短波數(shù)字電臺PACTOR協(xié)議解碼的研究與實(shí)現(xiàn)

王劍亮　盧選民　蘇龍　潘勃

摘 要： HF數(shù)字通信電臺協(xié)議識別與分析作為現(xiàn)代通信對抗和無線電監(jiān)測的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，受到越來越多的重視。通過基于滑動窗口的協(xié)議數(shù)據(jù)解碼算法，根據(jù)協(xié)議的coding方式，利用VC++和MySQL數(shù)據(jù)庫平臺，對短波電臺PACTOR協(xié)議進(jìn)行了解碼分析和驗(yàn)證。

關(guān)鍵字： HF數(shù)字通信電臺； 協(xié)議識別與分析； 滑動窗口； 數(shù)據(jù)解碼； PACTOR協(xié)議

中圖分類號： TN915.04?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）05?0039?03

0 引 言

HF數(shù)字通信是一種高頻（3～30 MHz）無線通信[1]。它具有運(yùn)行成本低、覆蓋范圍廣、設(shè)備簡單、機(jī)動性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，主要用于遠(yuǎn)距離、大范圍、移動通信等場合，是一種十分重要的通信手段[2]。隨著微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使HF數(shù)字通信技術(shù)取得了重大進(jìn)步，HF數(shù)字通信設(shè)備在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。相應(yīng)地，短波數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議也有了迅速的發(fā)展[3]。

HF數(shù)字通信電臺協(xié)議識別與分析作為現(xiàn)代通信對抗和無線電監(jiān)測的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，受到越來越多的重視[4]。對于不同協(xié)議、不同波特率、不同調(diào)制方式的短波電臺數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，研究在捕獲二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特流的基礎(chǔ)上，針對不同協(xié)議的特征進(jìn)行識別具有重要的意義。進(jìn)而，在確定了協(xié)議的結(jié)構(gòu)，如協(xié)議幀頭、數(shù)據(jù)段長度、CRC長度、狀態(tài)字節(jié)長度等后，就可以對協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼分析。

本文通過基于滑動窗口的協(xié)議數(shù)據(jù)解碼算法，根據(jù)協(xié)議的coding方式，利用VC++和MySQL數(shù)據(jù)庫平臺[5]，對短波電臺PACTOR協(xié)議進(jìn)行了解碼分析和驗(yàn)證。

1 PACTOR協(xié)議的通信機(jī)制

由于協(xié)議的調(diào)制方式和波特率不同，所以短波電臺的通信模式也不同。表1給出了典型的HF頻段的協(xié)議特征分析及其分類。

從圖1可以看出，WB8IMY將數(shù)據(jù)包發(fā)送給WB8ISZ時(shí)，其中2/5/6片段出現(xiàn)錯(cuò)誤，于是WB8ISZ的MC（多模式控制器）將正確的1/3/4片段存儲下來并且發(fā)送NAK信號，請求重發(fā)數(shù)據(jù)。重發(fā)之后，1/3/4片段出現(xiàn)了錯(cuò)誤，但沒關(guān)系，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)存儲下來了，這時(shí)2/5/6片段恰好沒有出錯(cuò)，于是WB8ISZ的MC重組接收到的數(shù)據(jù)包，形成完整的數(shù)據(jù)包，并且發(fā)送ACK信號請求發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包，這種方式大大提高了通信效率。

PACTOR模式可以根據(jù)波段的具體情況，以可變速率進(jìn)行通信。由于使用哈夫曼編碼，字符的二進(jìn)制位長度明顯縮短，提高通信了效率。本系統(tǒng)將PACTOR通信使用的ASCII字符的哈夫曼編碼存儲在MySQL數(shù)據(jù)庫中，如圖2所示。每個(gè)字符對應(yīng)的哈夫曼編碼位數(shù)在2～15位，字符越常用，位數(shù)也就越少。在傳統(tǒng)的通信中，傳輸一個(gè)字符通常需要8位，但PACTOR通信只需要4～5位。

2 基于滑動窗口的PACTOR協(xié)議解碼算法

4 結(jié) 語

短波電臺協(xié)議的識別與分析是一個(gè)較新的領(lǐng)域，并且變種現(xiàn)象很普遍，例如，改變協(xié)議的波特率或者調(diào)制方式等。以前，短波協(xié)議的識別分析是在信號層面上，而本文是從協(xié)議的數(shù)據(jù)比特流角度，利用VC6.0、MySQL數(shù)據(jù)庫平臺和基于滑動窗口的協(xié)議數(shù)據(jù)解碼算法，對協(xié)議進(jìn)行識別分析。并可根據(jù)協(xié)議的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置，可擴(kuò)展性強(qiáng)，易于對以后出現(xiàn)的其他短波協(xié)議進(jìn)行分析。下一步的研究工作將主要集中在怎樣提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量、如何設(shè)計(jì)協(xié)議過濾器等[11]。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊瑩瑩.第三代短波通信數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2013.

[2] 董彬虹，李少謙.短波通信的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].信息與電子工程，2007，5（1）：1?5.

[3] 張有光，江琥，熊鷹.通用短波數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議發(fā)展?fàn)顩r綜述[J].電訊技術(shù)，2002，30（2）：140?144.

[4] 李雄偉.網(wǎng)絡(luò)對抗系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京：北京郵電大學(xué)，2005.

[5] 賈獻(xiàn)品，周安棟，楊路剛，等.基于VC和Matlab的短波電臺通信仿真設(shè)計(jì)[J].通信技術(shù)，2010，43（1）：51?53.

[6] PROAKIS J G. Digital Communications [M].北京： 電子工業(yè)出版社，2001.

[7] FORD S.HF/VHF數(shù)字通信手冊[M].張宏，譯.北京：人民郵電出版社，2010.

[8] 樊昌信.通信原理教程[M].2版.北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[9] 高淵.協(xié)議識別與分析技術(shù)研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)， 2009.

[10] 張蔚.協(xié)議解碼服務(wù)器的研究與實(shí)現(xiàn)[D].武漢：武漢科技大學(xué)，2012.

[11] 聶東舉，葉進(jìn).基于SVM算法的短波通信協(xié)議識別技術(shù)[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2013，35（6）：1307?1311.

摘 要： HF數(shù)字通信電臺協(xié)議識別與分析作為現(xiàn)代通信對抗和無線電監(jiān)測的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，受到越來越多的重視。通過基于滑動窗口的協(xié)議數(shù)據(jù)解碼算法，根據(jù)協(xié)議的coding方式，利用VC++和MySQL數(shù)據(jù)庫平臺，對短波電臺PACTOR協(xié)議進(jìn)行了解碼分析和驗(yàn)證。

關(guān)鍵字： HF數(shù)字通信電臺； 協(xié)議識別與分析； 滑動窗口； 數(shù)據(jù)解碼； PACTOR協(xié)議

中圖分類號： TN915.04?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）05?0039?03

0 引 言

HF數(shù)字通信是一種高頻（3～30 MHz）無線通信[1]。它具有運(yùn)行成本低、覆蓋范圍廣、設(shè)備簡單、機(jī)動性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，主要用于遠(yuǎn)距離、大范圍、移動通信等場合，是一種十分重要的通信手段[2]。隨著微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使HF數(shù)字通信技術(shù)取得了重大進(jìn)步，HF數(shù)字通信設(shè)備在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。相應(yīng)地，短波數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議也有了迅速的發(fā)展[3]。

HF數(shù)字通信電臺協(xié)議識別與分析作為現(xiàn)代通信對抗和無線電監(jiān)測的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，受到越來越多的重視[4]。對于不同協(xié)議、不同波特率、不同調(diào)制方式的短波電臺數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，研究在捕獲二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特流的基礎(chǔ)上，針對不同協(xié)議的特征進(jìn)行識別具有重要的意義。進(jìn)而，在確定了協(xié)議的結(jié)構(gòu)，如協(xié)議幀頭、數(shù)據(jù)段長度、CRC長度、狀態(tài)字節(jié)長度等后，就可以對協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼分析。

本文通過基于滑動窗口的協(xié)議數(shù)據(jù)解碼算法，根據(jù)協(xié)議的coding方式，利用VC++和MySQL數(shù)據(jù)庫平臺[5]，對短波電臺PACTOR協(xié)議進(jìn)行了解碼分析和驗(yàn)證。

1 PACTOR協(xié)議的通信機(jī)制

由于協(xié)議的調(diào)制方式和波特率不同，所以短波電臺的通信模式也不同。表1給出了典型的HF頻段的協(xié)議特征分析及其分類。

從圖1可以看出，WB8IMY將數(shù)據(jù)包發(fā)送給WB8ISZ時(shí)，其中2/5/6片段出現(xiàn)錯(cuò)誤，于是WB8ISZ的MC（多模式控制器）將正確的1/3/4片段存儲下來并且發(fā)送NAK信號，請求重發(fā)數(shù)據(jù)。重發(fā)之后，1/3/4片段出現(xiàn)了錯(cuò)誤，但沒關(guān)系，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)存儲下來了，這時(shí)2/5/6片段恰好沒有出錯(cuò)，于是WB8ISZ的MC重組接收到的數(shù)據(jù)包，形成完整的數(shù)據(jù)包，并且發(fā)送ACK信號請求發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包，這種方式大大提高了通信效率。

PACTOR模式可以根據(jù)波段的具體情況，以可變速率進(jìn)行通信。由于使用哈夫曼編碼，字符的二進(jìn)制位長度明顯縮短，提高通信了效率。本系統(tǒng)將PACTOR通信使用的ASCII字符的哈夫曼編碼存儲在MySQL數(shù)據(jù)庫中，如圖2所示。每個(gè)字符對應(yīng)的哈夫曼編碼位數(shù)在2～15位，字符越常用，位數(shù)也就越少。在傳統(tǒng)的通信中，傳輸一個(gè)字符通常需要8位，但PACTOR通信只需要4～5位。

2 基于滑動窗口的PACTOR協(xié)議解碼算法

4 結(jié) 語

短波電臺協(xié)議的識別與分析是一個(gè)較新的領(lǐng)域，并且變種現(xiàn)象很普遍，例如，改變協(xié)議的波特率或者調(diào)制方式等。以前，短波協(xié)議的識別分析是在信號層面上，而本文是從協(xié)議的數(shù)據(jù)比特流角度，利用VC6.0、MySQL數(shù)據(jù)庫平臺和基于滑動窗口的協(xié)議數(shù)據(jù)解碼算法，對協(xié)議進(jìn)行識別分析。并可根據(jù)協(xié)議的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置，可擴(kuò)展性強(qiáng)，易于對以后出現(xiàn)的其他短波協(xié)議進(jìn)行分析。下一步的研究工作將主要集中在怎樣提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量、如何設(shè)計(jì)協(xié)議過濾器等[11]。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊瑩瑩.第三代短波通信數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2013.

[2] 董彬虹，李少謙.短波通信的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].信息與電子工程，2007，5（1）：1?5.

[3] 張有光，江琥，熊鷹.通用短波數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議發(fā)展?fàn)顩r綜述[J].電訊技術(shù)，2002，30（2）：140?144.

[4] 李雄偉.網(wǎng)絡(luò)對抗系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京：北京郵電大學(xué)，2005.

[5] 賈獻(xiàn)品，周安棟，楊路剛，等.基于VC和Matlab的短波電臺通信仿真設(shè)計(jì)[J].通信技術(shù)，2010，43（1）：51?53.

[6] PROAKIS J G. Digital Communications [M].北京： 電子工業(yè)出版社，2001.

[7] FORD S.HF/VHF數(shù)字通信手冊[M].張宏，譯.北京：人民郵電出版社，2010.

[8] 樊昌信.通信原理教程[M].2版.北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[9] 高淵.協(xié)議識別與分析技術(shù)研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)， 2009.

[10] 張蔚.協(xié)議解碼服務(wù)器的研究與實(shí)現(xiàn)[D].武漢：武漢科技大學(xué)，2012.

[11] 聶東舉，葉進(jìn).基于SVM算法的短波通信協(xié)議識別技術(shù)[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2013，35（6）：1307?1311.

摘 要： HF數(shù)字通信電臺協(xié)議識別與分析作為現(xiàn)代通信對抗和無線電監(jiān)測的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，受到越來越多的重視。通過基于滑動窗口的協(xié)議數(shù)據(jù)解碼算法，根據(jù)協(xié)議的coding方式，利用VC++和MySQL數(shù)據(jù)庫平臺，對短波電臺PACTOR協(xié)議進(jìn)行了解碼分析和驗(yàn)證。

關(guān)鍵字： HF數(shù)字通信電臺； 協(xié)議識別與分析； 滑動窗口； 數(shù)據(jù)解碼； PACTOR協(xié)議

中圖分類號： TN915.04?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）05?0039?03

0 引 言

HF數(shù)字通信是一種高頻（3～30 MHz）無線通信[1]。它具有運(yùn)行成本低、覆蓋范圍廣、設(shè)備簡單、機(jī)動性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，主要用于遠(yuǎn)距離、大范圍、移動通信等場合，是一種十分重要的通信手段[2]。隨著微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使HF數(shù)字通信技術(shù)取得了重大進(jìn)步，HF數(shù)字通信設(shè)備在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。相應(yīng)地，短波數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議也有了迅速的發(fā)展[3]。

HF數(shù)字通信電臺協(xié)議識別與分析作為現(xiàn)代通信對抗和無線電監(jiān)測的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，受到越來越多的重視[4]。對于不同協(xié)議、不同波特率、不同調(diào)制方式的短波電臺數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，研究在捕獲二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特流的基礎(chǔ)上，針對不同協(xié)議的特征進(jìn)行識別具有重要的意義。進(jìn)而，在確定了協(xié)議的結(jié)構(gòu)，如協(xié)議幀頭、數(shù)據(jù)段長度、CRC長度、狀態(tài)字節(jié)長度等后，就可以對協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼分析。

本文通過基于滑動窗口的協(xié)議數(shù)據(jù)解碼算法，根據(jù)協(xié)議的coding方式，利用VC++和MySQL數(shù)據(jù)庫平臺[5]，對短波電臺PACTOR協(xié)議進(jìn)行了解碼分析和驗(yàn)證。

1 PACTOR協(xié)議的通信機(jī)制

由于協(xié)議的調(diào)制方式和波特率不同，所以短波電臺的通信模式也不同。表1給出了典型的HF頻段的協(xié)議特征分析及其分類。

從圖1可以看出，WB8IMY將數(shù)據(jù)包發(fā)送給WB8ISZ時(shí)，其中2/5/6片段出現(xiàn)錯(cuò)誤，于是WB8ISZ的MC（多模式控制器）將正確的1/3/4片段存儲下來并且發(fā)送NAK信號，請求重發(fā)數(shù)據(jù)。重發(fā)之后，1/3/4片段出現(xiàn)了錯(cuò)誤，但沒關(guān)系，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)存儲下來了，這時(shí)2/5/6片段恰好沒有出錯(cuò)，于是WB8ISZ的MC重組接收到的數(shù)據(jù)包，形成完整的數(shù)據(jù)包，并且發(fā)送ACK信號請求發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包，這種方式大大提高了通信效率。

PACTOR模式可以根據(jù)波段的具體情況，以可變速率進(jìn)行通信。由于使用哈夫曼編碼，字符的二進(jìn)制位長度明顯縮短，提高通信了效率。本系統(tǒng)將PACTOR通信使用的ASCII字符的哈夫曼編碼存儲在MySQL數(shù)據(jù)庫中，如圖2所示。每個(gè)字符對應(yīng)的哈夫曼編碼位數(shù)在2～15位，字符越常用，位數(shù)也就越少。在傳統(tǒng)的通信中，傳輸一個(gè)字符通常需要8位，但PACTOR通信只需要4～5位。

2 基于滑動窗口的PACTOR協(xié)議解碼算法

4 結(jié) 語

短波電臺協(xié)議的識別與分析是一個(gè)較新的領(lǐng)域，并且變種現(xiàn)象很普遍，例如，改變協(xié)議的波特率或者調(diào)制方式等。以前，短波協(xié)議的識別分析是在信號層面上，而本文是從協(xié)議的數(shù)據(jù)比特流角度，利用VC6.0、MySQL數(shù)據(jù)庫平臺和基于滑動窗口的協(xié)議數(shù)據(jù)解碼算法，對協(xié)議進(jìn)行識別分析。并可根據(jù)協(xié)議的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置，可擴(kuò)展性強(qiáng)，易于對以后出現(xiàn)的其他短波協(xié)議進(jìn)行分析。下一步的研究工作將主要集中在怎樣提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量、如何設(shè)計(jì)協(xié)議過濾器等[11]。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊瑩瑩.第三代短波通信數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2013.

[2] 董彬虹，李少謙.短波通信的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].信息與電子工程，2007，5（1）：1?5.

[3] 張有光，江琥，熊鷹.通用短波數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議發(fā)展?fàn)顩r綜述[J].電訊技術(shù)，2002，30（2）：140?144.

[4] 李雄偉.網(wǎng)絡(luò)對抗系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京：北京郵電大學(xué)，2005.

[5] 賈獻(xiàn)品，周安棟，楊路剛，等.基于VC和Matlab的短波電臺通信仿真設(shè)計(jì)[J].通信技術(shù)，2010，43（1）：51?53.

[6] PROAKIS J G. Digital Communications [M].北京： 電子工業(yè)出版社，2001.

[7] FORD S.HF/VHF數(shù)字通信手冊[M].張宏，譯.北京：人民郵電出版社，2010.

[8] 樊昌信.通信原理教程[M].2版.北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[9] 高淵.協(xié)議識別與分析技術(shù)研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)， 2009.

[10] 張蔚.協(xié)議解碼服務(wù)器的研究與實(shí)現(xiàn)[D].武漢：武漢科技大學(xué)，2012.

[11] 聶東舉，葉進(jìn).基于SVM算法的短波通信協(xié)議識別技術(shù)[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2013，35（6）：1307?1311.