空中骨干网络技术体制分析与实现

空基骨干网平台包括陆基、舰载、机载平台，其中机载平台因其空中位置优势，可为海上、地面、空中编队或单元提供接入、转发、路由能力。未来，空中骨干网端机通过连接平台上卫星收发设备，可与卫星实现互联，其网络结构如图5.2所示。空中骨干网络采用自组织方式，各机载、舰载平台通过相控阵天线实现远距离、抗干扰高速数据传输，并利用相控阵天线波束的空间隔离与快速跳变功能，并在时间、空间、频率、正交码上同时复用，提高网络吞吐能力和抗干扰、抗截获能力。当节点位置许可时，相控阵天线也可生成全向波束，以提高网络信息广播效率。

舰艇编队空中骨干网络结构将采用二级结构的形式。其中一级网络（即簇）按编队划分，包括海上编队和空中编队，二级网络由各编队中的某几个节点或某些独立节点（即簇头）组成，如图5.3所示。通过二级网络的转发，各编队之间可以实现超视距通信。其中，各一级网络的编队（簇内）是对等结构，编队成员间的信息交互通过簇内路由方式相互协助转发。编队间的信息交互通过簇头进行。簇头分为舰艇编队簇头、空中节点簇头，这两种簇头分别为舰艇编队和空中飞机提供接入、簇间路由服务，通常由抗毁力强、位置相对稳定的节点组成，如驱逐舰、航母、预警机等。

图5.2　空基骨干网系统组成

各簇网之间采用频分、空分、码分复用的方式并行工作，当簇网相距较近时，采用以频分为主结合空分、码分的干扰避免方式，当簇网相距较远时，采用空分为主结合频分、码分的干扰避免方式，以提高频率资源利用率。簇头同时工作在簇网内和簇网之间，为降低通信时延和提高网络吞吐量，簇头节点采用双波束同时工作，每个波束对应一个数据通道，其中一个波束用于簇网内通信，另一个波束用于簇网间通信。簇网中的普通节点则采用单波束相控阵天线和单通道宽带收发信机，利用时分、频分、空分等多种复用手段提高簇网网络吞吐量。当编队处于空中骨干网服务覆盖范围之外时，还可通过卫星连接到空中骨干网。此时卫星节点也作为一个簇头节点。当存在多个空中骨干网时，各空中骨干网之间也可通过卫星互联，从而实现更大范围的覆盖，此时可能需要3级结构，以解决流量控制和拓扑过于复杂的问题。空中骨干网的端机由网络控制器、宽带收发信机、相控阵天线和波束控制器等构成，如图5.4所示。(www.xing528.com)

图5.3　空中骨干网络分层结构

图5.4　空中骨干网端机组成

网控器实现自组织网络协议、网络管理、业务终端等功能，并协调收发信机、波束控制器工作；宽带收发信机集成了基带处理模块、中频处理模块和射频处理模块，实现波形处理和放大、滤波、频率变换等功能；相控阵天线在波束控制器控制下进行收发转换并产生指向波束；波束控制器在网控器控制下计算波束指向并补偿载体姿态变化，控制相控阵天线进行指向控制。