军用第三代短波通信数据链路层协议的研究分析

本文首先概述了短波通信的含义与特点，探讨军用第三代短波通信数据链LINK.11的组成及其工作原理，设计军用第三代短波通信数据链路层协议，并取得了很好的设计效果。

短波通信的含义与特点

1 短波通信的含义

短波通信指的是利用频率为3MHz-30MHz、波长为100m-10m的电磁波进行通信。

2 短波通信的特点

短波通信是我军重要通讯手段之一，短波天线阵地大、架设难，平时尚可满足通信保障需求，战时却存在易受打击、维修不便等诸多隐患。

军用第三代短波通信数据链LINK.11的组成及其工作原理

1 LINK.11的组成

LINK.11是计算机无线网络系统中的数据传输链路，从很大程度上避免了诸如用电负荷变化、数据传输稳定性等问题的影响。在LINK.11数据链端机中，主要由数据终端设备、加密设备、战术数据系统和无线收发设备组成。

2 LINK.11的工作原理

（1）汉明奇偶校验编码

汉明码是一个错误校验码码集，由Bell实验室的R.W.Hamming发明，因此定名为汉明码。一般来说，如果数据中包含有奇数个1的话，则将奇偶位设定为1；反之，如果数据中有偶数个1的话，则将奇偶位设定为0。换句话说，原始数据和奇偶位组成的新数据中，将总共包含偶数个1。

（2）音频调制

传统的短波电台只提供话音通信功能，随着信息时代的到来，军事和民用通信对数据传输的需求不断增长。短波调制解调器和短波通信电台组成的数字通信系统可以满足人们对短波数据通信的需求。本文采用的音频调制相关参数分别为：信号带宽：3KHz，12KHz数据速率：3KHz带宽：75bps-9.6Kbps12KHz带宽：75bps-38.4Kbps。工作方式：全双工。供电方式：直流5V-24V功耗：≤5W。同步方式：突发同步，同步概率大于99%。调制方式：PSK/4QAM/8PSK/16QAM/32QAM/64QAM。人机接口：键盘、LED、局域网（RJ45）、USB、RS232串口。

军用第三代短波通信数据链路层协议的设计

1 高速数据链路协议

随着数据以每年50%的速度增长，越来越多的行为日益数字化。面对数据量快速增长带来的挑战，构建高速的存储网络通道显得越发重要。高速数据链路（HDL）技术在传输技术快速发展的今天也正逐步被其他先进技术取代。

HDL-DATAPDU就是发送数据帧，一个HDL-DATA包括NP个数据分组，每个分组的结构如下。

2 高速数据链路数据传输过程

高速数据链路数据在传输过程，HDLC帧采用PDU间的标记比特标识帧边缘。当发送器没有用户数据可发送时，标记还被作为填充比特。只要一个标记被作为一个用户帧/分组的一部分发送，发送器就采用一个换码位/比特通知接收器，这是用户信息流中的一个真正的标记帧面，而不是用户PDU的结尾或开头。接收器在将信息流送给下一个更高层协议进行进一步处理之前需要移去填充的位/比特。在发送器和接收器中进行的位/比特填充和移去操作，需要位或比特水平上的复杂的实时帧面匹配和处理，这限制了较高数据传输率的可扩展性能。此外位/比特填充操作扩展了数据链路的负荷，并为不同的PDU带来了可变长度的传输开销，干扰了业务引擎和QoS管理机制。有效负载扩展使得恶意用户可以通过在用户数据电报中插入一列标记帧面这一平常的方法，就能显著地扩大一个数据流的实际带宽需求。

军用第三代短波通信数据链路层协议的实现

1 总体设计

发送数据：用户在计算机上输入发送数据的命令和相应的参数，计算机对这些数据进行相关的处理，把信息发送给主处理器；主处理器先对电台的频率进行设置，然后按照数据链路层协议的要求生成相关PDU数据，传送给物理层；物理层根据数据链路层的要求将发送数据调制成BWX突发波形中的某一种，编辑后送到短波电台的音频口；最后短波电成数据的射频发送。

接收过程：短波电台接收到的数据采样后送到从处理器；从处理器按照上层的要求接收并解调某数据传给主处理器；主处理器对接收到的数据进行处理，根据数据链路层的协议进行操作，同时将一些信息传送给上层协议处理。

2 实现效果

在系统测试中，在发送端，信息比特采用多种编码，相应的在接收端采用滑动相关FFT技术对信号进行快速捕获，然后进行译码，实现对该系统的仿真。不过基于标记的标识机制还可以带来接收器的突发错误，即使当链路只有孤立的随机错误时也是如此。当一个帧中的NON标记数据比特损坏并向一个接收器模仿一个标记时，帧面将在接收器中过早地中断。接收不完备的帧将导致错误的突发，这些却不能被帧的循环冗余检测（CRC）辨别出来。类似地，标记中的一个位错误将导致两个帧面在接收器中串联在一起，因而导致突发错误，这种错误事件将可能由一个单一的位错误导致。所有这些问题均说明采用HDLC类型的基于标记的成帧机制须重新加以考虑。

结论

随着现代通信技术的飞速发展，短波通信已经向网管智能化、信道数字化、业务综合化、网络一体化方向发展。而军用第三代短波通信数据链路层协议的应用以信息共享为基础建立起信息优势，从而大大提高作战效率，使短波通信具有更强的生命力和发展前景。

（作者单位：1，中船重工第722研究所；2，北广科技股份有限公司）