浅谈短波通信组网与数字短波组网的技术要点

浅谈短波通信组网与数字短波组网的技术要点

张丽，田蜜，杜艳萍

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摘 要：近年来，电子技术的飞速发展促进了短波通信技术和设备的升级，形成了新的现代短波通信技术、新系统和新应用。随着数字短波技术的发展，在局域网连接和短波信道中支持宽带应用已经成为短波通信的发展和应用的新方向。所有这些表明，短波通信与其他信息技术一样，已经进入了快速发展的阶段，已经成为信息技术发展的重要技术支撑手段。本文旨在充分了解和掌握短波通信的现状以及使用时遇到的问题，并通过结合先进的短波通信技术，系统地证明短波通信系统的设计符合现代数字短波通信的要求。 

关键词：短波通信；数字短波；技术要点

前 言

国际无线电委员会（CCIR）将频率范围３MHZ－30MHZ的电磁波定义为短波，通过短波进行信息传递，因此称为短波通信。短波通信在1960年代后期得到了很好的发展，广泛用于军事、商业、新闻和外交领域，并建立了广泛的私人和公共通信网络。当前的第三代短波网络在信道效率、路由协议、自动链路建立、互连网络、网络管理等方面已取得了飞跃，并正在朝着数字化、智能化和集成化方向发展。

1. 短波组网技术及其特点

（一）短波组网的概念阐释

短波通信通常也被称为高频通信，短波信号实现通过电离层反射长距离通信。通常情况下，它可以提供上千种通信公里的数百瓦的功率，而且是廉价的构建和维护。项目建设周期短，设备简单，易于使用。另外，与其他长距离通信方法相比，短波通信具有不容易被“破坏”的“中继系统”。短波通信已在政治，军事、外交、气象、商业和其他领域中广泛使用了很多年。尤其是在军事部门，一直是军事指挥的重要手段之一。

2. 短波组网的特点

由于短波信道的时变特性，由于短波网络中的大多数站点都是移动台，因此网络状态不断变化，因此，短波网络的网络拓扑结构和网络节点之间链路的不确定性迅速变化。短波网络按照网络控制的不同可以分为：分布控制、集中控制以及二者结合的混合控制网络。集中控制使用一个或某些节点作为网络的中心节点，充当网络控制中心，而其他节点则属于子位置。这种类型的网络的优点是高度可管理，但缺点是生存的可能性较小，如果中心节点被破坏，整个网络就会瘫痪。分布式控制网络由多个节点独立控制网络，没有明显的中心节点，每个节点具有相同的状态，优点是网络具有自组织和自愈能力。缺点是它很难管理，所需的技能也很复杂。混合控制网络的特点则比较“中立”，介于两者之间，即同时存在两种类型的网络控制，并且控制的类型由使用情况决定。

2. 数字短波组网技术及其要点

（一）第三代短波通信技术阐释

1999年，美国国防部制定了新的第三代短波通信技术标准，它与第二代短波自动链路建立系统兼容，并且可以支持数据密集型、高质量的短波通信。 3G短波通信系统的协议结构类似于无线通信的分组交换网络，主要分为四层：短波无线电、物理层、数据链路层和高级短波高频网络。物理层采用8PSK调制的突发波形，数据链路层包含许多通信协议，以确保逐帧地在相邻节点之间进行无错误的数据传输。

（二）数字短波组网技术要点

1.工作模式的选择

短波网络设计了两种操作模式：同步和异步。异步工作模式主要由第二代短波通信系统采用，并且由于工作流程的随机呼叫性质，必须重复发送呼叫扫描信号。结果，访问用户的数量继续增长，呼叫冲突，建立了链接，并且成功率大大降低。在同步工作模式下，由于无线电台和电台均匀地使用设置的网络时间，因此，可以自动预先确定扫描频率，并且可以随时计算分配给电台的扫描频率。有必要将主叫PDU发送到被叫站，从而尽可能避免信道访问时的冲突。

2.信道分离的关键技术

在短波组网中，根据信道使用情况分为服务信道和呼叫信道。业务通道专用端口用于通信业务，呼叫通道主要用于自动链路建立，也用于传输网络维护信息。为了提高系统效率，减少呼叫通道的占用时间，系统一般将呼叫通道与业务通道分开，将业务通道置于呼叫通道附近，以保证通信效率。

3.频率优选与优化技术

短波网络的频率机制使用多种方法全面优化频率，例如长期预测、实时检测、频谱监测和经验性频率累积。该网络通过全面的分析和计算，使用了短波频率优化专家系统。通过综合选择上述因素，每个区域的通信频率也分配到每个区域的中心站，并且在网络运行期间，每个区域的站都可以自动检测本地噪声和恶意干扰并集中通信。在专业人员的网络管理中，连接用户的状态机会再次更新网络参数，以有效防止干扰。

三、数字短波组网技术的应用

（一）数字短波组网技术在森林防火中的应用

在实际的森林防火工作中，如果有限的森林经营者面临着广泛的森林资源，并且大多数森林区域相距甚远，需要到达每个守望台，则很难实现大规模的调查覆盖。在此阶段，检查的覆盖范围或及时性不能满足监护检查对森林生长人员活动的需求。利用双模式和高灵敏度敏感卫星定位技术，内置GIS地理定位，人员定位，检查信息管理等先进技术结合森林火灾、林业知识、森林管理专业知识和数字微波野火预防应急解决方案的预防经验，建立防火监测预警及应急指挥系统，该系统可以准确定位森林火点，对消防指挥做出辅助决策，灾后评估等功能，制定森林防火系统方案，解决用户有针对性的方式不同的个性化需求。

（二）智能终端的物联网组网技术

物联网（Intemet of Things，lOT）是一个庞大的网络，可通过信息技术将各种对象连接到网络，从而帮助人们获取有关所需对象的信息。将数据收集、逻辑运算、网络通信和其他功能集成到物联网网络关键组件中，物联网组网技术智能终端可以有效减少物联网网络的相关问题。组网模块化结构具有良好的可重用性，这也便于标准化生产，它有效地解决了当前物联网发展面临的一些问题，具有兼容性好、安全性能好、稳定性好等优点。

2. 海洋渔业安全通信网短波岸台系统

渔业安全通信网络短波站系统覆盖近海和中韩地区海上和渔业执法通信网络，是通过在其自己的网络中引入数字联合频道广播而建立的，频率资源使其难以实现统一的订单和在整个城市派遣执法机构。海洋安全通信网的短波站系统建立了调度灵活、管理方便、稳定性高、质量高的无线一体化指挥调度平台，实现了通信距离和维护工作低成本以及高数据传输质量的要求。它可以满足紧急指挥对渔业安全救援的需求，便于指挥执法船及时救助遇险的渔船，参与海上搜救行动，护送渔民的生命财产。

结语

短波通信具有长距离通信距离，灵活性，高便携性等特点，可以实现全球长距离通信，被广泛用于各种紧急情况，抢险救灾等业务场合，是其中主要紧急通讯方法。我国短波通信网络领域的研究起步较晚，数字短波网络为长距离通信提供技术支持。在此网络与公共数据网络之间建立有效的连接可以进一步提高短波通信的有效性。

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