基于排队论的TDMA战术局域网广谱性能评价模型.pdf

基于排队论的TDMA 战术局域网广谱性能评价模型 网络性能是战术局域网可用度的重要指标。基于 TDMA 战术局域网的网络性能分 析， 往往单纯依靠改进算法使用前后系统吞吐率和平均时延的对比，但这种方式存在一定 的主观性和局限性， 还没有提出一种直观、 量化的性能分析模型。本文以排队论为基础， 提出了一种 TDMA 战术局域网的性能评价模型，可直观准确地对网络性能进行评价。 1、TDMA 战术局域网的性能分析模型 由于问题复杂度的限制， 本文建立的性能分析模型无法将战术局域网的所有变量 全部引入模型，为便于分析提出以下假设：（1）忽略帧中的保护时隙，1 个帧中只包含有 1 个 ACH 时隙和 N 个 TCH 时隙；（2 ）在数据在理想信道中进行交换，没有丢包现象；（3 ） AP 收到 REQ 请求的概率服从泊松分布。 另外， 由于传输 个数据单元需要 m+h 个 TDMA 帧，传输 N 个业务数据需 要 N 个 TDMA 帧。因此，如果 m+hN，那么，一旦网络负载达到一定程度，就会出现网 络拥塞；网络系统保持等待直到有一个 TCH 队列空闲。 2、验 证 2.1、 取值不同的TDMA 战术局域网的平均时延分析 图 1 报文分组数量与平均时延的关系 令 N=16，TTCH=45s，代入式（3 ）后得到平均时延与 取值的关系如图 1 所示。 可以看出，当报文分组的通信负载一定时，可以通过减少 来减少系统的平均时延。不 同的 TDMA 战术局域网 的取值也不同，较小的 说明网络系统中活跃的帧数较少，降 低了网络系统的负担，所以平均时延降低。 另外，当 的值固定时，如果泊松系数 lambda;pg 小于一个临界值，那么网络系统的平均时延趋于一致。 2.2、N 取值不同的TDMA 战术局域网的平均时延分析（如图 2 ） 图 2 TCH 时隙长度对网络性能的影响 当 m=N 时，网络系统将达到其最佳性能。 据此，将上式代入式（3 ）得到 N 取 值不同的 TDMA 战术局域网的负载特性曲线，如图 2 所示。 由图可得，系统的 N 越大， 其饱和吞吐量 max （Thpg1-hop）也越大。 直到 N16 时，max （Thpg1-hop）的值将逐步 收敛。 综上分析，N 的取值对 TDMA 战术局域网的性能影响明显，为了能使网络系统既 维持较高的吞吐量，又保证较低的平均时延，必须令 N 的值落在一特定值域中，由计算可 得这一值域为：Nisin;。 3、结 论 本文在详细分析 TDMA 战术局域网的工作过程和帧结构的基础上，以排队论为基 础，建立了 TDMA 战术局域网的性能分析模型，该模型能够量化地给出不同网络参数条件 下，系统吞吐量和平均分组时延的负载特性，为进一步的网络性能优化提供科学依据。 由 于研究对象复杂性，本文的模型未引入丢包和保护时隙对网络性能的影响， 这部分研究将 在下一个阶段进一步完善。 参考文献 王文政 . 战术数据链动态轮询调度算法 . 国防科技大学学报 ，2009，12 （2 ）： 47~54. 【2 】王 伟，梁 俊，赵尚弘.一种基于容忍度的动态优先级轮询协议. 电光与控制， 2012，19 （9 ）：94~97. L. Klein rock， Queuing Systems . Vol. I， Theory. New York， July Nescience，1975： 4~5.