第1012章 通信中继平台

尽管常浩南在文件当中写的是依靠“地面站”来进行通信中继,但这只是为了让上级和兄弟单位的同志更容易理解而采用的一种笼统说法而已。

实际上,负责通信中继的节点并不需要拘泥于形式。

毕竟,在不远的未来就要规划低轨道中继通信星座的前提下,真的花大价钱在边境和沿海地带建设成本高昂的固定通信站点,怎么看都是一种资源浪费。

而且退一万步讲,即便不考虑这一点,固定的中继站本身在战时也是个相对脆弱的目标,很容易遭到假想敌的重点照顾。

因此,在项目正式获得批准通过之后,常浩南实际投入研发的,主要是两种平台。

一是由浙省大学主导研发,在筑堤行动时就有过亮眼表现的平流层飞艇。

这已经是相当成熟的技术,并且浙省大学近些年也没有停止对设备的升级和改进。

另外,其原本的设计目的就是作为通信中继平台,可以说完全对接了常浩南的需求。

甚至在整体架构上都无需做出太大幅度的修改,只要在原来单纯负责接收-储存-转发的基础上增加编码-解码功能即可。

由于其漂浮高度在两万米以上,远高于预警机的一般飞行高度,因此在测试当中可以作为模拟卫星的单位,用于测试飞机上半球的天线性能。

当然,因为距离更近,所以信号强度和信噪比肯定还是比真正的天基通信强得多。

而且中继站本身相对静止,无法完全还原天基通信的场景。

这也是为什么常浩南当初一定要让张维永把卫星搞出来。

而另外一种平台,则是车载的地面通信中继站。

相比平流层飞艇,其功能更弱,且受到的杂波干扰更强,但可以实现“动中通”,也就是一边移动一边通信。

用于测试下半球的天线性能,同时模拟卫星平台不断运动,且信号弱的特性。

载具底盘倒是用不着额外研发,直接用保有量巨大的SX2190卡车改一改就行。

如果有需要的话,也可以直接搬到其它型号上面。

至于整个车载中继站的研发,常浩南既没有选择负责空警2000研发的电科14所,也没有选择负责卫星研发的空间技术研究院。

而是找上了位于石门的电科五十四所。

或者严格来说,是电科集团的领导主动向常浩南推荐了他们。

因为五十四所目前就在研发一系列面向军事通信单位和应急救援单位的卫星通信/散射通信车。

虽然跟常浩南的需要并不完全一致,但相似度至少在九成以上。

而且技术是相通的。

对此,常浩南倒是没什么意见。

这个通信中继车的硬件层面技术难度不高,而软件的核心算法还是由他来开发,所以并不要求合作方一定具备多么强的实力。

只要执行力够强,有学习能力就行。

况且五十四所作为网络通信研究院,也并非等闲之辈。

于是,在QC300的立项结束的大约一个月后,五月末的一天,电科五十四所总体部的负责人吴威便带着一個由四人组成的核心团队,亲自到京城找到了常浩南。

而后者也没绕弯子,直截了当地说明了自己的要求。

……

常浩南的办公室里,吴威看着手中写满密密麻麻标注的技术资料,露出有些为难的表情:

“常总,用地面车辆给飞机做通信中继……技术上倒是不难实现,但是……”

他一边小心地斟酌着语句一边说道:

“但是考虑到车辆平台的体积和功率限制,作用距离恐怕不会特别乐观呐……”

通信这种事,历来是站得高传的远,所以大部分思路都是用天上的飞机给地面做中继。

反过来的要求,吴威这辈子还是第一次听说。

“没关系,我要的就是这个效果。”

常浩南的回答更是石破天惊:

“如果传输范围太广,反而不方便测试多跳网络的理论吞吐性能。”

看着对面眼珠子都快瞪出来的吴威,他只好继续解释道:

“这种测试,无论是出于保密考虑,还是出于减少对正常生产生活的影响考虑,都必须得远离城市,所以测试区域大概率得放在西北,范围最多也就是二三百公里,我中间要保证至少经过三跳,所以车载系统的工作范围基本正好满足要求……飞艇那边还得专门降低功率才行。”

这段内容的信息量,让吴威足足消化了几分钟,才算彻底理解常浩南的最终目的:

“所以……您刚才说的网络编码技术,就是给多跳通信准备的?”

“没错。”

常浩南点点头,然后抬手指了指吴威手中的那份资料:

“你再往后翻两页,就会有相关的技术说明。”

后者赶紧低头,翻到了他所说的位置。

“当然,网络编码技术本身没什么好说的,你是这方面的专家了,肯定研究……至少了解过。”

这个时候,常浩南又继续道:

“我们这次测试的真正核心,是利用最大秩距离码来为网络编码传输过程提供足够的纠错能力,保证即便在对手……或者自然环境导致的强大干扰中,仍然能够准确无误地传递信息。”

“MRD码么……”

吴威把手中的资料放到桌上,做思索状:

“前两年散射通信车刚刚立项的时候,我倒是也研究过这个技术,可以在矩阵数据结构中检测和更正错误,纠错效率比传统的低密度奇偶检查码(LDPC)能提高五个数量级……”

相比于专精于卫星系统的张维永,他对这方面的了解显然更深。

“你有过研究就好。”

常浩南放下了已经拿在手里的笔:

“不光是纠错能力,单从技术上讲,MRD码还是一项几乎无法被破解的加密技术,对于通信稳定性和安全性都能有巨大的提升。”

他之所以强调从技术上讲,是因为任何加密手段都拦不住物理窃取。

在一个系统当中,最可靠和最薄弱的一环永远都是人。

“可是常总,我们当时的研究都是在超算端完成的……”

吴威皱起的眉头仍然没有舒展开来:

“MRD码的编码和解码过程依赖校验矩阵和生成矩阵,复杂程度很高,效率严重依赖算力。哪怕对于超算来说,完成一个编码-解码循环的周期有时候都要按小时来计算,要想应用到实时通信当中,对中继设备的算力要求会不会太高了些……”

对于这个结果,常浩南并不感到意外。

实际上,最大秩距离码这种效果逆天的神器之所以早在1985年被提出来但一直都没投入应用,主要就是因为编码解码过程过于复杂。

而他所实现的技术突破,也正是在这个部分。

“我想……你们当初测试的应该是加比杜林码?”

“是的。”

吴威点点头:

“毕竟那是最经典的最大秩距离码。”

“不过我们也测试了几种加比杜林码的变体,总的来说效率比原版有所提升,不过并不十分明显……”

“但我要测试的最大秩距离码,并不完全依托于加比杜林提出的概念……”

常浩南重新把刚才放下的笔拿了起来:

“关于这部分的技术细节……太长了,一两个小时讲不明白,我后面会给你一份专门的技术文件……”

“但简单来说,就是引入一个新的概念,叫做最大秩距离码的自对偶性……呃……类似于矩阵的正交概念,就是当一个MRD码C和它的对偶码C⊥相等的时候,我们认为它有自对偶性,在满足特定条件的前提下,一个MRD码一定等价于一个自对偶MRD码……”

“结合这一概念,我们可以设计出一个针对加比杜林码……当然也可以是其它MRD码的快速译码算法,也就是对于伴随式S和i=t, t-1, t-2……计算矩阵Mi和行列式det(Mi),直到首次出现i=m使det(Mi)≠0,这里的m就是错误向量e的秩……”

“……”

“更进一步地,我们可以让合法用户A选择矩阵S、X和G作为私钥,再通过Gcr=SG+X计算公钥,由于已知Gcr的情况下几乎不可能倒推出等号右侧的秘密矩阵,因此安全性可以获得很大提升……”

尽管是“简单来说”,但常浩南仍然说了差不多半个小时。

这还是在吴威有足够加密算法基础的前提之下。

“也就是说,我们用传统加密手段传递经过非对称加密的消息本身,然后用非对称加密传递解密所需要的密钥,这样就可以减少需要中继站纠错的数据量,保证传输效率?”

吴威试探着确认道。

常浩南欣慰地点了点头,上半身靠回到椅背上。

现在,后者至少听懂了技术路线的部分。

至于具体的算法层面……

这个急不来。

就连他本人,在有系统帮忙的情况下,都在这上面耗费了差不多一个月时间。

“我已经在小规模的有线网络当中测试了这套MRD码结合网络编码的技术。”

常浩南轻描淡写地说道:

“结果是在四路由的多跳网络当中,实际传输容量大概可以提高15-20倍,就是处理延迟稍微高了点,得按秒来算。”

“不过对于卫星通讯或者天地通讯来说,因为带宽太低,所以传输延迟会取代处理延迟占据主要地位,实际表现出来的延迟……反而会降低!”

(本章完)

第1013章 五倍不够!

第1013章 五倍……不够!

既然明确了技术原理和具体的研发路线,电科五十四所的动作还是相当迅速的。

这也得益于对方已经在地面移动通信领域耕耘多年,作为目前最重要项目的两种车辆底盘通信装备,实际上也早就进入了测试阶段。

只是其中的卫星通信车,由于华夏自己的通信卫星数量和性能都比较抱歉,一直被限制了发挥而已。

而在接到常浩南的项目要求之后,五十四所只用大概三个星期的时间,就完成了对四辆样车的硬件改造,使其具备了完整的接收-解码-储存-编码-转发功能,成为真正意义上的网络编码数据节点。

只是为了方便测试,其中的解码和编码模块被设计为可以从物理上完全关闭,以尽量减少额外硬件对于对照组的性能影响。

至于对信息进行加密和解密的程序……

那就更不是问题了。

常浩南之前在有线网络中就进行过测试,把当时的程序稍作修改即可。

相比之下,浙省大学那边的动作虽然也不慢,但他们手头并没有多余的平流层飞艇。

无论是另造新的,还是把已经飘在天上收集气象数据的几个降下来都需要时间。

进度反而落后了一些。

不过,常浩南并不准备因此而改变计划。

原理验证无所谓在天上还是地上。。

因此,在四辆经过改造的中继通信车验收完成之后,常浩南便将它们派往了位于蒙省西部的预定测试区域。

至于为什么是蒙省……

因为火炬集团在这里有一块面积巨大的试验田。

由于庄秉昌同志尚未成功开发出满足要求的苜蓿和大豆,常浩南自己也还没找到足以为沙子提供足够抗剪力度的高分子材料,所以这块地目前还没有真正开始发挥作用。

但毕竟使用权属于火炬集团,加上周边几百公里都没有大型城镇,所以搞无线电传输测试的审批很容易通过。

唯一的问题是,2002年这会,还没有后来那遍及全国的高速公路网,尤其是中西部相对偏远的地区。

所以四辆车先是从京城经铁路运输到蒙省首府青城市,然后又靠自己跋山涉水数百公里,前后花了将近一个星期时间才折腾到地方。

当然,整个过程有火炬集团和电科五十四所的专人负责押车,并不需要常浩南亲自跟随——

后者的工作安排也不允许他把这么多时间浪费在路上。

作为项目总负责人,常浩南是在测试前一天才飞抵TMTZQ毕克齐机场。

然后在第二天上午,转乘一架隶属于京城军区空军搜救旅的直12直升机,抵达测试场地附近的一座通用航空机场。

当直升机降落时,已经提前到达这里的吴威等人,自然早就等在了停机坪附近。

通航机场,主要服务的是各型直升机,还有运5这类小玩意。

场地条件相比常见的民航机场自然要差上许多。

甚至连跑道和停机坪都是只经过硬化的非铺装地面。

而常浩南此前并没有太多乘坐直升机的经验。

于是,他在确认直升机停稳后的第一时间便跳出机舱。

紧接着就被尚未完全落回地面的扬尘给迷了眼睛……

好在接机的一众人刚刚距离较远,这会正紧赶慢赶地走过来,并没有注意到常浩南这小小的狼狈。

“报告常总。”

吴威来到常浩南面前:

“按照之前确定的流程安排,四辆样车已经完成全部检查工作,只等您正式下达测试命令!”

在他身后不远处,四辆SX2190底盘的通信车正两两一组,分别停在两处由迷彩布搭成的棚子下面。

看着面前有些灰头土脸的几人,常浩南深吸一口气,略带感慨地上前两步,和吴威握了握手:

“辛苦你们了。”

顺着前者的眼神,吴威低头看了看自己已经沾上一层土色的衣服:

“嗐……这才哪到哪……”

“我们一年恨不得有十個月都在外面出差,啥场面没见过……早习惯了。”

说着伸手掸了掸衣服上沾着的浮尘。

但效果显然不怎么样。

于是只好转移话题:

“常总,这边机场的后勤同志给您留了午饭,您看……”

常浩南早上就没怎么吃,这会已经过了午后,确实也感觉有点饿。

但看了看远处连圆盘型天线都已经展开的四辆测试车,还是觉得时间耽搁不得:

“给我整个饭盒装上吧,测试的时候找个空垫一口……”

“……”

四辆通信中继车,按照由易到难的测试计划,将从相互间隔5公里开始,以5公里为步长逐渐拉长距离,最远到间隔30公里为止——

受制于天线高度和地球曲率的影响,这型通信车进行直接通信的最远距离就是30公里。

再远,就得上散射通信手段了。

反而并不利于今天测试的进行。

随着常浩南正式下令测试开始,二、三、四号车依序离开停车场,沿着一条土路向西驶去。

而一号车作为信号发送源并不需要移动位置,此时已经在几名技术人员的操作下开始架设天线增高桅杆。

最开始间隔5公里的通信测试倒是用不着这东西。

但后面却是必不可少。

几分钟后,常浩南也带着吴威一起,进入到了一号车的车厢当中。

实际上,机场塔台那边专门腾出了一间会议室作为测试指挥中心。

不过,为了能尽快看到结果,常浩南还是选择了亲自上车。

……

尽管非铺装路面的路况很差,但百十公里对于车辆来说毕竟不算很远的距离。

大约半小时后,距离最远的四号车也报告说自己已经抵达了15公里外的预定位置。

于是。

第一轮测试,正式开始。

首先,自然是对照组。

也就是按照传统中继模式,中继站只进行数据接收和转发,而不对数据进行处理。

“各号车均已就位!”

无线电当中,传来了现场测试指挥员付明义的声音:

“一号车,开始发送数据!”

一时间,原本有些嘈杂的车厢当中,只剩下空调和通信设备工作时的嗡嗡声,以及包括常浩南在内,总共四个人的呼吸声。

测试所用的数据内容是常浩南提前就设定好的,所以并不需要操作员现场输入什么。

只要在操作界面上选定内容,然后发送就行了。

不过,程序毕竟是用了不到一个月时间紧赶慢赶编出来的,也就不用考虑什么UI交互之类的问题了。

不说别人,哪怕常浩南自己,看着略显简陋的界面都有点绷不住。

好在基本功能还是比较齐全的。

没过多长时间,数据传输便逐渐接近了尾声。

毫无疑问,哪怕不去看具体的结果,单凭感觉也能知道,结果并不乐观——

网络吞吐量并非一般理解当中的“平均网速”,测试方法也不是通过传输一定数据量的文件然后再除以最终用时,而是以一定速率发送一定数量的帧,并计算待测设备传输的帧。

如果二者相等,那么就将发送速率提高并重新测试,直到接收帧少于发送帧的瞬间,其对应速率就是网络吞吐量。

因此基本可以认为,测试时间越短,则结果越差。

另外不难看出,这种测试方式得到的结果虽然是一个字节/秒的带宽单位,但却绝不仅仅和传输带宽有关。

更重要的其实是稳定性。

“1.4千字节/秒……”

几乎在屏幕上出现数字的一瞬间,吴威就下意识念了出来。

哪怕在21世纪初,也是个慢得惊天地泣鬼神的结果。

正如他之前估计的那样,在传输条件恶劣的地面上,利用通信车进行多跳传输,不会有任何好下场。

实际上,二号车那边测出的吞吐量高达170千字节/秒以上。

到了三号车,还剩下30千字节/秒左右……

而四号车就只剩下1.4千字节/秒了。

足以见得增加中继节点对于传输速度的毁灭性影响。

当然,如此夸张的结果确实是本地自然干扰较大导致的特例。

但趋势总归是没错的。

“打开各号车的编码和解码功能,重新进行测试!”

常浩南记录下实验数据,然后对着无线电下令道。

对于他来说,对照组的结果越差,反而越贴近于成功。

不过,一切的前提是。

实验组真能测出一个更好的数据出来。

……

随着机柜的散热风扇重新呜呜转起,第二次测试,也正式开始。

理论上,在启动了编码和解码功能之后,网络吞吐量将可以逼近香农极限。

虽然实际操作中还是会受到诸多影响,但无论如何,结果应该都会明细优于之前才对。

而测试过程,果然也不负众望。

持续时间比第一次长了几倍。

尽管结果好坏与时间长短只是呈正相关而不是呈正比,但这至少是个不错的兆头。

一直到十几分钟之后,屏幕上才像刚才那样跳出一个代表四号车吞吐量的数字。

“6.8千字节/秒!”

这个结果让吴威眼前一亮。

要知道,这些数字本身并不代表他这辆通信车的真实水平。

但提升的幅度可是实打实的。

将近5倍!

他丝毫不怀疑,如果自家产品用上这种技术,那么即便过上5年,乃至10年,性能都不会完全过时……

“常总,这……”

他一脸兴奋地看向常浩南,准备表达一下祝贺。

但话说出口才发现,对方的脸色……似乎并不太好看。

“不对啊……”

常浩南眉头微皱,目光紧盯着屏幕上的结果喃喃道。

略显怪异的反应直接把吴威给整懵了:

“不对……哪里不对?”

“……”

迎接他的,是一阵沉默。

好一会之后,常浩南才用不知是自言自语还是回答问题的语气轻声说道:

“我之前在有线网络内测试,结果就没下过15倍……怎么这次的效果就直接减弱了三分之二呢?”

听到这句话,吴威差点被自己的口水给呛到——

好家伙,这意思是嫌五倍的提升还不够大呗?

(本章完)

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