機動通信網(wǎng)快速組網(wǎng)技術(shù)研究與實現(xiàn)

機動通信網(wǎng)快速組網(wǎng)技術(shù)研究與實現(xiàn)

當突發(fā)災害發(fā)生導致通信的中斷或阻塞時，當執(zhí)行機動作戰(zhàn)任務時，當固定通信網(wǎng)遭到破壞不能及時修復時，當某一地區(qū)沒有或很少有可利用的通信設施而急需通信時，都需要迅速建立通信網(wǎng)絡，提供有效的通信保障。作為一種根據(jù)任務需要臨時開設的通信網(wǎng)絡，機動通信網(wǎng)組網(wǎng)靈活、作戰(zhàn)響應能力強、受地形環(huán)境影響小，能夠在以上應用場合發(fā)揮出巨大作用。機動通信網(wǎng)的任務具有突發(fā)性，對網(wǎng)絡的時效性有著特殊的要求。任務下達后首先面臨的問題就是組網(wǎng)，而如何才能根據(jù)任務要求快速地組網(wǎng)則是需要深入研究的課題。

1 機動通信網(wǎng)的組網(wǎng)流程?

機動通信網(wǎng)具有機動、快速、靈活的特點，組網(wǎng)速度是機動通信網(wǎng)快速特點的體現(xiàn)，組網(wǎng)快慢直接影響到任務的執(zhí)行效果。由機動通信網(wǎng)的組網(wǎng)流程圖中可以看出，機動通信網(wǎng)的組網(wǎng)需要經(jīng)過網(wǎng)絡規(guī)劃、網(wǎng)點布設、網(wǎng)元連接和網(wǎng)絡開通四個環(huán)節(jié)(見圖1)。因此，通過相應技術(shù)手段縮短這幾個環(huán)節(jié)所需的時間就是快速組網(wǎng)技術(shù)的核心。

2 網(wǎng)絡規(guī)劃?

網(wǎng)絡規(guī)劃的主要作用是根據(jù)組網(wǎng)需求設計目標網(wǎng)絡的拓撲、規(guī)劃設備快速開通參數(shù)和網(wǎng)絡動態(tài)管理策略，完成網(wǎng)管中心的無中心管理策略的預配置。輔助操作員完成網(wǎng)絡規(guī)劃的軟件稱為網(wǎng)絡規(guī)劃軟件，該軟件能向操作員提供地理信息、設備參數(shù)等大量的輔助信息，降低規(guī)劃操作的復雜度；同時其規(guī)劃流程、數(shù)據(jù)生成與下發(fā)、預案管理等功能降低規(guī)劃操作的難度。使用網(wǎng)絡規(guī)劃軟件能提高規(guī)劃效率和準確性、縮短規(guī)劃時間，尤其當任務緊急時在行進途中也能利用該軟件進行網(wǎng)絡規(guī)劃，有助于網(wǎng)絡的快速開通。


網(wǎng)絡規(guī)劃軟件主要包括程序主框架、地理信息平臺應用、預案管理、網(wǎng)絡拓撲規(guī)劃(包含節(jié)點規(guī)劃、鏈路規(guī)劃功能)、設備參數(shù)規(guī)劃、網(wǎng)絡性能評估、結(jié)果輸出等功能模塊。

網(wǎng)絡規(guī)劃的主要過程如下(見圖2)：

(1)根據(jù)任務的地點要求，準備相應地區(qū)的地理信息數(shù)據(jù)，為通信站址規(guī)劃功能的實現(xiàn)打下基礎；

(2)建立通信設備資源等網(wǎng)絡可用設備資源庫，為網(wǎng)絡規(guī)劃和網(wǎng)絡資源調(diào)配提供支持；

(3)依據(jù)任務要求確定用戶類型、數(shù)量、位置、業(yè)務量等數(shù)據(jù)，生成用戶業(yè)務數(shù)據(jù)；

(4)根據(jù)前面生成設備資源、地理信息、用戶分布、業(yè)務需求等條件，進行用戶接入規(guī)劃配置，滿足網(wǎng)絡用戶的接入需求；

(5)根據(jù)用戶接入規(guī)劃結(jié)果、網(wǎng)絡抗毀性的要求，規(guī)劃最佳網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，選定鏈路上所用的傳輸設備種類；

(6)根據(jù)頻率管理系統(tǒng)提供的有關頻率信息、用戶輸入頻率規(guī)劃限定條件、鏈路設備配置和網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，合理分配傳輸設備的工作頻率和備用頻率；

(7)根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)劃的結(jié)果，進行通信設備分配，然后輸出網(wǎng)絡開通所需要無線傳輸設備工作頻率、節(jié)點連接配置等的基本數(shù)據(jù)報告，以指導網(wǎng)絡的開通；

(8)完成網(wǎng)絡拓撲規(guī)劃后，根據(jù)網(wǎng)絡用戶需求，完成電話號碼預分配、IP用戶、IP地址的統(tǒng)一規(guī)劃、業(yè)務路由的配置等業(yè)務規(guī)劃功能；

(9)將所有規(guī)劃數(shù)據(jù)記庫，生成網(wǎng)絡規(guī)劃數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡規(guī)劃文件。


3 節(jié)點布設

節(jié)點布設的首要工作是將節(jié)點運送到指定地點。通常情況下，機動通信網(wǎng)節(jié)點的組成單位是通信車，接受任務后直接開赴任務區(qū)域。但對于島嶼、艦船、無公路或道路損毀地區(qū)等通信車無法快速到達的地域，就要通過可搬移節(jié)點完成組網(wǎng)。

可搬移節(jié)點的裝載方式是將通信設備裝入統(tǒng)一的、標準的可搬移機箱內(nèi)并固定。在運輸和開通使用中，設備和可搬移機箱可以分開，也可以合并在一起，合并和分離的依據(jù)是任務的需要?？砂嵋蒲b載方式實際是一種“模塊化”裝載體制，機箱替代了機架和工作臺，互連線纜由專用線纜箱安放；使用時，只要供電條件和環(huán)境條件符合設備要求，可以在廣泛地域中使用?？砂嵋茩C箱具有統(tǒng)一的外觀尺寸、一定的抗沖擊震動和防雨淋能力。可搬移機箱采用標準尺寸，使用時可根據(jù)不同的應用環(huán)境采取不同的組合和相對穩(wěn)固的堆疊方式?？砂嵋乒?jié)點具有較高的靈活性，對應用環(huán)境適應性強。通過船運、空運和人工搬移等形式可以快速地將可搬移節(jié)點運送到任務區(qū)域，有利于在更短的時間內(nèi)完成節(jié)點的布設。

節(jié)點布設的另一個重要工作是連接節(jié)點間的物理線路。光纖線路容量大、時延小、差錯率低，是節(jié)點間互連的首選線路。當任務區(qū)域沒有即設光纜，需要現(xiàn)場敷設時，敷設速度就成為節(jié)點快速布設的關鍵。對于地勢平坦的環(huán)境可采用車輛在兩站點間布設；對于地形環(huán)境復雜和危險的環(huán)境(如沼澤地、叢林等)，采用人工或地面部署平臺將會十分困難，此時可采取方法是將光纜繞制成線團，利用飛行器作為空基平臺實現(xiàn)快速敷設。受到重量和體積的限制，利用飛行器敷設時更適合采用微型光纜而非傳統(tǒng)的野戰(zhàn)光纜，其連續(xù)長度可達50 km以上。

4? 網(wǎng)元連接

網(wǎng)元連接階段的主要工作是在網(wǎng)絡節(jié)點到位、物理線路連接完成的前提下在鏈路層建立節(jié)點之間的連接。在這個階段，手動操作的多少會直接影響網(wǎng)元連接速度，自適應組網(wǎng)與管理通道自動建立都是將部分操作按照預先的設定由設備自動完成，從而減少網(wǎng)絡節(jié)點的人工設置，增強網(wǎng)絡的自主運行能力，加快網(wǎng)元連接速度。

4.1? 自適應組網(wǎng)

具備自適應組網(wǎng)功能的網(wǎng)元在互相連接后能夠自動識別接入對等節(jié)點，針對相同屬性的物理接口進行速率自適應，自動將接口連通狀態(tài)上報給高層處理。網(wǎng)絡內(nèi)的核心交換和傳輸設備將與其相連接的對等節(jié)點的設備號、端口號、槽號以及獲得端口速率等信息存儲，形成互連設備拓撲信息庫。針對話音和數(shù)據(jù)業(yè)務無需前期配置，可以直接在互連的中繼和業(yè)務端口上配置PVC或SVC通道，進行業(yè)務傳送。

自適應組網(wǎng)從鏈路層協(xié)議和路由協(xié)議等不同層次來實現(xiàn)。通過鏈路層協(xié)議實現(xiàn)中繼鏈路兩端節(jié)點的動態(tài)識別，獲取節(jié)點對端信息和鏈路相關特性，進行節(jié)點的安全鑒別，檢測中繼鏈路的通斷狀態(tài)并向高層報告；通過實現(xiàn)動態(tài)路由協(xié)議，自動交互路由更新信息，并自動計算和更新核心路由表，從而達到網(wǎng)絡路由隨網(wǎng)絡拓撲變化而自動更新(見圖3)。


網(wǎng)絡節(jié)點互連中繼接口路由協(xié)議默認配置為動態(tài)路由協(xié)議。因為每臺傳輸交換設備的Router-ID都是惟一的，無需關心網(wǎng)絡節(jié)點何時接入網(wǎng)絡，網(wǎng)絡內(nèi)的路由信息會自動交互并瞬間完成路由信息更新，使得IP類業(yè)務可以隨著網(wǎng)絡節(jié)點的接入即時使用。

4.2 管理通道自動建立

管理通道是一級網(wǎng)絡管理系統(tǒng)對二級網(wǎng)絡管理系統(tǒng)乃至整個網(wǎng)絡直接進行規(guī)劃數(shù)據(jù)下發(fā)和網(wǎng)絡狀態(tài)監(jiān)視的數(shù)據(jù)傳送通道。手工配置的方法需要在每個節(jié)點分別操作，完成時間由最晚的一個節(jié)點決定，效率很低且對操作的要求高；通道自動建立則是按照預先的設定由設備自動完成，耗費的時間幾乎可以忽略不計。各種節(jié)點設備建立管理通道的實現(xiàn)方式大致相同，下面就以在ATM交換機上用幀中繼PVC建立管理通道為例說明這個過程。

所有交換機都使用統(tǒng)一的幀中繼接口作為網(wǎng)管設備接入用。用于網(wǎng)管設備接入的幀中繼接口至本交換機所有中繼接口的PVC數(shù)據(jù)，其VPI／VCI取值設為一個固定值。依據(jù)操作方便原則，PVC互通方式設置為業(yè)務互通透明方式，原因是透明方式不要求互連的交換機幀中繼端PVC的DLCI數(shù)值相同，這樣規(guī)劃數(shù)據(jù)可靈活設置?？紤]到網(wǎng)管通道只作為下發(fā)規(guī)劃數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡狀態(tài)查詢、上報使用，這些PVC的帶寬設為64 Kb／s即可滿足要求。網(wǎng)管通道PVC的優(yōu)先級最高，用戶不能隨意刪除，這樣就保證了網(wǎng)管PVC的資源不被業(yè)務PVC搶占，不會出現(xiàn)網(wǎng)管PVC因資源被占而建立不成功的情況。

以上過程和步驟以初始配置文件的形式固化在安裝文件中，由交換機在啟動時調(diào)用使管理通道PVC自動加載。各網(wǎng)絡節(jié)點不論以何種中繼互連，都能使網(wǎng)管信息網(wǎng)連通，一級網(wǎng)絡管理系統(tǒng)在任意節(jié)點接入二級網(wǎng)管中心都能管理全網(wǎng)。

5? 網(wǎng)絡開通

網(wǎng)絡開通階段的主要工作是將網(wǎng)絡規(guī)劃軟件規(guī)劃的業(yè)務數(shù)據(jù)下發(fā)和運行。使用網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的文件傳輸功能，利用在網(wǎng)元連接階段建立的管理通道，一級網(wǎng)絡管理中心把按照任務要求做好的規(guī)劃數(shù)據(jù)分發(fā)給各二級管理中心，二級管理中心把規(guī)劃數(shù)據(jù)配置到網(wǎng)絡節(jié)點內(nèi)各設備。整個過程由程序控制自動完成，減少了數(shù)據(jù)下發(fā)的人工操作，縮短了網(wǎng)絡開通的時間。規(guī)劃數(shù)據(jù)下發(fā)完成后一級管理中心根據(jù)二級管理中心上報網(wǎng)絡節(jié)點內(nèi)設備狀態(tài)或直接對某二級管理中心進行查詢，進而確定下發(fā)數(shù)據(jù)是否已經(jīng)配置成功，掌握網(wǎng)絡是否處于可用狀態(tài)，最終完成網(wǎng)絡的開通，其過程如圖4所示。


6 結(jié)? 語

快速組網(wǎng)技術(shù)是機動通信研究的一個重點，對快速組網(wǎng)技術(shù)的研究也滲透到組網(wǎng)的整個過程中。網(wǎng)絡規(guī)劃軟件、節(jié)點搬移、線纜快速敷設、自適應組網(wǎng)、管理通道自動建立、數(shù)據(jù)自動下發(fā)等各種手段的研究和應用使得機動通信網(wǎng)的組網(wǎng)速度得到了極大提高。