战术数据链资源调度算法及跨层设计研究

As the central system of digital battlefield, Tactical Data Link (TDL) integrates functions of communication, navigation and identification, and serves as the foundation of interconnection of combat platforms in information battlefield, and the important means which enhance cooperation engagement capability and operational efficiency. As the concept of Global Information Grid(GIG) and Network Central War(NCW) being popularized, the service type of TDL increased, the demand of realtime capability and reliability of information delivery will be advanced, the requirement of dynamic characteristics and destroy resistant of the network will be enhanced, so that new challenge of the research about TDL will be emerged. Improvement of traditional scheduling algorithm of TDL will not enhance the use ratio of resource appropriately. Dynamic resource scheduling algorithm which is applied for distributed network environment will be presented. And then, based on the layered architecture of TDL, Cross-layer mechanism will be introduced into the reseach of the MAC layer, a combined design of MAC and channel gains from physical layer, and a combined design of MAC and QoS from network layer will be proposed, which is supposed to enhance the realtime capability and flexibility of communication. The research of this project shows great significance and practical value in the design&development, and network plan of TDL.

战术数据链作为"数字化战场的中枢系统"，是一种汇集通信、导航和识别功能的电子信息系统，是信息化作战中各种作战平台进行实时信息交换的重要手段，是提高作战平台协同作战能力和整体作战效能的重要工具。随着全球信息栅格、网络中心战等概念的推广和应用，数据链网络的业务种类增多，信息传输的实时性和可靠性要求提高，网络动态性和抗毁性要求增强，这些特点给数据链研究带来了很多新的挑战。单独依靠改进传统的数据链调度算法的性能来进一步提高资源的有效利用率是十分有限的，项目拟研究分布式数据链网络环境下的动态资源调度算法，并在数据链现有的分层体系结构下，将跨层机制的思想运用到数据链MAC层协议设计中，提出联合物理层信道增益的资源调度算法和联合网路层QoS要求的资源调度算法，进一步提高数据链系统信息更新的实时性和通信灵活度。项目的研究对我军数据链系统的研发以及网络规划等具有理论意义和实用价值。

战术数据链作为"数字化战场的中枢系统"，是一种汇集通信、导航和识别功能的电子信息系统，是信息化作战中各种作战平台进行实时信息交换的重要手段，是提高作战平台协同作战能力和整体作战效能的重要工具。随着全球信息栅格、网络中心战等概念的推广和应用，数据链网络的业务种类增多，信息传输的实时性和可靠性要求提高，网络动态性和抗毁性要求增强，这些特点给数据链研究带来了很多新的挑战。单独依靠改进传统的数据链调度算法的性能来进一步提高资源的有效利用率是十分有限的，项目拟研究分布式数据链网络环境下的动态资源调度算法，并在数据链现有的分层体系结构下，将跨层机制的思想运用到数据链MAC层协议设计中，提出联合物理层信道增益的资源调度算法和联合网路层QoS要求的资源调度算法，进一步提高数据链系统信息更新的实时性和通信灵活度。项目的研究对我军数据链系统的研发以及网络规划等具有理论意义和实用价值。.课题的研究内容主要包括以下四个方面：.(1) 数据链分层体系结构分析及研究。提出了战术数据链可靠传输设计及分析的总体思路，界定了可靠传输设计及分析的层次以及各层的关键技术和研究内容，分析了可靠传输设计及分析所需的仿真模型和仿真要素，给出了战术数据链传输可靠性的度量指标。.(2) 数据链按需动态时隙调度算法的设计及分析研究。提出将一种自组织TDMA协议应用于数据链，分析了该协议的时隙冲突概率，进而提出了一种基于业务量的自组织TDMA（RASO-TDMA）协议，该协议降低了时隙冲突概率，具有更好的可靠传输性能；利用数据链现有的编码体制提出了基于HARQ机制的数据链通信模式以提高报文传输的可靠性，采用Markov模型对该模式进行了性能分析，评估了在该模式下数据链通信的吞吐量、报文到达概率、报文服务率和服务响应时延。.(3) 联合QoS的跨层时隙调度算法研究。提出了一种面向可靠传输的MPR（RA-MPR）策略。该策略保证在满足视距约束、组网约束、时延约束以及装备约束等条件下，根据节点的主控关系、节点的可靠度以及邻接关系优选中继节点，以降低泛洪开销，并保证报文传输的可靠性。通过算法分析和仿真，比较了该策略在不同网络规模和传输半径条件下的性能。.(4) 数据链网络仿真平台的构建。仿真了数据链数据分发的全过程。针对数据链的中继、转发等问题确定仿真方案，分析了数据链在不同传输模式下的性能。