數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)與技術(shù)（第2版）-習(xí)題及答案 ch03Link-4、Link-11和 Link-22 數(shù)據(jù)鏈

第3章Link-4、Link-11和Link-22數(shù)據(jù)鏈(1)簡(jiǎn)述Link-4A數(shù)據(jù)鏈的技術(shù)特點(diǎn)。Link-4A數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)强刂普镜斤w機(jī)的數(shù)據(jù)鏈，它采用北約標(biāo)準(zhǔn)STANAG5504定義的V系列和R系列消息格式，支持空中交通控制、空中攔截控制、空中攻擊作戰(zhàn)控制、地面轟炸控制、航母慣性導(dǎo)航校準(zhǔn)和航母自動(dòng)著艦等功能，并可用于交換航跡數(shù)據(jù)和傳送命令以及狀態(tài)數(shù)據(jù)Link-4A數(shù)據(jù)鏈工作在UHF頻段，信號(hào)采用FSK調(diào)制，信道間隔為25kHz，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)5Kb/s。Link-4A數(shù)據(jù)鏈既可以作為單向鏈路，也可以作為雙向鏈路:其最大傳輸距離為200nmile(1nmile=1852km)而海上控制站與受控飛機(jī)間的全向視距覆蓋范圍最大距離為170mmile。作為單向鏈路工作時(shí)，控制站(如艦艇、預(yù)警機(jī)等)采用廣播方式向受控飛機(jī)(如F-14戰(zhàn)斗機(jī)等)發(fā)送控制消息，而受控飛機(jī)則只接收消息，不發(fā)送響應(yīng)消息。Link-4A數(shù)據(jù)鏈采用這種工作模式時(shí)可支持的任務(wù)包括空中交通管制、航母自動(dòng)著艦、引導(dǎo)對(duì)地攻擊以及航母慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的校準(zhǔn)等。這時(shí)控制站發(fā)送的消息可以包含航向、速度、高度等指令以及目標(biāo)數(shù)據(jù)等。Link-4A數(shù)據(jù)鏈作為雙向鏈路工作時(shí)，要求控制站和受控飛機(jī)都具備發(fā)送和接收能力。采用的是半雙工模式，它采用時(shí)分方式在一條信道上實(shí)現(xiàn)雙向通信，每32s為一個(gè)消息傳送周期，其中前14ms控制平臺(tái)發(fā)射，受控飛機(jī)接收;而后18ms控制平臺(tái)接收，受控飛機(jī)發(fā)送。控制平臺(tái)根據(jù)需要向受控飛機(jī)發(fā)送控制消息，而受控飛機(jī)則用應(yīng)答消息作為響應(yīng)。受控飛機(jī)所發(fā)送的應(yīng)答消息中可以包含飛機(jī)的位置、燃料、武器狀況以及自身傳感器跟蹤數(shù)據(jù)等信息。Link-4A數(shù)據(jù)鏈的雙向通信主要用于執(zhí)行空中攔截控制任務(wù)。(2)請(qǐng)問Link-11數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)由哪幾部分組成?一個(gè)典型的Link-11數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)組成，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、保密設(shè)備、數(shù)據(jù)終端設(shè)備以及無線電設(shè)備。(3)簡(jiǎn)述Link-11數(shù)據(jù)鏈的調(diào)制技術(shù)特點(diǎn)，其采用何種調(diào)制、編碼方式?Link-11數(shù)據(jù)鏈工作在HF短波頻段(15~30MHz)和UHF超短波頻段(225~400MHz)兩個(gè)頻段。最初設(shè)計(jì)Limk-11數(shù)據(jù)鏈時(shí)，只是為了實(shí)現(xiàn)艦對(duì)艦之間的通信，為了實(shí)現(xiàn)超視距通信增加了HF頻段。工作在HF頻段時(shí)，理論上可以實(shí)現(xiàn)300nmile的超視距全覆蓋:而工作在UHF頻段時(shí)，則只能進(jìn)行視距通信，可提供25nmile的艦對(duì)艦和150nmile的艦對(duì)空覆蓋。Lik11數(shù)據(jù)鏈有兩種標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率:1200b/s或2400b/s，實(shí)際使用的是1364b/s(秒45.45幀，每時(shí)間為22.0ms)或2250b/s(每秒75，每時(shí)間為13.33ms)Link-11數(shù)據(jù)鏈的戰(zhàn)術(shù)消息經(jīng)加密后，以24it數(shù)據(jù)為一組送入數(shù)據(jù)終端設(shè)備。為了保證傳輸數(shù)據(jù)的正確性，對(duì)這組24bit進(jìn)行(30.24)的漢明糾錯(cuò)編碼，編碼后的戰(zhàn)術(shù)消息再進(jìn)行調(diào)制。Limk-11數(shù)據(jù)鏈采用常規(guī)Link-11波形(ConventionalLinkElevenWaveformCLEW)進(jìn)行副載波多音調(diào)制，使用并行傳輸體制，每個(gè)單音采用/4-DOPSK調(diào)制。常規(guī)Link-11波形由16個(gè)單音波形組成，其中15個(gè)相移單音，1個(gè)非相移單音，每一個(gè)單音都攜帶2bit數(shù)據(jù)。(4)請(qǐng)問Link-11數(shù)據(jù)鏈采用哪種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有哪些工作模式?Link-11數(shù)據(jù)鏈采用有中心結(jié)構(gòu)進(jìn)行組網(wǎng)。組成Link-11數(shù)據(jù)鏈的各站點(diǎn)采用時(shí)分復(fù)用的半雙工通信方式，工作于同一載頻，通常指定一個(gè)站點(diǎn)作為網(wǎng)控站(NetworkControlSite，NCS)(一般為指揮控制平臺(tái))，讓它負(fù)責(zé)控制、頻率監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)分析，每個(gè)Link-11數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)內(nèi)只能有一個(gè)網(wǎng)控站:而其他入網(wǎng)單元?jiǎng)t被稱為參與單元(ParticipationUnit，PU)，或稱為前哨站、從屬站，如艦艇、作戰(zhàn)飛機(jī)。Lik-11數(shù)據(jù)鏈在網(wǎng)控站的管理下進(jìn)行組網(wǎng)通信，使用主從方式進(jìn)行呼叫、應(yīng)答，所有的報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播。個(gè)Link-11數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)最多可以容納62個(gè)前哨站(或從屬站)，但實(shí)際使用時(shí)一般限制在20個(gè)左右。輪詢呼叫模式是Limk-11數(shù)據(jù)鏈的主要工作模式，除此之外還有網(wǎng)絡(luò)同步、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、廣播和無線電靜默等工作模式。(5)簡(jiǎn)述Limk-11數(shù)據(jù)鏈的輪詢工作模式。在Link-11數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)站都有一個(gè)唯一的地址碼，網(wǎng)控站為這些地址碼建立一個(gè)輪詢呼叫序列。網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)站以時(shí)分的方式共用一個(gè)頻率來完成信息的傳輸，在任何一個(gè)時(shí)刻，網(wǎng)終中只有一個(gè)站使用該頻率發(fā)送信息。(6)請(qǐng)問Link-1數(shù)據(jù)鏈輪詢模式下有哪幾種報(bào)文格式?(1)全輪詢(FullRollCall):網(wǎng)絡(luò)中所有的站點(diǎn)處在激活態(tài)并且對(duì)每次來自網(wǎng)控站的詢問進(jìn)行回應(yīng)。(2)部分輪詢(PartialRollCall):當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的部分單元切換到無線電靜默時(shí)，雖然這個(gè)時(shí)候還能接收網(wǎng)控站的詢問，但是并不應(yīng)答。如果一個(gè)處于無線電靜默中的單元需要對(duì)網(wǎng)控站的詢問做出回應(yīng)，那么它將切換為一個(gè)激活狀態(tài)的參與單元，并且在下一次被詢問到時(shí)傳輸它的數(shù)據(jù)，它可以在發(fā)送完該報(bào)文后重新切換到無線電靜默狀態(tài)。(3)輪詢廣播(RollCallBroadcast):當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中除去網(wǎng)控站以外的所有單元都處在靜默狀態(tài)，網(wǎng)控站在網(wǎng)絡(luò)上傳輸它的有效數(shù)據(jù)，所有的參與單元雖然被輪詢但是并不應(yīng)答。任一處在無線電靜默狀態(tài)的單元如果希望傳輸數(shù)據(jù)，則按照部分輪詢(PartialRollCall)中所介紹的方法進(jìn)行。(7)請(qǐng)從工作頻段、信息速率、調(diào)制方式、工作模式、消息格式等方面比較分析Limk-4A與Link-11數(shù)據(jù)鏈的技術(shù)性能。一個(gè)Link-4A數(shù)據(jù)鏈控制站可以根據(jù)任務(wù)的需要，同時(shí)控制多個(gè)不同的Link-4A數(shù)據(jù)鏈“子網(wǎng)”，或者多個(gè)工作頻率(Link-4A數(shù)據(jù)鏈鏈路中，每個(gè)任務(wù)如截控制都要占用一個(gè)頻率)，如一艘航母可以同時(shí)控制多個(gè)工作頻率，以支持空中攔截控制、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等任務(wù)的頻譜需求。Link-11數(shù)據(jù)鏈的研發(fā)始于20世紀(jì)60年代，并于20世70代開始服。Link-11數(shù)據(jù)鏈包括海基的Link-11數(shù)據(jù)鏈和陸基的Link-11數(shù)據(jù)鏈，它們分別對(duì)應(yīng)于美軍的戰(zhàn)術(shù)數(shù)字信息鏈TADIL-A和TADIL-B兩種類型數(shù)據(jù)鏈海基Lik-11數(shù)據(jù)鏈可在美軍和北約海軍艦艇之間、艦一岸之間、艦一空之間和空一岸之間實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)數(shù)字信息交換。Link-11數(shù)據(jù)鏈的誕生對(duì)于北約數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展具有非常重要的意義，因?yàn)樵谝逊鄣臄?shù)據(jù)鏈中，其應(yīng)用范圍是最為廣泛的。(8)簡(jiǎn)述Link-22數(shù)據(jù)鏈的系統(tǒng)特性。Link-22數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)且环N抗干擾、保密可靠、靈活機(jī)動(dòng)的中速率戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈，它執(zhí)行北約研制的接口標(biāo)準(zhǔn)，旨在滿足在多種戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)之間交換戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)。裝備Link-22數(shù)據(jù)鏈的平臺(tái)單元稱為NILE單元，簡(jiǎn)稱NU。Link-22數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)荓ik-11數(shù)據(jù)鏈的改進(jìn)和提升，不論在參與單元數(shù)量、跟蹤航跡數(shù)量與精度、抗干擾能力、系統(tǒng)報(bào)警或反應(yīng)時(shí)間等諸多方面都有顯著提高。(9)請(qǐng)問Limk-22數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)由哪幾部分組成，各組成部分完成何種功能?Link-22數(shù)據(jù)鏈的系統(tǒng)組成主要包括戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)(TDS)數(shù)據(jù)鏈處理器(DLP)人機(jī)接口(HMI)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制器(SNC)鏈路層控制(LLC)、信號(hào)處理控制器(SPC)和無線收/發(fā)設(shè)備以及日歷時(shí)間(TOD)基準(zhǔn)。(1)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)(TDS)TDS是Link-22數(shù)據(jù)鏈消息傳輸?shù)膩碓春蜌w宿，它收集、處理、顯示和存儲(chǔ)TDS航跡。在船平臺(tái)配置的TDS稱為海戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)(NTDS，在飛機(jī)配置的TDS為機(jī)載戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)(ATDS)。盡管它們的任務(wù)有所不同，但它們的功能主要包括以下幾個(gè)0把戰(zhàn)術(shù)數(shù)字信息傳送給數(shù)據(jù)鏈處理器(DLP);2恢復(fù)和處理從DLP傳來的戰(zhàn)術(shù)數(shù)字信息。(2數(shù)處理(DLPDLP是Link-22數(shù)據(jù)鏈的實(shí)際接口部件。它支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層功能，主要包括以下幾個(gè)。產(chǎn)生和解釋格式化術(shù)報(bào)文2分配和更新戰(zhàn)術(shù)消息優(yōu)先級(jí);3分配目的地址和選擇其他質(zhì)量服務(wù)要求@在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元，它支持和其他數(shù)據(jù)鏈的接口和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。(3)人機(jī)接口(HMI人機(jī)接口部件提供以下主要功能。初始化若需要，重新初始化)，控制網(wǎng)絡(luò)操作模式、協(xié)議和無線收/發(fā)設(shè)備:2診斷和隔離網(wǎng)絡(luò)故障和平臺(tái)故障;3管理和監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)和平臺(tái)。(4)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制器(SNC)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制器提供通信傳輸層功能，包括網(wǎng)絡(luò)管理和監(jiān)視、信號(hào)處理控制器(SPC)配置和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。SNC還支持報(bào)文投遞服務(wù)，包括報(bào)文尋址、報(bào)文時(shí)間印戳、報(bào)文中繼與路由、遲到網(wǎng)絡(luò)或傳輸入口。當(dāng)SNC發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)堵案時(shí)，它詢問DLP是否可以丟棄一些已過時(shí)的報(bào)文，以便減緩網(wǎng)絡(luò)的流量。(5)鏈路層控制(LLC)鏈路層控制設(shè)備是由國(guó)家保密局(NSA)核準(zhǔn)的高級(jí)加密安全設(shè)備。它使用日歷時(shí)間(TOD)基準(zhǔn)和用戶地址進(jìn)行加密處理，還對(duì)數(shù)據(jù)完整性進(jìn)行核實(shí)。LLC支持SNC與4個(gè)信號(hào)處理控制器(SPC)的接口服務(wù)，最多支持4個(gè)網(wǎng)絡(luò)的并行操作。鏈路層控制、信號(hào)處理控制器(SPC)和無線收/發(fā)設(shè)備的組合稱為L(zhǎng)ink-22數(shù)據(jù)鏈的通信信道。(6)信號(hào)處理控制器(SPC)信號(hào)處理控制器支持戰(zhàn)術(shù)報(bào)文分制與組合、轉(zhuǎn)發(fā)誤碼校正、調(diào)制解調(diào)、無線收/發(fā)配置和鏈路質(zhì)量反饋。(7)無收/備無線收/發(fā)設(shè)備支持網(wǎng)絡(luò)單元實(shí)現(xiàn)無線電鏈路連接，能組合配置4路通信介質(zhì)(HFFF/EPM、UFHFF/EPM)。低速跳頻無線電設(shè)備保證F跳頻傳輸?shù)陌踩焖偬l無線電設(shè)備提供UHF跳頻傳輸?shù)陌踩?。自適應(yīng)陣列天線設(shè)備支持電磁保護(hù)措施(EPM)，也有效抑制電磁干擾和射頻干擾，還減少天線波瓣的不規(guī)則效應(yīng)。(10)請(qǐng)問Link-22數(shù)據(jù)鏈的時(shí)隙劃分為哪幾類，各類時(shí)隙有何用途?時(shí)隙分為分配時(shí)隙(AS)和中斷時(shí)隙(IS)兩類。多數(shù)時(shí)隙被分配給指定的NU單元這些時(shí)院稱為分配時(shí)院(AS)。分配時(shí)(AS)按照時(shí)分配算法預(yù)先分配或動(dòng)態(tài)按需分配給網(wǎng)內(nèi)各NU，在某一分配時(shí)隙中只有被指定的NU發(fā)送消息，其他NU接收消息。Link-22數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)的信息交互主要在分配時(shí)隙中完成。少量的中斷時(shí)院被“插入”到指定時(shí)隙內(nèi)，用于發(fā)送高實(shí)時(shí)性的緊急消息，NU以競(jìng)爭(zhēng)方式使用中斷時(shí)隙。由于中斷了正常的消息發(fā)送流程，被形象地稱為“中斷時(shí)隙”(IS)。各個(gè)NU單元競(jìng)爭(zhēng)訪問中斷時(shí)隙，以便傳輸高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)或提供延遲入網(wǎng)(LNE)服務(wù)。延遲入網(wǎng)服務(wù)支持網(wǎng)絡(luò)非參與者成為L(zhǎng)ink-22數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)成員，并為它分配必要的時(shí)隙。Link-22數(shù)據(jù)鏈定義了4種優(yōu)先權(quán)報(bào)文隊(duì)列，最先進(jìn)入最高優(yōu)先權(quán)隊(duì)列的報(bào)文被首先發(fā)送:低優(yōu)先權(quán)報(bào)文使用常規(guī)分配的MS發(fā)送，而不使用IS發(fā)送。(11)與Link-11數(shù)據(jù)鏈相比，請(qǐng)問Lik-22數(shù)據(jù)鏈的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有何不同?1跳頻技術(shù):在每一個(gè)工作頻段，都可采用固定頻率(FF)或跳頻(HF)工方式2提供無源電磁抗干擾自適應(yīng)天線3功率控制:用于防止可能的截獲。4采用現(xiàn)代差錯(cuò)控制技術(shù)，根據(jù)信道質(zhì)量選擇編碼形式，如CRC-16錯(cuò)和RS或卷積糾錯(cuò)編碼，提高信息傳輸可靠性。5增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)魯棒能力:Link-22數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)褂脮r(shí)間分集、頻率分集和天線波瓣分集等多種方式，增強(qiáng)單元冗余能力。如一個(gè)終端可以不同頻率在4個(gè)網(wǎng)絡(luò)中并行收發(fā)相同信息，某個(gè)或某些網(wǎng)絡(luò)被干擾造成中浙時(shí)，剩余網(wǎng)絡(luò)仍能保證信息的正常傳輸，接收單元根據(jù)判決準(zhǔn)則選擇最優(yōu)。(12)請(qǐng)問Link-22數(shù)據(jù)鏈的超網(wǎng)有哪幾種配置模式，各有何特點(diǎn)?超網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接可采用三種主要配置模式，即子網(wǎng)絡(luò)配置、網(wǎng)絡(luò)全部重疊和網(wǎng)絡(luò)部分重疊，網(wǎng)絡(luò)全部重登能增加系統(tǒng)流通量，如各網(wǎng)絡(luò)能分別傳輸不同的信息:它也能提高系統(tǒng)的可靠性，如所有網(wǎng)絡(luò)傳輸或重發(fā)相同的信息;網(wǎng)絡(luò)部分重疊“多網(wǎng)NU”單元能為互聯(lián)的多網(wǎng)絡(luò)之間提供中繼服務(wù)，從而擴(kuò)展了超級(jí)網(wǎng)絡(luò)的通信覆蓋域，并增加了Link-22數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)容量子網(wǎng)絡(luò)配置能使一組專用NU單元構(gòu)建任務(wù)域子網(wǎng)(MASN)，可以在不占用其他網(wǎng)絡(luò)容量的情況下，在本組單元內(nèi)交換信息。(13)請(qǐng)問Limk-22數(shù)據(jù)鏈采用何種消息格式，該消息格式與Lik-11數(shù)據(jù)相比，有哪些優(yōu)勢(shì)?Limnk-22數(shù)據(jù)鏈報(bào)文包含兩種格式:F和系列報(bào)文數(shù)據(jù)鏈處理機(jī)(DLP)承擔(dān)Link-22數(shù)據(jù)鏈與Lik-16數(shù)據(jù)的報(bào)文翻譯轉(zhuǎn)換工作。然而它仍需要適當(dāng)?shù)牡蛯犹幚砗陀脽o線設(shè)備收發(fā)Link-16數(shù)據(jù)鏈報(bào)文。它對(duì)Lik-11數(shù)據(jù)鏈報(bào)文的處理也很相似，但由于它們的表示層量化度不同，報(bào)文翻譯作業(yè)更復(fù)雜，還可能成為難題。包含這些處理設(shè)備和翻譯能力的終被稱為轉(zhuǎn)發(fā)單元。STANAG5616標(biāo)