石瑞

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十研究所，西安 710068）

0 引言

JTIDS/Link16戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)敲儡娛褂玫囊环N戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)基于 TDMA協(xié)議的大容量、保密、抗干擾的戰(zhàn)術(shù)信息分發(fā)功能，它首先需要將時(shí)間周期劃分為若干個(gè)小的時(shí)間片作為通信資源，并根據(jù)固有的時(shí)間分配原則，離散的將不同的時(shí)間片固定分給某個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)成員使用[1]。該方式在JTIDS/Link16數(shù)據(jù)鏈運(yùn)用初期，網(wǎng)絡(luò)成員相對(duì)較少的情況下，起到了成員占有時(shí)間片資源數(shù)量充足和資源相關(guān)信息直觀明了的作用，但隨著數(shù)據(jù)鏈的進(jìn)一步運(yùn)用，發(fā)現(xiàn)由于網(wǎng)絡(luò)成員結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致頻繁修改時(shí)間周期劃分原則，將在使用重帶來極大的空間和時(shí)間的成本，進(jìn)而使用者產(chǎn)生了對(duì)時(shí)間周期劃分原則需要包含盡可能多的網(wǎng)絡(luò)用戶的需求，但隨著網(wǎng)絡(luò)用戶組成數(shù)量的增大，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)成員固定占有的時(shí)間片資源將急劇減少，進(jìn)而導(dǎo)致單個(gè)網(wǎng)絡(luò)成員通信能力的下降。本文針對(duì)上述不足提出一種在保持原有通信特征下的基于TDMA的通信資源占有優(yōu)化方法的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。

1 通信資源分配方式

數(shù)據(jù)鏈通信采用 TDMA通信體制，是以時(shí)間片作為通信資源單位，并且需要考慮到通信設(shè)備發(fā)射模塊發(fā)射占空比不能過高的原因，所以預(yù)先針對(duì)網(wǎng)絡(luò)成員時(shí)間片資源劃分原則是按照盡可能離散的方式[2]，將通信用戶對(duì)時(shí)間片的資源需求離散分布在整個(gè)時(shí)間域上，進(jìn)而起到資源合理分配，射頻發(fā)射占空比可控的目的，分布方式大致示意圖如圖1。

圖1 時(shí)隙分布示意圖

由圖1可以得出在不考慮通信資源重新分配的情況下，每個(gè)成員的通信資源出現(xiàn)在某個(gè)位置的概率是大致相同的，進(jìn)而通信設(shè)備進(jìn)行信號(hào)發(fā)射也會(huì)均勻出現(xiàn)在整個(gè)時(shí)間域上，不會(huì)產(chǎn)生單個(gè)成員在某個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)連續(xù)發(fā)射的情況。

隨著網(wǎng)絡(luò)成員數(shù)量的急劇上升，如果保持原有時(shí)間資源的成員預(yù)先固定分配原則，則每個(gè)成員在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中占有的時(shí)間資源就會(huì)變得十分有限，這對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的條件限制。故在系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用過程中，一方面為了滿足網(wǎng)絡(luò)成員對(duì)時(shí)間資源的數(shù)量需求，另一方面為了降低重新時(shí)間資源分配產(chǎn)生的空間和時(shí)間消耗，產(chǎn)生了在網(wǎng)成員動(dòng)態(tài)占用其他暫時(shí)沒有在網(wǎng)成員的時(shí)間資源的解決方法。該方法的應(yīng)用可以解決上述條件限制，但是這種動(dòng)態(tài)的時(shí)間資源占用如果不進(jìn)行控制，就會(huì)產(chǎn)生打破原有時(shí)間資源均勻離散分布的隱患，進(jìn)而導(dǎo)致通信設(shè)備在某個(gè)時(shí)間區(qū)間的占空比被人為升高[3]。故需要一種優(yōu)化算法來保持時(shí)間資源調(diào)整前后時(shí)間資源的均勻離散狀態(tài)。

2 通信資源動(dòng)態(tài)分配優(yōu)化方法分析

這里引入的資源動(dòng)態(tài)占有的優(yōu)化方法設(shè)計(jì)思路是，在時(shí)間資源動(dòng)態(tài)調(diào)整過程中，首先對(duì)需要調(diào)整的資源數(shù)量進(jìn)行合法性判定，如果調(diào)整數(shù)量已經(jīng)大于當(dāng)前所有可用資源數(shù)量之和，則直接返回并提示用戶調(diào)整需求過大，需重新評(píng)估需求數(shù)量；如果當(dāng)前資源數(shù)量滿足調(diào)整需求，則將滿足調(diào)整需求的所有可用的調(diào)整組合進(jìn)行優(yōu)化判斷，其中優(yōu)化判斷的主要內(nèi)容是資源離散度和連續(xù)時(shí)隙長(zhǎng)度合法性判斷，最終將判斷出資源離散度最優(yōu)又能保證最大連續(xù)時(shí)隙長(zhǎng)度可控的調(diào)整組合返回用戶，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的資源動(dòng)態(tài)占有方法。

該優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是在保證提出通信資源申請(qǐng)方的需求的前提下，針對(duì)需求的數(shù)量在整個(gè)時(shí)間域資源上的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行算法實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的結(jié)果是挑選一組或者多組最能保證調(diào)整后時(shí)間資源離散分布的策略提供給用戶，這樣既減少用戶對(duì)時(shí)間資源動(dòng)態(tài)調(diào)整功能實(shí)現(xiàn)過程中的工作量，又避免無序調(diào)整帶來的時(shí)間資源使用混亂，同時(shí)還可以對(duì)時(shí)間資源動(dòng)態(tài)調(diào)整的本身需求的正確性合理性進(jìn)行判斷和評(píng)估。本文提出的優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)過程如圖2所示。

下面給出圖2對(duì)應(yīng)優(yōu)化方法進(jìn)行算法實(shí)現(xiàn)的具體步驟：

（1）獲取時(shí)間資源動(dòng)態(tài)調(diào)整前的時(shí)間域狀態(tài)：

（2）將需要進(jìn)行時(shí)間資源調(diào)整的需求量與當(dāng)前資源空閑量進(jìn)行比較，如果空閑量滿足不了需求，直接返回用戶；如果反之則進(jìn)入優(yōu)化算法；

（3）在整個(gè)x空閑域上將滿足時(shí)間資源調(diào)整需求量的所有占有組合進(jìn)行比較判斷，選出動(dòng)態(tài)占有資源與原本資源在整個(gè)時(shí)間域上離散程度最高的組合，

并且每一個(gè)通過時(shí)間資源動(dòng)態(tài)調(diào)整之后的時(shí)間區(qū)間的最大寬度必須不大于設(shè)備最大可支持的連續(xù)射頻發(fā)射時(shí)間，

（4）如果步驟（3）結(jié)果存在且可滿足設(shè)備的占空比，將結(jié)果提交用戶，反之則提示用戶該算法的最優(yōu)結(jié)果依然不能滿足設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)行要求，需要用戶修改時(shí)間資源動(dòng)態(tài)占有需求。

圖2 時(shí)隙動(dòng)態(tài)分配優(yōu)化方法示意圖

3 結(jié)論

隨著數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用的不斷深入，對(duì)通信資源的充分運(yùn)用已成為該方向的重點(diǎn)研究課題，隨著不斷的研究深入，必將對(duì)數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響和推動(dòng)作用。本文針對(duì)傳統(tǒng)通信資源動(dòng)態(tài)占有方式進(jìn)行研究，分析其不足，進(jìn)而從整個(gè)時(shí)間域的角度出發(fā)，通過建立通信資源動(dòng)態(tài)占有模型實(shí)現(xiàn)對(duì)空閑通信資源的合理化使用，并提出一種優(yōu)化的動(dòng)態(tài)占有實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)比之前用戶無法對(duì)時(shí)間資源動(dòng)態(tài)調(diào)整過程進(jìn)行預(yù)估和評(píng)估，該方法通過算法證明不但可以提高整個(gè)通信過程的效率，而且可以保證設(shè)備射頻模塊正常運(yùn)行，對(duì)數(shù)據(jù)鏈實(shí)際應(yīng)用的起到促進(jìn)作用。該方法現(xiàn)已應(yīng)用在某型數(shù)據(jù)鏈通信控制過程當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)：

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