第三代短波通信協議（上）

2019-11-03 09:13:33

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供稿：網友

中國電子科技集團第七研究所陳浩

　一、慨述

在通信、計算機、數據處理和控制系統中，以規定格式、控制功能部件之間的相互作用和通信的一組正式約定；規定功能部件在進行通信時的行為的一組正式語義和語法規則；在分層通信系統結構內，用來促成分層結構內的功能互操作的一組正式規程；這些約定、語義／語法規則、規程統稱為通信協議（以下簡稱協議）。協議能控制網絡的各個部分，各類服務和管理過程。例如數據鏈路協議，根據特定的傳輸模式、控制過程，恢復過程，說明在數據鏈路上進行數據通信的方法。

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

新一代短波通信網絡實際上是一種無線分組數據交換網絡，采用ＯＳＩ七層結構參考模型，網絡協議在ＯＳＩ各層中的相互關系：

ＨＦ網絡協議實體和在實體接口上的用戶程序之間，采用服務原語交換信息；協議實體與遠端對等實體之間以協議數據單元（ＰＤＵ）傳送信息，協議和數據使用同類波形（ＢＷＯ－ＢＷ４五種突發波形）以８ＰＳＫ調制到１８００ＨＺ副載頻上。

下面分別從自動鏈路建立、數據鏈路、ＨＦ網絡、應用方面詳細介紹各種協議。

二、第三代自動鏈路建立（３Ｇ－ＡＬＥ）協議

３Ｇ－ＡＬＥ協議與ＨＦ數據鏈路的業務管理（ＴＭ）、高速數據鏈路（ＨＤＬ）、低速數據鏈路（ＬＤＬ）、電路鏈路（ＣＬＭ）諸協議形成了一個相互依賴的３ＧＨＦ協議族，是新一代短波通信的專門技術。３Ｇ－ＡＬＥ大大提高了重負荷信道的鏈接能力鏈接速度，提高了面向數據的大型網絡運行效率。

２．１３Ｇ－ＡＬＥ數據鏈路

３Ｇ系統在網管接口上實施以上數據機構：

２．１．１臺站本址

每個臺站工作表的地址，是進入工作表的索引。

２．１．２臺站工作表

女３Ｇ－ＡＬＥ臺站工作表可存儲至少１２８個條目，每條目包括：臺站呼叫符號（１５個ＡＳＣＩＩ－３８字符）、３Ｇ地址（１１比特）、多址通信標志（是否與該臺監聽的多址相關）、有效地址信道、每個呼叫信道與業務信道鏈路質量檢測、當前臺站狀態等。

２．１．３信道表

至少存儲１２８個信道條目，獨特標志表明建立２Ｇ／３Ｇ鏈路，還是業務通信。每條目信道包括發／收頻率、天線設置、調制類型和功率限制等。

２．２服務原語

３Ｇ－ＡＬＥ實體（物理層）與實體接口上高層用戶程序之間交換信息使用的服務原語，例如ＬＥ－ＬＩＮＫ－Ｒｅｑ表示ＡＬＥ用戶程序請求建立鏈路，包括目的地址、呼叫類型、業務類型、優先級、呼叫信道、業務信道等參數。

２．３協議數據單元

鏈路建立協議數據單元（ＬＥ－ＰＤＵ），采用突發波形ＢＷＯ發送和接收，傳輸順序按ＰＤＵ中的域從左到右；域中的位從高（ＭＳＢ）到低（ＬＳＢ）順序發送。

２．４同步駐留結構

３Ｇ－ＡＬＥ可在同步／異步模式中運行，同步模式系統可識別異步模式掃描信號、呼叫地址。當使用同步模式掃描時，３Ｇ系統在每個分配信道駐留４秒，每個同步駐留時間分為五個８００毫秒的時隙，時隙０為調諧和監聽時間；時隙１～４用于呼叫信道上的ＰＤＵ同步交換。

２．５３Ｇ－ＡＬＥ

用數據結構、狀態、事件、行動、定時和狀態轉換描述３Ｇ－ＡＬＥ協議的特性，同步模式和異步模式協議分別用不同特征定義，這些特性僅僅說明適應了系統的空中傳播特性。

２．５．１同步模式協議

同步模式鏈路建立協議應符合時隙選擇、單呼、選呼、多站點呼叫、廣播呼叫、鏈路釋放、時序特性一系列要求。建立鏈路后，系統等待時間不應超過預置時間，如果等待時間內業務還未建立，系統重新進入掃描狀態。

２．５．２異步模式協議

ＬＥ呼叫ＰＤＵ之后，不斷重復發送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；異步模式進入同步網采用發送常規掃描呼叫或擴展掃描呼叫選址到這些臺站。２．６同步管理協議

同步運行的３Ｇ網絡，使用ＧＰＳ等外置設備維持同步，當外部參考時間無效時則使用該協議。同步管理協議支持同步保持、補償時基漂移；用于遲后入網的報時服務；網絡成員臺站初始時間分配。

同步管理協議數據單元包括群定時廣播ＬＥ－ＧＴＢＰＤＵ、同步檢驗ＰＤＵ和同步補償ＰＵＤ。

２．７呼叫３Ｇ網絡

在網絡中沒有分配到地址的臺站，可使用隨機選擇的網絡入口地址（形式為１１１１×××××××）呼叫３Ｇ網絡，并按相應呼叫協議使用該地址接入呼叫。當一個主呼叫進入網絡的臺站，像網絡成員那樣正規操作時，使用３Ｇ分組協議把網絡操作數據（新入網臺站本機地址、信道表）傳送到入網的臺站。

２．８通知協議特性

在跟蹤臺站和信道狀態中，使用信道時間提供需要復原的附加功能，網絡管理者恢復操作通知協議。

當臺站狀態變化或定時器提示通知時，臺站廣播一個ＬＥ－通知ＰＤＵ，以有效地將臺站狀態通知給其他網絡成員。

異步網中，如果傳播數據不能用其他方法取得，則要求探測，周期性地發送表示臺站狀態的ＬＥ－通知ＰＤＵ。

同步網絡中，隨機選擇時隙單獨發送ＬＥ－通知ＰＤＵ，異步網絡中，在發送之前，監聽之后發送ＬＥ－通知ＰＤＵＭＣ＋１次（Ｃ－掃描信道數，Ｍ－掃描呼叫系數）。

三、ＨＦ數據鏈路協議（ＨＦＤＬＰ）

開放系統體系中的數據鏈路層，提供在用戶端的各種設備和交換中心間，網絡兩個交換中心間建立、保持和釋放鏈路所需的功能、規程和協議；在站點高級邏輯和數據鏈路間提供接口（含位置入或提取，解釋地址和控制字段，指令響應的產生、發送和解釋，幀校驗系列計算和解釋）。

３．１業務管理（ＴＭ）協議

ＴＭ協議用作使用３Ｇ－ＡＬＥ協議建立鏈接后協調同等的業務交換。隨著ＡＬＥ的結束，參與鏈接的臺站進入ＴＭ協議業務建立階段，ＴＭ協議建立傳輸業務的業務鏈路。參與連接的臺站一旦建立了連接，臺站身份、連接拓撲、鏈接方式和使用頻率均已確定。

３．１．１業務類型

在ＴＭ協議中用來表示規定的數據體類型，使用定義的術語，以識別用ＴＭ協議建立的業務鏈路上傳輸的業務類型。

３．１．２ＴＭ服務原語

例如：服務原語ＴＭ－Ｃｏｎｎｅｃｔ－Ｒｅｑ：由用戶程序向ＴＭ實體發出建立業務鏈路的請求，包括拓撲、業務類型、（主臺／從屬臺）角色、優先等級、地址等參數。

３．１．３ＴＭ協議數據單元

ＴＭ協議有ＴＭ－ＲｅｄＴＭ－ＣＯＮＦ和ＴＭ－ＴＥＲＭ三種ＰＤＵ，分別用類型域數值０，１，２，來區別。全部ＴＭＰＤＵ有共同的格式采用突發波形ＢＷ１發送和接收。

３．１．４ＴＭ協議特征

使用事件（實體響應的事件）、行動（實體響應這些事件采取的行動）、數據項（實體應用和保存的數據項）等術語，提供狀態圖和狀態轉換表，詳細說明ＴＭ實體的運轉特性。根據業務鏈路種類對點到點分組業務鏈路、點到點電路鏈路和多站點電路鏈路的定時特性分別確認時間間隔和定時要求。

３．２高速數據鏈路（ＨＤＬ）協議

ＨＤＬ協議用于建立的ＨＦ鏈路上發送接收臺站之間，數據報的點到點傳輸，并有選擇的將接收錯誤的數據重發（ＡＲＱ）。通過ＨＤＬ傳輸的數據報，是一個有限的８比特數據字序列。ＨＤＬ協議適宜在完好的ＨＦ信道條件下，傳輸相對長的數據報。

３．２．１ＨＤＬ服務原語

例如當用戶有一個數據報要在已建立的ＨＦ鏈路上發送時，由用戶程序發出發送請求服務原語ＨＤＬ－Ｓｅｎｄ－Ｒｅｑ其參數為要傳的數據報和ｎｕｍｐｋｔ（即每個Ｔｘ幀傳輸的數據分組數量ｎｐ）。

●ＨＤＬ－ＤＡＴＡＰＤＵ是一個ｎｐ數據分組序列（ｎｐ＝２４、１２、６、３、ｎｐ的取值由最新的發送／接收請求服務原語的ｎｕｍｐｋｔ參數確定）。即發射幀（Ｔｘ），其中每個數據分組的有效載荷為２３３個字節（１８６４ｂｐｓ），序列號１７ｂｐｓ。有效載荷字節按其在數據報出現的順序發送。

●ＨＤＬ－ＡＣＫＰＤＵ傳送選擇性認可，在ＨＤＬ－ＤＡＴＡＰＤＵ中每個數據分組以一位ＡＣＫ掩碼形式包含單個比特，每個比特指示對應的數據分組是否無錯接收（１＝ＡＣＫ，０＝ＮＡＫ），該ＰＤＵ由收端傳送的發端。

●ＨＤＬ－ＥＯＭＰＤＵ表示發射臺接收了接收臺在數據報中傳送的每個數據分組的認可，且不再為數據發送ＨＤＬ－ＤＡＴＡＰＤＵ。在正向傳輸時間間隔內，盡可能多次發送，以提高無錯接收慨率。

３．２．３ＨＤＬ協議特性

ＨＤＬ協議運轉特性用時間和行動術語確定ＨＤＬ運轉狀態，用數據項確定轉換條件，以兩種等效方法狀態圖和狀態轉換表示。

ＨＤＬ協議定時特性與ＴＭ協議定時特性一起分析，ＰＤＵ使用突發波形ＢＷ２。

３．３低速數據鏈路（ＬＤＬ）協議

ＬＤＬ協議用作已建立的ＨＦ鏈路點到點數據報傳輸，數據報是一個有限長的８ｂｐｓ數據字節的有序序列。ＬＤＬ協議適合惡劣的ＨＦ信道條件下為所有長度數據報提供改善性能，或者在所有信道條件下，為短數據報道提供改善性能。

３．３．１ＬＤＬ服務原語

例如用戶有數據報要使用ＬＤＬ協議在已建立的ＨＦ鏈路上發送，則由用戶程序發出ＬＤＬ－Ｓｅｎｄ－Ｒｅｑ發送請求服務原語。其參數為數據報和Ｐｋｔ長度（每個數據分組中的有效載荷數據字節和填充字節的數量為６４、１２８、２５６、５１２）。

３．３．２ＬＤＬ協議數據單元

●ＬＤＬ－ＤＡＴＡＰＤＵ為一個發射幀（Ｔｘ），其中每個數據分組的有效載荷有５１２、１０２４、２０４８、或４０９６比特，序列號１７比特，控制８比特。

●ＬＤＬ－ＡＣＫＰＤＵ用作傳輸認可，由接收臺站發給發送臺站。

●ＬＤＬ－ＥＯＭ對發送臺收到接收臺傳送的數據報中每個數據分組認可，且不再為數據報發送ＬＤＬ－ＤＡＴＡＰＤＵ。在正向傳輸時間間隔內，盡可能多次發送ＬＤＬ－ＥＯＭＰＤＵ。以使無差錯接收概率最大。

３．３．３ＬＤＬ協議特征

ＬＤＬ運轉特性和定時特性的描述與ＨＤＬ協議相同。業務數據ＰＤＵ使用突發波形ＢＷ４。

３．４電路鏈路控制（ＣＬＣ）協議

ＣＬＣ在已建立的電路鏈路上監控和協調業務，提供簡單的發前監聽、通道控制。

３．４．１ＣＬＣ服務原語

例如：ＣＬＣ行動請求服務原語（ＣＬＣ－Ａｃｔｉｖｅ－Ｒｅｑ），由用戶程序發給ＣＬＣ實體，請求ＣＬＣ給出優先等級，開始監視和判斷是否接入當前建立的電路鏈路，ＣＬＣ設定業務優先等級的參數值。

３．４．２ＣＬＣ協議數據單元

ＣＬＣ與遠程對等實體之間不交換ＰＤＵ。

３．４．３ＣＬＣ協議特征

待機狀態下，ＣＬＣ不監視鏈路業務或控制鏈路接入；建立鏈路時，啟動鏈路的臺站ＣＬＣ進入預備狀態，然后監視鏈路上業務；當檢測到送出／進入業務時，ＣＬＣ從預備狀態轉到相應的發送／接收狀態；業務結束時，轉入等待補償狀態，達到補償間隔時長后，返回到預備狀態。狀態圖根據事件和行動術語規范ＣＬＣ運轉特性。

四、ＨＦ網絡協議

當傳播不支持直接鏈路時，網絡運行支持間接路由傳遞信息。ＨＦ網絡協議包括ＨＦ網絡管理協議（ＨＮＭＰ）、中繼管理協議（ＨＲＭＰ）和用于自動化站點中的數據鏈路協議（ＳＤＬＰ）、站點狀態協議（ＨＳＳＰ）。

４．１ＨＦ網絡管理協議

將簡單網絡管理協議（ＳＮＭＰ）用戶ＨＦ網絡，并適當修改（以減少網管協議占用帶寬開銷），這種ＳＮＭＰ與增強型ＨＦ電臺的結合，稱為ＨＮＭＰ。ＳＮＭＰ是最廣泛應用的ＴＣＰ／ＩＰ網絡管理標準，成為事實上的計算機網絡管理國際性標準。ＳＮＭＰ的網絡管理標準，成為事實上的計算機網絡管理國際性標準。ＳＮＭＰ的網管體系結構由管理者、管理代理和管理信息庫（ＭＩＢ）組成。ＳＮＭＰ是一個異步請求／響應協議，有四種基本的協議交換過程，四個ＰＤＵ。

●ＧｅｔＲｅｑｕｅｓｔ／Ｒｅｓｐｏｎｓｅ提取／反向發送指定的網管信息。

●Ｇｅｔ－ｎｅｘｔＲｅｑｕｅｓｔ提供掃描ＭＩＢ樹并依次檢索數據。

●ＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔ對管理信息進行控制。

●Ｔｒａｐ通報重要事件的發生（由代理發給管理者）。

簡單網絡管理協議第二版本（ＳＮＭＰＶ２）用于ＨＦ網管有如下改進：

●ＨＦＭＩＢ定義的對象標識，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。

●個人識別號碼（ＰＩＮ）的識別有效。

在ＨＦ網絡中的所有ＨＦ無線電設備都應實現ＳＮＭＰ功能，收、發裝置和相關ＲＦ設備、ＡＬＥ控制器、ＬＰ、數據Ｍｏｄｅｍ和相關鏈路控制器以及ＨＦＮＣ都能使用ＭＩＢ模塊，沒有ＨＮＭＰ功能的設備，通過代理來管理，代理負責ＨＮＭＰ指令和設備特定指令集之間的轉換。

所有代理（包括網絡站點）必須支持用戶數據報（ＵＤＰ）和ＩＰ，因為那些不支持ＴＣＰ／ＩＰ的網絡設備不能被直接管理，ＨＦ網絡中有多個ＳＮＭＰ代理，可作為那些不支持ＳＮＭＰ網絡設備的委托代理，通常委托代理可以受委托于多種網絡設備。

ＳＮＭＰ在ＨＦ網絡中使用要點：⑴網絡管理者借助與網絡單元中代理臺信息，監控該網絡單元。⑵代理臺收集到的信息，以異步方式發送到管理臺，通告重要事件。⑶ＭＩＢ面向ＴＣＰ／ＩＰ，數據對象定義用ＡＳＮ．１表示。⑷對象名稱與數值用ＡＳＮ．１基本編碼規則編碼。⑸網絡成員不執行ＳＮＭＰ時，通過委托代理臺將ＳＮＭＰ信息轉換成非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（ＬＰ）的思路擴展。（未完待續）

----《通信世界報》