军事通信论文

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WATM接入技术在军事通信网中的应用研究贾武杰 【摘要】：战术通信技术目前正向数字化、智能化和多媒体通信发展,特别是WATM技术的发展和应用,将为地面机动式战术C~3I系统提供良好的高带宽、宽频谱、多媒体、保密、安全、移动中通信和无缝连接的通信网络。 WATM接入技术引入军事通信网系统是一种全新的尝试,北约国家目前正在研究的POST—2000战术指挥通信网正是采用WATM的典范,已经获得成功。论文研究的主要目的是:利用现有成熟的WATM技术和蜂窝移动网技术建立一种先进的无线接入战术指挥控制网络,满足现代战争指挥机构之间,武器系统之间甚至指挥机构和单兵之间,高数据率,抗干扰,不间断的数据传输,确保军队在整个战役期间保持制信息权和指挥顺畅。论文较全面论述了军事通信网的重要性及发展现状和趋势。详细阐述了无线ATM接入技术理论。主要包括军事通信网系统介绍,无线接入技术、ATM技术及其传输、无线ATM的分层模型、传输协议及网络结构等。并对外军的无线ATM实例进行介绍和分析。最后给出了无线ATM接入技术在我军指挥通信网运用的模型。 【关键词】：军事通信网 ATM技术 无线接入 WATM 多址技术 【学位授予单位】：南京理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2005【分类号】：E96【DOI】：CNKI:CDMD:2.2005.118113【目录】： 1 绪论8-131.1 现代军事通信网8-91.1.1 军事通信网的特点和作用81.1.2 高技术战争对军事通信网的要求8-91.2 无线ATM接入技术9-111.2.1 ATM技术91.2.2 无线接入技术9-101.2.3 无线ATM接入核心技术101.2.4 无线ATM在军事通信网的技术优势：10-111.3 国内外研究状况11-121.3.1 国内外对无线ATM的研究状况111.3.2 WATM在军事通信网中得应用11-121.4 论文内容概述12-132 ATM技术及其工作原理13-232.1 ATM的重要概念13-152.1.1 ATM的含义132.1.2 ATM的接口标准132.1.3 ATM的服务类别13-142.1.4 ATM服务的5个种类14-152.2 ATM的协议模型15-182.2.1 ATM的协议参考模型152.2.2 物理层PHY15-162.2.3 ATM层16-172.2.4 ATM适配层AAL17-182.3 ATM的信元结构18-202.3.1 ATM信元18-192.3.2 ATM信元首部各主要字段作用19-202.4 ATM的工作原理20-222.4.1 ATM适配层逻辑连接的含义202.4.2 逻辑连接建立和释放过程20-212.4.3 VCI和VPI的转换21-222.5 小结22-233 无线接入技术23-353.1 接入网技术分类23-243.1.1 有线接入网技术23-243.1.2 无线接入技术243.2 宽带无线接入24-263.2.1 宽带无线接入技术发展趋势253.2.2 宽带无线接入系统组成253.2.3 几种成熟无线宽带接入系统25-263.3 无线局域网技术WLAN26-283.3.1 WLAN的基本特点和系统组成26-273.3.2 WLAN的技术标准IEEE802.11273.3.3 WLAN的拓扑结构及组网方式27-283.3.4 WLAN技术的发展前景283.4 本地多点分布业务LMDS28-343.4.1 IEEE802.16标准对LMDS的定义28-303.4.2 LMDS的基本特点和系统组成30-323.4.3 LMDS的MAC层32-333.4.4 典型LMDS的应用33-343.5 小结34-354 无线ATM技术35-484.1 无线ATM的概念35-374.1.1 无线ATM的系统特点及发展35-364.1.2 无线ATM与常规ATM的比较36-374.2 无线ATM原理37-404.2.1 无线ATM关键技术37-394.2.2 无线ATM主要解决两个问题394.2.3 无线ATM信元及其传输39-404.3 无线ATM协议40-444.3.1 无线ATM物理层(PHY)40-414.3.2 无线ATM介质接入控制(MAC)层41-434.3.3 无线ATM数据链路控制(DLC)层434.3.4 无线ATM无线控制层43-444.4 无线ATM协议扩展44-454.4.1 切换控制444.4.2 位置管理44-454.5 WATM网络结构与协议参考模型45-474.5.1 蜂窝式WATM结构454.5.2 分布式WATM网络结构45-464.5.3 WATM网络参考模型464.5.4 WATM网络的差错控制46-474.6 小结47-485 无线ATM在军事通信网中应用48-635.1 国外WATM技术在军事通信网的应用介绍48-515.1.1 北约Post-2000战术通信系统495.1.2 Post-2000战术通信系统的体系结构49-505.1.3 Post-2000战术通信系统的传输方式及交换机制50-515.2 WATM技术在军事通信网的应用设计51-605.2.1 战术通信的特点及军事WATM设计原则和策略51-525.2.2 军事WATM协议结构52-545.2.3 媒体接入控制MAC和数据链路控制DLC54-565.2.4 越区切换控制56-575.2.5 位置管理和路由选择57-585.2.6 WATM技术在军事通信上的应用网络协议结构58-605.3 WATM军事通信网络性能分析60-625.3.1 WATM军事通信网的设计特点60-615.3.2 WATM军事通信网的性能分析615.3.3 WATM军事通信网的改进方向61-625.4 小结62-63结束语63-64致谢64-65参考文献65-66 具体内容是要购买的 附加： 无线ATM 在军事通信中的应用 [定义] 通信发展的两大热点是宽带网和无线通信。ATM是基于光纤传输的B-ISDN宽带网的传递标准，主要用于提供多媒体服务和广泛的信息接入。随着移动通信的发展和人们对便携性的要求与日俱增，希望有线的ATM网络能将服务扩展到无线移动终端上，这即是要求实现无限ATM的初衷。 实现无线ATM大致分两个阶段，第一阶段是实现移动ATM，即利用现有的ATM技术将移动终端连到ATM基干网，其主要任务是使现有的ATM网络支持终端移动性，扩展ATM的概念和各种技术指标，使其支持对移动终端的呼叫接纳、路由选择、呼叫控制等。第二阶段是实现无线ATM，重点是改进信道质量（提高传输速率、将第误码率）、为大量用户提供高速无线多媒体应用。 [相关技术]ATM技术；无线通信技术；接入网技术[技术难点] 由于ATM网和无线通信网在开始研究时根据的传输媒体和面对的业务截然不同，所以将两者综合在一起时，必然会带来一些新问题。例如，当用户自由漫游时，如何选取路由，以及如何保证用户所要求的服务质量（QOS）。另外，选取怎样的传输协议，如何克服无线信道传输质量差等问题也一并提出来。以下将介绍几种面临的技术难点： 1、用户的移动性以及越区切换 现有的ATM协议并不支持用户的移动性，它建立的虚连接一直持续到用户呼叫结束。而用户在通信过程中发生越区切换要求时，用户路由要求调整的问题表现的特别明显。 现在已有了一些越区切换策略，但无线信道的带宽极其有限，信道应如何分配才能保证用户的呼损较小，这在无线ATM中也是一个极为重要的问题。 2、ATM信元的乱序问题 在无线ATM中，用户在移动的过程中用户的路由可能发生变化，所以可能会发生乱序问题。 3、无线接入问题 现有的ATM曾将全部或部分的被无线逻辑链路控制层、介质访问控制层所替代。由于现有的ATM技术是基于低误码率、高带宽的传输信道，而无线信道的误码率非常大，在无线信道上，要在保证业务质量的前提下传输用户数据要比在有线链路上困难的多。 4、用户要求的服务质量 服务质量是ATM的主要优点之一，由于无线信道的特点（高误码率、带宽有限、随时间变化的物理特性等）和有线信道差别很大，有些和ATM基于的假设条件甚至截然相反，因此现有ATM协议中有关服务质量的定义显然在无线环境中不一定适用。 总之，由无线通信环境所带来的诸多问题将是实现无线ATM的难点。目前国外诸多科研机构都投入了巨大的人力物力进行研究，一些实验网也相继开通。随着时间的推移，这些问题必将解决。[国外概况] 现代通信正朝着两个不同的方向飞速发展，一个是面向全球范围日益增长的宽带通信；另一个是基于蜂窝小区结构的无线通信。他们主要用来传输话音业务以及低速率的数据业务。ATM技术是国际上公认的实现宽带网的目标模式，其主要优点之一是保证业务的服务质量（QOS）和面向连接的特性，能够灵活的支持现有的和未来可能出现的各种各样的业务，为实现宽带实时的多媒体业务奠定了基础。特别是随着一些商用ATM网的开通，人们对宽带多媒体通信的兴趣越来越大。随着Internet网的开通，人们对多媒体通信的需求日益迫切起来。另外，近年来，移动通信业也以惊人的速度发展着，这主要是由于它使人们摆脱了传统通信方式的束缚，使人们可以在通信的过程中自由移动，大大方便了用户，从而也使得无线通信特别是蜂窝移动通信在进一、二十年来成为世界电信市场的一大主力。卫星通信的发展以及便携式计算机的普遍使用，更激发了人们对移动数据通信的浓厚兴趣。 目前，宽带通信和移动通信还是沿着各自的方向发展着，但便携式计算机和移动通信的重要性日益显示出来，这也促使着将无线接入技术引入ATM网，以实现无线通信网和ATM网的结合。因此就出现了无线ATM技术。 目前在通信领域，无线ATM作为刚刚兴起的技术已成为关注的焦点."ATM论坛"已于1996年6月成立了无线ATM工作小组，负责无线ATM的标准化及系统规划工作。同时，国际上众多科研机构和院校也组织了大量的人力、财力，从不同的角度，按照各种计划分步的进行研究。虽然无线ATM的发展还都处于试验阶段，但已成为通信领域中的一个新的焦点。以下简述世界各国研究无线ATM的情况。 美国AT&T的Bell实验室提出了BAHAMA方案，即一个宽带特定无线ATM局域网。网络的组成部分叫做移动基站，ATM的打包和拆包在移动单元进行。为了用这种最简单的方式支持移动性，定义了一种新的虚通道标识符及虚呼叫标识符概念以支持目的地址的选路。最近，Bell实验室和Sun公司共同提出了一个新的BAHAMA方案，称之为移动信息基础（MII），得到了美国国家标准和技术协会的支持。 美国普林斯顿的NEC C&C研究实验室描述的"无线ATMnet"系统是个人通信网的ATM网络，它建议用ATM信元延迟技术作为下一代无线传输结构的基础.无线ATM协议堆包括无线数据链路层和多址接入层，切换功能在数据链路层上完成. 美国哥伦比亚大学的Acampora和Naghshineh提出一种虚树结构处理具有ATM传输技术的无线蜂窝接入网中的拓扑问题，支持信元间的高速切换. 另外，Purdue大学以ATM交换机为基础建立的Internet无线校园网已经通过试验，并获得了初步成功。 加拿大通信研究协会赞助了一项由三个研究所和七所大学合作研究的项目:在20-60GHz范围内的160Mbps无线高速接入系统。他们开发前沿的毫米波技术和表面声波技术，以实现小区半径约30-50米的蜂窝结构。1996年研究了一个运行速率为40Mbps的实验系统。 剑桥Olivetti研究室在1994年建立了一个试验性无线ATM局域网，运行速率为10Mbps，使用2.45GHz的无线QPSK和运行速率为100Mbps低端ATM交换，并且有一个不能频率重用的微微蜂窝结构。微微小区的半径约10米。多址接入层采用具有指数退让的分槽ALOHA技术，用Xilinx可重编程的门矩阵来实现。 欧盟也在支持无线ATM的研究工作，在用户驻地网中有面向无线ATM的两个具体计划，他们是无线ATM网路示范系统（Magic WAND）和HEDIAN无线宽带CPN/LAN计划，用于专业的住宅多媒体应用。这两个计划的目的是将ATM扩展到移动终端。MagicWAND的目标是开发17GHz频段速率约20Mbps的无线接口；而HEDIAN是开发60GHz频段的155Mbps的无线接口。德国、瑞士、瑞典及意大利等国也都投入巨资开发无线ATM技术。 瑞典联邦工学院牵头组织瑞典各企业、院校联合进行的计划也是实现无线ATM的实验系统。 日本NTT无线系统实验室的ATM无线接入（AWA），它集中用于专用局域网、广域网和公用环境的超高频ATM网。此外，新加坡和马来西亚等国也投入了大量的人力物力对ATM技术进行研究。 总之，对无线ATM的研究已经开始一段时间了，然而标准这部分最重要的工作却没有做，各商业公司的主要目标是采用符合标准的系统。1995年10月是无线ATM的一个最大里程碑，当时无线ATM的主体被提交给两个不同的标准化论坛，它们是ETSI RES10和ATM论坛。 总体来看，实现无线ATM目前有两种方案：一是应用TCP/IP协议叠加在无线ATM层上，以提供综合Internet业务；二是引入无线ATM接口，使无线用户可以像有线用户一样接入ATM网。 以上所述世界各国研究无线ATM的情况已经清楚的表明：随着便携式电脑的普及和性能的提高、局域网的应用和ATM到家需求的增长，无线ATM的应用将成为可能。上述无线ATM的技术方案，可作为无线ATM从研究、开发阶段到产品及标准化的发展基础。宽带无线技术，如无线ATM，对于网络的多媒体应用有很大的帮助。在无线ATM设计、优化、超大规模集成电路、关键系统的软件开发、特定无线接入层的高速Modem及介质访问控制和移动ATM网的切换控制协议等方面还有很多工作要做。在无线ATM系统的组成过程中。无线ATM协议层融进了更多的优化和换算方案。目前世界上著名的大公司以及各国研究机构正在进行类似的设计。在ATM论坛中，无线ATM工作小组正全力以赴的推进其标准化工作。无疑，无线ATM对实现信息高速公路具有不可估量的作用。[影响] 从发展的眼光来看，无线ATM技术无论在国民经济中还是对国防科技和武器装备的发展都必将发挥举足轻重的作用，前途不可估量。 在商业和公众市场上，移动计算和移动通信重要性的增长大大促进了ATM技术和其他无线网技术的发展。近年来蜂窝电话和膝上电脑的快速渗透表明，将移动技术和人们的生活紧密结合起来是非常重要的。在过去的几年中的第一代多媒体技术已经可以在膝上型电脑中使用，反映了多媒体在计算机应用中日益重要的作用。在市场的推动下，集ATM技术的宽带.多媒体、适应性以及移动通信的移动型、灵活性于一身的无线ATM技术必将在国民经济中发挥巨大作用。 在军事通信方面，特别是军事通信更强调机动性、灵活性的今天，无线ATM也将扮演极其重要的角色。以美国为例，随着冷战的结束，再发生世界大战的可能性已经不大，地区性的局部战争将成为今后主要的战争形式，因此美国的军事战略已由过去预先就位战略向灵活、可部署的联合特遣部队（JTF）转变。美国的军事通信规划也就随之发生了变化。今后美军的全球通信网将是国防信息系统网（DISN），它由三部分组成，即长途干线部分、基地部分及部署部分。在局部战争期间，JTF将利用可部署部分完成其内部通信（陆军战场信息传输系统－BITS、海军哥白尼系统、空军地平线系统、海军陆战队的海龙系统），并通过长途干线部分连至美国本土。DISN正是看中了无线ATM集宽带多媒体通信与移动通信于一身的特点，将其用作将来部署段的主要通信形式。 由上所述，无线ATM无论在国民经济还是在国防科技和武器装备的发展中都将是前途无量的。参考文献： 1、孟金全，"无线ATM技术的研究"，《数字通信》，1997(3)，p.35-36，432、薛勇辉等，"国外无线ATM技术的研究及其发展背景"，《通讯世界》，1998(2)，p.52-543、薛勇辉等译，"无线ATM的前景"，《现代电信科技》，1997(6)，p.28-30，494、宋维谟等译，"无线ATM网络--体系结构、系统设计和实验"，《外军电信动态》，1997（4），p.17--245、李景峰等，"无线ATM技术简述"，《中兴新通信》，1997（5），p.40--436、程时端等译，《异步传递方式》，人民邮电出版社 话说……8同领域研究ATM通信的角度也是8同的………………这差距忒大了……