军事认知通信网络研究

军事认知通信网络研究（共6篇）

军事认知通信网络研究 篇1

0 引言

认知网络是近几年比较热点的研究课题, 其概念源于“认知无线电”。认知网络是认知无线电技术在系统和网络高度的扩展。认知网络广义上不只限于无线网络, 而是适用于有线和无线均可的网络范围。认知无线电网络可以看作是认知网络的一种具体实现形态。认知网络的自认知、重配置的特点, 适用于网络重构。在军事通信应用场景下, 适用于解决通信网络的抗毁和重建, 以及运动中的通信问题。基于对认知网络的研究, 从具体工程应用的角度, 针对军事通信网拓朴变化频繁、网络要求抗毁重建等特点, 将认知网络的概念和要素, 引入到军事通信网络体系中, 初步提出构建军事认知通信网络, 解决通信保障的服务质量问题。

1 应用需求

1.1网络抗毁与快速重建需求

在战场应用环境情况下, 已有的军事通信网络会遭到严重损坏, 原有网络拓扑、网络能力和网络环境会发生不可预测的重大变化。同时在特种应急环境下, 会综合应用无线、蜂窝、卫星以及有线等多种通信手段, 覆盖不同的区域环境, 如指挥中心、医疗中心、前沿指挥所以及后勤中心等。每一类区域可用的通信手段不一定相同, 通信需求和通信方式也不相同。因此对通信网络要保障为用户提供不间断的网络服务提出了更高的要求。

1.2网络服务质量QoS的需求

从最近的伊拉克和阿富汗战争来看, 战争条件下的电磁环境、气候环境和应用环境情况越来越复杂多变, 通信网络的拓朴也要快速地随之变化, 与之相应的通信网络服务也相关地发生变化。而网络用户对已经建立连接的服务质量和将要建立连接的服务质量要求不变。因此需要更有效的、新的方法和技术来解决通信网络保障, 为用户提供不变的网络服务质量。

1.3网络异构性互连互通的需求

军事通信网络异构性包括3方面:一是接入技术的异构性, 典型的通信技术包括光纤、散射、微波、卫通、WiFi以及蓝牙等;二是终端的异构性, 例如:具有不同程度的智能无线终端、适配多制式网络的多模终端、基于软件无线电技术的可重配置终端、计算机终端、手持PDA等;三是组网方式的异构性, 如IP数据网、卫星网、电台网、有线电话网、单跳式无线网络以及多跳式的无线自组织网和网状网等。目前的军用通信网络, 包括有线网络和无线网络, 还无法做到各终端与节点间、各节点间、各网络间采用统一标准的物理端口和协议, 它们之间还采用多种不同物理层接口和协议来达到互连互通。由于使用的协议和接口不同, 使得重组网络的动作比较复杂、困难。需要更有效的、新的方法和技术来解决网络异构性互连互通的问题。

2 网络体系架构

2.1网络组成和功能实体

目前在现有军事通信网络的核心节点中已经具备一些网络参数的感知或自动选择功能雏型, 但是仅限于某一功能或某一设备。网络设备还没有实现“认知—决策—重配置”的自动过程, 还没有全面地、系统化地从整个通信网络体系结构角度进行研究和实现。

针对上节描述的需求, 目前的军事通信网络技术和具备功能尚不能达到要求。因此引入认知概念, 有意识地、系统化地采用“认知—决策—重配置”自动过程, 构建军事认知通信网络, 可以在战场复杂环境和网络拓朴频繁变化的情况下, 解决军事通信网络异构性互连互通的问题, 保障网络安全, 为用户提供不间断的网络服务和不变的高质量网络服务。认知概念应用到广义的军事通信网络中, 提出构建军事认知通信网络, 也可以认为是“智能”的军事通信网络。

军事认知通信网络可以划分由策略生成分系统、网络认知与重配置控制分系统和可编程通信网络分系统3部分组成, 对应认知网络的层面模型, 如图1所示。

可编程通信网络分系统由可编程路由交换节点和网络状态传感器组成, 可编程路由交换节点是军事认知通信网络的控制实体, 采用物理接口统一标准、链路速率可编程自适应、链路协议可编程自适应和路由协议可编程自适应等方法进行网络接口和协议设计。网络状态传感器完成网络外部环境网络状态 (如电磁环境、天气环境、地理环境等自然环境) 的感知和状态报告, 以及完成网络内部环境网络状态 (网络不同接口种类、不同接口速率、不同协议等网络多种条件环境) 的感知和状态报告。同时接受网络重配置策略, 按照策略完成网络的重组。可编程通信网络对应着认知网络层面参考模型中的实体层和服务层之网络子层。

网络感知与重配置控制分系统完成网络环境感知信息的汇总和初步分析, 包括网络物理接口状态、网络链路状态、网络协议状态、网络节点状态以及网络安全状态等信息, 提交给策略生成单元;在控制方面, 采用带宽资源控制、流量资源控制以及优先级链路控制、优先级队列控制等策略, 将策略生成的相关网络重配置策略转换为网络重配置参数, 完成网络资源的分配和路由交换的管理。

策略生成分系统是将网络感知单元提交的“局部”网络环境认知信息经过融合处理形成通信网络“全局”的网络资源认知信息, 然后通过智能决策系统形成必要的网络重配置策略。

网络感知与重配置控制分系统和策略生成分系统对应实现认知网络层面参考模型中的服务层之应用子层。

2.2工作流程

军事认知通信网络认知工作流程如下:

① 军事认知通信网络通过可编程路由交换节点中或与之相连的网络状态传感器感知网络外部自然环境状态或内部环境网络状态生成状态报告;

② 通过网络传递给通信网络感知控制单元, 经过初步的分析处理, 汇总到网络认知环境单元;

③ 网络认知环境单元将“局部”网络环境认知信息经过融合处理形成与当前现实环境相对应的网络认知环境, 然后通过智能决策系统的智能化推理形成必要的网络重配置策略;

④ 通信网络资源管理单元将策略生成的相关网络重配置策略转换为网络带宽、标识、链路等重配置参数, 控制可编程路由交换节点进行网络重构;

⑤ 可编程路由交换节点按照重配置参数完成网络的重组。

2.3网络要素

表1给出了认知网络要素在军事认知通信网络中的实例化说明。目的在于将认知概念引入到军事通信网络的各个层面要素, 从整个军事通信网络体系结构角度进行网络应用的研究和实现。

3 功能特点分析比较

3.1功能特点分析

军事认知通信网络实现的网络功能特点有:

(1) 实现网络抗毁与快速重建功能

军事认知通信网络会根据环境条件自适应地选择可用网络;快速自动地适配网络拓扑的变化以及网络节点的加入和退出;保证高优先等级通信的连接;确保指挥信息的跨区域通信连接;保障重要通信业务的安全性。为用户提供不间断的网络服务。

(2) 实现网络服务质量QoS功能

军事认知通信网络可以管理一个连接的服务质量。随着应用环境情况的变化, 通信网络的拓朴快速变化, 与之相关连的周围相应的通信网络要素也发生变化。军事认知通信网络可以根据所处网络环境现状, 快速感知网络变化的信息, 确认网络中的瓶颈, 评估网络连接的可靠性, 决策选择可用的有线或无线接入网络, 迅速作出自适应的调整;并且综合利用多层网络的能力, 改变服务优先顺序, 优化运作行为, 重构网络拓朴, 优化通信路由和链路, 从而达到为用户提供不变的高质量网络服务的目标。

(3) 实现异构网络互连互通功能

军事认知通信网络通过认知过程, 确认不同的网络、协议和接口, 选择优化后的连接。军事认知通信网络可以根据所处网络环境的感知信息, 决策选择可用的互连网络, 克服每个节点的冲突并优化连接, 将网络由混乱变为有序, 实现采用不同有线或无线接入技术和不同的终端组成的异构通信网络之间的互连互通, 从而保障为用户提供不变的网络服务质量。

(4) 实现网络安全功能

军事认知通信网络增加接入控制、隧道、信任管理或入侵检测等安全措施, 达到安全目的。军事认知通信网络通过对网络各层的反馈进行分析, 通过采取改变规则、协议、加密和分组成员的设置、认证等行为, 预防、阻止和化解网络被破坏的风险, 以提高网络的安全性。

3.2功能特点比较

军事认知通信网络较之以前的军事通信网络的不同特点是:① 按照“认知—决策—重配置”的方法, 系统化、有意识地增强对外界的电磁环境、天气环境等环境的复杂多元素感知自动化, 以及对网络内部不同网络接口种类、不同接口速率、不同协议等多种条件环境的认知自动化;② 分析网络环境认知信息, 得出共性特征, 并利用过去获得的和新学习得到的知识信息, 参与决策, 以得到更优化的配置策略;③ 进行统一处理, 增加对越来越复杂环境的认知和智能化处理, 增加决策策略多种选择的智能化处理, 增强对网络重配置的可控制力和执行力。④ 实现循环“认知——决策——重配置”的自动化过程, 从而实现网络智能化重构, 达到满足为用户提供不间断的网络服务和不变的高质量网络服务要求。

4 关键技术

基于军事认知通信网络“认知——决策——重配置”自动过程对应的功能实现所必须的技术, 重点提出相关的关键技术。

4.1认知环境多域认知技术

多域认知是指对多个领域环境的认知, 包括物理环境、气候环境、无线电磁环境、有线环境以及网络环境等多个领域中、多属性要素的认知。

要解决如何实现认知信息的海量摄入、认知信息的传递融合以及认知信息的挖掘利用。多域认知是军事认知通信网络首先需要解决的关键问题。

认知环境多域认知技术研究网络多域认知模型与认知方法, 研究信息网络多域认知信息的获取、传送、表示、融合和利用技术, 研究网络环境参数快速感知、网络全局感知信息快速融合处理和网络全局环境态势生成技术。

4.2认知智能决策技术

军事认知通信网络是一个具有智能的主体, 可以将机器学习、人工智能、推理机制引入认知智能决策, 使得通信网络能够实现环境自适应。

认知智能决策技术研究信息网络资源虚拟控制机理, 研究基于网络认知信息对可重配置网络要素和网络功能的快速决策机制, 研究可重配置网络要素与网络的智能化管理与配置技术。

4.3重配置技术

军事认知通信网络的实现最终要落实到实体的重配置。重配置的对象不仅包含终端重配置, 还包含网络重配置和服务重配置;重配置的作用范围不仅限于单个节点, 而且还要实现端到端重配置, 即覆盖端到端路径上的所有网络节点, 其复杂度和重要性要高于单一的终端重配置。

重配置技术研究军事认知通信网络组网方式、路由方式和连接方式等要素的可重配置能力, 研究基于可调整参数或软件可编程平台的路由交换实现技术, 研究智能网络层协议和跨层设计技术。

5 结束语

军事认知通信网络是在通信网络的各个层面和实体上实现认知概念, 从而使整个通信网络体系上具备认知功能。与非认知网络相比, 认知可以用于改善资源管理、服务质量 (QoS) 、接入控制、安全或其他网络目的。军事认知通信网络能为网络用户提供更好的端到端性能。随着通信技术和计算机技术的发展, 军事智能化通信网络将是发展方向。为用户提供不间断的网络服务和不变的高质量网络服务, 是军事通信网络持续追求的目标。

参考文献

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军事认知通信网络研究 篇2

【关键词】UWB技术 军事通信 原理

前言：UWB技术是军事通信领域中的一项重要技术，是美国国防部提出的一项技术，在最初被应用于近距离高速数据的传输中，近些年来，主要是用其亚钠秒级超窄脉冲来进行近距离精确室内定位来使用。UWB技术相较于传统军事行业中的正弦波调制技术有着明显的区别，在实际的应用中，主要是将基本的信息载体的脉冲宽度控制在0.1纳秒到几纳秒之间的窄脉冲，能够实现对数据幅度、位置和相位的合理把握。

一、UWB技术原理

超宽带系统主要是由单波、双波、单周期环和小波共同来组成的。在实际的运用过程中，主要是采用各种形式的高斯脉冲作为信号传输的载体。近年来，受传统通信系统的影响，导致超宽带脉冲会对通信系统的实际应用情况造成较大的干扰。人们可以采用超宽带脉冲通信来进行短距离的数据传输，还可以采用灵活的调制方案，来防止对频段造成的干扰。多载波技术里面蕴含了大量的UWB技术理念，不同的脉冲信号在实际的使用过程中，会存在不同的周期数，需要充分利用多载波脉冲通信方式中的灵活性特点，确保使用时间和使用效率都能够达到良好的使用效果。当前，相对较为成熟的UWB通信信号主要包括时间调制UWB和直接序列相位编码UWB。可以实现对脉冲信号的随机排布，能够快速对脉冲序列进行快速编码，对提高抗多径干扰能力具有重要作用，能够极大的提高数据的传输速度。

二、UWB技术在军事通信中的应用

2.1 UWB战术通信组网电台

UWB在军事通信中的组网主要是利用超宽带战术来实现的，主要是采用自组织网络，在实际的使用过程中，具有便于指挥、抗毁能力强和保密性较好的特点。需要构建中心节点，并于上级指挥部门建立良好的联系，有助于促进通信数据的及时沟通。UWB战术通信组网，运用486微处理器，需要借助VxWorks DRACO的UWB收发模块来进行协议运行操作，多信道技术主要是运用美国专利号为6026125的技术。数据处理器是在战术通信组网中具有良好的应用效果，能够完成射频控制、具有射频控制、RS编解码等功能，确保加密接口模块的通信安全。

2.2数据接力通信

在军事作战中，需要确保侦察机在无人操作的情况，也能够实现对数据的传输，需要对炮兵和航空兵打击的实际效果进行及时报道。确保数据传输的保密性，对传统的数据接力通信进行创新，解决架设慢问题，需要确保超宽带技术能够满足航空作战的保密性和机动性要求，快速的促进通信数据的快速传输。需要确保UWB数据要与图像接力系统两者进行有效的衔接，加强对低速信息的有效控制，需要从后方将飞行器发送给探测器，有效的实现战场数据接力通信的有效传输。

2.3 UWB通信在单兵作战系统中的应用

UWB通信被广泛的应用于单兵作战系统中，个域网是单兵作战系统中的重要组成部分，对军事通信的传输起到了重要的实施效果。个域网在UWB中的无线传输速率是480Mb/s，该数据在实施过程中能够满足图像数据的传输要求，相对于多频带脉冲方案和多频段而言，具有较强的优势。单兵作战系统在实际的应用过程中，其使用原理与GPS具有较多的共同点，能够快速的进行定位，能够达到30cm的精确定位效果。

2.4 UWB通信在其他军事通信中的应用

由于UWB自身具有高速、低截获和低功耗的特点，在军事通信中的应用，能够展现出良好的军事通信效果，运用的范围较广。可以用在海军舰艇编队中，是网络通信技术中的重要组成部分，是一种中远程超宽带系统，需要将峰值功率控制在120瓦，平均功率控制在6瓦，信道数据传输的速度可以达到850kb/s。

三、结论

军事认知通信网络研究 篇3

随着无线通信技术的迅速发展, 在20世纪90年代末期, 软件无线电 (Software Defined Radio, SDR) 的概念广泛流行, 并被引入部分通信产品领域, 其基本思想是以一个通用、标准及模块化的硬件平台, 通过软件编程实现无线电台的各种功能, 把数字化处理 (A/D和D/A变换) 尽量靠近天线, 通过软件算法实现不同的主流无线调制解调算法。软件无线电的出现, 将改变目前基于硬件和面向用途的产品设计方法, 主要依赖软件更新改变硬件配置结构, 实现新的功能。随着软件无线电的进一步发展, 代表第二代技术的认知无线电 (Cognitive Radio, CR) 逐渐受到研究人员及工程师的重视。

认知无线电的概念是Joseph Mitola博士于1999年明确提出, 主要是对软件无线电的进一步深化和发展, 其描述其为“在无线电资源和通信领域, 无线数字设备及相关网络应使用智能计算方法检测用户通信需求, 并根据需求来分配适合的无线电资源、提供最佳的无线电业务”[1]。认知无线电以灵活、智能、可重配置为显著特征, 使用人工智能技术感知外部电磁环境, 并从环境中学习, 能够有目的地实时改变操作参数 (如功率、频率和调制方式等) , 使内部状态适应接收到的无线信号, 从而实现任何时间、任何地点的高可靠通信, 以及对有限频谱资源高效利用。在目前针对CR研究的众多描述中, 美国联邦通信委员会 (Federal Communications Commission, FCC) 提出了一个简化的版本, 该版本建议任何具有自适应频谱意识的无线电都应该被称为认知无线电CR, 基于此他们将CR定义为基于与操作环境的交互、能动态改变其发射机参数的无线电通信系统, 具有环境感知和传输参数自我修改的功能。

CR与SDR二者的主要关注点有所不同, SDR关注的是无线电系统的信号处理方法、功能实现方式, 而CR则需要感知外部环境的变化, 并根据变化调整系统工作参数。从该意义上讲CR是更高层的概念, 不仅包括基本的信号处理方法, 还包括根据相应的任务、规则和目标等进行深一步的推理和高层次的规划功能, 具有一定的自主学习能力。综上所述, CR具有以下特点:对环境的感知能力、对环境变化的学习能力、对环境变化的自适应性、通信质量的高可靠性、对频谱资源的充分利用、系统功能模块的可重构性。

1 认知无线电架构及关键技术

Mitola提出的概念模型如图1所示[1,2], 分为硬件、软件两大部分。软件部分主要有基础软件、智能软件。硬件部分主要沿用基本软件无线电的体系结构, 包括天线、射频、调制解调器、安全模块、基带信号处理以及用户接口部分。天线主要解决无线电信号的接收和发射;射频前端包括无线电信号的放大及必要变换 (A/D数字化处理) ;调制解调器主要处理收发信号的调制解调、信号均衡等问题;基带处理模块主要处理网络中的各种协议、控制等, 实现不同网络的兼容;用户接口部分利用RKRL语言 (Radio Knowledge Representation Language) 实现不同接口服务, 并采用支持关于用户需要的自动推理的方式, 更好地为个人通信服务。

根据图1及相应分析可知, 实现探测并接收外部的射频信号, 需要以下三个步骤:首先是进行频谱感知检测, 分析当前空间的电磁环境及无线电占用情况;其次进行动态频谱管理, 根据当前环境和目标任务, 计算最佳使用频率并输出信号;最后是传输功率控制, 根据当前电磁环境、系统使用频率确定需要发送的功率水平并发射。其中前两个由接收单元完成, 最后一个由发射单元完成。涉及到的关键技术[3]主要分析如下。

1.1 频谱感知技术

频谱感知技术是指用户通过各种信号检测、信号处理的方法, 获取当前无线网络频谱使用信息, 发现谱空穴, 使用户能利用最优化频谱进行通信, 提高谱频的利用率和通信质量[4,5]。

根据数据来源的不同, 频谱感知技术可以分为单节点感知和协同感知。本地频谱感知是指单个认知用户根据本地射频环境, 独立执行某种检测算法进行频谱特性标志, 其检测性能以虚警概率以及漏检概率进行衡量。目前单节点感知技术的研究方向主要集中在匹配滤波、能量检测法和循环平稳特征检测法等方法上, 见表1。

在复杂环境中, 只有部分CR用户能够检测出准确的频谱, 且不能保证检测出的频谱准确性。因此一些学者提出多节点协同的频谱感知方法, 通过频谱检测协作提高其正确性。协同感知是指通过多个用户之间的交互与协作, 综合不同节点的结果并进行判决。协同感知可以在一定程度上克服单节点感知对本地硬件要求高、容易受干扰等弊端, 降低用户对检测灵敏度的要求, 提高用户的捷变能力, 有效缓解噪声不确定性问题。

根据协作网络的构架以及协作的策略, 协作感知方案可分集中式协作和分布式协作。集中式协作方案中一般由一个中心基站和多个参与协作的认知用户组成, 通过专用控制信道将不同用户的本地感知信息传送到中心基站, 统一进行融合处理、最终判决。在分布式协作感知方案中不需要中心站, 简化了认知网络结构, 各协作节点之间可以直接交互和信息共享, 对各自感兴趣的频谱做最终判决。该方案的优点主要是开销成本小。

1.2 动态频谱管理

动态频谱管理 (Dynamic Spectrum Management, DSM) , 其主要目标是通过自适应算法动态分配频率使用, 有效利用RF频谱[6]。频谱管理算法设计主要是以频谱感知技术和功率控制技术为基础, 通过侦测最适合的频谱信道, 选择适应无线环境时间变化特征的调制模式, 根据目标节点可能的接收能力提供源到目标的调整, 通过最佳功率水平发射出去。利用DSM技术可以提高无线通信的灵活性, 合理规划信道使用, 避免主要用户和次要用户之间的冲突, 兼顾公平与效率, 合理共享频谱。

动态频谱管理主要包括频谱的辨认描述、频谱可用性的持续时间以及频谱分配方法等方面, 其中频谱分配主要是根据当前感知到的频谱使用情况, 结合需要接入的频谱节点数目及服务要求, 将适当的频谱通过相应策略分配给一个或多个指定用户节点。分配算法的设计应该以高效性、公平性、有效性以及扩展性为设计目标, 目前的算法研究主要集中在基于图论的方法、基于频谱交易的方法、基于频谱拍卖的方法、基于博弈论的方法四个方面[7]。

1.3 功率控制技术

在通信系统中发射功率过大往往会干扰其他用户, 功率过小又会降低通信的距离和可靠性, 发射功率的幅度必须找到一个适当折中的水平, 因此功率控制是每个通信系统中必须要考虑的问题, 也是下一代CR系统的关键技术之一。传统的通信系统中功率控制的最优化技术主要有拉格朗日松弛法、经典法、二次规划法、博弈论和几何规划法等。CR系统中功率控制的方法主要还是在传统基础上发展, 目前的研究方向主要集中在基于对策论、信息论、博弈论等[8,9]方法上。

在对策论算法设计中, 由于在合作对策中每个用户都试图最大化自己的功率, 无法满足系统要求, 所有主要非合作对策, 可以将多部对策简化为一个随机过程, 从而将问题转化为Markov过程, 进而可以使用传统成熟算法进行分析。基于信息论方法是将系统信道分为多个独立信道, 形成信道矩阵, 通过奇异值分解求出各自信道的奇异值, 根据不同奇异值在发送端分配不同的功率水平, 达到功率传输容量和效率的最大化。采用博弈论的方法适合处理具有多用户的复杂问题, 通过参与用户的相互交互形成众多结合, 并进行融合后生成最佳决策, 能够使问题的争论达到一个均衡点 (即Nash均衡) 。

2 认知无线电在军事通信中的应用

根据认知无线电认知、重构等特点, 使用其既可完成通信功能, 也可实现信道搜索、信息侦察以及信号分析等, 甚至在特定条件下实现对目标信号的测距、定向, 实现频谱感知、信道分配、功率控制等方面的优化。认知无线电是软件无线电的进一步发展, 也是软件无线电与电子侦察、信息对抗的有效结合。这些特点也引起军方特别关注, 从2004年美国国防部高级研究计划局 (DARPA) 就已经提出了以认知无线电为基本思想的下一代无线通信 (XG) 项目, 并颁布了一套新的建议需求文件。XG项目将为无线通信系统提供整套设备, 使得无线通信系统可以动态利用若干暂时未使用的频谱资源, 而不会与现有常规系统和用户产生冲突。

2.1 现代军事通信的特点

现代军事通信与民用通信相比, 有若干相同的手段和方法, 同时有更多不同的特殊要求。首先要求能够抗干扰, 在日益复杂的现代战争条件下, 抗干扰能力已经成为衡量军事通信系统的一项最关键指标, 在某种程度上能够决定军事信息战的胜负。传统的抗干扰技术研究主要集中在信道的优化、调制解调技术、信号处理等方面, 通过扩频、跳频、跳时以及由此衍生出的相关技术[9]提高信道的抗干扰能力。

另一方面, 战场频谱管理也是现代军事通信系统中的一个重要方面。在现代战争中的海、陆、空、天、电磁五维一体的联合作战中, 如何有效管理己方的不同军种、不同盟友之间的通信、雷达、导航以及电子对抗等设备之间的频率规划, 已经成为各国军方极度关注的问题。目前军方大都采用不同使用方分配固定频率, 进行简单的战场频谱管理。该思路需要在战斗开始之前, 由专门机构花费大量时间进行固定频谱规划, 在形势瞬息万变的战争中不容易实现实时更改, 容易造成战机贻误, 并且在实战中也暴露出弊端。

2.2 认知无线电的优势

由于认知无线电的基本思路就是动态利用频谱资源, 因为理论上可以大幅度提高战场频谱利用率, 可以在实际应用中扩大整个通信系统的容量。CR系统经过频谱感知、频谱分配等步骤, 自身能避让固定干扰源, 具有一定的抗干扰能力, 此外还可以通过采用位置感知技术, 通过通信双方相互位置方向的测定, 调整通信波束的方向, 规划定向通信, 进一步增强抑制干扰的能力。

CR不仅能够提高通信系统抗干扰能力, 同时通过适当降低发射功率, 提高了抗截获的能力。由于认知无线电系统具有自学习能力, 在使用中可以对干扰信号进行信号采集和信号分析, 在此基础上选择最合适的抗干扰策略 (如改变通信信道特性、调制方式、功率水平、改变跳频图案等方式) , 实现对干扰信号的主动规避。

在未来的CR通信系统中, 通过频谱感知技术, 能够实现对所处区域的战场所有电磁环境监测及分析, 对各自子系统所需频谱带宽、当前使用频谱有效性等特征进行检测, 从而快速完成频谱资源的自动分配, 例如在实时通信的过程中, 可以根据战场频率使用、干扰等因素自动调整通信频率, 达到最佳通信的效果。

2.3 面临的挑战

目前的军事通信领域的CR研究和应用还处于初级阶段, 存在若干需要解决的问题。

(1) 目前对于CR系统而言大部分研究还仅仅停留在物理层, 对高层次的组网 (包括网络协议、拓扑结构等) 方面的研究还较少, 未能形成使用CR终端的通用标准, 不利于研制方开发互通产品;

(2) 使用终端的小型化设计。未来战场要求单兵终端必须实现体积小、长时间工作等特点, 需要进一步进行小型化、低功耗设计, 以适应各种复杂环境;

(3) 与现役通信设备兼容。预计未来CR终端的成本会比较高昂, 可能在短时间内无法实现大规模装备, 应采用逐步更新换代的策略。这需要新旧两代产品之间能够实现互通兼容, 要求CR终端设计时要兼容我军现役通信装备的大部分频段、调制方式等。

3 结语

CR技术是继SDR之后无线通信领域的下一个新概念, 对其研究还处于初始阶段。虽然CR技术具有独特的优势和诱人的前景, 但目前基础技术领域研究还不够成熟, 要解决许多难题, 例如需要进一步加强CR动态频谱利用的灵活性, 可以尝试将MIMO技术引入CR系统中;需要规范CR技术的专用协议, 如路由协议、终端接口等;CR系统需要强大的重配置能力, 但是目前的硬件平台还不能支持其动态适应无线环境的要求[10]。

由于SDR在美国军方取得相当的成功, 目前各国军方都正在加紧对认知无线电各项关键技术的研究。我国应抓住机遇, 加大研究力度, 力争形成我国相应标准, 并开发出适合军队实际需求的CR无线通信系统及终端设备, 使其能够快速装备部队并发挥其卓越的性能, 提升我军战斗力。

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军事认知通信网络研究 篇4

【关键词】网络新词 认知理论 特点

【中图分类号】G65 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）06-0241-02

前言

网络时代，新词迭出，不断刷新人们对生活的感受，展示人们对客观世界的体验。本文旨在以认知语言学理论来分析流行网络新词，从而理清其产生的背景，网络新词特点和生成机制，及对汉语语言发展的影响。

一、网络新词

网络新词多为风靡的非正式语言，来源多为方言词、外来词，相较传统汉语最大的优势是新奇便捷，能够生动及时反映新生事物和时代潮流。由于每年年末都会进行网络新词评选，加之媒体的聚焦，人们对其认可度逐年增加，并日益成为流行的社会现象。本文选取近两年的网络新词，经对比、统计和分析得出如下结论。

二、网络新词的特点

1.构词方式特点

网络新词包含纯汉字式和非纯汉字式两类，其中以纯汉字式为主体，非纯汉字式也占少量比例，例如最美90后、1314婚潮等。

2.詞性分布特点

网络新词中以名词最多，如“小苹果、炸鸡和啤酒、元芳体”；动词占有一部分，如“且行且珍惜、不作会死”；动名兼类词仅占很小一部分，为“粉”等。

3.词语长度特点

词汇的一个重要特征表现在词语长度上。以2013、2014年为例，总体上三、四字词比例回落，而长短语则持续升温。但三字词语比例仍占优势，这与近两年流行的社会现象紧密相关，例如“土肥圆、萌萌哒”等；四字词比例上升，如“累觉不爱、人艰不拆”等；长短语比例大幅提高与人们期望更复杂的表达有关，如 “有钱就是任性”等。

三、认知语言学视角下的网络新词

1.理想认知模型（ICM）下的网络新词

理想认知模型建立在四大基础规则上，分别为命题规则，意象-图式规则，隐喻规则和转喻规则，而这四个模型规则决定了理想认知模型具有体验性、完型性、灵活性、开放性、选择性、关联性和普遍性这七大特点。

本文以新近流行的网络用语“晒”为例，分析ICM对网络用语的影响。晒是由英语share（分享）谐音而成的，与其本意“置于阳光下”相结合，产生了在网络上与人分享的新意义，从ICM的角度分析，两个词语中英两种语义模型结合后产生的理想化认知模型，是“晒”新语义的理解基础，同时也切合了ICM的体验性。而由“晒”而形成的新词如：晒工资，晒分数等又是ICM完整性、灵活性和开放性的体现。“晒”以形象直观，符合大众追求新意的特点，获得广大网民的热宠，已成为一种时尚语言的表达方法。

2.从隐喻角度看网络新词

现代语言学认为，隐喻是一种认知方式，语言学家George Lakoff将隐喻分为三类：结构隐喻、方位隐喻和实体隐喻。基于这三种隐喻认知机制，网络新词应运而生，具有映射性和合成相似性。

例如：Strawberry Generation（草莓族），该词现在多为1981年后出生世代的一种负面标签，这代人外表光鲜成熟而内心幼稚，受挫性、抗压性差，稳定度低。这里借助隐喻机制，将草莓的特征投射到八零后这代人身上，把其特征表现得淋漓尽致。其他诸如此类的网络新词“布丁族”、“豆腐族”，都是巧妙借助隐喻机制，表达揶揄缺点的新意。

借助隐喻认知机制，人们的认知能力增强，交流与表达形式更加丰富。利用有限的词汇，运用形似、谐音、旧词新解等构词方法，促进网络词汇演变和发展的同时，不断创造新的事物。隐喻的发展，为网络新词的研究提供新的视角，具有重要的意义，词汇的研究也因此迈入新阶段。

3.从概念整合理论看网络新词

王寅认为，概念整合在人类的学习、思维乃至于生活中起着重要的作用。网络新词的不断涌现，正好需要概念整合理论准确地解释这些语言现象。下面以“Pendulum” 词基为例，试用概念整合理论探讨网络新词简洁性的特点。

Pendulum Clan（钟摆族），它描述的是一群工作、生活往返于两座城市之间的新人类。该词简洁易懂，形象生动地描述了这群人的生活状态。Pendulum的含义是“钟摆”，以Pendulum为词基，又衍生出了新词 “Pendulum Effect”和“Pendulum Emotion” 分别简洁而形象的描述了物理学上的钟摆效应和医学上的钟摆情绪，再如“Pendulum dribble”表示“钟摆传球”，指足球运动员交换双脚传球以迷惑对方球员。上述词语均基于Pendulum的基本含义进行概念的整合，以钟摆摆动规律为框架，分别与其他框架或元素进行 “组合”、“完善”和“扩展”，最终得到浮现结构，即简单形象的新的网络新词的词意。

基于概念整合理论，我们能够深入分析简洁的网络词与其潜在的内涵之间的关系。网络新词形象简洁、便捷流行，概念整合得到的引申词义是其关键。不同的使用者在保留其本义的基础上进行概念整合，扩展加工字面意义，赋予其新意，以简洁的形式表述着无尽的可能。

四、结语

本文选取网络新词“晒”、“草莓族”和“钟摆族”，基于理想认知模型，隐喻视角和概念整合理论，分析网络新词特点和生成机制，论证语言的发展是语言使用者和语言环境相互作用的结果，以期运用认知语言学理论，推动汉语言语言的发展。

参考文献：

[1]张丽君，认知语言学视角下英汉网络语言的对比[J]，中国教育学刊，2014（11）.

军事认知通信网络研究 篇5

关键词：网络实时通信,军事应用系统,信息化

随着时代的发展及科技的进步, 计算机网络了广泛应用, 在军事上更是引发了一场以“信息化”为核心的军事革命, 改变了作战指挥方式。实时通信 (R T C, R e a l-T i m e Communication) 已成为现代作战指挥的前提条件, 成为部队战斗力的决定性因素。本文将就如何依托军事网络, 综合应用计算机网络、多媒体通信、网络安全等多种技术建立我军的网络实时通信系统, 以加强部队的信息化建设, 进而提高我军的现代作战指挥能力。

1 网络实时通信的原理剖析

实时通信 (RTC, Real-Time Communication) 早期是一种在设备与设备之间实现的同步、实时的信息传递、数据交换的通信技术, 主要专用于一些工业自动控制系统中。本文所研究的“网络实时通信”是指基于计算机网络实现的人与人之间的实时通信方式。

网络实时通信的基本原理就是基于TCP/IP和UDP达成网络通信, 前者是以数据流的形式, 将传输数据经分割、打包后, 通过两台机器之间建立起的虚电路, 进行连续的、双向的、严格保证数据正确性的文件传输协议。后者以数据报的形式, 对拆分后的数据的先后到达顺序不做要求的文件传输协议。

进行网络实时通信时, 信息量较少时, 如:文字信息, 主要使用UDP协议进行发送和接收“消息”, 首先登录联接到提供实时通信的服务器上, 如打开QQ软件连接到“腾讯”的主服务器上, 在主服务器上查看在线用户名单, 选定用户通信时, 如果你和对方的连接比较稳定, 通信内容以UDP方式在计算机之间实时地传送。如果连接不是很稳定, 主服务器会进行存贮转发, 实现近实时的传送[1]。当信息量较大时, 如语音、图像信息, 主要使用TCP/IP数据流方式, 建立相应的数据链路达成稳定、顺畅的通信。

2 基于网络实时通信的军事应用系统

着眼理论联系实际, 为开发利用网络资源, 提高网络应用效能, 服务保障部队的各项工作, 促进部队的信息化建设, 为了使网络实时通信能够真正为军事工作、为部队建设服务, 为了增加其可行性、可操作性, 基于以上研究与分析, 本文详细设计了网络实时通信的军事应用系统。

2.1 系统的结构

系统主要依托现行的军网环境, 由本地和远程两部分构成, 本地由系统服务器组与内部用户组成局域网 (或内联网) , 远程为外部用户, 通过全军网联入本地局域网进入本系统。本地局域网联入网络安全中心, 通过网络安全中心进行网络安全管理。如图1所示。

2.2 系统的工作方式

系统主要采用C/S (Client/Server, 客户机/服务器) 有中心模式和P-P (Peer-toPeer, 点对点) 无中心模式, 既增加系统的可靠性, 又方便用户使用。

C/S为主要模式, 该模式为综合服务、强管理模式。由服务器提供多种功能服务与管理。用户须首先提出申请, 经管理部门批准后, 通过服务器设置用户信息。用户启动后, 通过服务器进行身份认证, 而后进入软件, 操作各种功能。P-P为辅助模式, 该模式为简易应用、弱管理模式, 当无服务器、服务器不工作或特殊情况下不宜使用服务器时, 用户可直接进入软件, 在网络上搜索同类用户, 达成通信[2]。

此外, 系统大量功能与服务由服务器端提供, 服务器端由指挥自动化的专业人员 (或指定的专门人员) 安装、操作、管理和维护, 用户无需关心。

2.3 系统的TCP/IP实时通信方式

在TCP/IP网络环境下, 基本的通信方式有两种:虚电路和数据报。前者支持点对点可靠通信, 每次可传送0~64k甚至更多, 但它的处理速度较慢;后者处理速度快, 每次可传送0~512字节数据, 但不能保证信息的安全到达。

因此, 考虑到要实时传送多媒体的数据量较大, 系统实时性要求较高的因素, 拟采取下面方案:对控制、命令、简要文本信息, 采用数据报方式, 并增加应答/超时重发机制, 以保证数据的安全到达;对于数据量较大的信息, 以虚电路方式传送, 虽然要经历虚电路建立、拆除等过程, 对速度有一定影响, 但一旦建立, 就能连续使用这条虚拟链路, 而且较大的分组长度使得传输次数减少, 再加上能够实现多条链路共存, 使得整体的传输效率较高。

2.4 RTP/RTCP实时传输协议

基于TCP/IP协议的实时传输协议RTP (Real-time Transport Protocol) 被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作, 提供时间信息和实现流同步。RTP通常使用UDP来传送数据, 也可以在TCP或ATM等其它协议上工作。

当应用程序开始一个RTP会话时将使用两个端口:一个给RTP, 一个给RTCP。RTP不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制, 也不提供流量控制或拥塞控制, 它依靠RTCP提供这些服务。通常RTP算法并不作为一个独立的网络层来实现, 而是作为应用程序代码的一部分。实时传输控制协议RTCP (Real-time Transport Control Protocol) 和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。在RTP会话期间, 各参与者周期性地传送RTCP包[3]。RTCP包中含有已发送的数据包数量、丢失的数据包数量等统计资料, 因此, 服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率, 甚至改变有效载荷类型。

2.5 系统的安全性

本系统为军事应用系统, 所传输、存贮、处理的信息有较高的安全保密要求, 拟对系统采取如下安全性设计。

(1) 软件开发按照安全保密要求的不同, 设“作战指挥”、“日常办公”、“个人交流”等不同版本, 按不同的权限在不同的时机场合使用。

(2) 联入全军网、编有指挥自动化工作站的单位, 将系统服务器设在指挥自动化工作站;没有自动化站的单位自建网的应建立相应的网络安全环境, 将服务器设在相应的网络安全环境中。

(3) 限定网络范围, 单位内部使用应限制在与外部网隔离的局域网中。需要跨网使用时, 网络信息传输要进行相应的加密处理, 网络上要使用军队专用的网络密码机、防火墙、反病毒等安全措施。

(4) 用户必须经申请、批准后方能使用, 且必须限定使用期限。在部队作战、演习及重大活动时可通过配发IC卡进行身份识别, 在IC卡中设有固定的用户编组、功能权限及使用期限等。

(5) 对用户实施系统内与系统外多重身份验证, 系统可按设置记录、跟踪、监测用户活动, 对用户操作的一些系统所限制、禁止的功能操作可发出告警。

(6) 通过网络安全中心, 基于现有全军网络安全管理平台, 实施对系统实施全面安全管理。

(7) 所有操作使用、维护、管理人员, 必须经专门的网络信息安全方面的培训。

(8) 建立相关安全管理制度, 加强安全管理教育, 提高官兵的安全管理意识, 严格按制度管理。与部队的管理工作结合起来, 常抓不懈。

3 结语

总之, 利用网络实现文本、图表、语音、图像实时传递及多方资源共享给网络通信技术带来了一场新的革命。网络实时通信已经在互联网上形成了与信息浏览、电子邮件等到主流业务, 而在军队网络业务中, 仍然是以信息浏览、电子邮件为主, 网络实时通信这项新业务无论是从相关的理论研究、制度规定, 还是实际应用都很难找到。因此, 我们就更有必要对于网络实时通信在军事的应用加以研究, 开发利用这项技术为军事服务。

参考文献

[1]徐小岩.通信部长在全军通信与指挥控制系统建设发展研讨会上的讲话[C].军队指挥自动化, 2004, 5:3～4.

[2]蒋丽娜.网络实时通信的实现[J].今日湖北 (理论版) , 2007 (3) .

军事通信抗干扰技术研究综述 篇6

一、传统抗干扰技术1.1扩频

扩频技术是使用较为广泛的一种通信抗干扰技术, 其主要特点是功率谱密度较低、能够较好的伪装信息、具有一定的抗干扰能力。扩频技术又包括直扩、跳频、跳时和混合扩频等。 (1) 直扩技术是将通信信号用伪扩码扩展成宽带信号后进行传输、在接收端对其进行相应的解码恢复, 其特点是信号谱密度较低、伪装后难于侦听; (2) 跳频是应用最为广泛的一种直扩抗干扰技术, 其效果也较为理想, 它的基本原理是将通信信号同伪随码融合后, 离散地控制发送频率, 从而使得信号发射的实现随机跳变。 (3) 跳时技术是利用伪随码随机的选择信道工作时间, 即时分技术, 跳时的技术优势在于它可以通过相应的算法反馈来躲避干扰。 (4) 目前应用较广泛的混合扩频技术是DS/FH体制, 这种体制能够获得较大的处理增益、具有截获率低、隐蔽性高等优点。

1.2自适应干扰抑制

所谓自适应干扰抑制指的是系统通过对侦听信号的测量, 结合自适应算法和信号处理等方法, 实现通信系统结构的优化, 使得通信系统能够灵活地适应通信环境的变化, 从而保持较高的性能。自适应的主要研究领域包括自适应天线技术、功率控制和信道选择等。 (1) 自适应天线技术即通过对干扰信号的监测, 通过调整相控阵天线单元的距离和电流相位, 使得通信信号能够以最大波束方向进行发送。 (2) 功率控制是指通过侦测干扰的电平信号来调节发送端的发送功率, 这样做的主要目的是在满足抑制干扰的同时降低通信功率, 也减小了对邻近友台的干扰。 (3) 自适应信道选择技术类似于跳频技术的原理, 通过侦测攻击的干扰信号的类别和特点, 实现通信信号发送方案的自动优化。

1.3猝发通信

所谓猝发通信即将通信信号存储在发送端, 在某个合适的时间将其以高于正常速率的速率猝发出去, 接收端在接收到这些信号后, 将这些信号以正常速率恢复, 猝发通信的优势在于其随机性和发送瞬时性。

1.4纠错编码

纠错编码技术是通信信号抗干扰的容错技术, 通过数字信号技术增加信号的冗余度, 降低单位存储内的信息量, 这样则可以通过纠错编码的纠错能力实现信号错误的修正, 从而达到降低干扰的目的。

二、抗干扰技术发展趋势

通过对各国相关研究的调查, 可以发现军事通信抗干扰技术的发展趋势主要集中在提高跳频速率、抗阻塞干扰、扩展频段和综合干扰技术等方面。

2.1跳数变速跳频

跳频抗干扰技术已经成为军事通信中应用较为广泛、性能较为稳定的一种技术, 其研究方向主要集中在提高跳数和变速跳频两个方面。变速跳频是对抗干扰的有效措施之一, 在20世纪初此项技术就被各国研究人员所重视, 但当时通过信令实现的半自动或有限种变速并没有实现真正的准变速跳频。

2.2抗阻塞干扰

抗阻塞干扰技术是以提高跳数为代价的, 当通信信号的传输速率提高, 传统的跳频跳数已经难以满足设备的需要, 这就相对地形成了慢跳频。目前研究的主要成果包括将自适应信道选择与跳频结合应用的短波信号, 并通过LQA链路质量分析技术选出最佳的频率表生成机制。

2.3扩展频段

扩展频段的好处在于不仅可以扩大通信链路的容量, 也有益于消除跳频通信的抗阻塞干扰, 扩展频段的措施主要包括拓宽已有频段和发展多频段。

2.4综合抗干扰技术

当各项电子对抗措施和特殊环境对抗技术都得到长足发展的基础上, 为了保障军事通信的安全可靠性, 各国已经开始致力于集多种抗干扰能力与一身的综合性对抗设备。

三、结语

随着数字电子技术的发展, 现代军事通信设备的抗干扰能力已经发展到了一个很高的水准, 但随着同样得益于电子技术发展的干扰技术与设备的研究成功, 军事通信领域的电子对抗将更为激励, 因此为了确保在电子战战场的通信隐蔽与安全性, 军事通信抗干扰技术的研究道路还很长, 目前最新的研究方向集中在综合抗干扰、通信网间电磁兼容等方面。

摘要：军事通信是电子战争的血脉, 是确保战争优势的重要环节, 因此, 要保证军事通信链路的安全与抗干扰能力就显得尤为必要。本文通过查阅相关资料, 简要阐述了军事通信抗干扰技术的基本组成和发展趋势。