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长波电台 说说长波通信系统,潜艇收一封电报要半个小时?

时间:2021-10-13 来源:未知 作者:陆涛 点击:

小编上次说了用于对潜通信的长波台,天线长100多公里,很是壮观。其实长波台除了天线很长,还有另一个很奇怪的特点:通信速率低。
低到什么程度?看看美国的超长波通信系统是怎么工作的:
“超长波系统……通信速率极低,一般只能用预先约定意义的几个字母的组合进行信号通信,发3个字组组合的信号约需15分钟。”
3个字节/15分钟,差不多就是这个意思吧:

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这个网速可真是难受,不要说视频聊天、LOL了,看条短信都要半个小时。可为什么长波台的通信速率这么低呢?
其实原因还是——长波台的波长太长。
(以下部分的微信包含稀奇古怪的公式,大学狗和通信狗谨慎观看以免产生身体不适)
通信载波的波长(带宽),和通信连接速率有直接关系。伟大的科学家、通信专家、《通信技术》挂科之神香农,总结出了一个以他的名字命名的公式:
C=B log2(1+S/N)
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一般说来,GSM900(2G手机)的工作频段为890~960MHz。
4G手机的工作频段就比2G手机高,不同的运营商工作在1880~2700MHz之间。
加上频段/带宽分配的优化,收发标准的变化,所以4G手机上网速度比2G快得多。
那么长波台的工作频段是多少MHz(兆赫)?
长波台既不是兆赫,也不是千赫……他工作频率的单位是赫兹。
能穿透100米深海水的超长波电台,波长1000~10000公里,除以光速(30万公里/小时)可知,它的工作频率是30~300赫兹。
根据香农公式,如果log2(1+S/N)=1的话,长波台的通信速率不到300bit/s,每秒最多300个二进制数。
听起来很……还是用图说话吧

上面用调幅来举例,调频调相的图很难画。
再加上长波台是远距离通信,电波要电离层多次反射绕过地球,再穿到海水里才能被潜艇接收到,几千公里都没有通信基站,信号质量很差,实际通信效率就更低了。

也就是说,长波通信是个BB机,呼你一下,让你赶快上浮,然后再打电话。至于上浮之后核潜艇暴露的机率自然是增加了,可是今天哪个恐怖分子敢打、能打美国核潜艇呢?
不过可能有人说,再低也有30个bit每秒,虽然速度不能和宽带比,但半个小时也能发几百个字了,怎么一封三个字的电报就要发15分钟?
这就是军用通信的另一个特征:需要进行严格的加密和防伪校验。
比如,现在给本人的同事“云上的空母”发一条消息:你老婆来了速回。
此时“云上的空母”在一艘100米水下的潜艇里。
那么电文是:
#云上的空母#:你老婆来了速回
但是我们得防止有人伪造电报,否则那谁给“俄亥俄”级发一条电报“把纽约炸了”,那麻烦就了。
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防伪校验打个比方就是:
//天王盖地虎,宝塔镇河妖//#云上的空母#:你老婆来了速回//天诛八尺,还我公图//
前缀和后缀都是约定的记号,这样就能防止其他人伪造电报了。
实际上现在的防伪校验码非常长,而且不是传统的约定暗号,是计算机校验程序生成的不断变化的数据。
再然后,因为远距离长波通信的信号质量非常差,所以,要采取很多措施。
比如,在通信传输中插值校验
比如,重说三——
就是一条电报要反复拍几次,直到确保潜艇收到这条电文为止。
信号质量差的时候,通信数据中要插入相当于原报文200%的数据来避免通信出现误码。
然后再重说三,又乘三倍。
回头来看,大家可以算一算,为了给“云上的空母”发7个字的短信,我们要向潜艇发多长时间的电报呢?




(中国集群通信网 | 责任编辑:陆涛)

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