李木勝

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣東 廣州 510663）

短波通信具有簡單易用、傳輸距離遠、建設(shè)周期短、建設(shè)和維護費用低、抗毀性強等優(yōu)點，在應(yīng)急通信領(lǐng)域，尤其是在軍事通信領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但早期短波通信因為在穩(wěn)定性、通信信道質(zhì)量等方面存在一定的劣勢，以及當時衛(wèi)星通信的崛起，曾一度被棄之不用。然而，近年來隨著短波通信相關(guān)技術(shù)的不斷提升，特別是在組網(wǎng)技術(shù)上有了重大突破，短波通信重新得到人們的重視、研究和應(yīng)用。

1 短波通信網(wǎng)絡(luò)的特點

一般傳統(tǒng)的短波通信網(wǎng)絡(luò)采用單點對單點或單點對多點方式進行無線通信，不可避免地存在信道不穩(wěn)定、通信盲區(qū)、傳輸寬帶較窄、信道質(zhì)量差等缺點。傳統(tǒng)短波通信網(wǎng)絡(luò)的特點歸納如下。

1.1 傳輸寬帶較窄

相較于目前應(yīng)用廣泛的有線網(wǎng)絡(luò)，短波通信由于頻段總帶寬低于30 MHz，且其中部分可用的頻率資源受到一定限制，導(dǎo)致傳輸帶寬較窄。

1.2 信道質(zhì)量較差

當前各種信號、信息傳輸方法十分豐富，使得短波通信面臨更多噪聲、頻偏等各種因素的影響，短波通信傳輸環(huán)境進一步惡化，短波信號傳輸受到干擾或阻礙，以致短波信道質(zhì)量變得更差。

1.3 網(wǎng)絡(luò)廣域性

短波通信在傳播中可以利用電離層開啟多次反射，因此，短波通信中的天波普遍傳輸距離較遠，通信覆蓋面較大。不易受到路程中障礙物的影響，具備一定的廣域性。但是，也正是這個特點，帶來了實際通信中的多徑干擾問題。

1.4 網(wǎng)絡(luò)拓撲變化

當短波通信過程中發(fā)生可移動站點丟失、移動，就會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓撲變化現(xiàn)象，加上短波通信信道質(zhì)量、傳輸帶寬等多重因素的影響，網(wǎng)絡(luò)拓撲始終難以趨于穩(wěn)定。

2 短波通信組網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀

為了克服傳統(tǒng)短波通信網(wǎng)絡(luò)的不足，人們嘗試了各種短波通信組網(wǎng)技術(shù),取得了一定的效果，短波通信網(wǎng)絡(luò)的性能得到了有效的提升，一方面增強了通信抗干擾能力，另一方面克服了信道衰落、通信盲區(qū)等問題。典型的短波通信組網(wǎng)方式及應(yīng)用現(xiàn)狀歸納如下。

2.1 固定頻率通信網(wǎng)

固定頻率通信網(wǎng)的組網(wǎng)方式較為簡單，各站點的短波通信業(yè)務(wù)均在固定頻率上開展。此類通信網(wǎng)絡(luò)中各通信站點所使用的固定頻率是通過長期的預(yù)報選取的可用或者最佳頻率。在通信網(wǎng)組建過程中，網(wǎng)絡(luò)中各通信站點利用提前約定的方式，在這些固定頻率建立通信網(wǎng)絡(luò)。這種組網(wǎng)方式類似于廣播型通信網(wǎng)，也就是傳統(tǒng)通信中的由單一節(jié)點傳播向多個方向/節(jié)點傳播轉(zhuǎn)變。這種通信網(wǎng)組建方式簡單、費用低，主要用于海事等公益通信事業(yè)。但是其由于信道易受影響，通信穩(wěn)定性、隱蔽性較差，抗干擾能力較傳統(tǒng)短波通信方式提升有限，因此未被大范圍使用，正在隨著技術(shù)的發(fā)展而被逐漸淘汰。

2.2 短波跳頻通信網(wǎng)

短波跳頻通信網(wǎng)是一種有別于固定頻率通信網(wǎng)的短波通信組網(wǎng)方式。該類通信網(wǎng)絡(luò)中，各通信站點主要采用跳頻技術(shù)，在固定的帶寬之內(nèi)通過對通信信號頻率進行隨機性轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)通信內(nèi)容的保密。該技術(shù)主要是通過對載頻跳變的規(guī)律進行特殊設(shè)定，使信息竊取方難以從諸多頻率中獲取這種規(guī)律，進而達成秘密傳輸信息的目的。短波跳頻通信網(wǎng)具有一定的抗干擾、抗截獲、抗毀性，在軍事通信領(lǐng)域備受青睞。但因其跳變用頻的特點，會給網(wǎng)內(nèi)用戶和網(wǎng)外其他通信用戶帶來跳頻干擾，因此不適合大規(guī)模大范圍的組網(wǎng)通信，一般僅用于作戰(zhàn)部隊編組內(nèi)中近距離的戰(zhàn)術(shù)通信場合。

2.3 短波頻率自適應(yīng)通信網(wǎng)

短波自適應(yīng)通信網(wǎng)是由若干短波電臺構(gòu)成的一個無中心的、具有自組織功能的通信網(wǎng)絡(luò)。這種組網(wǎng)方式需要先對已經(jīng)設(shè)置好的頻點進行質(zhì)量分析，并找出其中適宜通信使用的頻率，進而構(gòu)建起短波通信網(wǎng)絡(luò)。由于其通信頻率已經(jīng)進行預(yù)先篩選，因此該種組網(wǎng)方式適應(yīng)性較強，在短波通信中發(fā)揮出的質(zhì)量優(yōu)勢也較為明顯。短波自適應(yīng)通信網(wǎng)適用于沒有通信基礎(chǔ)設(shè)施支持、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點狀態(tài)變化劇烈，對網(wǎng)絡(luò)抗毀性要求高的場合。該種短波通信組網(wǎng)方式的通信系統(tǒng)歷經(jīng)了較長的發(fā)展周期，包括早期的第一代頻率自適應(yīng)通信網(wǎng)（即各國自定義的簡單的頻率自適應(yīng)通信網(wǎng)）、20世紀80年代第二代頻率自適應(yīng)通信網(wǎng)（以美軍標141A 基礎(chǔ)構(gòu)建的頻率自適應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)為代表）和第三代短波通信網(wǎng)（以美軍標141B 基礎(chǔ)構(gòu)建的頻率自適應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)為代表）。其中，第三代短波通信網(wǎng)還因其支持Internet協(xié)議而為大眾所鐘愛。

2.4 短波IP通信網(wǎng)

在網(wǎng)際協(xié)議（Internet Protocol，IP）的框架之下，短波通信可通過建立更加多樣化的通信手段相互連通形成綜合網(wǎng)絡(luò)。這種通信網(wǎng)組建的優(yōu)勢在于既可以實現(xiàn)信息共享，又可以擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，有效提升抗毀壞能力，其通信組網(wǎng)方式應(yīng)用前景較為廣闊。然而，由于受短波通信自身特點所局限，在短波IP通信網(wǎng)的組建中，一些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不能完全照搬有線網(wǎng)的，而是要在IP協(xié)議接口選定與短波IP路由器正式建立的前提之下開展通信網(wǎng)組建。該種網(wǎng)絡(luò)將短波通信與有線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，能夠有效消除短波通信盲區(qū)的影響，實現(xiàn)“以網(wǎng)補盲”，還具有比前述短波通信網(wǎng)絡(luò)具有更強的抗擾、抗毀優(yōu)勢。但由于短波通信的固有缺點，該種網(wǎng)絡(luò)存在鏈路建鏈時間長和業(yè)務(wù)傳輸不穩(wěn)定等問題，因此在實際應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷探索中。

3 短波通信組網(wǎng)發(fā)展方向探究

基于短波通信網(wǎng)絡(luò)的特點和短波通信組網(wǎng)應(yīng)用的現(xiàn)狀，下面結(jié)合新時代相關(guān)技術(shù)飛速發(fā)展的基本情況，對短波通信組網(wǎng)技術(shù)可能發(fā)展演進方向進行粗淺的探究。

3.1 技術(shù)迭代促進網(wǎng)絡(luò)性能全面提升

近半個世紀以來，網(wǎng)絡(luò)性能提升是短波通信組網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展過程中一個經(jīng)久不衰的課題。專項技術(shù)的迭代發(fā)展有力促進了短波通信網(wǎng)絡(luò)專項性能的提升。依托跳頻技術(shù)、擴頻技術(shù)而形成的跳頻通信組網(wǎng)方式，克服了固定頻率通信組網(wǎng)方式易受干擾、不隱蔽的問題。20世紀90年代采用短波頻率自適應(yīng)通信技術(shù)而形成的短波頻率自適應(yīng)通信組網(wǎng)方式，經(jīng)過3代自適應(yīng)技術(shù)的迭代發(fā)展，基本解決了短波通信選頻難、信道質(zhì)量差的問題。尤其是第三代頻率自適應(yīng)通信組網(wǎng)方式，因運用同步探測、信道分離、低/高速調(diào)制解調(diào)、自適應(yīng)跳頻、自適應(yīng)頻率管理、網(wǎng)絡(luò)管理等新技術(shù)，其抗干擾、抗截獲、抗摧毀性能和綜合業(yè)務(wù)傳輸能力等網(wǎng)絡(luò)性能相對于前面幾種組網(wǎng)方式有了較大提升和改進。

近幾年，依托短波射頻全頻段信號直接采樣、寬帶多信道接收、信號快速檢測、頻譜監(jiān)測、計算機、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)燃夹g(shù)的綜合應(yīng)用開發(fā)而成的智能選頻建鏈技術(shù)和廣域分集接收技術(shù)，使短波通信網(wǎng)絡(luò)在選頻建鏈速度、接入網(wǎng)絡(luò)速度、業(yè)務(wù)傳輸可靠性等網(wǎng)絡(luò)性能得到了全面的提升。尤其是廣域分集組網(wǎng)技術(shù)，能夠產(chǎn)生2～4 dB的分集增益，較大地提升了短波業(yè)務(wù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

通信質(zhì)量提升、抗毀自愈、保密安全是短波通信組網(wǎng)要達到的基本要求。那么網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)路由技術(shù)或?qū)⑹嵌滩ㄍㄐ啪W(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量提升、抗毀自愈一種不可缺的技術(shù)。該技術(shù)可以對短波信道的時變性、站點可移動性，以及短波通信網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化進行綜合整治。而通信過程中的信息保密安全對于融合組網(wǎng)水平不斷提升的短波通信網(wǎng)來說，顯得尤其重要，特別是在軍事通信領(lǐng)域之中，因此保密安全技術(shù)收到各國的格外重視。短波通信相關(guān)技術(shù)日新月異，促使短波通信組網(wǎng)方式推陳出新，短波通信網(wǎng)絡(luò)性能日臻完善。

3.2 融合組網(wǎng)是短波通信發(fā)展的大趨勢

眾所周知，單一的短波組網(wǎng)方式所構(gòu)建的短波網(wǎng)絡(luò)不可避免地存在這樣或者那樣的缺點，諸如網(wǎng)絡(luò)接入速度、信道不對稱性、業(yè)務(wù)傳輸可靠性、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性等問題。盡管近年來技術(shù)的飛速發(fā)展已經(jīng)極大地彌補了單一組網(wǎng)方式技術(shù)方面的不足，但單一短波組網(wǎng)方式仍然無法完全解決上述網(wǎng)絡(luò)性能問題，從而限制了其大量推廣應(yīng)用。目前，各國各行業(yè)部門的短波通信網(wǎng)絡(luò)“煙囪林立”，不同時期不同通信體制的短波通信用戶并存、業(yè)務(wù)無法互通，單一模式的短波通信組網(wǎng)方式顯然沒法滿足不同通信體制下，各式各樣短波用戶業(yè)務(wù)互聯(lián)互通的需求。前面所提到的廣域分集組網(wǎng)方式已經(jīng)不是純粹的短波組網(wǎng)方式，而是短波無線通信網(wǎng)絡(luò)與IP承載網(wǎng)絡(luò)有線網(wǎng)絡(luò)互相融合之后產(chǎn)生的一種新的組網(wǎng)通信方式。因此，融合組網(wǎng)是短波組網(wǎng)通信的發(fā)展必然趨勢。

3.3 智能網(wǎng)絡(luò)通信時代未來已來

近十來年，隨著芯片制造技術(shù)的飛速發(fā)展，CPU，F(xiàn)PGA，DSP等芯片的處理能力跨越式提升，使原來沉睡在教科書中的軟件無線電、認知無線電等各種理論逐一得以實現(xiàn)。寬帶射頻AD/DA芯片、射頻直采技術(shù)使短波信道數(shù)字化直抵天線根部，加上強大處理能力的FPGA，DSP，輕而易舉地實現(xiàn)了短波全頻段寬帶多信道接收。信道設(shè)備的體積、重量和功耗還極大地減小，使原來需要一系列龐大笨重的信道設(shè)備堆疊起來才能實現(xiàn)的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，被集成到一兩個小型化設(shè)備中去了，而且設(shè)備綜合處理能力更強更大了。如今人們在這些小型化設(shè)備已經(jīng)可以從容地實現(xiàn)大數(shù)據(jù)采集、存儲、分析與運用，無線電感知、監(jiān)測、異頻合并、多發(fā)多收（Multiple in Multiple out，MIMO）等各種復(fù)雜算法，并在認知無線電思想的指引下在智能通信道路上不斷取得進步。不久的將來，以認知無線電技術(shù)為基礎(chǔ)的短波通信網(wǎng)絡(luò)的演進必將日益智能化，短波通信信號質(zhì)量、信息傳輸水平，短波通信網(wǎng)絡(luò)的整體性能將得到全面提升，短波通信網(wǎng)絡(luò)的潛力及其應(yīng)用價值將充分發(fā)揮。

4 結(jié)語

綜上所述，短波通信組網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為當下短波通信的熱門技術(shù)之一，短波通信組網(wǎng)技術(shù)的實現(xiàn)與應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)短波通信的不足，顯著地提升了短波通信的綜合性能。認知無線電思想將繼續(xù)指引著人們沿著智能短波網(wǎng)絡(luò)通信的方向把短波通信探究到底。

[參考文獻]

[1]唐艷.短波通信組網(wǎng)技術(shù)研究[J].中國無線電，2015（12）：49-51.

[2]郭奇鋒.淺析基于IP技術(shù)的短波通信組網(wǎng)實現(xiàn)[J].無線互聯(lián)科技，2016（11）：6-7，10.

[3]應(yīng)忠于.短波通信新型組網(wǎng)技術(shù)研究[J].公安海警學院學報，2012（3）：16-18.

[4]李青峰，時瑞，李鐵生.航空短波通信組網(wǎng)研究[J].黑龍江科技信息，2015（11）：177-178.

[5]唐光亮，劉國澤.短波接入組網(wǎng)技術(shù)[J].通信技術(shù)，2008（6）：41-42.