0 引　言

数据链是舰船通信网络信息传输与作战指挥的重要基础，舰船在通信网络多节点数据链的支持下，实现信息的互联与互通^[1]。数据链选取无线信道作为通信信道，是传输与处理格式化信息的通信方式。数据链技术目前广泛应用于舰船指挥控制中，具有极高的安全性、可靠性与实时性^[2]。数据链可以连接舰船作战指挥平台，令各平台的舰船作战资源实现资源共享，优化舰船作战指挥信息资源，提升舰船作战水平^[3-5]。通过舰船通信网络多节点数据链传输时效控制，增强舰船通信资源利用率。舰船通信网络多节点数据链，利用格式化信息实现舰船作战信息传输。格式化信息可以快速解读舰船作战指挥控制内容。相比普通文字信息以及语音信息，格式化信息对信息传输时效要求更高，通过高质量的数据传输结果，提升舰船作战指挥效率。

目前已有众多学者针对数据链时效控制进行研究。黄倩等^[6]针对通信网络的介质访问控制层实施控制，该方法将非对称门限接入策略应用于战术数据链网络中，引入完全接入策略应用于高优先级前哨站点中，利用马尔科夫链方法构建数据链时效控制的数学模型，提升数据链高优先级前哨站点的服务质量，具有较高的时效控制性能。有学者针对大跨度天基数据链时效控制进行研究，该方法充分考虑了天基数据链节点距离变化过大，影响时效控制效果的问题。利用高时频资源利用率方法，降低数据链传输时延。该方法可以有效分析数据链时隙调度问题，实现时隙调度优化，缩短数据链通信的平均等待时间，提升数据链通信质量。以上方法虽然可以实现数据链时效控制，但是并未考虑数据链的实时传输时间对传输时效的影响。研究舰船通信网络多节点数据链传输时效控制技术，通过数据链传输时效控制，为舰船通信网络多节点数据链的高效通信提供理论支撑。

1 多节点数据链传输时效控制技术 1.1 舰船通信网络多节点数据链互联结构

为了保证舰船通信网络有效实施作战预案，各数据链的传输需要保持高度的协同性以及一致性。舰船通信网络中各预案存在一定差异，舰船通信网络需要动态调整数据链配置。通过合理配置与管理数据链资源，保证准确传达舰船作战计划。舰船通信网络数据链结构如图1所示。可以看出，确定舰船通信预案后，舰船通信网络数据链自动查找网络路由表，进行路由匹配操作。舰船通信网络路由匹配失败后，依据通信网络的通信预案以及通信配置的相关策略，调整数据链的链路状态变化。利用多节点数据链传输时效控制技术，更新数据链链路配置，数据链状态信息有所改变，依据数据链状态信息刷新舰船通信网络的路由表。

舰船通信网络中，数据链中多节点的互联结构图如图2所示。可以看出，舰船平台通信时，组成数据链的各节点需要承担数据存储转发、路由转换等功能。数据链各节点分别完成数据链传输工作，保证舰船作战信息传输具有较高的时效性。

1.2 舰船通信网络多节点数据链排队模型

舰船通信网络多节点数据链的种类众多，默认类数据链适用于带宽较大、通信频繁、通信距离短以及传输时延较小的节点服务器中。为了控制数据链的传输时效，选取默认类数据链作为舰船通信网络的多节点数据链，构建默认类数据链传输的排队模型作为传输时效控制的基础。默认类数据链设置一个舰船用户可以与服务器构建多数据链，利用多数据链满足舰船通信网络的吞吐量以及时延需求。设舰船通信网络服务器的默认类数据链中包含数据链数据 $ n $ ，各服务链为独立工作状态。通信网络的实时数据中，包含 $ N $ 个等级数据，从1～ $ N $ 的顺序排序舰船通信网络的数据通信优先权。舰船通信网络多节点数据链中，实时数据排队等待时间表达式如下：

$ {W_q} = {L_q}/\varphi，$

(1)

实时数据在舰船通信网络的通信时间 $ {W_s} $ 计算公式如下：

$ {W_s} = {L_s}/\varphi，$

(2)

式中： $ \varphi $ 与 $ {L_q} $ 分别为数据到达强度以及排队等待的数据长度； $ {L_s} $ 为舰船通信网络中正在发送以及在排队的全部数据量。

1.3 多节点数据链传输时效控制技术

舰船通信网络多节点数据链实际应用中，通过提升数据链传输时效性，提高作战任务的完成效果，令数据链在舰船通信网络中发挥最大的作战效能。控制舰船通信网络多节点数据链传输时效时，需要充分考虑以下指标：

1）通信信息量固定时，数据链的通信时限需求T_x；

2）舰船通信网络多节点数据链 $ i $ ，传输固定数据量的实时传输时间T_s计算公式如下：

$ {T_s} = \sum\limits_{i = 1}^N {\left( {{W_{{q_i}}} - {W_{{s_i}}}} \right)} + \sum\limits_{i = 2}^N {\left( {{W_{{s_i}}} - {W_q}_{_{i - 1}}} \right)}。$

(3)

3）数据链传输固定信息量的最短时间T_min。利用T_min值衡量数据链通信设备的固有性能，通信传输带宽、通信工作频段以及通信频带利用率等指标对T_min值影响较大。

选取以上指标作为数据链传输时效控制基础，确定多节点数据链传输时效控制技术如表1所示。

可以看出，数据链实时传输时间T_s满足通信时限需求T_x时，数据链传输时效满足舰船作战任务需求，无需调整数据链的传输状态；数据链实时传输时间T_s与最短传输时间T_min同时大于以及小于通信时限T_x时，通过调整数据链的通信功率、通信速率、通信频率以及提升数据链抗干扰水平等方式，降低数据链实时传输时间，令数据链传输时效满足控制需求；数据链通信时限，低于数据链传输的最短时间时，表示该数据链无法满足舰船通信网络多节点数据的传输需求，将该数据链切换至舰船通信网络的其他数据链中，满足舰船通信网络多节点数据链传输的时效需求。

2 实验结果与分析

为了验证本文技术控制舰船通信网络多节点数据链传输时效有效性，选取NS2仿真模拟软件，模拟某舰船编队航行过程中，通信网络在带宽受限时的多节点数据链通信环境。通信网络中包括实时通信的9艘舰船，包含25个节点以及22个通信数据链。舰船通信网络将数据链通信队列划分为：可抢占优先级队列、优先级队列以及普通队列，各级队列的时延上限分别为3 ms，30 ms以及300 ms。

统计采用本文技术控制舰船通信网络多节点数据链传输时效，舰船通信网络运行8 min内的实时传输时间、通信时限需求以及最短传输时间，统计结果如图3所示。可以看出，伴随舰船通信网络多节点数据链的通信时间不断变化，数据链的实时传输时间以及最短传输时间同样存在变化。采用本文技术，依据舰船通信网络多节点数据链传输时效控制技术，控制舰船通信网络多节点数据链传输时效。

本文技术对数据链传输时效的控制如表2所示。可以看出，采用本文技术可以有效依据数据链的实时传输时间、通信时限需求以及数据链通信的最短传输时间，制定相应的传输时效控制策略。本文技术通过调整数据链传输速率以及调整数据链通信频率等策略，降低舰船通信网络多节点数据链传输时延，令数据链传输更加具有时效性。

采用本文技术控制通信网络多节点数据链传输时效后，数据链传输时间变化如图4所示。可以看出，采用本文技术控制数据链数据链传输时效后，数据链的实时传输时间有了明显提升。数据链传输数据的实时传输时间均低于5 ms，满足通信时限需求。实验结果验证，采用本文技术控制数据链传输时效，具有较高的有效性。经过本文技术控制数据链传输时效后，舰船通信网络的通信时效明显提升，为舰船编队作战以及应用提供良好的通信基础。

比较各级队列在数据链不同通信时间时的队列排队队长，统计结果如图5所示。可以看出，舰船通信网络多节点数据链的各级队列长度，波动幅度较小，验证采用本文技术后，舰船通信网络的通信较为平稳。舰船通信网络多节点数据链中，可抢占优先级队列长度最短，优先级队列长度次之，普通队列长度最长。队列长度越小，表示该队列内信息的等待时间越短。采用本文技术控制舰船通信网络多节点数据链传输时效，依据信息优先等级设置排队等待时间，实现舰船通信网络多节点数据链传输时效的有效控制。

3 结　语

舰船通信网络多节点数据链传输数据时，具有不易量化和制约因素过多的特点。数据链时效控制受到众多因素影响，制约了数据链时效控制效果。研究舰船通信网络多节点数据链传输时效控制技术，分析数据链实时传输时间与数据链通信时限需求的关联，实现数据链传输的时效控制。将该方法应用于某舰船通信网络的仿真模拟中，验证该方法可以有效控制舰船通信网络数据链通信，为舰船的作战指挥提供理论支撑。