SOTDMA技術(shù)應(yīng)用及其性能分析
發(fā)布時間:2007/4/23 0:00:00 訪問次數(shù):2604
| 摘 要：以船舶自動識別系統(tǒng)(AIS)為應(yīng)用背景,介紹了SOTMDA的特點(diǎn)和應(yīng)用方式,詳細(xì)給出了自組織網(wǎng)絡(luò)中的時隙選擇策略、自組織接入技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)登陸方式,并在此基礎(chǔ)上分析了其網(wǎng)絡(luò)性能和時隙沖突。 |
| 關(guān)鍵詞：自組織 SOTDMA 時隙分析 AIS |
自組織時分多址技術(shù)SOTDMA(Self-Organized Time Division Multiple Access),是在TDMA基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的、用于未來航海和航空交通管理的通信技術(shù),是全球定位及通信系統(tǒng)(GP&C)的核心。在沒有通信基礎(chǔ)設(shè)施支持、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)變化劇烈的場合,自組織網(wǎng)絡(luò)引起越來越多的關(guān)注。 國際海事組織(IMO)第42次會議上,決定船舶自動識別系統(tǒng)(AIS)采用SOTDMA技術(shù)。本文正是以SOTDMA在AIS中的實(shí)際應(yīng)用為背景,研究SOTDMA技術(shù)和性能。 與常見的有線固定網(wǎng)絡(luò)以及無線局域網(wǎng)相比,自組網(wǎng)絡(luò)具有以下特征: (1)網(wǎng)絡(luò)的自組性。自組織網(wǎng)絡(luò)可以在任何時刻任何地點(diǎn)同時產(chǎn)生多個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持移動協(xié)同計(jì)算,不需要基站支持。 (2)動態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由于網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可以任意速度和任意方式移動,節(jié)點(diǎn)間通過無線信道形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以隨時發(fā)生變化。 (3)分布式控制網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)沒有重要和次要之分,從而可以防止一旦控制中心被破壞而引起的全網(wǎng)癱瘓的危險。 SOTDMA與一般TDMA技術(shù)很大的區(qū)別在于其時隙的預(yù)約方式。在SOTDMA技術(shù)中,信道時間被分為固定長度的時間間隔。一幀包括一組時隙,跨度為1min,所有數(shù)據(jù)鏈上的電臺都易于接收和傳送信息。信息報(bào)告在數(shù)據(jù)鏈上可以根據(jù)傳輸情況占有一個或更多的時隙。如圖1所示。 圖1 SOTDMA示意圖 1 時隙選擇策略 SOTDMA的一個重要特征是它采用一種為一個新傳輸或?yàn)閷韨鬏敹M(jìn)行時隙預(yù)定的接入方法。當(dāng)信道不忙時,時隙的選擇是直接的,因?yàn)楹苋菀拙湍苷业經(jīng)]有被其它站臺預(yù)定的時隙。當(dāng)信道變忙而不容易找到未預(yù)定的時隙時,SOTDMA技術(shù)允許一個站臺根據(jù)Robin Hood準(zhǔn)則使用已被另一個遠(yuǎn)距離站臺預(yù)定的時隙。這種時隙選擇方法的益處是時隙的選擇可以由所有移動站臺自主完成,而不需要由控制站進(jìn)行信道資源管理。時隙選擇的策略如下: (1)當(dāng)一個站臺發(fā)射數(shù)據(jù)或?yàn)閷戆l(fā)射數(shù)據(jù)而進(jìn)行時隙預(yù)定時,首先確定將要選擇時隙的范圍SI。在網(wǎng)絡(luò)登陸階段,SI一般取150個時隙,大約相當(dāng)于4s;在連續(xù)運(yùn)行時,該值與報(bào)告率有關(guān),一般取值范圍為報(bào)告間隔的五分之一。 (2) 計(jì)算出一個候選時隙的列表。這些候選時隙是選擇范圍內(nèi)的一部分時隙,由“自由(未預(yù)定)”時隙和“可用”時隙組成�？捎脮r隙是指那些已被其它站臺預(yù)定的,但可以依據(jù)準(zhǔn)則進(jìn)行復(fù)用的時隙。在最終選擇一個時隙前,找出4個以上的候選時隙是很重要的,因?yàn)檫@樣可以將多個站臺選擇同一時隙的可能性降低到可以接受的水平。 (3)當(dāng)從一個信道的候選時隙中進(jìn)行最終選擇時, 要考慮另一個信道中的情況。如果另一個信道中的相應(yīng)時隙被一個近距離站臺使用,這個時隙就要從候選時隙列表中刪除。 (4) 由于信道轉(zhuǎn)換需要時間,系統(tǒng)自身無法在位于兩個平行信道相鄰的時隙上傳輸信息。因此,在一個信道所用時隙任意一邊的兩個相鄰時隙不應(yīng)作為另一個信道上的候選時隙。 (5) 最終時隙是從可選時隙中等概率地隨機(jī)選出。所有可選時隙的選擇可能性是完全一樣的。 (6) 時隙選擇應(yīng)在兩個信道上平行進(jìn)行,周期性重復(fù)播發(fā)信息的傳輸應(yīng)在這兩個信道之間交替發(fā)射。這種交替?zhèn)鬏斒且孕诺郎系男畔?bào)告率為基礎(chǔ)的,與時間幀和時隙無關(guān)。 2 自組織接入技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)登陸步驟 自組織接入算法是保證系統(tǒng)進(jìn)行自主和連續(xù)運(yùn)行的關(guān)鍵。該算法所涉及的主要參數(shù)有NSS、NS、NI、RR、SI、NTS和TMO,如表1所示。
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