数据链组网与数据传输仿真技术

Link11数据链仿真技术研究作者：李永志来源：《计算机与网络》2019年第24期摘要：Link11数据链用于陆基、机载和舰载之间进行情报信息交换，采用标准信息格式和网络通信技术进行数字信息交换，因此对Link11数据链的仿真具有重要的意义。

利用DSP的灵活优势和FPGA的速度优势联合对Llink11数据链进行了仿真，并提出了相应的硬件和软件解决方案，通过仿真结果证实这种基于DSP，FPGA的Llink11数据链联合仿真是可靠且可行的。

关键词：Link11；DSP；FPGA中图分类号：TN919文献标志码：A文章编号：1008-1739（2019）24-57-30引言Link11采用网络通信技术和标准报文格式，工作在HF频段时，使用SSB或抑制载波AM 调制，可覆盖300 nm；工作在UHF频段时，使用FM调制，提供舰对空150 nm，舰对舰25 nm。

Link11数据链支持空中、舰船和水下跟踪数据、电子战数据和指挥控制单元之间的有限指挥数据的交换。

Link11依靠网控站轮询系统轮流询问每个参与者，并获取数据为各部队之间提供通信并交换数据信息。

通过对Llink11数据链的帧结构、编码方式和调制方式等分析，利用DSP，FPGA各自的特点，提出了一种基于DSP+FPGA联合仿真的方案。

利用DSP软件的灵活性，进行（30，24）汉明编码，经过副载波调制后进行叠加形成基带数据的I路和Q路；利用FPGA的速度优势，在FPGA中利用DDS技术产生2～30 MHz或者UHF/VHF頻段内225～400 MHz的载波，然后进行正交调制和幅度控制，最后通过数据采集和分析来验证仿真的正确性。

1 Link11协议分析1.1帧结构轮询呼叫[1]是Link11数据链的正常工作方式，指定一个单元为网络控制站（NCS），剩下的单元用作前哨站或者入网单元（PUS）。

NCS的数据终端机控制其他入网单元被查询的序列，当呼叫它时，每个PUS要发送它的数据。

计算机网络中的网络拓扑建模与仿真技术研究计算机网络的拓扑结构是指网络中各个节点之间的连接方式和关系，在网络设计和性能评估中起着重要的作用。

为了实现对网络拓扑的深入研究和仿真分析，网络拓扑建模与仿真技术应运而生。

本文将详细介绍计算机网络中的网络拓扑建模和仿真技术的研究进展以及应用。

一、网络拓扑建模技术1. 网络拓扑表示方法网络拓扑可以用多种方法进行表示，如图论中的图模型、矩阵表示法以及邻接表等。

其中，图模型是最常用和直观的网络拓扑表示方法，将网络中的节点和连接关系抽象成图中的节点和边，并通过节点和边的属性来描述网络的特性和性能。

2. 网络拓扑生成算法网络拓扑生成算法可以根据给定的拓扑规则和约束条件生成满足要求的网络拓扑结构。

常见的网络拓扑生成算法包括随机生成算法、小世界网络算法以及无标度网络算法等。

这些算法可以有效地模拟实际网络中的节点分布和连通性特征，为网络拓扑建模提供了有力支持。

二、网络拓扑仿真技术1. 离散事件仿真离散事件仿真是一种广泛应用于网络拓扑仿真的方法。

该方法通过将网络节点和链路的状态更新和事件处理离散化，以模拟网络中各个节点之间的交互和消息传递过程。

离散事件仿真能够提供丰富的仿真结果和性能指标，用于评估网络拓扑的性能和可靠性。

2. Agent-based仿真Agent-based仿真是一种基于代理模型的仿真方法，它将网络中的节点和链路建模为独立的个体代理，并通过规定代理之间的相互作用来模拟网络的行为和演化过程。

Agent-based仿真在网络拓扑仿真中的应用越来越广泛，特别是对于复杂网络的仿真和研究具有重要意义。

三、网络拓扑建模与仿真技术的应用1. 网络性能优化网络拓扑建模与仿真技术可以用于网络性能的优化和改进。

通过建立准确的网络拓扑模型，并进行仿真分析，可以评估不同网络拓扑对性能的影响，提供优化方案和策略，从而提高网络的传输速率、吞吐量和稳定性。

2. 网络安全评估网络拓扑模型和仿真技术还可以应用于网络安全领域的评估和防御。

实验三 数字基带传输系统的建模与仿真一． 实验目的1. 了解数字基带传输系统的建模过程2. 了解数字基带传输系统的仿真过程二． 实验内容建立一个基带传输模型，发送数据为二进制双极性不归零码，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配，接收机能自行恢复系统同步信号。

要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。

三． 实验原理数字基带传输系统框图如图5-1所示，它主要由脉冲形成器、发送滤波器、信道、接收滤波器和抽样判决器等部件组成为保证数字基带。

系统正常工作，通常还应有同步系统。

图中各部分原理及作用如下：脉冲形成器：输入的是由电传机、计算机等终端设备发送来的二进制数据序列或是经模/数转换后的二进制脉冲序列，用{}k d 表示，它们一般是脉冲宽度为T 的单极性码。

脉冲形成器的作用是将{}k d 变换成比较适合信道传输的码型，并提供同步定时信息，使信号适合信道传输，保证收发双方同步工作。

发送滤波器：发送滤波器的传输函数为()T G ω，其作用是将输入的矩形脉冲变换成适合信道传输的波形。

这是因为矩形波含有丰富的高频成分，若直接送入信道传输，容易产生失真。

信道：信道传输函数为()C ω。

基带传输的信道通常为有线信道，如市话电缆和架空明线等，信道的传输特性通常是变化的，信道中还会引入噪声。

在通信系统的分析中，常常把噪声等效，集中在信道引入。

这是由于信号经过信道传输，受到很大衰减，在信道的输图5-1 数字基带传输系统出端信噪比最低，噪声的影响最为严重，以它为代表最能反映噪声干扰影响的实际情况。

但如果认为只有信道才引入噪声，其他部件不引入噪声，是不正确的。

G ，它的主要作用是滤除带外噪声，对信道接收滤波器：接收滤波器的传输函数为()R特性进行均衡，使输出信噪比尽可能大并使输出的波形最有利于抽样判决。

抽样判决器：它的作用是在信道特性不理想及有噪声干扰的情况下，正确恢复出原来的基带信号。

数据链系统通用建模与仿真框架∗王文政;曹琦【摘要】In order to provide a general tool for research on the analysis, evaluation and training of data link system, the modeling and simulation framework is proposed based on the analysis of the needs of modeling and si-mulation of data link system, which is aimed at improving the reuse of data link system model, meeting the needs of different levels of data link system simulation at the same time, and enhancing the data link si-mulation system scalability. Firstly, the framework of component modeling of data link system is presented, the logic structure of the models in which is analyzed, and the model-ing process is described. Then, the framework of data link system simulation is designed based on the modeling framework, and its structure and application process are described in detail.%为开展数据链系统性能分析、效能评估及模拟训练等多样化研究，在建模和仿真需求分析的基础上，提出了通用数据链系统建模与仿真框架，旨在提高模型重用性，满足不同层次数据链仿真需求以及增强仿真系统可扩展性。

计算机网络仿真实验报告一、实验目的本次计算机网络仿真实验的主要目的是深入理解计算机网络的工作原理和性能特点，通过仿真工具对网络模型进行构建和分析，观察不同参数设置对网络性能的影响，从而为实际网络的设计、优化和故障诊断提供理论依据和实践经验。

二、实验环境本次实验使用了具体仿真软件名称作为仿真工具，该软件具有强大的网络建模和性能分析功能，能够支持多种网络协议和拓扑结构的模拟。

实验在 Windows 10 操作系统上进行，计算机配置为处理器型号、内存大小、硬盘容量。

三、实验内容（一）网络拓扑结构的构建首先，我们构建了一个简单的星型网络拓扑结构，包括一个中心节点和多个边缘节点。

中心节点作为服务器，边缘节点作为客户端。

通过设置不同的链路带宽和延迟参数，模拟了不同网络环境下的数据传输情况。

（二）网络协议的配置在构建好网络拓扑结构后，我们配置了常用的网络协议，如 TCP/IP 协议。

设置了 IP 地址、子网掩码、网关等参数，确保网络的连通性。

（三）流量生成与性能监测为了测试网络的性能，我们使用了流量生成工具，模拟了不同类型的网络流量，如文件传输、视频流、语音通话等。

同时，通过内置的性能监测模块，实时监测网络的吞吐量、延迟、丢包率等关键性能指标。

四、实验步骤1、打开仿真软件，创建一个新的项目。

2、在项目中绘制星型网络拓扑结构，添加中心节点和边缘节点，并连接它们之间的链路。

3、为链路设置带宽和延迟参数，例如，将某些链路的带宽设置为10Mbps，延迟设置为 50ms。

4、配置网络协议，为每个节点设置 IP 地址、子网掩码和网关。

5、启动流量生成工具，选择流量类型和流量强度，例如，生成一个持续的文件传输流量，速率为 5Mbps。

6、运行仿真实验，观察网络性能指标的变化。

7、调整参数，如增加链路带宽、减少延迟、改变流量类型和强度等，重复实验，比较不同参数设置下的网络性能。

五、实验结果与分析（一）带宽对网络性能的影响当链路带宽增加时，网络的吞吐量显著提高，延迟和丢包率降低。

基于OPNET的多数据链组网设计与仿真作者：操振宇来源：《硅谷》2014年第10期基于OPNET的多数据链组网设计与仿真操振宇（中国电子科技集团第28研究所，江苏南京 210007）摘要战术数据链是数据通信技术在军事方面的典型应用，而组网技术的研究是数据链系统工作的关键之一。

随着多种数据链的开发应用，从而提出多数据链协同互联和互操作的问题。

文章针对多数据链组网提出一种设计方案，并通过OPNET网络仿真软件予以验证，仿真结果表明该方案的有效性和可行性。

关键词战术数据链；多链协同；组网技术；OPNET中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0034-02战术数据链是一种按照统一的数据格式和通信协议以无线信道为主对信息进行实时、准确、自动、保密传输的数据通信系统。

数据链系统通过一套标准的通信设备，将武器系统、显示系统、指挥控制系统等链为一体，通过信息处理、交换、分发来完成战场信息共享和控制功能，以便为指挥员迅速、正确地进行指挥决策提供及时、准确的战场态势信息和实现全军的情报资源共享。

战术数据链在现代战争中发挥着极其重要的作用，数据链的建设是信息化战争发展的重要标志之一，数据链的应用水平在很大程度上决定着信息化战争的水平和能力。

信息化武器的一个重要特点就是武器平台之间实现横向组网，并融入信息网络系统，达成信息资源共享，从而最大程度提高武器平台的效能[1]。

美军是发展和应用数据链最早的军队之一，早在20世纪50年代就开始研制点对点的单军种数据链。

时至今日，美军战术数据链的发展已经达到了相当高的水平，已研制出多种战术数据链，应用较广泛的主要有Link-4A/4C，Link-11/1lB、Link-16以及Link-22等多种数据链。

为了适应信息化战争的需要，各国军队的指挥体制将加速向“扁平化”、“网络化”发展。

在作战控制方面，将充分利用信息技术优势，建立“无缝隙”的指挥控制系统，真正实现三军互联、互通、互操作。

网络系统仿真设计方法与工具分析随着信息技术和互联网的快速发展，网络系统的设计和仿真成为了重要的领域。

网络系统仿真具有很多优点，例如可以提前检测出潜在问题、减少开发成本、加快系统部署等。

本文将分析网络系统仿真设计方法与工具，讨论其应用和优势。

网络系统仿真设计方法1. 离散事件仿真（DES）：离散事件仿真是一种常用的网络系统仿真方法，其以事件为触发，模拟网络系统中的实时行为。

通过记录和处理事件触发的序列，可以获得系统性能指标、资源利用率等信息。

2. 连续仿真：连续仿真是模拟网络系统中连续变化的过程，例如网络流量、信号传输等。

连续仿真可以模拟实际系统中的连续运行过程，提供更加准确的结果。

3. 混合仿真：混合仿真是将离散事件仿真与连续仿真相结合的方法。

通过将网络系统划分为离散事件和连续变化两个部分，可以更好地模拟实际系统的行为。

网络系统仿真设计工具1. OPNET：OPNET是一种常用的网络系统仿真工具，可以用于网络性能分析、协议设计、网络规划等。

OPNET提供了强大的图形界面和仿真引擎，可以方便地构建和部署复杂的网络系统。

2. NS-3：NS-3是一个开源的网络仿真器，具有强大的建模和仿真功能。

NS-3支持C++和Python等编程语言，用户可以自定义网络协议和拓扑结构，进行系统性能评估和研究。

3. MATLAB/Simulink：MATLAB/Simulink是一种流行的工具，广泛应用于系统建模和仿真领域。

其强大的数学和建模工具可以用于网络系统性能分析、优化和设计。

网络系统仿真设计工具的优势1. 提高系统效率：通过仿真设计工具，可以对网络系统的性能进行评估和优化，提高系统的效率和稳定性。

2. 减少开发成本：通过仿真工具可以在系统实际实施前检测问题，减少开发过程中的试错成本。

3. 加速系统部署：仿真工具可以模拟实际环境下的系统运行情况，提前发现可能的问题，从而加速系统的部署和推广。

4. 提供决策支持：仿真工具可以帮助决策者评估不同方案的可行性和效果，在制定决策时提供科学的依据。

工业互联网技术中的网络拓扑与数据传输安全应用分析随着信息化和工业化的深度融合，在智能制造、物联网等领域，工业互联网逐渐成为一个新的核心技术。

而在工业互联网技术中，网络拓扑和数据传输安全显得尤为重要。

本文将对工业互联网技术中的网络拓扑和数据传输安全进行分析，并探讨这些技术在工业互联网中的应用。

一、网络拓扑在工业互联网中的应用1. 工业互联网中常用的网络拓扑结构在工业互联网中，最常用的网络拓扑结构是星型和总线型。

星型结构具有极强的可靠性，而且易于管理。

它的主要缺陷是如果核心节点故障，则整个网络会受到较大影响。

总线型结构由于简单易用，成本低，便于扩展，因此得到了广泛应用。

不过，总线型结构对网络设备的性能要求较高，一旦高耗能设备故障，将会影响整个网络。

2. 网络拓扑设计需要考虑的因素针对工业互联网，网络拓扑设计需要考虑以下因素：（1）节点分布情况：在设计网络拓扑结构时需要考虑节点的分布情况，以避免节点集中在某个区域。

（2）效率与可靠性：网络拓扑结构需要既具有高效率，又具有较高的可靠性。

（3）管理复杂度：网络拓扑结构不应过于复杂，以便于管理。

（4）扩展性：网络拓扑结构需要具备良好的扩展性，以应对未来的发展需求。

3. 网络拓扑在工业互联网中的应用在工业互联网中，网络拓扑结构需要根据不同的应用场景来进行选择和设计。

例如，车间智能制造系统必须具有高集成度和高效率，因此选择了星型结构；而物流仓储系统则需要支持多节点，因此使用总线型结构更加合适。

二、数据传输安全在工业互联网中的应用1. 工业互联网中数据传输安全的意义在工业领域，数据的安全性显得尤为重要。

不仅是因为数据泄露或被篡改会导致生产过程中的问题，还因为泄露的数据可能会导致公司面临重大的法律风险和商业风险，因此确保数据传输安全对于工业企业非常关键。

2. 工业互联网中数据传输安全的应用在工业互联网中，数据传输安全是保障传输过程、存储过程和处理过程的信息安全的重要措施之一。

Link11数据链性能仿真分析谭志强;徐军【摘要】With the rapid development of electronic information technology,joint operations have become the main combat form of modern war. As a basical component of C4 ISR,the tactical data link is the ＂backbone nerve＂ of the integrated joint operations. Link11 is a secret bidirectional digital communication system,which is applied to fast digital information change between ships/aircrafts and shore-based equipments. This paper analyzes the Linkll data link system, sets up the simulation model through Link 11, and analyzes the anti-jamming performance, discusses the error performance of Linkll system in the cases of noise-jamming,single-tone jamming and multi-tone jamming.%随着电子信息技术飞速发展，联合作战已成为现代战争的主要作战形式，战术数据链作为C4ISR的基本组成部分，是一体化联合作战的“神经中枢”。

战术数据Link11链路是一个保密、双向的数字通信系统，用于舰船、飞机和岸上装备之间高速的数字战术信息交换。

网络拓扑模拟与仿真技术随着互联网的迅猛发展，网络拓扑模拟与仿真技术在计算机网络领域起着重要的作用。

本文将从网络拓扑模拟与仿真技术的基本概念、应用领域和发展趋势等方面进行探讨。

一、基本概念网络拓扑模拟与仿真技术是指通过计算机软件和硬件设备对网络拓扑结构进行模拟和仿真的技术手段。

它可以帮助网络工程师和研究人员在真实网络环境之外进行各种实验和测试，以评估网络性能、发现潜在问题并提供相应的解决方案。

网络拓扑模拟是指利用软件工具对网络结构进行建模和仿真，包括网络节点、链路、路由器和交换机等元素的虚拟化表示。

仿真则是在网络拓扑模型的基础上进行各种场景模拟和性能测试，以验证网络设计和优化方案的有效性。

二、应用领域1.网络规划与设计网络拓扑模拟与仿真技术可以帮助网络规划师在设计网络架构之前进行仿真实验和性能测试。

通过定制合适的网络拓扑模型，可以模拟大规模网络环境下的各种情况，包括流量负载、带宽分配、路由协议等，从而为网络设计提供科学依据。

2.网络性能评估通过网络拓扑模拟与仿真技术，可以对网络的各项性能指标进行评估和测试，包括带宽利用率、延迟、丢包率等。

这些评估结果可以帮助网络管理员发现网络瓶颈、优化网络设置，并提供改进方案。

3.网络安全测试网络拓扑模拟与仿真技术在网络安全领域也有广泛的应用。

通过模拟各种网络攻击、入侵和病毒传播等场景，可以实时监测和响应网络安全事件，并测试网络的韧性和安全性。

4.网络故障排除对于网络故障的排除和故障恢复，网络拓扑模拟与仿真技术可以提供辅助工具和方法。

通过在仿真环境中模拟故障情景，可以快速定位问题，并采取相应的措施进行修复。

三、发展趋势随着云计算、大数据和物联网等技术的持续发展，网络拓扑模拟与仿真技术也将朝着更加开放、自动化和智能化的方向发展。

1.虚拟化技术虚拟化技术可以将物理网络和拓扑模拟器的功能进行无缝集成，提供更加真实、灵活和高效的网络拓扑仿真环境。

同时，虚拟化还可以实现网络资源的动态分配和管理，提高网络利用率和性能。

网络仿真技术的研究与应用一、介绍网络仿真技术是指采用计算机技术、虚拟现实技术、图形学技术、通信技术等多种技术手段，对网络中的各种情况进行模拟和测试的一种技术。

在现今社会中，随着互联网和通信技术的飞速发展，网络仿真技术也越来越受到大家的关注和重视。

网络仿真技术不仅可以被应用于军事、航空航天、自动化等领域，也可以被应用于网络安全、网络测试、网络优化等领域。

二、仿真技术的研究1.仿真模型的构建仿真模型是网络仿真技术的核心，也是仿真研究的重要方面。

网络仿真技术需要设计合理的仿真模型来反映网络的真实情况。

仿真模型需要考虑到网络的拓扑结构、网络流量、网络节点等因素，才能对网络实现高效的仿真和测试。

2.数据采集与分析在仿真研究过程中，采集网络数据和对数据进行分析是非常重要的一步。

数据采集可以得到网络的真实运行数据，数据分析则可以对网络的性能进行评估和优化。

数据采集和分析技术的不断更新和发展，也加速了网络仿真技术的发展。

三、仿真技术的应用1.网络安全领域网络安全是当今社会中一个非常重要的领域。

网络仿真技术可以模拟出网络安全攻击和防御过程，从而进行网络安全演练和测试。

通过网络仿真技术的应用，可以提高网络安全防御的能力，并更好地保护个人和企业的信息安全。

2.网络测试与优化在网络的建立和运维过程中，网络测试和优化是必不可少的环节。

借助网络仿真技术，可以对网络进行各种场景测试，发现潜在问题并及时解决。

同时，应用网络仿真技术还可以优化网络性能，提高网络的通信能力和质量。

3.军事、航空航天等领域仿真技术在军事、航空航天等领域中应用广泛。

通过仿真技术，可以对战争或空中飞行等场景进行模拟和测试，以便找出潜在的问题，加强军事防御和航空航天安全。

四、总结网络仿真技术是当今社会中一个不可或缺的技术领域，它不仅可以将真实的网络运行情况模拟出来，还可以对网络进行优化和测试。

随着互联网和通信技术的不断发展，网络仿真技术也将不断完善和更新。

多平台组网OPNET仿真技术V o1.35.No.8Aug,2010火力与指挥控制FireControl&CommandControl第35卷第8期2010年8月文章编号:1002一O64O(2O1O)O8—0136—04多平台组网OPNET仿真技术殷琪琪,李元祥,敬忠良(上海交通大学空天科学技术研究院,上海200240)摘要:利用网络通信仿真软件OPNET对以预警机为指控中心的多平台组网进行仿真研究.仿真参照Link16数据链,多平台之间采用TDMA方式进行组网;利用0PNET对该无线网络进行建模和仿真;并利用OPNET的ESD模块,设计了一种OPNET与外部视频流进行协同仿真的环境.最后就TDMA时隙分配策略对无线网络通信性能的影响进行了分析.关键词:OPNET,预警机,Link16,协同仿真,时分多址中图分类号:TP391.9文献标识码:AMulti-platformNetworkSimulationbasedonOPNETYINQi—qi,LIYuan—xiang,JINGZhong—liang (InstituteofAerospaceSci.&Tech.,ShanghaiJiaotongUniversity,Sha nghai200240,China)Abstract:BasedonthenetworksimulationsoftwareOPNET,thispaperstudie sthesimulationandthestructureofmulti—platformnetwork,whichtakestheAirborneEarlyWarnin gSystem(AEWS)asthecenterofcommandandcontro1.AccordingtoLinkl6widelyusedbyAmerica narmy,themulti—platform datalinkiSorganizedusingTimeDivisionMultipleAccess(TDMA).Thewel l—knownsimulationsoftware OPNETiSemployedtosimulateandmodelthemulti—platformnetwork.AC O—simulationenvironmentiSconstructedbetweenexterna1realvideostreamandOPNETkernelbyuseofth eESDmodule.Finally.the networkstabilityandeffectivityiSanalyzedwithregardtoTDMAtimeslot. Keywords:OPNET,AEWS,Linkl6,CO～simulation,TDMA已f吉√I口当今时代,随着高技术军事装备的迅猛发展,作战的区域早已从陆地扩展到海上和空中,现代战争已演变成各个体系之间的对抗.预警机(AEWS)是机载预警和控制系统飞机的简称.是装有雷达,可以用于搜索,监视海上和空中目标,并指挥己方飞机执行任务的飞机.在现代战争中,预警机还能够与电子战飞机一起协同实施电子侦察,干扰,并作为空中战术通信的中继平台完成联合战术信息分发等任务. 所以,综合了各种强大功能的预警机被誉为现代战争中的”空中多面手”.预警机的主要作用体现在:预警,警戒,指挥控制,空中通信中心等方面L1].Link16是在美国联合战术信息分发系统收稿日期:2009—06—17修回日期:2009—09—08 *基金项目:国防运研基金资助项目作者简介:殷琪琪(1984一),男,上海人,硕士研究生,研究方向:通信网络仿真.(JTIDS)的基础上发展形成的新一代数据链.是一种高速,双向,保密,抗干扰能力强的数据链,具有跳频,扩频等抗干扰能力.Linkl6采用TDMA组网方式组网,工作在960MHz～1215MHz频段,传输速率为28.8kb/s～115.2kb/s,跳频速率为76900次/s,能同时支持大约2O个网络工作,网内成员多达上百个甚至更多.Link16的最大通信距离可以达到500英里.每个成员利用所分配到的时隙依次发送数据,并可通过中继实现超视距数据传输.Link16广泛用于美国及北约各国军队,2O世纪9O年代初才正式装载平台[2].本文参照IAnkl6的I’DMA组网方式,利用OPNET网络仿真平台.埘以预警机为中心的多平台组网进行仿真研究.l网络拓扑和场景描述在战争场景中,当有敌机和敌舰靠近我方时,预警机将发挥其预警警戒的作用,第一时间发现敌方.接着,预警机将指挥控制我方作战单位对敌方进行殷琪琪,等:多平台组网OPNET仿真技术(总第35--1389)?137? 拦截攻击.对于远程的敌方单位,预警机将指挥侦察机进行跟踪监控,并作为空中通信平台及时地转发侦察机所获取的信息.图1网络拓扑模型以预警机为指控中心的多平台组网,其网络拓扑结构如图1所示.图中的模型包括8个节点,分布在300km×300km的地域内,箭头代表着节点移动的方向.其中,我方的通信网络有6个节点,包括1架预警机,两架侦察机,2架战斗机和一个地面站.敌方有2个节点:敌机和敌舰,均不参与通信.本文设定的场景如下:我方预警机通过远程雷达发现敌机和敌舰,完成预警警戒功能.接着,将敌机的坐标发送给侦察机1和战斗机1,敌战舰的坐标发送给侦察机2和战斗机2,从而指挥控制我方战斗机和侦察机进行拦截侦察任务.战斗机和侦察机通过得到来自预警机的数据包获取目标的坐标后靠近敌目标.侦察机将拍摄到的敌机和敌舰的图像信息发送给预警机,预警机作为空中通信中心,接收后再转发给地面站.我方的战斗机和地面站也实时地发送自身坐标信息和指令信息给预警机.2OPNET仿真建模OPNET是当今网络仿真及优化领域性能较好的软件.它的出现,为通信网络的仿真和优化,以及高效的网络管理提供了完善的解决方案.OPNET采用三层建模机制:最上层为网络层,反映了网络的拓扑结构特点;其次为节点层,由相应的协议模块构成,反映了设备的特性;最底层为进程层,以状态机的形式来描述协议,反映了协议具体功能的实现过程.这种三层模型建模和实际的协议,设备和网络完全对应,全面反映了网络的相关特性_2].根据Link16的TDMA组网设计特点,进程层模型中TDMA模块共由5个状态组成,如图2所示.图中直线表示无条件转移,虚线表示有条件转移,各个状态的作用以及相互转换条件如下:①init 状态,是整个模型的入口,完成模块协议的初始化,包括设置节点的时隙参数(Link16为该节点所分配的时隙),数据包延时,信道吞吐量等统计变量的初始化.②idle状态,负责判断当前转移条件,并决定是继续保持在原状态还是转移到frsrc状态,tx状态或者执行rx()函数块.③frSrC状态,负责接收来自SOUrCe模块的数据包并存储到相应的发送缓冲队列中.④tx状态:判断当前仿真时间是否处于该节点的时隙内,如果在时隙内,判断此时隙留给该节点发送数据包的时间是否能完成整个包的发送, 条件成立发送数据包.若当前仿真时间不在该节点的时隙内,为该节点在下一个自己的时隙安排一个中断.⑤rx()函数块:负责接收来自物理层的无线接收机模块的数据包.图2TDMA模块的进程模型3oPNET和外部程序的协同仿真多平台的数据流设计成来自外部的真实数据包,因此需要OPNET和外部系统进行协同仿真,同时外部系统要通过调用WinPcap驱动接口来捕获网卡上的数据包流.3.1OPNET和外部系统协同仿真的一般架构[3 OPNETCo-SimulationProcess’OPNET’Sexternalsystem(esys)interfaceOPNETSimulatiOn—OP—N—ET—s厂_im—llatiO卜__lrModelSr_1Kernel图3OPNET与外部程序协同仿真的进程结构嗣—_簟-一龟登篓兰====篓∞……”...一～————一......__Jr④广一～一lL”～i#H～;i龄;;:基.rM…m—n,魍[]～璺j图4Esys模块如图3所示,OPNET和外部数据流协同仿真138(总第35--1390)火力与指挥控制2010年第8期的整体架构包括OPNET内部仿真,OPNET与外部系统Esys(ExternalSystem)的接口,以及外部系统(包括外部的执行程序和相关的组成部分等). OPNET内部仿真主要包括0PNET模型和仿真内核,OPNET与外部系统Esys的接口主要解决OPNET内部和外部系统的交互通信,仿真同步等问题.外部系统可以exe或dll的形式主动或被动参与到整个协同仿真中来.OPNET和外部系统的协同仿真编程,涉及接口模块和接口函数两部分.接口模块包括Esys模块,ESD模型(ExternalSystemDefinition)和ESD/ Esys接口.Esys模块(如图4所示)位于OPNET的节点层模型中,除了有一般的进程模型外,还包括ESD模型.ESD模型的结构如图5所示.该模型由SD (Simulatordescription)文件和ESD/Esys接口定义两个部分组成,SD文件供OPNET和外部程序编译和链接时使用,而ESD/Esys接口则定义了OPNET内部与外部通信的接口.接口函数包括opesys核心函数,Esys接口中断和ESA(ExternalSimulationAccess)API函数. opesys核心函数包括opesysinter{acevalueset(),opesysinterfacevalueget()等,提供OPNET内部对接口值的读写.Esys接口中断是在Esys接口有数据写入时自动触发的中断类型,供内部编程使用.ESAAPI函数则是供外部系统使用, 以配合OPNET内核推动仿真进行的API函数,主要包括仿真初始化,时间推进,仿真中止,读写仿真时间,实现与Esys接口的数据交换等功能.…f__-_一_●?_●_?—●—I●_-?—____l—……f”.0……0dh…一0…………………….|I尝罢驾善:婴善一一～t,￡:≥■0一j:■:一j～:..::～羔一一图5ESD模型3.2WinPcap简介WinPcap是一个基于Win32平台,用于捕获网络数据包并进行分析的开源库,其目的是让Win32 应用程序直接访问网络中的数据包.WinPcap提供了以下功能:捕获原始数据包,无论是发往某台机器的,还是在其他设备(共享媒介)上进行交换的;在数据包发送给某应用程序前, 根据用户指定的规则过滤数据包;将原始数据包通过网络发送出去;收集并统计网络流量信息.3.3OPNET和外部数据流协同仿真的设计本文以视频流作为外部数据源,设计方案同样适用于语音等其他数据流.所设计的方案架构图6 所示.臣三凰仿真主机{从机2屋::I./一一[三图6OPNET与外部数据流协同仿真的架构图6中,整个仿真架构包括局域网内的一台仿真主机和两台仿真从机.仿真主机主要包括网卡,外部协同仿真程序和OPNET仿真内核组成,仿真从机包括视频流,限速软件,网卡等.两台从机分别产生一个视频流,借助限速软件NETLimiter将速度限制在256kb/s左右,通过网卡传输到仿真主机. 仿真主机的外部协同仿真程序通过调用WinPcap 的API函数,捕获主机网卡上收到的数据包,根据数据包中不同的端口辨识出相应的视频流,传输到OPNET仿真内核中.同时,主机的外部协同仿真程序通过使用OPNET的ESAAPI函数,来实现与OPNET内核的仿真同步,仿真推进等问题.通过OPNET内核运行仿真,得到网络性能仿真结果.4仿真结果及分析无线通信网络性能的评价指标主要有网络实时性,有效性和可靠性.网络的延时情况反映实时性, 各节点业务量和吞吐量的情况反映了网络的有效性,接收端误码率情况反映了网络的可靠性.4.1仿真系统运行模式和参数整个系统中,我方的6个节点情况如下,两架侦察机发送速率为256kb/s的视频流给预警机.战斗机1,2以及地面站将发送数据速率为56kb/s的语音信号给预警机.预警机分别发送速率为56kb/s的数据流(包含敌方目标坐标)给两架战斗机和两架侦察机,并将来自于两架侦察机的视频流信号转发给地面站.总数据量约为1.4Mb/s,收发信道的数据速率设为1.8Mb/s,保证了一定的冗余.信道带宽1500Hz,载波频率为969MHz,调制方式为b psk,TDMA模块的单位时隙长度为7.8125ms,仿真时问为5s.仿真试验时,考虑以下两种情况:①时隙分配按各平台实际业务量分配(理想情况)下的网络性能;②其余各种不同的时隙分配策略下的网络性能.殷琪琪,等:多平台组网OPNET仿真技术(总第35—1391)?139?4.2基于平台业务量分配时隙的网络性能根据业务量,分配给战斗机(1架),预警机,侦察机(1架),地面站的时隙数之比为1:15:5:1.即整个时帧共28个时隙.4.2.1网络的吞吐量如图7,图8所示,理想情况下,由于所有节点都实现了时分复用,合理地利用了信道资源,不产生冲突,且信道速率在总的业务量上还有一定的冗余,因此,各节点都能理想的将所有业务量完全发送.且信道利用率近似等于业务量与信道速率(1.8Mb/S)的比值.图7理想情况下,各节点发图8各节点发送端信道送信道吞吐量利用率4.2.2网络的延时性能图9是预警机接收的数据包延时情况.本仿真中数据包的延时主要原因是由于时分多址的组网方式造成的.节点产生的数据包必须要等到属于它的时隙中才能发送.例如,对于侦察机而言,一时帧中有5个时隙可供发送数据包,其余的23个时隙中产生的数据包要等待下一个属于它的时隙.另外,因为信道速率比起业务量有冗余,且时隙分配是按照业务量的,因此在这23个时隙中累积的数据包在接下来的5个时隙都能完全发送出去.推算出这些数据包的平均延时是l1.5个时隙,即0.0078125×11.5—0.089S图9预警机接收的数据包延时情况4.3不同时隙分配方式下的网络性能不同的时隙分配方式主要影响各节点的吞吐量和网络的延时情况.4.3.1各节点的吞吐量由于不同的时隙分配方式会严重影响大业务量节点的吞吐量和信道的利用率,因此如图1O,l1所示,对于大业务量的预警机而言,战斗机(1架),预警机,侦察机(1架),地面站的时隙数之比为1:15:5:1时最为理想,这一比例也是最符合业务量的比值的.当比值降为1:5:5:1甚至1:1:1:1时,预警机的吞吐量,即预警机所分配到的信道资源被大大压缩,从而显着影响业务量的发送.但是当预警机分配到的信道资源增加,即比值变为1:25:5:1,甚至1:25:2:1时,其吞吐量反而减小.其原因是,资源的增加必然会占用其他节点的资源,尤其是业务量仅次于侦察机的资源.侦察机无法正常地将它的业务量完全发送,而预警机的业务量中很大一部分是转发侦察机发送来的视频流,因此导致预警机本身业务量的下降,使得增加给它的信道资源得不到充分的利用.图1O预警机发送信道吞吐图儿预警机发送信道利量曲线用率4.3.2网络的延时性能如图12所示,预警机接收的,来自地面站的数据包延时性能,会随着时隙分配比例的不同而显着变化.当地面站分配到的信道资源足够自身业务量的发送,延时主要由帧长决定,约等于帧长的一半. 在1:25:5:1时,地面站分配到的信道资源已经不足以满足自身的业务量.因此,数据包无法及时发送而产生堆积,导致延时不稳定,随着时间线性增长.在1:25:2:1时虽然地面站分配到的信道资源已经很少,但由于信道速率对于总业务量而言存在冗余,因此依然能够正常的完成业务量的发送,有稳定的延时.在几种延时稳定情况下,1:25:2:1时的一帧长度最大,因此延时也最大.1:1:1:1时的一帧长度最小,延时也最小.图l2预警机接收来自地面图13预警机接收来自侦站的数据包延时察机的数据包延时(下转第154页)154?(总第35—1406)火力与指挥控制2010年第8期l光电载荷实Il际测量值广————————]匿蓑;按照本文软标校算法进行仿真,结果如图4所示.通过仿真误差结果,可看出本文提出的方法能够有效地标校光电载荷存在的安装误差.在仿真中, 对于平台的航路设计没有特殊要求,所以不会增加平台操控的难度,从而具有更强的适用性.6结论本文提出了一种利用空中机动平台光电载荷的测角功能和已知的控制站位置信息实现载荷安装误差标校的方法.相比传统的标校方法,实施方便,易于操作;而且可将这种方法扩展到车载,船载设备的安装误差标校中,具有一定的工程应用价值.参考文献:Eli许自富,阮安路,张腻,等.无人机机载传感器现场校准系统的设计[J].仪器仪表学报,2007,28(增): 28—41.[2]刘诗斌.无人机磁航向测量的自动罗差补偿研究EJ].航空学报,2007,28(2):8-15.[3]刘诗斌,冯晓毅,李宏.基于椭圆假设的电子罗盘误差补偿方法[J].传感器技术,2002,21(10):57—61.[4]孙仲康,周一字,何黎星,等.单多基地有源无源定位技术[M].北京:国防工业出版社,1996.[63刘诗斌,严家明,孙希任.无人机航向测量的罗差修正研究[J].航空学报,2000,21(1):10—17.[6]孔祥元,郭际明,刘宗泉.大地测量学基础[M].武汉:武汉大学出版社,2004.[7]宁津生,刘经南,陈俊勇,等.现代大地测量理论与技术FM].武汉:武汉大学出版社,2006.[8]姜礼平,吴晓平,戴明强,等.工程数学[M].武汉:湖北科学技术出版社,2000.[9]伊文天.方位角的GPS测量方法I-J].测绘与空间地理信息,2008,3I(2):120—122.(上接第139页)如图13所示,预警机接收来自侦察机的数据包延时性能中,侦察机除了1:15:5:1,1:5:5:1和1:1:1:1时分配到的资源足够自身业务量的发送,其余情况下数据包均无法得到及时的发送而产生堆积,导致总体上延时随时间线性增长.5结束语本文在以预警机为指控中心的多平台组网的网络中心战背景下,提出了一种利用OPNET仿真平台,基于Link16数据链的TDMA组网方式进行建模与仿真的设计方法,并就不同时隙分配策略下的网络性能进行仿真,以考察网络的实时性,有效性和可靠性.另外,本文根据实际背景需求,加入了OPNET的ESD模块,以实现OPNET与外部视频流的协同仿真.参考文献:[1]张剑波,李新国,曾颖超.预警机引导战斗机的仿真研究[J].科学技术与工程,2007,7(1O):44—46. [2]李卫,王杉,魏急波.基于OPNET的Link16建模与仿真[J].系统工程与电子技术,2006,28(7):4O～43.E3]OPNETTechnologiesInc,InterfacingMultiple SimulatorsUsingOPNETCo—Simulation Technologies(0PNETW0RKPRESENTA TION Session1532)rR].London,2007.。

数据链功放热仿真1. 简介数据链功放热仿真是指通过计算机模拟和仿真技术，对数据链功放的热分布和散热效果进行分析和评估的过程。

数据链功放是一种用于增强无线通信信号强度的设备，广泛应用于通信、雷达、卫星等领域。

由于长时间工作会产生大量热量，因此对其进行热仿真分析能够帮助设计人员优化产品结构和散热系统，提高设备的性能和可靠性。

2. 热仿真原理数据链功放的工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时有效地散热，将会导致设备温度升高，影响正常工作甚至损坏设备。

因此，在设计阶段进行热仿真分析非常重要。

2.1 系统建模首先需要对整个数据链功放系统进行建模。

建模包括确定系统的几何形状、材料属性、内部结构等信息，并将其转化为计算机可以识别和处理的数学模型。

2.2 环境条件设置在进行热仿真分析时，需要设置合适的环境条件。

环境条件包括环境温度、辐射热流、对流热流等参数。

这些参数的设置应基于实际使用情况和设计要求。

2.3 热传导模拟热仿真分析中最重要的一步是对数据链功放系统中的热传导过程进行模拟。

热传导模拟可以通过求解热传导方程来实现。

该方程描述了热量在材料中的传递过程，考虑了材料的导热性能和边界条件。

2.4 散热效果评估通过对数据链功放系统进行热仿真分析，可以得到系统内部各个部位的温度分布情况。

根据这些数据，可以评估散热效果是否满足设计要求。

如果温度过高，则需要采取相应措施改进散热系统，以保证设备正常工作。

3. 算法和工具进行数据链功放热仿真需要使用一些专业的软件工具和算法来实现。

3.1 有限元方法有限元方法是一种常用的数值计算方法，广泛应用于工程领域。

在数据链功放热仿真中，可以使用有限元方法对系统进行离散化处理，将连续的物理模型转化为离散的节点和单元，并通过求解节点上的温度来得到整个系统的温度分布。

3.2 CAD软件CAD（计算机辅助设计）软件可以用于建模和几何形状的处理。

在数据链功放热仿真中，可以使用CAD软件绘制系统的几何模型，并导入到热仿真软件中进行后续计算。