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2025-01-21
在遇险船进行遇险呼叫时,可以在原有的基础上添加北斗短报文的遇险呼叫方式,北斗系统通导一体的设计能让遇险船在进行呼叫时导入比较准确的定位,通过北斗短报文将遇险性质、遇险位置、后续通信方式发送到救助协调中心的指挥机上。由于指挥机能够查询下属用户机的位置,救助协调中心在收到遇险呼叫类型的短报文后,确认具有有效信息并核实遇险情况,如果均属实可以根据遇险情况和各船舶位置将短报文选择性的转发给遇险船附近的船舶和海岸电台。如果当遇险船舶自己不能发送遇险报警时,非遇险船舶可以主动代发遇险报警短报文给救助协调中心。遇险船使用北斗短报文发送遇险呼叫时一次重复发送5个遇险呼叫短报文,防止短报文丢包误码无法正确发送,如果发送遇险呼叫短报文5分钟内没有收到遇险收妥,可以再次使用北斗短报文重复发送遇险呼叫。
2025-01-14
三防多模融合终端是一款内置5G通信和PDT对讲,北斗三号短报文或天通卫星通话可选的三模智能手持应急终端,产品采用安卓或鸿蒙系统,支持应用扩展,搭载国产8 核芯片平台,国产超清显示触摸屏,自主单北斗卫星定位,配置大容量存储,内置大容量电池、Type-C接口。支持IP67级三防工艺,用于政企客户各种移动作业需求。
2025-01-14
12月4日,2024数字生态大会终端技术标准与创新合作论坛在广州举办。中国电信公布了终端技术发展策略,提出“北斗+5G高精度定位”等七大2025年终端重点技术合作方向,致力于打造端云协同的北斗+5G高精度定位终端。同时表示将研发大众北斗短报文SDK,实现与融合通信平台的对接,开展5G-A试验以及天通和北斗短报文的试点验证。
2025-01-07
作为国家重要的空间基础设施,北斗系统已广泛应用于各行各业。相比其他卫星导航系统,北斗系统有着自己的“独门绝技”:那就是短报文通信。应用北斗短报文通信功能,即便是在通讯中断、电力中断的紧急情况下,可以使用卫星信号传输信息,实现通信和定位。北斗短报文功能已长期应用于防灾救灾、体育赛事、电网监管等多个领域。随着北斗三号全球卫星导航系统的建成开通,其提供的全球短报文通信服务领域再创先河……不久前,中国的天文学家们就收到了北斗三号全球卫星导航系统发来的“宇宙信息急件”。
2025-01-07
2024年,北斗系统在新征程中奋勇前进,走过不凡的一年: 习近平主席在多个国际场合中推介中国北斗;第五十九颗、六十颗北斗导航卫星成功发射,下一代北斗系统建设提上日程;纪念北斗卫星导航系统工程建设三十周年座谈会召开,2035年前发展规划发布,工程全线面向未来勇毅前行;北斗规模应用继续赋能国计民生、助力美好生活,得到全球用户更广泛认可和支持……
2023-04-13
(2011年12月20日中华人民共和国国务院令第613号公布 根据2017年3月1日《国务院关于修改和废止部分行政法规的决定》修订 根据2018年3月19日 《国务院关于修改和废止部分行政法规的决定》修正 根据2019年3月2日《国务院关于修改部分行政法规的决定》修正)
地空500公里10M速率的自组网
发布时间:
2022-11-28 14:00
来源:
未来战场走向高度透明化
目前,以美国为首的利益集团引导下的人工智能和高科技正在改变全球战争态势和作战方式;
以美国利益集团代表SpaceX马斯克为首利用42000颗卫星监视全球人类,全球各国都掀起高科技军备竞赛热潮,从美军清除伊朗核科学家到二号人物苏莱曼尼,到俄乌战争猎杀13名俄罗斯将军,毫无疑问,未来战争模式正在走向精准定点清除!未来战场越来越呼唤透明战场!
透明战场下的地空视频多跳传输难点
随着人工智能、大数据、云计算等颠覆性技术的深入发展和应用,数字化智能化战场无人作战的诸多理念正逐步进入现实,无论空中“蜂群”突击,还是地面“狼群”奔袭,一经发动便不达目的誓不罢休,而这一切的基石便在于侦察情报的有力支撑,得数据者赢先机,得数据者得胜利。不论是智能自主还是远程控制,有了精确形势情报支撑,才能形成正确指挥决策指令;有了周边环境的精确数据,有了敌方关键节点的精确标识,我方打击才能高效率实现节点毁瘫,进一步提高作战效率。
如何解决地面对机载平台任务信息传输和遥控、遥测、跟踪定位、视频传输等功能,地空通信系统可分为机载平台任务信息的传输链路(如侦察机传输的侦察情报信息链路或无人中继通信飞机的信息转发信道)和对无人平台的控制链路(无人机的遥控、遥测和跟踪定位链路)。
地空宽带多跳传输组网的难点,和其它通信系统相比,主要体现在以下六个方面:
一是时效性要求更高。地空通信链路,尤其是控制链路,基本上采用标准化格式,具有显著的数据链特征,以保证时效性需求。
二是可靠性要求更高。地空多跳组网要求通信链路具有更高的可靠性。
三是安全性要求更高。通信链路特别是控制链路是无人平台的命脉,如链路受干扰导致中断,空中的无人机就像断了线的风筝,飘忽不定。若控制链路被敌方接管,情形自然更糟。
四是通信链路不对称性更突出。上下行信道数据传输能力明显不对称,传输业务数据的下行信道的数据速率远高于传输测控指令的上行信道;
五是设备小型化要求更高。由于机载平台空间小,对通信设备的尺寸、重量、功耗和散热性要求更高。
六是平台间组网要求更高。由于机载作战平台的高机动性、自主运行等特征,以及视距通信距离限制等因素,使得平台间组网(其中包括无人平台相互之间的组网,也包括有人和无人平台之间的组网)和网络控制相比于有人作战平台更加困难。
海量信息传输交换的透明战场,具备宽带(大流量)、强抗干扰能力、大用户量的无线宽带自组网技术才是未来战争通信平台的基石。
10M地空传输距离突破500公里
深圳该团队历经多年研发测试,在保证宽带跳频4万跳的抗干扰功能下,综合采用了COFDM、MIMO、分集接收、时隙资源动态分配算法(动态TDMA)、QOS动态路由协议、调制编码自适应、速率自适应、认知无线电等技术;终于完成透明战场需求的全系列开发!
机载设备具备10跳以上自组网能力,10跳之后还有2M速率,10M速率情况下地空传输距离可达500公里!重量只有1.2公斤!
更轻的模块仅重175克!
同时作为唯一一家整个无线宽带自组网通信协议及产品全自研的团队,团队20多人都来自中兴华为8~15年经验4G/5G核心技术骨干,借鉴最为成熟的OFDM技术标准4G/5G的一些成熟经验,发挥OFDM技术的大带宽能力。从最底层开始,根据各类复杂需求,全自主研发了一整套通信协议及产品。并在无人机、车集群、应急等领域已批量应用。
宽带自组网发展情况
自组网通信系统经历了从窄带到宽带的发展历程。所以,底层波形也经历了从窄带抗干扰波形到宽带波形,到宽窄带融合的抗干扰波形的一个发展过程。
自组网通信需求起源于军事需求,抗干扰、保密是硬性需求,所以,窄带抗干扰波形是自然的选择。常见的有FSK跳频波形,CDMA扩频波形,或者跳频、跳时、扩频结合的波形。
扩频通信通常包括直接序列扩频、频率跳变、时间跳变、线性调频脉冲系统四种。直接序列扩频通信具有信号隐蔽性好、抗多径干扰能力强的优点,但它的“远近效应”明显。若仅采用直接序列扩频,数据链抗干扰处理增益指标要求越高,系统相应地就需要越大的扩频因子,这会降低频带利用率。对现代高速率抗干扰数据链而言,过高的扩频因子会使信号带宽大幅增加。频率跳变通信具有能够抵抗瞄准式干扰、没有“远近效应”的特点,但它的隐蔽性差。若仅采用频率跳变,这样单频点的抗干扰能力就会下降,而且隐蔽性差,易被敌方侦测识别到。数据链的设计受制于抗干扰处理增益、系统带宽、传输速率、传输功率、隐蔽性等多方面因素,单一体制的扩频系统通常难以满足设计要求。综合考虑各种指标要求,现代抗干扰数据链通常会结合多种扩频体制以保证系统具有较强的抗干扰能力。为使数据链的抗干扰处理增益达到指标要求,并且还能够抵抗各种形式的干扰,如:宽带阻塞抗扰、部分频带阻塞抗扰、梳状阻塞抗扰、跟踪干扰等。所以,跳频、跳时、扩频结合的波形是研究的重点。
随着图像、视频业务需求的增多,特别是民用安防、应急通讯需求量的增大,对宽带自组网波形的研究越来越多。宽带波形主流的还是采用OFDM或SC-OFDM波形。
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术。OFDM技术是多载波传输方案的实现方式之一,它的调制和解调是分别基于IFFT和FFT来实现的,是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案。
使用OFDM技术的优点如下:
(1)抗衰落能力强。OFDM把用户信息通过多个子载波传输,在每个子载波上的信号时间就相应地比同速率的单载波系统上的信号时间长很多倍,使OFDM对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力更强。同时,通过子载波的联合编码,达到了子信道间的频率分集的作用,也增强了对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力。
(2)频率利用率高。OFDM允许重叠的正交子载波作为子信道,如图 1,而不是传统的利用保护频带分离子信道的方式,提高了频率利用效率。
(3)适合大带宽数据传输。通常单载波波形随着处理带宽的增大,时域均衡复杂度会成倍的提升,而OFDM波形的频域均衡技术使得处理复杂度与所使用的子载波个数成正比,因为每个子载波的均衡是独立处理的,所以更适合大带宽传输。
(4)抗多径能力强。OFDM由于采用了循环前缀,只要多径时延扩展没有超出循环前缀的长度,就不会存在多径之间的相互干扰,相反还能叠加每条多径的能量来提高解调正确率。
(5)利用快速傅利叶变换(FFT/IFFT)实现调制和解调,减少发射机和接收机的实现复杂度。
宽带波形由于占据的频段较宽,承载的信息比特较多,在抗干扰方面性能不佳。但随着技术的发展,数字、射频元器件的发展,宽带抗干扰波形的研究也越来越成熟。超宽带跳频,自主扫描可用频点,发现频点被干扰后主动跳频等认知无线电技术逐渐走向商用。宽窄带融合也是一个发展方向,宽带视频业务尽力而为,窄带抗干扰波形则在严酷的电子对抗中保证正常的报文、语音通讯需求。
3.1. 国外发展现状
战术数据链是各国的军用通信系统,自上世纪中叶美军为实现战术协同而研制出了世界第一台数据链设备Link4以来,北约及其盟国参与研制或装备了多种具有代表性的优秀战术数据链,包括Link4、Link11、Link14、TCDL、Link16、Link22、TTNT等。
Link4型数据链最初仅支持单工方式,直至20世纪70年代,改进后的Link4A才能够支持半双工方式。Link4A的调制方式为移频键控(FSK),工作频段为特高频(UHF),采用轮询接入技术,信息数据传输速率为5kbps,最大通信距离为200海里。Link4A不具备抗干扰能力,改进后的Link4C才具备一定的抗干扰能力。
Link16是一种双向、高速、保密、抗干扰和无节点的数据链,主要用于导航、空中控制和加密语音等信息的传递。Link16采用JTIDS和MIDS数据链通信终端。Link16调制方式为MSK,信道编码为具有较强纠正突发错误的RS编码,通信频段为960MHz~1215MHz,信息传输速率为28.8Kbps~115.2Kbps,最多拥有51个跳频频点,最高跳频速率达76900次/秒,通信距离可以达到300海里。Link16采用TDMA协议进行组网,在网络规划阶段会为网络内的每个成员分配不同的时隙,还可以为每个网络分配不同的跳频序列以扩展网络规模。
Link系列数据链入网需人工干预、而且传输速率无法满足视频信号的传递。柯林斯公司从2001年开始开发的基于IP的TTNT数据链具有保密性能强、传输速率极快、极低的延迟等特点,并且TTNT能够兼容Link16系统等低速数据链系统,TTNT非常适用于对高动态性和高实时性有着较高的要求场合,被广泛用于传输各种时效性要求较高信息。TTNT在物理层将跳频和跳时相互结合,并且支持全双工通信方式,在链路层采用SPMA技术。
TTNT数据链中,物理层基于跳频技术,实现了全双工通信的能力,每个节点可在多个信道上接收,同时占用 1 个信道发送。发送前先把数据包拆分成脉冲,然后为每个脉冲按照设计好的跳频图谱选择对应的频点。但TTNT网络带宽不足,整网流量只有10Mb/s,在传输视频的业务能力有限。
随着美军单兵,特别可视化、无人化的发展,美军在基于COFDM、Wifi底层(实为OFDM技术)的无线宽带自组网成为主流。现在装备的最先进的是persistent system的wave relay技术的网络,2017年推出的mpu5号称世界首个基于智能手机的电台,全面支持陆军manet网络的ad-hoc自组网,self forming/hearling自组网/自愈,3G-SDI视频,H.264解码,16个信道,RoIP无线接口。对等网络无主节点,峰值流量达150Mbps。现军方和警察都在用。
3.2. 技术发展趋势分析
自组网通信的底层波形从窄带抗干扰到宽带抗干扰;数据链的接入方式从简单的轮询到TDMA到DTDMA再到SPMA;路由从简单的表驱动到混合式路由。入网速度不断提高,从不支持QoS到支持QoS,实时性从差到非常好,传输速率也越来越快,从不具备干扰能力到具备有较强的干扰能力,从只支持几十个节点到上千节点。这些发展趋势表明,自组网通信在复杂电磁环境下的可靠性、安全性和有效性不断得到提升。
自组网宽带化、低时延、QoS保障、多业务优先级、抗干扰是未来的发展趋势。而本方案也将围绕着这些关键技术点进行设计。支持图像、视频,做到“看得到”是宽带自组网波形体系有别于之前的窄带系统的一大特征。宽带化、IP化也使得自组网支持的业务类型从窄带语音、报文发展为多媒体业务。低时延在武器引导、报文传输中有严格的要求,特别是多跳传输时依然能保持较低的时延是未来研究的重点。QoS保障、多业务优先级在大规模组网、多业务类型组网时至关重要。因为,无线传输带宽的受限特性决定了多业务并发时QoS势必有所下降,此时如何保证高优先级业务的QoS,支持高优先级业务的优先传输,抢占低优先级业务的发射资源是系统需要考虑的重要需求。
OFDM宽带自组网技术在带宽、延时、业务调度上有较大的优势,会逐步成为未来主流。但在军事应用中,最为困难的的抗干扰能力的处理,现主流的的OFDM技术跳频能力在1000跳/s水平(传统窄带达7万跳/s),这是OFDM技术军用的最大挑战。
Mesh自组网到底是什么?
五、组网术语理解
1、频率(Hz)
频率,是单位时间内完成周期性变化的次数,是描述周期运动频繁程度的量,单位为赫兹。无线通信中的频率指的是电磁波的频率,即信号波形在一秒内重复的次数,一秒变化一次就是1Hz。
2、频段
频段指的是电磁波的频率范围,用作无线通信的频段只是电磁波频段中的一部分。
3、带宽(Hz 或者 bps)
在通信领域,带宽指的是频段上用来通信的一小段频率范围,即无线信号的频率宽度,单位是Hz。
注:
在计算机网络领域,带宽指网络系统的通信链路传输数据的能力,即表征单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的"最高数据率",单位是bit/s
4、频点
频点是给固定频率的编号,它代表了带宽上某个具体的发射频率。
以上几个概念比较抽象且易混淆,下面分享一个视频来帮助大家理解记忆:
频点,频段,带宽,频率的关系
(视频源自B站@捻叶成剑,版权归原作者所有)
5、发射功率(dBm)
这里先插一个概念:dB,dB是一个相对值,它表示功率P相对于参考功率P0的大小关系,公式是dB=10lg(P/P0)。由这个公式可以知道:
dB+3=发射功率×2,因为10lg2=3
dB+10=发射功率×10,因为10lg10=10
同理可得:
dB-3=发射功率÷2
dB-10=发射功率÷10
总结为口诀即:
“加3乘2,加10乘10;
减3除2,减10除10”
接下来我们来说dBm,它是以1mW功率为基准的一个比值,即把dB公式中的参考功率P0固定成了1 mW,即dBm=10lg(P/1mW)所以是用来表示功率绝对值的一个概念。射频发射功率单位一般是dBm。
例如:发射功率为1W,换算成dBm就是10lg(1W/1mW)即10lg(1000)= 30dBm。1W=30dBm,总结为口诀即:
“30是基准,等于1W整”
结合以上两组口诀(第一组口诀对dBm同样适用),就可以快速进行很多功率运算了,来个热乎的例题试一下:
43dBm=30dBm+10dBm+3dBm=1W×10×2=20W41dBm=30dBm+10dBm+10dBm-3dBm-3dBm-3dBm=1W×10×10÷2÷2÷2=12.5W
此外,结合以上知识点及对数运算法则,也可以推导出另一个公式来进行W和dBm的换算:
dBm=30+10lgP,P的单位:W
大家可以根据实际需求选择使用。
例:40W换算成dBm,为30+10lg40=46dBm
6、接收功率(dBm)
RSSI:无线接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator),单位是dBm,计算公式为10lg(接收功率值/1mw)。因为无线信号多为mW级别,当数值小于1mW时,转化为dBm一般为负值。只有在理想状态下,即无线路由器发射的功率都被无线网卡接收到了,此时的dBm值为0,当然在实际传输过程中是很难达到的。实际应用中dBm值越接近于0,信号强度越好,如-50dBm说明接收到的无线信号强度要高于-70dBm。
Tips:接收功率为什么会如此之小呢?
无线路由器发射功率一般都是100mw,还有更高的。但是接收功率值通常却小于1mW。以-50dBm为例,它表示接收到的信号为0.01μW,仅为发射功率100mw的10000000分之一。实际上这个是正常的传输,就好像太阳发出的能量只有一亿分之一被地球接收到一样,接收功率肯定要远远小于发射功率。
7、灵敏度(dBm)
接收机能够识别到的、最低的电磁波能量,单位也是dBm;即能接收到的最小功率信号。
Mesh设备的灵敏度通常在-100dBm左右,灵敏度负的越多,信号强度就越低,灵敏度也就越高,传输距离也就越远。
8、底噪(dBm)
即背景噪声,一般指电声系统中除有用信号外的总噪声。
9、信噪比(dB)
信噪比(SIGNAL NOISE RATIO,SNR or S/N),即放大器的输出信号的功率,与同时输出噪声功率的比值,一般以分贝(dB)为单位。例如,某设备的信噪比为80dB,即输出信号功率是噪音功率的10^8倍。信噪比越大,说明混在信号里的噪声越小,采集到的的信号质量越高,否则相反。
在Mesh中功率和底噪用dBm表示,则信噪比用dB表示为:功率- 底噪;例:接收功率为-80dBm,底噪为-97dBm,则信噪比为: -80 -(-97)= 17dB。(这里注意:一个dBm减另一个dBm时,得到的结果用dB表示)
10、码流(Mbps)
码流(Data Rate)是指视频文件单位时间内使用的数据流量,也叫码率或码流率,单位是Kb/s或者Mb/s
11、帧长(ms)
帧是Mesh网络中数据传输的基本单元,Mesh网页里的帧长表示的是发射周期,单位为毫秒。
12、时隙(slot,单位ms)
表示帧长里面的具体的毫秒数,通常说到时隙的时候,会具体到时隙位置和时隙长度。
帧与时隙的关系:
帧、时隙是从时域角度去定义的,时隙是比帧更小的时间段,它可以理解成是帧的组成单位。在时分系统中,一个帧里面的不同时隙可以用来传输不同用户、不同上下行的数据或者信令,实际上构成了物理层面的信道概念。(在不同的系统里,帧与时隙的时间长度是不一样的,一帧包含的时隙数也会不同。)