機(jī)動通信協(xié)同網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計方案解析

　　為提高機(jī)動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，充分發(fā)揮指戰(zhàn)員能動性和通信裝備效能，提出了一種分級分布式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，闡明了分級資源管理和分級分布式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃兩種應(yīng)用模式。所提方法支持規(guī)劃任務(wù)的分解和資源段的下發(fā)，并能融合各級規(guī)劃結(jié)果，形成全網(wǎng)規(guī)劃態(tài)勢。此外，對分布式數(shù)據(jù)融合過程中必然會出現(xiàn)的沖突設(shè)計了檢查及處理流程，并根據(jù)引起沖突的資源類型，明確了判定規(guī)則和處理辦法。

　　機(jī)動通信網(wǎng)主要由便于移動的車載通信裝備組成，具有機(jī)動、快速和靈活的特點。針對某一特定戰(zhàn)斗或應(yīng)急通信保障任務(wù)，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)成員及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣?jīng)常發(fā)生變化。為使網(wǎng)絡(luò)能夠在較短時間內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)資源的分配和部署，必須采用合理、正式的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程，以對保障任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)資源編配等用戶需求進(jìn)行分析，生成資源分配視圖、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟晥D和參數(shù)文件。當(dāng)前主用的規(guī)劃方式是集中一次性對全網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃，優(yōu)點在于統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一輸出，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大的情況下具有很大的優(yōu)勢。

　　為了做好緊急、作戰(zhàn)情況下的通信保障和通信組織工作，確保指揮順暢、反應(yīng)快速、保障有力，實現(xiàn)快速機(jī)動過程中的“動中通”，機(jī)動通信系統(tǒng)積極運用微波、短波、超短波、散射、衛(wèi)星、集群以及指揮調(diào)度等各門類通信、指控裝備，形成有線和無線相結(jié)合、固定和移動相結(jié)合，天地一體，手段多樣的機(jī)動通信網(wǎng)，并呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、網(wǎng)絡(luò)層次多、組網(wǎng)方式靈活等特點。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大、接入系統(tǒng)的增多、高新技術(shù)的引入，對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃實施人員的要求越來越高。不僅需要熟知眾多裝備的使用方式、具體參數(shù)等，還要掌握不同技術(shù)方向的專業(yè)知識。對于承擔(dān)機(jī)動、保密、安全、抗干擾、無縫隙以及多業(yè)務(wù)/多媒體互聯(lián)互通等多層面任務(wù)的機(jī)動通信網(wǎng)絡(luò)，集中規(guī)劃的劣勢愈發(fā)凸顯，難以適應(yīng)其開通部署流程。本文設(shè)計了一種協(xié)同規(guī)劃方法，支持多級管理機(jī)構(gòu)開展分級、分布式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，各級單位負(fù)責(zé)本級、本領(lǐng)域通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、部署和開通，并上報規(guī)劃結(jié)果，最高級規(guī)劃中心匯總、融合規(guī)劃數(shù)據(jù)，最終形成全網(wǎng)規(guī)劃態(tài)勢。

　　網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程設(shè)計

　　1.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃原理

　　網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是機(jī)動通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理的一項首要活動，是指通信保障人員為滿足特定的保障任務(wù)，根據(jù)任務(wù)需求與已有網(wǎng)絡(luò)資源，在較短時間內(nèi)合理規(guī)劃所需的網(wǎng)絡(luò)、裝備、參數(shù)以及業(yè)務(wù)等，最終形成網(wǎng)絡(luò)組織方案和網(wǎng)絡(luò)運行初始化參數(shù)。隨后，以人工或自動方式分發(fā)，并加注設(shè)備運行的各種初始化參數(shù)，使網(wǎng)絡(luò)由非工作狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。

　　網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的工作原理即根據(jù)各類裝備的實際編配在軟件中建立一一對應(yīng)的模型，并根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的開設(shè)需求，對模型資源進(jìn)行組網(wǎng)、策略和參數(shù)配置。據(jù)此，整個網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程可劃分為資源維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃兩個階段。其中，資源維護(hù)階段主要指平時或戰(zhàn)前對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃必需的、相對固定的裝備模型、公共資源、組網(wǎng)模型以及策略規(guī)則等基礎(chǔ)信息進(jìn)行維護(hù)，建立統(tǒng)一資源池，作為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段主要在網(wǎng)絡(luò)開設(shè)前根據(jù)部隊的通信保障想定，對網(wǎng)絡(luò)的可用資源進(jìn)行統(tǒng)一籌劃、分配，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行必要的組網(wǎng)預(yù)設(shè)置，充分保證網(wǎng)絡(luò)的開設(shè)。

　　1.2 資源維護(hù)

　　為實現(xiàn)對各類通信、網(wǎng)絡(luò)資源的精準(zhǔn)管控，建立常態(tài)化維護(hù)機(jī)制。可在平時錄入各類通信裝備、策略規(guī)則、IP地址以及通信頻率等核心資源，為每個資源命名唯一的標(biāo)識符，形成基礎(chǔ)資源庫；當(dāng)有裝備損壞、資源回收或有新的裝備資源配發(fā)時，可以及時更新基礎(chǔ)資源庫，以保證對各類網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)的可管可控。接到保障任務(wù)后，根據(jù)保障任務(wù)的通信需求從基礎(chǔ)資源庫中調(diào)取相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源實施網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，縮短網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時間，提高網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃效率。資源維護(hù)過程如圖1所示。

　　圖1 資源常態(tài)化維護(hù)

　　1.3 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

　　網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要在網(wǎng)絡(luò)開設(shè)前根據(jù)保障任務(wù)的通信保障想定，依據(jù)既定的規(guī)則、策略及典型應(yīng)用模型，對網(wǎng)絡(luò)的可用資源進(jìn)行統(tǒng)一籌劃、分配，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行必要的預(yù)設(shè)置，充分保證網(wǎng)絡(luò)的開設(shè)。

　　獲取任務(wù)保障需求和應(yīng)用傳輸需求，綜合考慮戰(zhàn)場電磁環(huán)境、地形地貌等要素，依據(jù)接入點位置覆蓋整個保障區(qū)域的基本規(guī)則，快速自動布設(shè)節(jié)點位置。遵照設(shè)備組網(wǎng)應(yīng)用規(guī)則，采用微波、衛(wèi)星、光纖、遠(yuǎn)傳以及電臺等多種方式，實現(xiàn)節(jié)點之間、節(jié)點與端之間的無縫互聯(lián)，形成一個手段多樣、互相補充的一體化通信網(wǎng)絡(luò)。然后，對網(wǎng)絡(luò)中的IP地址、頻率以及號碼等公共資源進(jìn)行自動分配，對設(shè)備的運行參數(shù)進(jìn)行默認(rèn)配置。同時，對服務(wù)運行的資源分配和調(diào)度策略進(jìn)行規(guī)劃，確保各類信息服務(wù)及應(yīng)用高效、可靠運轉(zhuǎn)。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程如圖2所示

　　圖2 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

　　協(xié)同網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計

　　2.1 分級資源管理

　　資源維護(hù)階段，用戶針對所在的單位層級，完成對本級資源的錄入，并通過逐級匯總、融合功能，在最高級形成完整的資源數(shù)據(jù)庫。分級資源管理設(shè)計將各類資源的維護(hù)任務(wù)分解到各個下級單位，較好地解決了集中維護(hù)引起的效率低下、實時性差等問題。分級資源管理如圖3所示。

　　圖3 分級資源管理

　　2.2 分級分布式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

為分解資源種類多、互聯(lián)關(guān)系復(fù)雜的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃任務(wù)，加快網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃速度，設(shè)計分級、分布式協(xié)同規(guī)劃模式。該應(yīng)用方式下，可根據(jù)隸屬單位層級或?qū)I(yè)分類情況部署多套網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)，每一級的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)都應(yīng)該集組網(wǎng)規(guī)劃、資源配置、預(yù)案生成以及參數(shù)下發(fā)等多種功能于一身，具有完善的業(yè)務(wù)處理能力。在分級應(yīng)用中，一級網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)可為二級單位分配通信資源，連同規(guī)劃的接入點信息一同下發(fā)；二級網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)獲取上級預(yù)留的資源后，結(jié)合本級保障任務(wù)完成本級的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。二級同樣可采取分級方式將規(guī)劃任務(wù)分解到下級單位。上級網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)匯總下級網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃結(jié)果，并進(jìn)行檢查和調(diào)整，最終形成全網(wǎng)規(guī)劃態(tài)勢。在實施本級網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中，二級和一級規(guī)劃關(guān)注點稍有不同：一級需規(guī)劃骨干網(wǎng)絡(luò)，接入節(jié)點的布設(shè)要覆蓋二級的保障范圍；二級則要考慮如何接入骨干網(wǎng)絡(luò)。分級網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程如圖4所示。

　　圖4 分級網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

　　從分工合作的角度出發(fā)，設(shè)計分布式協(xié)作規(guī)劃的模式，支持多用戶根據(jù)部門職責(zé)規(guī)劃對應(yīng)專業(yè)方向的部分。例如，可分別規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、IP地址、頻率資源、電話業(yè)務(wù)以及路由參數(shù)等，最終規(guī)劃數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線同步到后臺數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)分布式規(guī)劃能力。分布式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃如圖5所示。

　　圖5 分布式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

　　數(shù)據(jù)檢查及融合設(shè)計

　　分級分布式資源管理和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)的部署環(huán)境和帶寬情況，設(shè)計為離線、在線應(yīng)用模式。無論哪種方式，都涉及對多方數(shù)據(jù)的融合處理。在分級分布式應(yīng)用中，承擔(dān)規(guī)劃子任務(wù)的單位所擁有的公共資源應(yīng)由組織單位統(tǒng)一下發(fā)，但人工編輯和維護(hù)過程難免存在誤操作或理解偏差。此外，不同級別的用戶往往只對自己關(guān)心的可用資源進(jìn)行籌劃、分配以及預(yù)設(shè)置。這些都不可避免地會引起對資源的多方維護(hù)、重復(fù)規(guī)劃或命名資源的重復(fù)使用。為了實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一布設(shè)和順利開通，數(shù)據(jù)融合前的沖突檢測和處理顯得尤為重要。

　　3.1 檢查及處理流程

分布式規(guī)劃整合以本地規(guī)劃為基礎(chǔ)，對將要整合進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行沖突檢查，并給出檢查結(jié)果。機(jī)動通信網(wǎng)絡(luò)中，資源種類繁多，檢查程度和沖突判定的標(biāo)準(zhǔn)各不相同。針對各類對象，設(shè)計一個沖突檢查器和一個對象管理器XManager。為方便分布式數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，為每個對象管理器增加一個副本XDisManager。本地網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)在導(dǎo)入或接收到分布式數(shù)據(jù)后，將根據(jù)已加載的數(shù)據(jù)項相應(yīng)對象，并將創(chuàng)建結(jié)果分類存儲在對應(yīng)管理器XDisManager中。隨后，對XManager和XDisManager中的各個實體對象進(jìn)行沖突檢查，將有沖突的兩個對象XObj、XDisObj放入檢查結(jié)果列表中?？捎捎脩魶Q策保留其中哪一個對象的數(shù)據(jù)，也可根據(jù)預(yù)置規(guī)則進(jìn)行默認(rèn)處理。如果選擇保留XObj，則依據(jù)沖突類型刪除XDisObj及依賴于XDisObj的數(shù)據(jù)，或?qū)⒁蕾囉赬DisObj的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)嫁于依賴XObj。如果XObj、XDisObj被認(rèn)定為實際拓?fù)渲械耐粚ο?，則默認(rèn)保留XObj，不再提供給用戶選擇或調(diào)用預(yù)置規(guī)則。鑒于資源對象之間存在的依賴性，沖突的檢查及處理必須有序進(jìn)行，否則會引起更多不可預(yù)測的沖突。檢查及處理流程如圖6所示。

　　圖6 沖突檢查及處理流程

　　3.2 沖突判定及處理機(jī)制

針對不同資源類型的對象，沖突判定方法和處理機(jī)制也不盡相同，必要時可根據(jù)操作的復(fù)雜程度對沖突進(jìn)行簡單或折中處理。以實操中最容易引起沖突的IP地址為例。在IPManager與IPDisManager對比過程中，當(dāng)IPObj和IPDisObj的下限地址、掩碼都相同時，才認(rèn)為IPObj、IPDisObj為同一地址段；一旦兩個地址段內(nèi)的地址有交叉，則認(rèn)為IPObj、IPDisObj之間有沖突，只能保留其中一個。判定及處理步驟如下：

（1）IPManager與IPDisManager中的對象兩兩比較，返回沖突對象IPObj、IPDisObj；

（2）如果IPObj、IPDisObj為同一地址段，默認(rèn)保留IPObj，查找IPDisObj地址段中已經(jīng)分配出去的地址，并將相關(guān)對象的地址賦值為IPObj中的等值地址；如果IPObj中該地址已被占用，則從IPManager中為相關(guān)對象重新分配地址及掩碼；

（3）如果IPObj、IPDisObj只是存在地址交叉，則由用戶或預(yù)置規(guī)則決策保留IPObj還是IPDisObj：①保留IPObj：查找地址段IPDisObj中已分配的地址，從IPManager中為相關(guān)對象重新分配地址及掩碼；②保留IPDisObj：查找地址段IPObj中已分配的地址，將相關(guān)對象的地址及掩碼賦為0；從管理器IPManager中刪除IPObj，并將IPDisObj添加至IPManager；為之前清空分配的對象重新分配地址及掩碼。

（4）IPManager與IPDisManager中的對象兩兩比較完畢，清空管理器IPDisManager中的所有對象。以上步驟中的所有修改痕跡統(tǒng)一記錄在分布式數(shù)據(jù)修改痕跡列表中。整個數(shù)據(jù)檢查及處理過程結(jié)束后，用戶可查看該列表中的所有修改信息，并能過濾信息，以便知曉參與規(guī)劃的對應(yīng)單位。

　　結(jié) 語

　　本文設(shè)計的分級分布式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃應(yīng)用，基本過程為下級或各專業(yè)單位“領(lǐng)取”可用資源及規(guī)劃子任務(wù)，實時或完成規(guī)劃子任務(wù)后上傳本地規(guī)劃數(shù)據(jù)，由高級組織者檢查并融合數(shù)據(jù)，形成全網(wǎng)規(guī)劃態(tài)勢。按照該方法實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)形式和規(guī)模的調(diào)整而靈活可變，既便于小規(guī)模數(shù)量節(jié)點的獨立組網(wǎng)，又能很好地適應(yīng)大規(guī)模的聯(lián)合保障需求，可為快速建立機(jī)動通信網(wǎng)絡(luò)提供重要的保障。

　　作者簡介?

　　張毅（1985—），女，碩士，高級工程師，主要研究方向為計算機(jī)應(yīng)用軟件；

　　王毅騰（1986—），男，學(xué)士，工程師，主要研究方向為計算機(jī)應(yīng)用軟件；

　　賈海海（1987—），男，學(xué)士，工程師，主要研究方向為計算機(jī)應(yīng)用軟件；

　　文小琴（1988—），女，學(xué)士，工程師，主要研究方向為計算機(jī)應(yīng)用軟件；

　　楊微（1986—），女，碩士，工程師，主要研究方向為界面設(shè)計、交互設(shè)計。

　　選自《通信技術(shù)》2020年第二期 （為便于排版，已省去原文參考文獻(xiàn)）