浅析基于IP技术的短波通信组网实现

郭奇锋

（广州海格通信集团股份有限公司，广东 广州 510663）

浅析基于IP技术的短波通信组网实现

郭奇锋

（广州海格通信集团股份有限公司，广东 广州 510663）

短波通信以其通信距离远、难以彻底摧毁、便于维护等特点，在我国以及世界各国通信领域得到了广泛应用。但是在使用过程中，短波通信仍存在可供使用频段窄，通信容量小，信道质量易受电磁干扰，业务单一等问题。随着信息技术的发展和成熟，利用IP技术，短波通信可以构建一个常态化运行的信息传输和交换平台，形成以网保障，以网补盲，多点大范围随遇接入的短波通信网络。

短波；IP技术；组网协议；短波频率；SIP协议

短波通信是利用2～30MHz电磁波进行的无线电通信，并通过地波或电离层反射进行信息传输［1］。短波通信自出现以来，以其通信距离远、难以彻底摧毁等突出优点在世界各国通信领域中发挥了重要作用。随着通信技术的发展和成熟，短波通信利用IP技术可以构建一个全网共用、机固一体的信息传输和交换平台，可为各类短波用户提供多点保障、随遇接入的短波通信服务，在通信协议支持下可实现话音、文本短信、电子邮件和文件传输等综合业务通信保障，有效解决传统短波通信中存在的通信盲区、传输质量差、沟通率低、自动化程度差和业务单一等问题。

1　短波通信组网需求分析

随着国外短波通信网的发展，特别是美国的无线通信发展强调网络的互操作性及标准化，注重短波通信网与其它骨干网络的互连互通，短波组网尤其是机固互连、网络化运用模式的研究受到了广泛重视。美国于1998年修订发布了MIL-STD-188-141A［2］系列标准，作为第三代短波通信协议，与第二代标准相比，该标准强调短波通信网络的自动化程度及短波通信网和其它C4ISR网络的互连互通能力，以支持更大规模的组网应用。协议中利用了现有的TCP/IP协议簇，并加入了基于SNMP改进的短波通信网络管理协议HNMP和短波邮件传输协议HMTP等内容，强调了短波通信网络与其它TCP/IP网络的互连互通性及标准化。短波通信在我国使用方式仍更多停留在“点对点”通信模式，随着技术发展，短波通信正逐渐向数字化、综合化、网络化的第三代短波通信系统发展［3］。我国短波组网通信经过几十年的发展，已经形成了一种开放、兼容的整体架构。特别是我国参照美军标MILSTD-188-141A制定了GJB 2077-94标准，摆脱了对国外短波组网技术的依赖，我国短波通信组网正在向着兼容大区综合接入组网和区域战术互联2种接入方式的方向发展，实现短波通信自动化、常态化及多运用性，更好地发挥短波通信作为最后通信保障手段的作用。

2　体系架构

短波通信网系统体系结构如图1所示，从逻辑功能划分，包括短波用户和地面网络系统2部分。地面网络系统主要为各种短波用户提供随遇接入、即接即用通信服务；短波用户主要包括各种单个短波电台，通过短波信道接入地面网络系统，实现和其他用户的通信联络。

图1　短波通信网系统体系架构

3　组网协议

3.1协议体系

短波组网协议体系结构设计参考了开放系统互连（OSI）模型的分层设计思想，将有线侧与无线侧各划分为4个层次，有线侧与无线侧的信息交互通过应用层进行协议转换，各层之间逻辑清晰明确，如图2所示。

图2　组网协议体系

短波通信网中有线侧设备基于IP网络，有线侧协议可划分为4个层次：网络接口层、网络层、传输层与应用层，各层采用的主要协议为：

（1）网络接口层。带有冲突检测的载波侦听多路存取（IEEE 802.3）。

（2）网络层。Internet协议（RFC 791）。

（3）传输层。传输控制协议（RFC 793）。

（4）用户数据报协议（RFC 768）。

（5）应用层。设备控制协议（自定义）。

短波通信网中无线侧设备基于短波信道，无线侧协议可划分为4个层次：信道层、链路层、组网层与业务层，各层采用的主要协议为：

（1）信道层。《军用短波单边带通信设备通用规范》（GJB407A-97）。

（2）链路层。《短波自适应通信系统自动链路建立规程》（GJB2077-94）。

（3）组网层。自动选频协议。

（4）业务层。短波报文格式（工程标准）；短波数据传输控制协议。

3.2协议栈

短波通信网协议栈主要包括无线侧网络协议栈和有线侧网络协议栈，主要参考了开放系统互连（OSI）模型的分层设计思想，如图3-4所示。

图3　无线侧网络协议栈

图4　有线侧网络协议栈

3.3短波组网的拓扑结构

当前主流的拓扑结构包括：总线型拓扑结构、环型拓扑结构、星型结构、树型结构和网型结构。对短波通信网系统来说，在中心站数量较多的情况下，系统采用综合组网的方法进行设计，使系统在尽量低的成本下达到最大的可靠性。短波通信网系统的拓扑结构采用种网型结构和星型结构相结合的混合型拓扑结构。其拓扑示意如图5所示，这种拓扑结构将全系统分为3层，分别为全国中心站、大型区域中心站以及区域中心站。全国中心站和大型区域中心站组成系统的核心网络，承担系统的网络管理的任务。核心网络之间按照网型结构进行连接，全国中心站和大型区域中心站互为备份，这样保证了系统的可靠性。区域中心站和核心网络之间采用星型结构，既节约了系统建设成本，又有利于系统的扩展。

图5　短波通信网系统的拓扑结构

4　关键技术分析

4.1短波频率优选与优化技术

短波通信网的频率机制，采用长期预报、实时探测、频谱监测和经验频率积累等多种方式综合进行频率优选，网络采用短波频率优选专家系统通过对上述因素的综合分析和计算，综合优选出恰当的通信频率并下发到各基站；在网络运行过程中，各基站可自动感知本地噪声与恶意干扰，并将接入用户的通信情况集中到网络管理中心，供专家系统重新更新网络参数，有效对抗干扰，提升频率可通性和通信效果。

4.2综合业务适配技术

短波通信网采用综合业务适配技术实现短波通信网络与有线网络的有机融合，通过短波通信网络实现固定网络业务向短波用户的延伸。短波通信网在IP统一承载的基础上，基于SIP，RTP，RTCP，SMTP，POP3协议，实现有线侧信令与短波信令之间的双向适配、有线侧媒体流与短波媒体流之间的双向适配、短波报文与电子邮件的双向适配。

4.3基于SIP的呼叫控制技术

SIP（Session Initiation Protocol）会话初始协议是由IETF制订的用于软交换架构下的呼叫控制协议［3］。按照IETF RFC2543的定义，SIP是一个基于文本的应用层控制协议，独立于底层传输协议TCP/UDP/SCTP，用于建立、修改和终止IP网上的双方或多方多媒体会话。SIP协议借鉴了HTTP，SMTP等协议，支持代理、重定向及登记定位用户等功能，支持用户移动。通过与RTP/RTCP，SDP等协议及DNS配合，SIP支持语音、视频、数据、状态呈现、即时消息等业务。短波通信网的各短波用户通过业务适配服务映射为有线侧用户后，通过标准SIP协议实现会话的建立。短波通信网采用该成熟标准将大大提高网络的运行效率和稳定性，为网络的运行和未来的发展奠定基础。

5　结语

短波通信能够为解决局部地区在遭受严重自然灾害或发生重大突发事件时其他通信手段被严重干扰和被重大破

坏、通信中断的情况下，保证重要部门通信不中断，为各级政府抢险救灾、应对重大突发事件等提供应急通信手段。随着社会的不断进步和信息技术的更新换代，人们越来越重视对短波通信技术的研究。目前，在短波通信领域，短波组网通信技术是一项重大技术突破，要根据短波电离层的传播特点，结合IP技术和选频技术，确保短波组网技术在短波通信领域发挥更大作用。

［1］胡中豫.现代短波通信［M］.北京：国防工业出版社，2003.

［2］USA：MIL-STD-188-141A［S］.Interoperability and Performance Standards for Medium and High Frequency Radio Systems［C］. Washington：Department of Defense，1988.

［3］梅钦.基于SIP的网络融合关键技术的研究［D］.成都：电子科技大学，2009.

Analysis of the Realization of HF Communication System Based on IP Technology

Guo Qifeng （Guangzhou Haige Communications Group Co.，Ltd.， Guangzhou 510663，China）

HF communication with its communication distance， it is difficult to completely destroy， easy maintenance and other characteristics， has been widely used in China and other countries in the world communication field. But in the use process， HF communication is still exists for the problem using the narrow frequency band， the communication capacity is small， the channel quality is susceptible to electromagnetic interference and single business etc.. With the development of information technology and mature， the use of IP technology， HF communication can build a normal operation of the information transmission and exchange platform， formed "to network" security， "to network" blind compensation， multi point large range with in the shortwave communication network access.

HF； IP technology； network protocol； HF frequency； SIP protocol

郭奇锋（1982-），男，福建莆田。