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基于宽频认知层叠网的海上跨域协同组网通信技术

李忠孝 罗荣 王刚 张卫强

李忠孝, 罗荣, 王刚, 等. 基于宽频认知层叠网的海上跨域协同组网通信技术[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(2): 215-227 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0036
引用本文: 李忠孝, 罗荣, 王刚, 等. 基于宽频认知层叠网的海上跨域协同组网通信技术[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(2): 215-227 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0036
LI Zhongxiao, LUO Rong, WANG Gang, ZHANG Weiqiang. Maritime Cross-Domain Collaboration Networking Communication Technology Based on Broadband Cognitive Stacked Networks[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(2): 215-227. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0036
Citation: LI Zhongxiao, LUO Rong, WANG Gang, ZHANG Weiqiang. Maritime Cross-Domain Collaboration Networking Communication Technology Based on Broadband Cognitive Stacked Networks[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(2): 215-227. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0036

基于宽频认知层叠网的海上跨域协同组网通信技术

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0036
详细信息
    作者简介:

    李忠孝(1977-), 男, 硕士, 工程师, 主要研究方向为数据链通信、认知无线电、无线数字孪生及空天地一体化信息网络等

  • 中图分类号: U647; TJ630

Maritime Cross-Domain Collaboration Networking Communication Technology Based on Broadband Cognitive Stacked Networks

  • 摘要: 随着海上多平台远洋部署和强敌对抗形势日益严峻, 依托于短波(HF)、超短波(V/UHF)、微波等单频段海上无线通信技术已不能满足海上跨域协同作战对多链融合组网、动态资源分配和体系化抗干扰的通信保障需求。文中提出一种基于宽频认知层叠网的新型多链融合网络通信架构, 采用综合射频一体化前端进行宽频带射频资源管理, 通过统一带宽、统一时隙、统一时空形成数据链融合元模型, 在此基础上采用软件通信体系后端进行多链融合和层叠组网, 通过宽带频谱感知、认知频谱接入和任务驱动自适应组网等技术实现对空海潜等海上多域通信环境的动态适应和强敌对抗环境的认知决策, 可提升海上通信网络扩展、跨域传输和抗干扰通信能力。文中对宽频认知层叠网的关键技术进行了深入研究, 给出了宽频认知层叠网的可行技术途径, 可为本领域的体系架构设计和技术研究提供参考借鉴。

     

  • 图  1  航母编队远海作战概念图

    Figure  1.  Aircraft carrier formation for deep-sea operations

    图  2  数据链元模型

    Figure  2.  Model of the datalink meta

    图  3  宽频认知层叠网

    Figure  3.  Network of the broadband cognitive overlay

    图  4  任务驱动自适应组网

    Figure  4.  Task driven adaptive network

    图  5  多链融合组网能力框架

    Figure  5.  Framework of multiple datalink fusion capability

    图  6  软件通信体系架构

    Figure  6.  Architecture of software communication

    图  7  TC-OFDM信号产生框图

    Figure  7.  Block diagram of TC-OFDM signal generation

    图  8  TSPMA接入

    Figure  8.  Diagram of timing statistical priority multiple access

    图  9  认知频谱接入

    Figure  9.  Cognitive spectrum access

    图  10  任务驱动网络组网

    Figure  10.  Process of task driven network

    图  11  体系能力清单

    Figure  11.  List of system capability

    图  12  作战单元消息转换

    Figure  12.  Transformation of combat unit message

    图  13  系统通信能力描述

    Figure  13.  Capability description of system communication

    表  1  典型海上跨域协同组网通信能力需求

    Table  1.   Requirements of typical maritime cross-domain cooperative networking communications capability

    军种平台
    类型
    网络数量/个作战距离是否需要
    编队协同
    通信
    距离
    区域拒止
    抗干扰能力
    交互业务时延通信手段
    空军预警机2~6以基地为中心
    5 000 km
    5 000 km强抗干扰话音、数据、
    图片、视频
    秒级、毫秒级卫通、短波、超短波、指控链
    战斗机100~200以基地为中心
    1 500 km
    3 000 km强抗干扰话音、数据、
    图片、视频
    秒级、毫秒级短波、超短波、指控链
    海军航母1~2以任务为中心,
    全海域
    全海域强抗干扰话音、数据、
    图片、视频
    秒级、毫秒级卫通、短波、超短波、指控链
    舰载机24~48以航母为中心
    500 km
    500 km强抗干扰话音、数据、
    图片、视频
    秒级、毫秒级短波、超短波、指控链
    直升机12~24500 km强抗干扰话音、数据、
    图片、视频
    秒级、毫秒级短波、超短波、指控链
    舰艇7~14100 km强抗干扰话音、数据、
    图片、视频
    秒级、毫秒级卫通、短波、超短波、指控链
    潜艇1~6以任务为中心,
    全海域
    全海域强抗干扰话音、数据、
    图片
    秒级、毫秒级水声、短波
    火箭军导弹1~162 500 km2 500 km强抗干扰数据、图片秒级、毫秒级弹载链
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-02-29
  • 修回日期:  2024-04-03
  • 录用日期:  2024-04-07
  • 网络出版日期:  2024-04-10

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