（教育技术学专业论文）ais系统设计及实现探讨.pdf

图、电路原理图和p c b ，介绍了各组成部分的具体功能和详细接口。在软件 上， 讲述软件结构， 采用一种嵌入式操作系统思想作为底层软件编写的指导， 给出了总的软件框架，并进行了细分;而且详细地分析了关键部分的软件流 程，给出了具体的流程框图。 接着讨论了h d l c( 高级数据链路控制协议)的原理及用 c p l d实现。 用v h d l 描述了h d l c的基本功能结构， 通过在s y n p l i c i ty中综合， 生成寄 存器传输级网 表文件， 然后在ma x p lu s 中 进行仿真。 最后对本次毕业论文设计工作进行了总结。 关键词:a i s , o s i , t d ma，嵌入式系统，v h d l ab s t r a c t a u t o m a t i c i d e n t i f i c a t i o n s y s t e m , s h o rt f o r a i s , w h i c h b a s e d o n t d ma t e c h n o l o g y , i s a k i n d o f w i r e l e s s c o m m u n i c a t i o n s y s t e m i n ma r i n e , b e m a i n l y u s e d i n i d e n t i f i c a t i o n b e t w e e n s h i p s , b e t w e e n s h i p s a n d v e s s e l t r a f f i c s e r v i c e ( v t s ) . . i n t h e p u l s e o f i n t e r n a t i o n a l t e l e c o m u n i o n ( i t u ) , i n t e r n a t i o n a l ma r i n e o r g a n iz a t i o n ( i mo) a n d i n t e rn a t io n a l a s s o c i a t i o n o f ma r i n e a i d s t o n a v i g a t i o n a n d l ig h t h o u s e a u t h o r i t i e s ( i a l a ) , a i s i s b e c o m i n g a s t a n d a r d i n ma r i n e , n a m e d i t u - r m . 1 3 7 1 . a i s t r a n s p o n d e r s a r e i n t e n d e d t o a u t o m a t i c a l l y p r o v i d e o w n i n f o r m a t i o n s u c h a s s h i p i d e n t i t y , t y p e , p o s i t i o n , c o u r s e , s p e e d , n a v i g a t i o n a l s t a t u s a n d s a f e t y - r e l a t e d i n f o r m a t i o n t o a p p r o p r i a t e l y e q u i p p e d s h o r e s t a t i o n s , o t h e r s h i p s a n d a i r c r a ft , a n d a i s a l s o c a n r e c e i v e s u c h i n f o r m a t i o n f o r m s i m i l a r ly f i tt e d s h i p s . t h u s a i s c a n a u t o m a t i c a l ly m o n it o r a n d t r a c e n e a r b y s h i p s , it i s p r o p i t i o u s t o m a n a g e s h i p s i n ma r i n e a n d s a i l s a f e l y . a i s c a n w o r k b y a n y o n e o f t h e t w o m a n n e r s t h a t a r e d s c ( d i g i t a l s e l e c t i v e c a l l ) a n d b r o a d c a s t in g . t h i s p a p e r p r i m a r i ly r e s e a r c h e s t h e a i s w h i c h a d o p t s t h e b r o a d c a s t i n g b e tt e r a p p l i e d i n f u f u r e . i t i s s e t t l in g h a r m o n i o u s c o m m u n i c a t i o n a m o n g s h i p s e q u i p p e d a i s t h a t i s t h e k e y t o a c h i e v e t h e a i s a d o p t i n g b r o a d c a s t i n g s o t d ma ( s e l f - o r g a n i z e d t i m e d i v i s io n mu lt i p l e a c c e s s ) w o u l d b e b r o u g h t f o r w a r d a c c o r d in g t o t d m a t h i s p a p e r p u t s f o r w a r d a s e t o f h a r m o n io u s c o m m u n ic a t i o n w a y b a s i n g o n s t d ma . t h e r e a r e f i v e p a rt s i n t h e a rt i c l e : 1 s t , i t r - r m. 1 3 7 1 i s i n t r o d u c e d a n d a i s c o m m u n i c a t i o n m o d e l i s a n a l y z e d . r e f e r t o o p e n s y s t e m i n t e r c o n n e c t r e f e r e n c e mo d e l ( o s i ) , a i s m o d e l i s d i v i d e d t o f o u r l a y e r s : p 冲s i c s l a y e r , d a t a l i n k l a y e r , n e t w o r k la y e r a n d t r a n s p o rt l a y e r ; 2 n d , d e t a i le d i m p l e m e n t a t i o n h a r d w a r e d e s i g n m e n t i s b r o u g h t f o r w a r d , i n c l u d i n g b l o c k d i a g r a m , c i r c u i t s c h e m a t i c s a n d p r in t e d c i r c u it b o a r d ; 3 r d , t h e r e a r e t w o s e c t i o n s i n t h e p a rt , s o ft w a r e a r c h i t e c t u r e i s e x p a t ia t e d i n t h e f i r s t s e c t i o n , a n d s u b - p r o g r a m fl o w c h a rt s a r e p r o v i d e d i n t h e s e c o n d s e c t i o n ; 4 t h , t h e p r i n c i p l e a n d im p l e m e n t a t i o n o f h i g h d a t a l i n k c o n t r o l ( h d l c ) i s d i s c u s s e d .t h e a r c h i t e c t u r e o f h d l c i s d e s c r i b e d b y v e r y h i g h s p e e d i n t e g r a t e d c i r c u i t h a r d w a r e d e s c r i p t i o n l a n g u a g e ( h d l c ) . s y n t h e s i z e d b y s y n p l i c i f y 7 1 0 , i t c a n b e s i m u l a t e d i n ma x p 1 u s 1 0 , a n o t h e r k i n d o f v h d l t o o l . . 5 t h , s u mma r i z e t h i s a rt i c l e . k e y wo r d : a i s , o s i , t d ma， e m b e d e d s y s t e m , v h d l 第一章 绪论 1 . 1 a i s概述 自 动识别系统 ( a i s ) ，也称全球无线电应答器系统，是近年来几个国际 组织， 特别是国际海事组织 ( i m o ) 、国际航标协会( i a l a ) 、国际电 信联盟 ( i t i - r ) 共同研究的成果 0 a i s的目 的是使所有安装了无线电应答器的船舶之间 “ 看得见” 。船舶 之间“ 看得见” ， 意味着不须人为介入便能够连续交换重要的航行数据， 包括 当前航行状态和动态信息。信息中最重要的数据包括船籍、船位、航线、航 速、 航向、 转向速度等。 当这些信息可自 动、 连续地传送给所有船舶时， a i s 就可称为无线电自动识别系统. 由 于a i s 使用海上移动v h f 波段交换数据，所以a i s 设备的成本相对 于雷 达设备要低， 然而它的“ 可 视” 范围却 几乎等于雷达2 1 发报船发出的两段信息之间的时间间隔， 将随着船速的增加而自 动减少， 如果船舶正在做机动航行，信息间隔则进一步减少。例如，当船舶停港或抛 锚时信息间隔为数分钟，船舶在高速行驶时，信息间隔为两秒。 由于这种特性，a i s将为船舶提供一种有效的避碰措施，并极大地增强 雷达功能。而且，由于安装a i s 的船舶的航行信息都是在 “ 空中”传播，因 此当地海上交通服务 ( v t s ) 站也可以收到。为处理a i s 信息，v t s 只需配 有a i s 基站， 操作员无须逐个查询船舶， 利用a i s 就可以获得所有装有a i s 船舶的完整的交通动态。由于a i s 完全独立于雷达，也就是说，基于a i s的 v t s 无须安装雷达， 因此， a i s 技术对v t s 操作的长期作用， 其效果不可估 量3 1 最后，如果将定期船和固定航线的相关信息经常或者按需加在传送信息 中，a i s将成为一种船舶报告系统。这些附加的信息包括船舶呼号、船名和 实际吃水等等。 硕士学位论文 n 1 a sl f r s in u ns 上述三个应用领域组成了a i s的整体思想， 也是i mo对它的定义的依据: a i s 是一种船上改善避碰效果的方法。 a i s 是一种不用雷达即使v t s获得交通状态的方法。 a i s 是一种制定船舶报告计划的方法14 1 ， .2 a i s的产生与发展 i mo和各国主管部门通过制定和实施避碰规则， 规定强制配备必要的助 航设备，建立v t s .船舶报告制度等措施来管理船舶的安全航行，但船舶的 碰撞事故还是屡屡发生。为了进一步提高船舶安全航行的性能，有关机构和 厂商对助航设备进行了不断的研究和开发，当今通信技术和计算机技术的飞 速发展，为这方面的研究和开发提供了技术上的保证，a i s就是依托了这些 技术发展而成的。 在以往的海上船舶碰撞事故中， 出现过多起由于v h f 设备操作问题和语 言交流上存在的问题而不能及时沟通和了解对方船舶的信息与操作意图，最 终导致碰撞事故发生的案例。 在限制水域或v t s 作用区域， 控制中心通过无 线电话询问或由船舶用无线电话向控制中心报告而获得船舶的信息后，再用 人工方式将船舶信息输入v t s 监控系统以实现对船舶的跟踪管理。 由于采用 人工方式向系统输入信息， 对船舶来往密度较大的v t s 作用区域的控制中心 来说，不仅工作强度大，而且易出现操作上的差错， 有时因出现盲区而丢失 目 标。 针对上述情况， 欧美一些国家在9 0 年代前后， 着手开展了关于自 动获 得船舶信息和航行状态技术的探索和研究。 较早的一种方法是基于v h f d s c技术开发而成的，称为 “ 自 动应答系 统 ( t r a n s p n d e r s y s t e m ) 。 其 基 本 方 法 是 在7 0 频 道 上以 数 字 选 择 呼 叫 ( d s c ) 方式自 动发出询问信息， 接收到询问 信息的 接收机( 装在船舶或岸台 上的a i s 设备 ) 根据询问方要求的频道， 将本船的识别码、 船名、 船位、 航向、 航速、吃水等信息自 动传给询问方， 这样便实 现了自 动应答功能 ( 其中 船舶 识别码和船位信息是必需传送的，它在设备安装时己存入:船位信息来自 g p s ， 通过数 据接口 连 接在发射设备上) 。 在v t s作用区 域， 岸上设备 不断 z 硕士学位论文 ma s l e a s川 s i sm k3 , f 向周围区域发出询问信号，区域内的船舶在接收到询问信号后便自 动依次向 岸上设备发回各类信息，这些信息自 动输入 v t s设备。 v t s控制中心通过 v h f 将这些信息用广播方式播发， 凡配有这种设备的船舶都可接收到， 并可 在电子海图上显示出来，驾驶人员可在电子海图上看到周围船舶的船位、船 名、航向、航速等信息。此外，系统还可进行数字通信和语音通信。由于新 技术在 v t s中的运用，增加了系统的功能，使之成为 “ 增强型v t s 。与此 同时， 一种在v h f 频道上， 用欧洲数字集群标准的技术来实现自 动应答功能 和通信功能的研究也相当成功。在 i mo正式公布 a i s的性能标准之前，上 述系统己在欧美一些国家得到应用。 i mo很重视这项新技术对安全航行的作用，在 1 9 9 5年 1 1月 2 9日的 7 4 s o l a s 公约缔约国政府会议上， 通过了一系列决议， 其中的决议9 是关于 自 动船舶识别应答器/ 收发系统 。 在该决议中， 肯定了 这种装置“ 将极大 地提高航行安全性” ， 并提出: 尽快制定该装置的操作要求和性能标准， 审议 通过该装置系统配置的 s o l a s公约修正案;同时请国际电信联盟制定该装 置的技术标准和合适的频率。 1 9 %年， 在i mo航行安全分委会4 2 次会议上， 审议了技术小组提交的 使用v h f d s c技术的船用自 动识别系统装置的 性能 标准草 案， 并 将该系 统简称为“ a i s ( 5 ; 同 年， 在海安 会的6 7 次 会议上 同意把a i s作为今后需实行的方案来考虑。1 9 9 7 年i mo的航行安全分委会 举行了4 3 次会议， 会上通过了 关于全球船载自 动识别系统( a i s ) 性能标准 的建议案 。这次会议简报对 a i s的功能作了描述，称该系统 “ 满足以下需 要:船对船模式的避碰: 港口国获得船舶和它所运货物的信息; 作为 v t s 的 工具”1 . 1 9 9 8 年i m o的 海安 会批准了 该建议 案。 1 9 9 9 年航行安全 分委会4 5 次会议最后确定了 对s o l a s 公约第五章的修订( 按程序， “ 新五章” 需在2 0 0 0 年1 2 月海安会的7 3 次 会议上通过最后批准) ， 并确定了 航行于国 际航线的3 0 0 总吨以上船舶和公约国航行于国内航线的5 0 0 总吨以上的船舶， 将从2 0 0 2 年7 月1 日 起到2 0 0 8 年7 月1 日 分阶段执行配备a i s 设备的规定 2 0 1 为了规范和统一系统技术标准和频率资源的合理使用，国际电信联盟 ( i t u ) 曾 于1 9 9 2 年出 台t 建 议 案i t u -r m .8 2 5 o w r c - 9 7 ( 1 9 9 7 年 世 界 无 3 硕士学位论文 m.a s i nz s l 7 i e s i s 线电 行政大会) 批准将v h f 8 7 和 8 频道拆为单工频道， 其中的1 6 1 .9 7 5 m h z 为a i s 1 频道，1 6 2 . 0 2 5 m h z 为a i s 2 频道 7 l 。国 际电 信 联盟无线电 通信第八 研究组经过激烈的讨论后， 在1 9 9 8 年提出了一份 海上v h f 波段使用t d m a 的船用自 动识别系统( a i s ) 的 技术特性的建议案， 该建议案采用 s o t d m a 系统用于船舶间的航线监督及安全、船舶报告、v t s应用等，并己被 i mo 所 采 纳 8 1 a i s作为强制性要求，已经被列入 s o l a s公约船舶修正案的第五章。 i m o分管航行安全的分委会( n a v ) 在1 9 9 8 年7 月的 会议上建议， 从2 0 0 2 年 起， 所有3 0 0 总吨以 上的新造船舶和客轮都必须安装a i s 设备9 1 。关于己 营 运船舶的强制性要求将于下次n a v会议讨论。 实施这一要求的前提， 是用a i s 的性能标准来规定a i s 的最低操作要求。 目前这一标准已经制定。 国际电信联盟 ( i t u - r ) 在 1 9 9 7 年召开的国际无线电 通信研讨会上，已 将 两个海上移动 v h f 通信频率分配给 a i s ，如果某个海区设置不同的v h f 频 率，则要将相应的频率分配给a i s o 1 。由 此可见， 频率条件也予以 满足。 由于国际航标协会( i a l a ) 的支持， v h f 的国际 标准已由i t u - r制定。 该 标准在1 9 9 8 年7 月己由i t u - r 第八工作组通过。 同时， 国际电工委员会( i e c ) 已开始着手制定a i s 设备的电工技术标准。而且， i e c也开始提供对a i s 设 备进行认证的标准。 ， .3 研究a i s的意义 过去几年中，国际间在无线电a i s 方面的交流主要集中在基本要求上。 现在将开始讨论具体的技术性的操作性和问题，诸如要保持足够的灵活性以 备将来扩展之需要， 技术方案应如何选择， a i s 应用于局域v t s 前景的全面 评估，以及将无线电应答器应用到船舶或 v t s设备时的具体任务。 勿庸质疑，如果a i s 的设想得到实现，必将极大地促进船舶交通管理的 安全和效率，并使v t s 操作更加经济、更加有效。 1 9 9 9 年航行安全分委会4 5 次会议最后确定了对s o l a s 公约第五章的修 a 硕士学位论文 ma s te r s l i i e s i s 订( 按程序， “ 新五章” 需在2 0 0 0 年1 2 月海安会的7 3 次 会议上通过最后批准) ， 并确定了航行于国际航线的 3 0 0总吨以上船舶和公约国航行于国内航线的 5 0 0 总吨以上的船舶，将从2 0 0 2 年7 月 i日 起到2 0 0 8 年7月1 日分阶段执 行配 备a i s 设 备的 规定 19 1 总重为3 0 0吨位的并且行驶国际航线的船舶，总重为5 0 0吨位的不行驶 国际航线的货船，任何大小的客船都要求安装a i s . 据调查，在国际上，美国和瑞典已经有公司开发出了对应的产品，可是 在我国，目前研究开发a i s 系统的单位及研究机构很少。 对此系统进行技术 跟踪有助于跟上国际a i s 发展的趋势， 如果有公司合作进行相关产品的开发， 将填补国内空白，在市场上也有十分广阔的前景。 硕士学位论文 iv i a s i e r s t i i i : s i s 第二章 a i s的通信模型 a i s的技术特性遵循i t u - r m. 1 3 7 1 国际标准，在1 t u - r m. 1 3 7 1 中，参 照 o s i( 开放式系统互连)模型，a i s通信模型分为四层:物理层、数据链 路层、网 络层和传输层 i i i ，如图2 -1 所示。 传送 层 网络层 数 据链路层 物理层 接收机 1 发射机 1 / 2 接收机 2 图2 一1a 工 s 通信模型 2 .， 物理层 最底层称为物理层( p h y s i c a l l a y e r ) ， 这一层负责传送比特流，它从第二 层数据链路层( ddl) 接收数据帧，并将帧的结构和内容串行发送即每次发 送一个比 特， 然后这些数据流被传输给dll重新组合成数据帧f 1 2 1 从字面上看， 物理层只能看见0和1， 它没有一种机制用于确定自己所传 输和发送比特流的含义， 而只与电信号技术和光信号技术的物理特征相关。 这 些特征包括用于传输信号电流的电压、 介质类型以 及阻抗特征， 甚至包括用于 终止介质的 连接器的 物理形状3 1 1 对于物理层， 人们常常有这样的误解: 就是认为物理层应该包括所有产生 或发送通信数据信号的机制。其实并非如此， 物理层只是一个功能模型，是一 种处理过程和机制， 这种过程和机制用于将信号放到传输介质上以及从介质上 收到信号。 它较低层的边界是连向传输介质的物理连接器， 但并不包含传输介 质。 a i s 的传输介质是v h f 数据链， 除非经政府管理部门另行规定， 数据传输的 信道缺省设置为a i s 信道1 和a i s 信道2 。表2 -1 概括了a i s 物理层的性能要求。 表2 一1 a i s 物理层性能要求 符号 参数名称i 最小值 最大值 p h . r f r地 区 频 率 1 5 6 .0 2 5 m h z 1 6 2 .0 2 5 m h z p h . c h s信 道 i旬 隔1 2 . 5 k h z 2 5 .o k h z p h .a i s 1 a is 信 道 11 6 1 . 9 7 5 m h z 1 6 1 .9 7 5 m h z ph.ai s 2a i s 信道2 1 6 2 . 0 2 5 m h z 1 6 2 .0 2 5 m h z ph. chb 信 道 带 宽 1 2 . 5 k h z i 2 5 . o k h z p h 一 b r 比 特 率i 9 6 0 0 b p s9 6 0 0 b p s p h . t s 引 导 序 列一2 4 b it 3 2 b it p h .t s t发 射 机 稳 定 时 间1 . o m s1 . o m s p h .t x p i发 射 机 输 出 功 率 2 w 1 2 .5 w 在物理层中，还定义了一些常数，如表2 -2 0 表2 一2 a i s 物理层常数 符号 参数名称 数值 p h. de 数 据 编 码 n r z i p h. f e c 前 向 纠 错 不 用 p h. i l 交 织1 不 用 p h . b c 位 扰1 不 用 p h . m o d调 制 g m s k / f m 其中，n r z i 为反向不归零编码，g ms k / f m为调频高斯滤波最小频移键控。 2 . 2 数据链路层 数据链路层详细地说明如何将数据分组，以完成数据传送过程中的错误 检测和纠正，保证数据正确地传送。数据链路层包括三个次层:媒介访问控 制 ( m a c ) 层、数据链路服务 ( d l s )层和链路管理实体 ( l me ) 层3 4 2 . 2 .，媒介访问控制层 ma c层提供联接数据发送介质的方法，即v h f 数据链，所采用的是有 共同参考时间的时分多址( t d m a ) 联接法。 m a c 提供的重要服务就是t d m a 联接的同步。 t d m a的同步通过下述同步状态的计算来实现: 通用协调时 ( u t c) 直接计时。 能以符合要求的精确度直接采用u t c计 时的台站应将其同步状态调至u t c直接计时状态; 通用协调时 ( u t c)间接计时。当设备不能直接获取u t c ， 但能接收到 其它采用u t c直接计时的台站， 则应该调至与这些台站同步。 然后应将 设备的同步状态调至u t c间接计时状态。 无论对于多少层的间接同步来 说，该状态都应是正确的。 与基地台同步 ( 直接或间接) 。如设备无法采用u t c直接和间接计时， 但能接收从基地台发射的信息，则应将其调至与能接收的台站数量最多 的基地台同步。 接收台的数量应包含在s o t d ma的通信状态中。 经过这 样的同步调整的台站应将其同步状态调至基地台同步状态。无论对于多 少层的基地台同步来说，该状态都应是正确的。当设备接收到儿个接收 台数量相同的基地台发送的 信息时， 应选用海上移动服务识别码( m ms i ) 最低的台站作为同步基地台。 与移动台同步 ( 直接或间接) 。如设备无法采用u t c直接和间接计时， 周围也没有基地台，但能接收其它移动台发射的信息，则应将其调至与 能接收的移动站数量最多的移动台同步。接收台的数量应包含在 s o t d m a的通信状态中。 经过这样的同步调整的台站应将其同步状态调 至移动台同步状态。无论对于多少层的移动台同步来说，该状态都应是 正确的。当设备接收到几个接收台数量相同的移动台发送的信息时，应 选用海上移动服务识别码 ( m m s i ) 最低的台 站作为同步移动台 x3 6 对于发射站来说，其同步过程如图2 -2 0 硕士学位论文 n i a s i l r s i l i g s i s 发 射站同 步 序列 : 否只接收盯c- 计时的同步站2 发射站是否为基地台? +n 发 射 速 度 更 新 为 m a c .s y n c b a s e r a te 交 替 发 送 按 时 的 位 置 报 告 和 日 丁 c 时 间 否为接收数里庵 胜 1m k s i 最 小的 台站? m a c .s y n c iw t l. r a te 了 飞 替 发 送 按 时 的 位 置 报告 和 u 下 c 时间 图2 - 2发射站同步 对于接收站来说，其同步过程如图2 -3 . 接 收 站同 步 序 列 重新同步时隙 相位计时器 发射站是否为基地台? 时隙相位同步 否为接收数量最r 6 a 1 s i 最小的台站? 时隙相位同步 和帧同步 图2 -3接收站同步 每一t d m a帧为一分钟， 可分为2 2 5 0 个时隙( 1 4 1 。 每个时隙的 状态有以 下 4 种: 自由状态:表示该时隙在台站自 身的接听范围内没有被采用，可作为台 站本身的候选时隙: 内部分配状态:表示该时隙己 经分配给台站本身，可用作数据传输; 外部分配状态: 表示该时隙己经分配给其它台站， 不能为台站自 身所用; 可用状态:表示该时隙己经分配给一个远距离台站，有可能作为复用候 选时隙; 2 . 2 . 2数据链路服务层 ( d l s ) d l s 次层提供下列服务: 数据链路启动和复原: 数据发送; 错误检测和控制12 6 1 . 在ma c层的基础上，l d s 应当起到监听、 启动、复原数据链的作用，当 时隙被标注为自由或外部分配状态的时候，表明设备本应处于接收模式，并 负责监听是否有其它数据链用户出现， 这也适用于被标注为可用及不能被台 站用来发射自 身信息的时隙。 数据发送应采用面向比 特的协议，该协议应当 根据 i s o / i e c 3 3 0 9 1 9 9 3 分 组 结 构的 定 义中 所 规定的 高 级 数 据 链 路 控 制规 程 12 1 ( h d l c ) ， 见图2 - 4 e 0 2 3 1 9 921 5 2 2 3 引导 序列 ! 开始标记数据 帧校验 序列 结束标记 图2 -4 h d l c 帧结构 在数据发送中，位流应受位填充控制，这表明一旦发现输出位流中连续 出现5 个以上1 时，应插入1 个0 ，这适用于除了h d l c开始和结束标记之 硕士学位论文 ma s 1 i r s i i i e s l s 外的任何位。 分组自 左向右， 除引导序列以外， 这一结构应该同普通的h d l c 结构完全一样。 采用引导序列的目的是为了对v h f 接收机进行同步调整， 预 设的分组总长度应为 2 5 6 b i t ，相当于一个时隙。 t r a mi n g s e qs ta r tf la g 口 a t af c s e n df la g 队f f e r l尸一c ci r产 t 2 3 口1 4 .22j - 二 2 4 l 25 l 厂 i t o t 1 图2 -5一个时隙内预设数据分组的时间分配 引导序列为交替的0 和 i 组成的位组合，在发出开始标记之前，应先发 射2 4 b i t 的引导序列，由于采用n r z i 编码，所以这一位组合还要进行修正。 开始标记的长度为 8 b i t ，其作用为检测传输分组的开始，由一个标准 h d l c标记组成: 0 1 1 1 1 1 1 0 ( 7 e h ) 。尽管该标记包含6个连续的 i ，但是不 受位填充的影响。 在预设传输分组中，数据部分长度为 1 6 8 b i t ，在数据链路服务层中未对 数据内容加以定义。 帧校验序列采用循环冗余校验( c r c ) 1 6 b i t 多项式来计算i s o / i e c 3 3 0 9 : ii 1 9 9 3 中定义的检查和。 在c r c计算开始时应将c r c码元预设为1 . c r c计 算中应该包含位填充的那部分数据。 结束标记和开始标记一样。 缓冲码的长度一般为 2 4 b i t ，由四个部分组成:位填充 ( 4 b i t ) 、距离延 时 ( 1 2 b i t ) 、转发器延时 ( 2 b i t ) 和同步晃动 ( 6 b i t ) e 图2 -5 表示一个时隙内预设数据分组的时间分配。 表2 -3 有助于对此图的理解。 表2 -3一个时隙内预设数据分组的传输计时 t ( n) 时间 ( m s ) 一说明 t o0 . 0 0 0时 隙 开 始 一 ，一0 . 8 3 2 引导 序列的 开始 丁11 . 0 0 0 射频功率和频 率稳定 时间 t 2一3 . 3 2 8传输 分 组的 开 始 t q一4 . 1 6 0时间 相位同 步 标志 丁 3 2 4 . 1 2 8传 输 的 结 束 t 4t 3 +1 . 0 0 0 射频功率达到 0 的 时间 t 5一 2 6 . 6 7 0时隙 结束 一次连续的输出最多只能占用5 个连续时隙，对一个较长的数据分组来 说， 只需要额外增加一个数据分组 ( 上升信号、引导序列、 开始标记、 数据、 帧校验序列、 结束标记、 缓冲) 。 数据分组的长度不应超过数据传输所需的长 度，也即是a i s 不应另增填充码。 误差检测和控制采用c r c多项式，c r c误差不应该引起a i s的进一步 反应。 2 . 2 . 3链路管理实体层 ( l m e ) l m e层控制d l s . m a c和物理层的运行1 12 1 用于传输的时隙应从选择间隔 ( s i )中的候选时隙中选取。任何时候都 应该保证至少有4 个候选时隙备选。候选时隙应主要选自自由时隙。在需要 时，可用时隙也应包括在候选时隙之内。在从候选时隙中选取发送时隙时， 任何候选时隙被选中的概率相同， 无论其处于什么状态。 1 2 硕士学位论文 ma s i 王 i 2 s i i i r s i s 在为一个信道中的传输选择时隙时，应该将两个信道中的时隙使用情况 都考虑在内。如果另一个信道中的候选时隙被其它台站占用。则该时隙的使 用应按照时隙复用同样的规则来进行。如果任何一个信道中的一个时隙被其 它基地或移动台占用或分配，该时隙的复用见2 .3 .4 . 由于信道转换需要时间，所以台站自 身无法在位于两个平行信道相邻的 时隙上传输信息，因此，位于台站在一个信道上所用时隙的任意一边的两个 相邻时隙不应作为另外一个信道上的候选时隙。 图2 一6候选 时隙的选择 采用有计划的时隙复用以及保留至少四个具有相同的被选用概率的候选 时隙，其目的在于维持较高的链路接通概率。如果要进一步提高联接概率， 则可将时隙结束特性用于时隙的使用， 从而可将时隙投入新的使用。 图2 -6 说明了候选时隙的选择过程。 a i s 应当有以 下三种运行模式: 自主和连续模式:以自主模式运行的台站应能自行确定其位置信息的发 射时间安排，并自 动解决与其它台站在发射时间上的冲突; 分配模式:以分配模式运行的台站应采用政府管理部门的基地台或转发 台所指定的发射时间表; 轮询模式:以轮询模式运行的台站应自 动回应船只或政府管理部门的询 问。轮询模式的运行不应和其它两种模式的运行发生冲突，回应信息的 发射应在接收到询问信息的频道上进行。 硕士学位论文 n i a s i f r s t i i bi s 对数据发送介质的联接控制有四种不同的联接方式，联接方式的选择取 决于应用和运行的模式 ，这些联接方式包括 : 自组织时分多址联接 ( s o t d ma ) 、增量时分多址 ( i t d ma ) 、随机接入时分多址 ( r a t d ma ) 和固定接入时分多址 ( f a t d m a ) 1a 1 . s o t d m a应作为自 主台 站定时重复发 射的基本方式，在必须改变更新速度或在传输一个不重复的信息等情况下， 可采用其它的联接方式。 1 ，增量 t d ma-i t d ma i d ma联接方式允许台站预先报告具有不可重复性质的传输时隙。但也 有一种例外情况，即在数据链网络入口，应对 i t d ma时隙加以 标识，以便 将其预留给一个附加帧。这使得台站能预先报告分配给自主和连续运行的时 隙。 i t d ma应用于下面三种情况: 数据链网络入口; 定时报告速度的临时更改和变化; 有关安全信息的预先报告; i t d ma传输有两种开始办法， 一种是通过取代s o t d ma分配时隙，另 一种是通过采用 r a t d ma分配另一个新的、未报告过的时隙。无论采用哪 一种方法，这都作为第一个i t d m a时隙。 位于数据链网络入口的第一个传输时隙应采用r a t d ma来分配， 随后， 该时隙便做为第一次i t d m a传输。当上几层记录下某种报告速度的临时改 变或发射安全信息时， 紧接着的下一个s o t d ma时隙便可优先用于i t d ma 传输。 在第一个i t d ma时隙的传输之前，台站随机选取下一个i t d ma时隙， 并计算出该位置的相对偏移。应当将该偏移加入 i t d ma通信状态，这样， 接收台就能将该偏移所表示的时隙标注为 “ 外部分配” 。通信状态应当作为 i t d m a数据传输的一部分。 在网络接入过程中， 台站还将注明i t d m a时隙 应另行保留一个帧。时隙的分配过程可以按照需要无限进行下去，在最后一 个 i t d ma时隙中，相对偏移调整为0 .下表2 -4 是i t d m a参数表。 表2 - 4 i t d m a 参 数表 符号 名 称说 明最小 值最小 值 l m ei t i n g时 隙 增 量 时 隙 增 量 用 于 将 时 隙 分 配 在 帧 的 前 段 。 是 相 当 于 当 前 传 输 时 隙 的 一 个 偏 移 。 如 调 至 零 ， 则 不 应 再 进 行 任 何 其 它 的 it d m a 分 配 08 1 9 2 l me . i t s l时 隙 表 明 从 时 隙 增 量 开 始 所 分 配 的 连 续 时 隙 的 数 量 15 l m e . i t k p保 持 标 记 当 分 配 在 帧 的 前 段 的 时 隙 要 保 持 到 下 一 帧 的 时 候 ， 该 标 记 应 调 为 “ ， ” 反 之 则 调 为 “ 。 ” 01 2 ， 随机访问t d ma -r a t d ma 表 2 - 5 r a t d m a 参 数 表 符 号名 称说 明一 最 小 值 一 最 小 值 l m e .r t p r 1优 先 在 排 队 信 息 中 的 传 输 优 先 权 ， 与 安 全 有 关 的 信 息 总 具 有 优 先 权 01 l m e . r t p s开 始 概 率 每 次 要 传 输 新 的 信 息 之 前 ， l m e . r 丁 p 2 都 应 调 至 与 .l m e r 下 尸 s 相 同 1 02 0 l m e .r t p 1导 出 概 率 计 算 得 出 的 下 一 个 候 选 时 传 输 隙 的 概 率 ， 为 使 传 输 发 生 ， 导 出 概 率 应 该 小 于 等 于 l m e r 下 p 2 ， 并 且 侮 次 传 输 时 都 应 该 随 即 选 取 01 0 0 l m e . r t p 2当 前 概 率 在 下 一 次 候 选 时 隙 传 输 发 生 的 当 前 概 率 l mer t p s 1 0 0 l m e . r t p i概 率 增 量 每 次 当 计 算 得 出 传 输 不 应 进 行 时 ， l m e . r 下 尸 2 都 应 加 上一 个 相 当 于 l m e . r t p 1 的 增 量 15 0 当一个台站需要分配一个事先未经报告的时隙时， 应采用r a t d m a ， 一 般来说，这应该用于数据链网络接入的第一个传输时隙，或用于具有不可重 复 性质的 信息 1 5 1 。 采用r a t d m a联接方式的 信息 应按先进先出 优先法 储存， 硕士学位论文 n 叭s t g r s i i i g s i s 当发现一个候选时隙时，台站在 0 -1 0 0之间随机选取一个概率值 ( l me .r t p 1 ) ，该值应同当前的传输概率 ( l me .r t p 2 )相比较。如果 l m e . r t p 1小于或等于 l me .r t p 2 ，则传输应在候选时隙内进行。反之， l me .r t p 2应加上一个概率增量 ( l me .r t p d，并且台站应等待帧中的下一 个候选时隙。表 2 一5是r a t d ma的参数表。 3 ，固定访问t d ma-f a t d ma f a t d ma应当只归基地台和控制台所用。f a t d m a分配的时隙应当用 于重复信息。数据链接入应以 帧开始作为参考，每一个分配都应该由政府管 理部门预先设定，并在整个运行期间保持不变，或重新设定。除非超时值另 作定义，f a t d m a信息的接收机应设置3 分钟的超时，以确定f a t d ma时 隙何时成为自由时隙，在每次接收信息后，都应重新设置3 分钟的超时。下 表2 一6 是f a t d ma的参数。 表2 - 6 f a t d m a 参数 表 符号名 称说明最小 值最小 值 l me tt s t第 一 个 时 隙台 站 所 用 的 第 一 个 时 隙 02 2 4 9 l me . f t 1增 量 增 量 至 下 一 个 分 配 时 隙 码 组 ， 增 量 为 零 ， 代 表 每 个 帧 中 只 在 第 一 个 时 隙 传 输 一 次 01 1 2 5 l me . f t b s码 组 长 度 预 设 码 组 长 度 ， 决 定 每 次 增 量 所 保 留 的 连 续 时 隙 的 数 量 的 预 设 值 15 4 ，自 组织t d ma -s o t d ma s o t d m a联接方式应为以自 主、 连续模式运行的移动台 所用. 该联接方 式的目 的在于提供一个无需控制台介入便可以迅速解决纠纷的接入算法。采 用 s o t d m a联接方式的信息应具有可重复的性质，并且使用该种