第1012章 通信中繼平台
第1012章 通信中繼平台
儘管常浩南在文件當中寫的是依靠「地面站」來進行通信中繼，但這只是為了讓上級和兄弟單位的同志更容易理解而採用的一種籠統說法而已。
實際上，負責通信中繼的節點並不需要拘泥於形式。
畢竟，在不遠的未來就要規劃低軌道中繼通信星座的前提下，真的花大價錢在邊境和沿海地帶建設成本高昂的固定通信站點，怎麼看都是一種資源浪費。
而且退一萬步講，即便不考慮這一點，固定的中繼站本身在戰時也是個相對脆弱的目標，很容易遭到假想敵的重點照顧。
因此，在項目正式獲得批准通過之後，常浩南實際投入研發的，主要是兩種平台。
一是由浙省大學主導研發，在築堤行動時就有過亮眼表現的平流層飛艇。
這已經是相當成熟的技術，並且浙省大學近些年也沒有停止對設備的升級和改進。
另外，其原本的設計目的就是作為通信中繼平台，可以說完全對接了常浩南的需求。
甚至在整體架構上都無需做出太大幅度的修改，只要在原來單純負責接收-儲存-轉發的基礎上增加編碼-解碼功能即可。
由於其漂浮高度在兩萬米以上，遠高於預警機的一般飛行高度，因此在測試當中可以作為模擬衛星的單位，用於測試飛機上半球的天線性能。
當然，因為距離更近，所以信號強度和信噪比肯定還是比真正的天基通信強得多。
而且中繼站本身相對靜止，無法完全還原天基通信的場景。
這也是為什麼常浩南當初一定要讓張維永把衛星搞出來。
而另外一種平台，則是車載的地面通信中繼站。
相比平流層飛艇，其功能更弱，且受到的雜波干擾更強，但可以實現「動中通」，也就是一邊移動一邊通信。
用於測試下半球的天線性能，同時模擬衛星平台不斷運動，且信號弱的特性。
載具底盤倒是用不著額外研發，直接用保有量巨大的SX2190卡車改一改就行。
如果有需要的話，也可以直接搬到其它型號上面。
至於整個車載中繼站的研發，常浩南既沒有選擇負責空警2000研發的電科14所，也沒有選擇負責衛星研發的空間技術研究院。
而是找上了位於石門的電科五十四所。
或者嚴格來說，是電科集團的領導主動向常浩南推薦了他們。
因為五十四所目前就在研發一系列面向軍事通信單位和應急救援單位的衛星通信/散射通信車。
雖然跟常浩南的需要並不完全一致，但相似度至少在九成以上。
而且技術是相通的。
對此，常浩南倒是沒什麼意見。
這個通信中繼車的硬體層面技術難度不高，而軟體的核心算法還是由他來開發，所以並不要求合作方一定具備多麼強的實力。
只要執行力夠強，有學習能力就行。
況且五十四所作為網絡通信研究院，也並非等閒之輩。
於是，在QC300的立項結束的大約一個月後，五月末的一天，電科五十四所總體部的負責人吳威便帶著一個由四人組成的核心團隊，親自到京城找到了常浩南。
而後者也沒繞彎子，直截了當地說明了自己的要求。
……
常浩南的辦公室里，吳威看著手中寫滿密密麻麻標註的技術資料，露出有些為難的表情：
「常總，用地面車輛給飛機做通信中繼……技術上倒是不難實現，但是……」
他一邊小心地斟酌著語句一邊說道：
「但是考慮到車輛平台的體積和功率限制，作用距離恐怕不會特別樂觀吶……」
通信這種事，歷來是站得高傳的遠，所以大部分思路都是用天上的飛機給地面做中繼。
反過來的要求，吳威這輩子還是第一次聽說。
「沒關係，我要的就是這個效果。」
常浩南的回答更是石破天驚：
「如果傳輸範圍太廣，反而不方便測試多跳網絡的理論吞吐性能。」
看著對面眼珠子都快瞪出來的吳威，他只好繼續解釋道：
「這種測試，無論是出於保密考慮，還是出於減少對正常生產生活的影響考慮，都必須得遠離城市，所以測試區域大概率得放在西北，範圍最多也就是二三百公里，我中間要保證至少經過三跳，所以車載系統的工作範圍基本正好滿足要求……飛艇那邊還得專門降低功率才行。」
這段內容的信息量，讓吳威足足消化了幾分鐘，才算徹底理解常浩南的最終目的：
「所以……您剛才說的網絡編碼技術，就是給多跳通信準備的？」
「沒錯。」
常浩南點點頭，然後抬手指了指吳威手中的那份資料：
「你再往後翻兩頁，就會有相關的技術說明。」
後者趕緊低頭，翻到了他所說的位置。
「當然，網絡編碼技術本身沒什麼好說的，你是這方面的專家了，肯定研究……至少了解過。」
這個時候，常浩南又繼續道：
「我們這次測試的真正核心，是利用最大秩距離碼來為網絡編碼傳輸過程提供足夠的糾錯能力，保證即便在對手……或者自然環境導致的強大幹擾中，仍然能夠準確無誤地傳遞信息。」
「MRD碼麼……」
吳威把手中的資料放到桌上，做思索狀：
「前兩年散射通信車剛剛立項的時候，我倒是也研究過這個技術，可以在矩陣數據結構中檢測和更正錯誤，糾錯效率比傳統的低密度奇偶檢查碼（LDPC）能提高五個數量級……」
相比於專精於衛星系統的張維永，他對這方面的了解顯然更深。
「你有過研究就好。」
常浩南放下了已經拿在手裡的筆：
「不光是糾錯能力，單從技術上講，MRD碼還是一項幾乎無法被破解的加密技術，對於通信穩定性和安全性都能有巨大的提升。」
他之所以強調從技術上講，是因為任何加密手段都攔不住物理竊取。
在一個系統當中，最可靠和最薄弱的一環永遠都是人。
「可是常總，我們當時的研究都是在超算端完成的……」
吳威皺起的眉頭仍然沒有舒展開來：
「MRD碼的編碼和解碼過程依賴校驗矩陣和生成矩陣，複雜程度很高，效率嚴重依賴算力。哪怕對於超算來說，完成一個編碼-解碼循環的周期有時候都要按小時來計算，要想應用到實時通信當中，對中繼設備的算力要求會不會太高了些……」
對於這個結果，常浩南並不感到意外。
實際上，最大秩距離碼這種效果逆天的神器之所以早在1985年被提出來但一直都沒投入應用，主要就是因為編碼解碼過程過於複雜。
而他所實現的技術突破，也正是在這個部分。
「我想……你們當初測試的應該是加比杜林碼？」
「是的。」
吳威點點頭：
「畢竟那是最經典的最大秩距離碼。」
「不過我們也測試了幾種加比杜林碼的變體，總的來說效率比原版有所提升，不過並不十分明顯……」
「但我要測試的最大秩距離碼，並不完全依託於加比杜林提出的概念……」
常浩南重新把剛才放下的筆拿了起來：
「關於這部分的技術細節……太長了，一兩個小時講不明白，我後面會給你一份專門的技術文件……」
「但簡單來說，就是引入一個新的概念，叫做最大秩距離碼的自對偶性……呃……類似於矩陣的正交概念，就是當一個MRD碼C和它的對偶碼C⊥相等的時候，我們認為它有自對偶性，在滿足特定條件的前提下，一個MRD碼一定等價於一個自對偶MRD碼……」
「結合這一概念，我們可以設計出一個針對加比杜林碼……當然也可以是其它MRD碼的快速解碼算法，也就是對於伴隨式S和i=t， t-1， t-2……計算矩陣Mi和行列式det(Mi)，直到首次出現i=m使det(Mi)≠0，這裡的m就是錯誤向量e的秩……」
「……」
「更進一步地，我們可以讓合法用戶A選擇矩陣S、X和G作為私鑰，再通過Gcr=SG+X計算公鑰，由於已知Gcr的情況下幾乎不可能倒推出等號右側的秘密矩陣，因此安全性可以獲得很大提升……」
儘管是「簡單來說」，但常浩南仍然說了差不多半個小時。
這還是在吳威有足夠加密算法基礎的前提之下。
「也就是說，我們用傳統加密手段傳遞經過非對稱加密的消息本身，然後用非對稱加密傳遞解密所需要的密鑰，這樣就可以減少需要中繼站糾錯的數據量，保證傳輸效率？」
吳威試探著確認道。
常浩南欣慰地點了點頭，上半身靠回到椅背上。
現在，後者至少聽懂了技術路線的部分。
至於具體的算法層面……
這個急不來。
就連他本人，在有系統幫忙的情況下，都在這上面耗費了差不多一個月時間。
「我已經在小規模的有線網絡當中測試了這套MRD碼結合網絡編碼的技術。」
常浩南輕描淡寫地說道：
「結果是在四路由的多跳網絡當中，實際傳輸容量大概可以提高15-20倍，就是處理延遲稍微高了點，得按秒來算。」
「不過對於衛星通訊或者天地通訊來說，因為帶寬太低，所以傳輸延遲會取代處理延遲占據主要地位，實際表現出來的延遲……反而會降低！」
(本章完)
儘管常浩南在文件當中寫的是依靠「地面站」來進行通信中繼，但這只是為了讓上級和兄弟單位的同志更容易理解而採用的一種籠統說法而已。
實際上，負責通信中繼的節點並不需要拘泥於形式。
畢竟，在不遠的未來就要規劃低軌道中繼通信星座的前提下，真的花大價錢在邊境和沿海地帶建設成本高昂的固定通信站點，怎麼看都是一種資源浪費。
而且退一萬步講，即便不考慮這一點，固定的中繼站本身在戰時也是個相對脆弱的目標，很容易遭到假想敵的重點照顧。
因此，在項目正式獲得批准通過之後，常浩南實際投入研發的，主要是兩種平台。
一是由浙省大學主導研發，在築堤行動時就有過亮眼表現的平流層飛艇。
這已經是相當成熟的技術，並且浙省大學近些年也沒有停止對設備的升級和改進。
另外，其原本的設計目的就是作為通信中繼平台，可以說完全對接了常浩南的需求。
甚至在整體架構上都無需做出太大幅度的修改，只要在原來單純負責接收-儲存-轉發的基礎上增加編碼-解碼功能即可。
由於其漂浮高度在兩萬米以上，遠高於預警機的一般飛行高度，因此在測試當中可以作為模擬衛星的單位，用於測試飛機上半球的天線性能。
當然，因為距離更近，所以信號強度和信噪比肯定還是比真正的天基通信強得多。
而且中繼站本身相對靜止，無法完全還原天基通信的場景。
這也是為什麼常浩南當初一定要讓張維永把衛星搞出來。
而另外一種平台，則是車載的地面通信中繼站。
相比平流層飛艇，其功能更弱，且受到的雜波干擾更強，但可以實現「動中通」，也就是一邊移動一邊通信。
用於測試下半球的天線性能，同時模擬衛星平台不斷運動，且信號弱的特性。
載具底盤倒是用不著額外研發，直接用保有量巨大的SX2190卡車改一改就行。
如果有需要的話，也可以直接搬到其它型號上面。
至於整個車載中繼站的研發，常浩南既沒有選擇負責空警2000研發的電科14所，也沒有選擇負責衛星研發的空間技術研究院。
而是找上了位於石門的電科五十四所。
或者嚴格來說，是電科集團的領導主動向常浩南推薦了他們。
因為五十四所目前就在研發一系列面向軍事通信單位和應急救援單位的衛星通信/散射通信車。
雖然跟常浩南的需要並不完全一致，但相似度至少在九成以上。
而且技術是相通的。
對此，常浩南倒是沒什麼意見。
這個通信中繼車的硬體層面技術難度不高，而軟體的核心算法還是由他來開發，所以並不要求合作方一定具備多麼強的實力。
只要執行力夠強，有學習能力就行。
況且五十四所作為網絡通信研究院，也並非等閒之輩。
於是，在QC300的立項結束的大約一個月後，五月末的一天，電科五十四所總體部的負責人吳威便帶著一個由四人組成的核心團隊，親自到京城找到了常浩南。
而後者也沒繞彎子，直截了當地說明了自己的要求。
……
常浩南的辦公室里，吳威看著手中寫滿密密麻麻標註的技術資料，露出有些為難的表情：
「常總，用地面車輛給飛機做通信中繼……技術上倒是不難實現，但是……」
他一邊小心地斟酌著語句一邊說道：
「但是考慮到車輛平台的體積和功率限制，作用距離恐怕不會特別樂觀吶……」
通信這種事，歷來是站得高傳的遠，所以大部分思路都是用天上的飛機給地面做中繼。
反過來的要求，吳威這輩子還是第一次聽說。
「沒關係，我要的就是這個效果。」
常浩南的回答更是石破天驚：
「如果傳輸範圍太廣，反而不方便測試多跳網絡的理論吞吐性能。」
看著對面眼珠子都快瞪出來的吳威，他只好繼續解釋道：
「這種測試，無論是出於保密考慮，還是出於減少對正常生產生活的影響考慮，都必須得遠離城市，所以測試區域大概率得放在西北，範圍最多也就是二三百公里，我中間要保證至少經過三跳，所以車載系統的工作範圍基本正好滿足要求……飛艇那邊還得專門降低功率才行。」
這段內容的信息量，讓吳威足足消化了幾分鐘，才算徹底理解常浩南的最終目的：
「所以……您剛才說的網絡編碼技術，就是給多跳通信準備的？」
「沒錯。」
常浩南點點頭，然後抬手指了指吳威手中的那份資料：
「你再往後翻兩頁，就會有相關的技術說明。」
後者趕緊低頭，翻到了他所說的位置。
「當然，網絡編碼技術本身沒什麼好說的，你是這方面的專家了，肯定研究……至少了解過。」
這個時候，常浩南又繼續道：
「我們這次測試的真正核心，是利用最大秩距離碼來為網絡編碼傳輸過程提供足夠的糾錯能力，保證即便在對手……或者自然環境導致的強大幹擾中，仍然能夠準確無誤地傳遞信息。」
「MRD碼麼……」
吳威把手中的資料放到桌上，做思索狀：
「前兩年散射通信車剛剛立項的時候，我倒是也研究過這個技術，可以在矩陣數據結構中檢測和更正錯誤，糾錯效率比傳統的低密度奇偶檢查碼（LDPC）能提高五個數量級……」
相比於專精於衛星系統的張維永，他對這方面的了解顯然更深。
「你有過研究就好。」
常浩南放下了已經拿在手裡的筆：
「不光是糾錯能力，單從技術上講，MRD碼還是一項幾乎無法被破解的加密技術，對於通信穩定性和安全性都能有巨大的提升。」
他之所以強調從技術上講，是因為任何加密手段都攔不住物理竊取。
在一個系統當中，最可靠和最薄弱的一環永遠都是人。
「可是常總，我們當時的研究都是在超算端完成的……」
吳威皺起的眉頭仍然沒有舒展開來：
「MRD碼的編碼和解碼過程依賴校驗矩陣和生成矩陣，複雜程度很高，效率嚴重依賴算力。哪怕對於超算來說，完成一個編碼-解碼循環的周期有時候都要按小時來計算，要想應用到實時通信當中，對中繼設備的算力要求會不會太高了些……」
對於這個結果，常浩南並不感到意外。
實際上，最大秩距離碼這種效果逆天的神器之所以早在1985年被提出來但一直都沒投入應用，主要就是因為編碼解碼過程過於複雜。
而他所實現的技術突破，也正是在這個部分。
「我想……你們當初測試的應該是加比杜林碼？」
「是的。」
吳威點點頭：
「畢竟那是最經典的最大秩距離碼。」
「不過我們也測試了幾種加比杜林碼的變體，總的來說效率比原版有所提升，不過並不十分明顯……」
「但我要測試的最大秩距離碼，並不完全依託於加比杜林提出的概念……」
常浩南重新把剛才放下的筆拿了起來：
「關於這部分的技術細節……太長了，一兩個小時講不明白，我後面會給你一份專門的技術文件……」
「但簡單來說，就是引入一個新的概念，叫做最大秩距離碼的自對偶性……呃……類似於矩陣的正交概念，就是當一個MRD碼C和它的對偶碼C⊥相等的時候，我們認為它有自對偶性，在滿足特定條件的前提下，一個MRD碼一定等價於一個自對偶MRD碼……」
「結合這一概念，我們可以設計出一個針對加比杜林碼……當然也可以是其它MRD碼的快速解碼算法，也就是對於伴隨式S和i=t， t-1， t-2……計算矩陣Mi和行列式det(Mi)，直到首次出現i=m使det(Mi)≠0，這裡的m就是錯誤向量e的秩……」
「……」
「更進一步地，我們可以讓合法用戶A選擇矩陣S、X和G作為私鑰，再通過Gcr=SG+X計算公鑰，由於已知Gcr的情況下幾乎不可能倒推出等號右側的秘密矩陣，因此安全性可以獲得很大提升……」
儘管是「簡單來說」，但常浩南仍然說了差不多半個小時。
這還是在吳威有足夠加密算法基礎的前提之下。
「也就是說，我們用傳統加密手段傳遞經過非對稱加密的消息本身，然後用非對稱加密傳遞解密所需要的密鑰，這樣就可以減少需要中繼站糾錯的數據量，保證傳輸效率？」
吳威試探著確認道。
常浩南欣慰地點了點頭，上半身靠回到椅背上。
現在，後者至少聽懂了技術路線的部分。
至於具體的算法層面……
這個急不來。
就連他本人，在有系統幫忙的情況下，都在這上面耗費了差不多一個月時間。
「我已經在小規模的有線網絡當中測試了這套MRD碼結合網絡編碼的技術。」
常浩南輕描淡寫地說道：
「結果是在四路由的多跳網絡當中，實際傳輸容量大概可以提高15-20倍，就是處理延遲稍微高了點，得按秒來算。」
「不過對於衛星通訊或者天地通訊來說，因為帶寬太低，所以傳輸延遲會取代處理延遲占據主要地位，實際表現出來的延遲……反而會降低！」
(本章完)