端傳送的發(fā)端。



●HDL-EOM PDU表示發(fā)射臺(tái)接收了接收臺(tái)在數(shù)據(jù)報(bào)中傳送的每個(gè)數(shù)據(jù)分組的認(rèn)可,且不再為數(shù)據(jù)發(fā)送HDL-DATA PDU。在正向傳輸時(shí)間間隔內(nèi),盡可能多次發(fā)送,以提高無錯(cuò)接收慨率。



3.2.3HDL協(xié)議特性



HDL協(xié)議運(yùn)轉(zhuǎn)特性用時(shí)間和行動(dòng)術(shù)語確定HDL運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),用數(shù)據(jù)項(xiàng)確定轉(zhuǎn)換條件,以兩種等效方法狀態(tài)圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換表示。



HDL協(xié)議定時(shí)特性與TM協(xié)議定時(shí)特性一起分析,PDU使用突發(fā)波形BW2。



3.3低速數(shù)據(jù)鏈路(LDL)協(xié)議



LDL協(xié)議用作已建立的HF鏈路點(diǎn)到點(diǎn)數(shù)據(jù)報(bào)傳輸,數(shù)據(jù)報(bào)是一個(gè)有限長的8bps數(shù)據(jù)字節(jié)的有序序列。LDL協(xié)議適合惡劣的HF信道條件下為所有長度數(shù)據(jù)報(bào)提供改善性能,或者在所有信道條件下,為短數(shù)據(jù)報(bào)道提供改善性能。



3.3.1LDL服務(wù)原語



例如用戶有數(shù)據(jù)報(bào)要使用LDL協(xié)議在已建立的HF鏈路上發(fā)送,則由用戶程序發(fā)出LDL-Send-Req發(fā)送請(qǐng)求服務(wù)原語。其參數(shù)為數(shù)據(jù)報(bào)和Pkt長度(每個(gè)數(shù)據(jù)分組中的有效載荷數(shù)據(jù)字節(jié)和填充字節(jié)的數(shù)量為64、128、256、512)。



3.3.2LDL協(xié)議數(shù)據(jù)單元



●LDL-DATA PDU為一個(gè)發(fā)射幀(Tx),其中每個(gè)數(shù)據(jù)分組的有效載荷有512、1024、2048、或4096比特,序列號(hào)17比特,控制8比特。



●LDL-ACK PDU用作傳輸認(rèn)可,由接收臺(tái)站發(fā)給發(fā)送臺(tái)站。



●LDL-EOM對(duì)發(fā)送臺(tái)收到接收臺(tái)傳送的數(shù)據(jù)報(bào)中每個(gè)數(shù)據(jù)分組認(rèn)可,且不再為數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送LDL-DATA PDU。在正向傳輸時(shí)間間隔內(nèi),盡可能多次發(fā)送LDL-EOM PDU。以使無差錯(cuò)接收概率最大。



3.3.3LDL協(xié)議特征



LDL運(yùn)轉(zhuǎn)特性和定時(shí)特性的描述與HDL協(xié)議相同。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)PDU使用突發(fā)波形BW4。



3.4電路鏈路控制(CLC)協(xié)議



CLC在已建立的電路鏈路上監(jiān)控和協(xié)調(diào)業(yè)務(wù),提供簡單的發(fā)前監(jiān)聽、通道控制。



3.4.1CLC服務(wù)原語



例如:CLC行動(dòng)請(qǐng)求服務(wù)原語(CLC-Active-Req),由用戶程序發(fā)給CLC實(shí)體,請(qǐng)求CLC給出優(yōu)先等級(jí),開始監(jiān)視和判斷是否接入當(dāng)前建立的電路鏈路,CLC設(shè)定業(yè)務(wù)優(yōu)先等級(jí)的參數(shù)值。



3.4.2CLC協(xié)議數(shù)據(jù)單元



CLC與遠(yuǎn)程對(duì)等實(shí)體之間不交換PDU。



3.4.3CLC協(xié)議特征



待機(jī)狀態(tài)下,CLC不監(jiān)視鏈路業(yè)務(wù)或控制鏈路接入;建立鏈路時(shí),啟動(dòng)鏈路的臺(tái)站CLC進(jìn)入預(yù)備狀態(tài),然后監(jiān)視鏈路上業(yè)務(wù);當(dāng)檢測到送出/進(jìn)入業(yè)務(wù)時(shí),CLC從預(yù)備狀態(tài)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的發(fā)送/接收狀態(tài);業(yè)務(wù)結(jié)束時(shí),轉(zhuǎn)入等待補(bǔ)償狀態(tài),達(dá)到補(bǔ)償間隔時(shí)長后,返回到預(yù)備狀態(tài)。狀態(tài)圖根據(jù)事件和行動(dòng)術(shù)語規(guī)范CLC運(yùn)轉(zhuǎn)特性。



四、HF網(wǎng)絡(luò)協(xié)議



當(dāng)傳播不支持直接鏈路時(shí),網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行支持間接路由傳遞信息。HF網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括HF網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(HNMP)、中繼管理協(xié)議(HRMP)和用于自動(dòng)化站點(diǎn)中的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議(SDLP)、站點(diǎn)狀態(tài)協(xié)議(HSSP)。



4.1HF網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議



將簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)用戶HF網(wǎng)絡(luò),并適當(dāng)修改(以減少網(wǎng)管協(xié)議占用帶寬開銷),這種SNMP與增強(qiáng)型HF電臺(tái)的結(jié)合,稱為HNMP。SNMP是最廣泛應(yīng)用的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn),成為事實(shí)上的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理國際性標(biāo)準(zhǔn)。SNMP的網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn),成為事實(shí)上的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理國際性標(biāo)準(zhǔn)。SNMP的網(wǎng)管體系結(jié)構(gòu)由管理者、管理代理和管理信息庫(MIB)組成。SNMP是一個(gè)異步請(qǐng)求/響應(yīng)協(xié)議,有四種基本的協(xié)議交換過程,四個(gè)PDU。



●Get Request/Response 提。聪虬l(fā)送指定的網(wǎng)管信息。



●Get-next Request 提供掃描MIB樹并依次檢索數(shù)據(jù)。



●SetRequest對(duì)管理信息進(jìn)行控制。



●Trap通報(bào)重要事件的發(fā)生(由代理發(fā)給管理者)。



簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議第二版本(SNMPV2)用于HF網(wǎng)管有如下改進(jìn):



●HFMIB定義的對(duì)象標(biāo)識(shí),使用縮位編碼,有利于HF傳輸。



●HNMP取信息行的操作類似SNMPV2取信息塊的操作。



●個(gè)人識(shí)別號(hào)碼(PIN)的識(shí)別有效。



在HF網(wǎng)絡(luò)中的所有HF無線電設(shè)備都應(yīng)實(shí)現(xiàn)SNMP功能,收、發(fā)裝置和相關(guān)RF設(shè)備、ALE控制器、LP、數(shù)據(jù)Modem和相關(guān)鏈路控制器以及HFNC都能使用MIB模塊,沒有HNMP功能的設(shè)備,通過代理來管理,代理負(fù)責(zé)HNMP指令和設(shè)備特定指令集之間的轉(zhuǎn)換。



所有代理(包括網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn))必須支持用戶數(shù)據(jù)報(bào)(UDP)和IP,因?yàn)槟切┎恢С郑裕茫校桑械木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備不能被直接管理,HF網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)SNMP代理,可作為那些不支持SNMP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的委托代理,通常委托代理可以受委托于多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。



SNMP在HF網(wǎng)絡(luò)中使用要點(diǎn):⑴網(wǎng)絡(luò)管理者借助與網(wǎng)絡(luò)單元中代理臺(tái)信息,監(jiān)控該網(wǎng)絡(luò)單元。⑵代理臺(tái)收集到的信息,以異步方式發(fā)送到管理臺(tái),通告重要事件。⑶MIB面向TCP/IP,數(shù)據(jù)對(duì)象定義用ASN.1表示。⑷對(duì)象名稱與數(shù)值用ASN.1基本編碼規(guī)則編碼。⑸網(wǎng)絡(luò)成員不執(zhí)行SNMP時(shí),通過委托代理臺(tái)將SNMP信息轉(zhuǎn)換成非SNMP成員能接受的專用信息。⑹使用一般鑒別,以類似HF鏈路保護(hù)(LP)的思路擴(kuò)展。(未完待續(xù))





----《通信世界報(bào)》

   

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