機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)快速組網(wǎng)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)快速組網(wǎng)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

當(dāng)突發(fā)災(zāi)害發(fā)生導(dǎo)致通信的中斷或阻塞時(shí)，當(dāng)執(zhí)行機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，當(dāng)固定通信網(wǎng)遭到破壞不能及時(shí)修復(fù)時(shí)，當(dāng)某一地區(qū)沒(méi)有或很少有可利用的通信設(shè)施而急需通信時(shí)，都需要迅速建立通信網(wǎng)絡(luò)，提供有效的通信保障。作為一種根據(jù)任務(wù)需要臨時(shí)開(kāi)設(shè)的通信網(wǎng)絡(luò)，機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)組網(wǎng)靈活、作戰(zhàn)響應(yīng)能力強(qiáng)、受地形環(huán)境影響小，能夠在以上應(yīng)用場(chǎng)合發(fā)揮出巨大作用。機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)的任務(wù)具有突發(fā)性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)效性有著特殊的要求。任務(wù)下達(dá)后首先面臨的問(wèn)題就是組網(wǎng)，而如何才能根據(jù)任務(wù)要求快速地組網(wǎng)則是需要深入研究的課題。

1 機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)的組網(wǎng)流程?

機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)具有機(jī)動(dòng)、快速、靈活的特點(diǎn)，組網(wǎng)速度是機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)快速特點(diǎn)的體現(xiàn)，組網(wǎng)快慢直接影響到任務(wù)的執(zhí)行效果。由機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)的組網(wǎng)流程圖中可以看出，機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)的組網(wǎng)需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)、網(wǎng)元連接和網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通四個(gè)環(huán)節(jié)(見(jiàn)圖1)。因此，通過(guò)相應(yīng)技術(shù)手段縮短這幾個(gè)環(huán)節(jié)所需的時(shí)間就是快速組網(wǎng)技術(shù)的核心。

2 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃?

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的主要作用是根據(jù)組網(wǎng)需求設(shè)計(jì)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?、?guī)劃設(shè)備快速開(kāi)通參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)管理策略，完成網(wǎng)管中心的無(wú)中心管理策略的預(yù)配置。輔助操作員完成網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的軟件稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件，該軟件能向操作員提供地理信息、設(shè)備參數(shù)等大量的輔助信息，降低規(guī)劃操作的復(fù)雜度；同時(shí)其規(guī)劃流程、數(shù)據(jù)生成與下發(fā)、預(yù)案管理等功能降低規(guī)劃操作的難度。使用網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件能提高規(guī)劃效率和準(zhǔn)確性、縮短規(guī)劃時(shí)間，尤其當(dāng)任務(wù)緊急時(shí)在行進(jìn)途中也能利用該軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，有助于網(wǎng)絡(luò)的快速開(kāi)通。


網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件主要包括程序主框架、地理信息平臺(tái)應(yīng)用、預(yù)案管理、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)劃(包含節(jié)點(diǎn)規(guī)劃、鏈路規(guī)劃功能)、設(shè)備參數(shù)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估、結(jié)果輸出等功能模塊。

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的主要過(guò)程如下(見(jiàn)圖2)：

(1)根據(jù)任務(wù)的地點(diǎn)要求，準(zhǔn)備相應(yīng)地區(qū)的地理信息數(shù)據(jù)，為通信站址規(guī)劃功能的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)；

(2)建立通信設(shè)備資源等網(wǎng)絡(luò)可用設(shè)備資源庫(kù)，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)配提供支持；

(3)依據(jù)任務(wù)要求確定用戶(hù)類(lèi)型、數(shù)量、位置、業(yè)務(wù)量等數(shù)據(jù)，生成用戶(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；

(4)根據(jù)前面生成設(shè)備資源、地理信息、用戶(hù)分布、業(yè)務(wù)需求等條件，進(jìn)行用戶(hù)接入規(guī)劃配置，滿足網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的接入需求；

(5)根據(jù)用戶(hù)接入規(guī)劃結(jié)果、網(wǎng)絡(luò)抗毀性的要求，規(guī)劃最佳網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選定鏈路上所用的傳輸設(shè)備種類(lèi)；

(6)根據(jù)頻率管理系統(tǒng)提供的有關(guān)頻率信息、用戶(hù)輸入頻率規(guī)劃限定條件、鏈路設(shè)備配置和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，合理分配傳輸設(shè)備的工作頻率和備用頻率；

(7)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的結(jié)果，進(jìn)行通信設(shè)備分配，然后輸出網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通所需要無(wú)線傳輸設(shè)備工作頻率、節(jié)點(diǎn)連接配置等的基本數(shù)據(jù)報(bào)告，以指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)通；

(8)完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)劃后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)需求，完成電話號(hào)碼預(yù)分配、IP用戶(hù)、IP地址的統(tǒng)一規(guī)劃、業(yè)務(wù)路由的配置等業(yè)務(wù)規(guī)劃功能；

(9)將所有規(guī)劃數(shù)據(jù)記庫(kù)，生成網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃文件。


3 節(jié)點(diǎn)布設(shè)

節(jié)點(diǎn)布設(shè)的首要工作是將節(jié)點(diǎn)運(yùn)送到指定地點(diǎn)。通常情況下，機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的組成單位是通信車(chē)，接受任務(wù)后直接開(kāi)赴任務(wù)區(qū)域。但對(duì)于島嶼、艦船、無(wú)公路或道路損毀地區(qū)等通信車(chē)無(wú)法快速到達(dá)的地域，就要通過(guò)可搬移節(jié)點(diǎn)完成組網(wǎng)。

可搬移節(jié)點(diǎn)的裝載方式是將通信設(shè)備裝入統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的可搬移機(jī)箱內(nèi)并固定。在運(yùn)輸和開(kāi)通使用中，設(shè)備和可搬移機(jī)箱可以分開(kāi)，也可以合并在一起，合并和分離的依據(jù)是任務(wù)的需要?？砂嵋蒲b載方式實(shí)際是一種“模塊化”裝載體制，機(jī)箱替代了機(jī)架和工作臺(tái)，互連線纜由專(zhuān)用線纜箱安放；使用時(shí)，只要供電條件和環(huán)境條件符合設(shè)備要求，可以在廣泛地域中使用?？砂嵋茩C(jī)箱具有統(tǒng)一的外觀尺寸、一定的抗沖擊震動(dòng)和防雨淋能力?？砂嵋茩C(jī)箱采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，使用時(shí)可根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境采取不同的組合和相對(duì)穩(wěn)固的堆疊方式?？砂嵋乒?jié)點(diǎn)具有較高的靈活性，對(duì)應(yīng)用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。通過(guò)船運(yùn)、空運(yùn)和人工搬移等形式可以快速地將可搬移節(jié)點(diǎn)運(yùn)送到任務(wù)區(qū)域，有利于在更短的時(shí)間內(nèi)完成節(jié)點(diǎn)的布設(shè)。

節(jié)點(diǎn)布設(shè)的另一個(gè)重要工作是連接節(jié)點(diǎn)間的物理線路。光纖線路容量大、時(shí)延小、差錯(cuò)率低，是節(jié)點(diǎn)間互連的首選線路。當(dāng)任務(wù)區(qū)域沒(méi)有即設(shè)光纜，需要現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)時(shí)，敷設(shè)速度就成為節(jié)點(diǎn)快速布設(shè)的關(guān)鍵。對(duì)于地勢(shì)平坦的環(huán)境可采用車(chē)輛在兩站點(diǎn)間布設(shè)；對(duì)于地形環(huán)境復(fù)雜和危險(xiǎn)的環(huán)境(如沼澤地、叢林等)，采用人工或地面部署平臺(tái)將會(huì)十分困難，此時(shí)可采取方法是將光纜繞制成線團(tuán)，利用飛行器作為空基平臺(tái)實(shí)現(xiàn)快速敷設(shè)。受到重量和體積的限制，利用飛行器敷設(shè)時(shí)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(zhǎng)度可達(dá)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(luò)節(jié)點(diǎn)到位、物理線路連接完成的前提下在鏈路層建立節(jié)點(diǎn)之間的連接。在這個(gè)階段，手動(dòng)操作的多少會(huì)直接影響網(wǎng)元連接速度，自適應(yīng)組網(wǎng)與管理通道自動(dòng)建立都是將部分操作按照預(yù)先的設(shè)定由設(shè)備自動(dòng)完成，從而減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的人工設(shè)置，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的自主運(yùn)行能力，加快網(wǎng)元連接速度。

4.1? 自適應(yīng)組網(wǎng)

具備自適應(yīng)組網(wǎng)功能的網(wǎng)元在互相連接后能夠自動(dòng)識(shí)別接入對(duì)等節(jié)點(diǎn)，針對(duì)相同屬性的物理接口進(jìn)行速率自適應(yīng)，自動(dòng)將接口連通狀態(tài)上報(bào)給高層處理。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的核心交換和傳輸設(shè)備將與其相連接的對(duì)等節(jié)點(diǎn)的設(shè)備號(hào)、端口號(hào)、槽號(hào)以及獲得端口速率等信息存儲(chǔ)，形成互連設(shè)備拓?fù)湫畔?kù)。針對(duì)話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)無(wú)需前期配置，可以直接在互連的中繼和業(yè)務(wù)端口上配置PVC或SVC通道，進(jìn)行業(yè)務(wù)傳送。

自適應(yīng)組網(wǎng)從鏈路層協(xié)議和路由協(xié)議等不同層次來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)鏈路層協(xié)議實(shí)現(xiàn)中繼鏈路兩端節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)識(shí)別，獲取節(jié)點(diǎn)對(duì)端信息和鏈路相關(guān)特性，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的安全鑒別，檢測(cè)中繼鏈路的通斷狀態(tài)并向高層報(bào)告；通過(guò)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，自動(dòng)交互路由更新信息，并自動(dòng)計(jì)算和更新核心路由表，從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)路由隨網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓詣?dòng)更新(見(jiàn)圖3)。


網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)互連中繼接口路由協(xié)議默認(rèn)配置為動(dòng)態(tài)路由協(xié)議。因?yàn)槊颗_(tái)傳輸交換設(shè)備的Router-ID都是惟一的，無(wú)需關(guān)心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)何時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的路由信息會(huì)自動(dòng)交互并瞬間完成路由信息更新，使得IP類(lèi)業(yè)務(wù)可以隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的接入即時(shí)使用。

4.2 管理通道自動(dòng)建立

管理通道是一級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對(duì)二級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)乃至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)直接進(jìn)行規(guī)劃數(shù)據(jù)下發(fā)和網(wǎng)絡(luò)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(gè)節(jié)點(diǎn)分別操作，完成時(shí)間由最晚的一個(gè)節(jié)點(diǎn)決定，效率很低且對(duì)操作的要求高；通道自動(dòng)建立則是按照預(yù)先的設(shè)定由設(shè)備自動(dòng)完成，耗費(fèi)的時(shí)間幾乎可以忽略不計(jì)。各種節(jié)點(diǎn)設(shè)備建立管理通道的實(shí)現(xiàn)方式大致相同，下面就以在ATM交換機(jī)上用幀中繼PVC建立管理通道為例說(shuō)明這個(gè)過(guò)程。

所有交換機(jī)都使用統(tǒng)一的幀中繼接口作為網(wǎng)管設(shè)備接入用。用于網(wǎng)管設(shè)備接入的幀中繼接口至本交換機(jī)所有中繼接口的PVC數(shù)據(jù)，其VPI／VCI取值設(shè)為一個(gè)固定值。依據(jù)操作方便原則，PVC互通方式設(shè)置為業(yè)務(wù)互通透明方式，原因是透明方式不要求互連的交換機(jī)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(shè)置。考慮到網(wǎng)管通道只作為下發(fā)規(guī)劃數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)查詢(xún)、上報(bào)使用，這些PVC的帶寬設(shè)為64 Kb／s即可滿足要求。網(wǎng)管通道PVC的優(yōu)先級(jí)最高，用戶(hù)不能隨意刪除，這樣就保證了網(wǎng)管PVC的資源不被業(yè)務(wù)PVC搶占，不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)管PVC因資源被占而建立不成功的情況。

以上過(guò)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(jī)在啟動(dòng)時(shí)調(diào)用使管理通道PVC自動(dòng)加載。各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不論以何種中繼互連，都能使網(wǎng)管信息網(wǎng)連通，一級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)在任意節(jié)點(diǎn)接入二級(jí)網(wǎng)管中心都能管理全網(wǎng)。

5? 網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通

網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通階段的主要工作是將網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件規(guī)劃的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)下發(fā)和運(yùn)行。使用網(wǎng)絡(luò)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(jí)網(wǎng)絡(luò)管理中心把按照任務(wù)要求做好的規(guī)劃數(shù)據(jù)分發(fā)給各二級(jí)管理中心，二級(jí)管理中心把規(guī)劃數(shù)據(jù)配置到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)內(nèi)各設(shè)備。整個(gè)過(guò)程由程序控制自動(dòng)完成，減少了數(shù)據(jù)下發(fā)的人工操作，縮短了網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通的時(shí)間。規(guī)劃數(shù)據(jù)下發(fā)完成后一級(jí)管理中心根據(jù)二級(jí)管理中心上報(bào)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)內(nèi)設(shè)備狀態(tài)或直接對(duì)某二級(jí)管理中心進(jìn)行查詢(xún)，進(jìn)而確定下發(fā)數(shù)據(jù)是否已經(jīng)配置成功，掌握網(wǎng)絡(luò)是否處于可用狀態(tài)，最終完成網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)通，其過(guò)程如圖4所示。


6 結(jié)? 語(yǔ)

快速組網(wǎng)技術(shù)是機(jī)動(dòng)通信研究的一個(gè)重點(diǎn)，對(duì)快速組網(wǎng)技術(shù)的研究也滲透到組網(wǎng)的整個(gè)過(guò)程中。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件、節(jié)點(diǎn)搬移、線纜快速敷設(shè)、自適應(yīng)組網(wǎng)、管理通道自動(dòng)建立、數(shù)據(jù)自動(dòng)下發(fā)等各種手段的研究和應(yīng)用使得機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)的組網(wǎng)速度得到了極大提高。