机动通信协同网络规划设计方案解析

　　为提高机动通信网络规划的科学性、准确性，充分发挥指战员能动性和通信装备效能，提出了一种分级分布式网络规划方法，阐明了分级资源管理和分级分布式网络规划两种应用模式。所提方法支持规划任务的分解和资源段的下发，并能融合各级规划结果，形成全网规划态势。此外，对分布式数据融合过程中必然会出现的冲突设计了检查及处理流程，并根据引起冲突的资源类型，明确了判定规则和处理办法。

　　机动通信网主要由便于移动的车载通信装备组成，具有机动、快速和灵活的特点。针对某一特定战斗或应急通信保障任务，其网络规模、网络成员及网络拓扑经常发生变化。为使网络能够在较短时间内完成网络资源的分配和部署，必须采用合理、正式的网络规划过程，以对保障任务、网络资源编配等用户需求进行分析，生成资源分配视图、网络拓扑视图和参数文件。当前主用的规划方式是集中一次性对全网进行规划，优点在于统一规划、统一输出，在网络规模不大的情况下具有很大的优势。

　　为了做好紧急、作战情况下的通信保障和通信组织工作，确保指挥顺畅、反应快速、保障有力，实现快速机动过程中的“动中通”，机动通信系统积极运用微波、短波、超短波、散射、卫星、集群以及指挥调度等各门类通信、指控装备，形成有线和无线相结合、固定和移动相结合，天地一体，手段多样的机动通信网，并呈现出网络规模大、网络层次多、组网方式灵活等特点。随着网络规模的扩大、接入系统的增多、高新技术的引入，对网络规划实施人员的要求越来越高。不仅需要熟知众多装备的使用方式、具体参数等，还要掌握不同技术方向的专业知识。对于承担机动、保密、安全、抗干扰、无缝隙以及多业务/多媒体互联互通等多层面任务的机动通信网络，集中规划的劣势愈发凸显，难以适应其开通部署流程。本文设计了一种协同规划方法，支持多级管理机构开展分级、分布式网络规划，各级单位负责本级、本领域通信网络的设计、部署和开通，并上报规划结果，最高级规划中心汇总、融合规划数据，最终形成全网规划态势。

　　网络规划过程设计

　　1.1 网络规划原理

　　网络规划是机动通信网网络管理的一项首要活动，是指通信保障人员为满足特定的保障任务，根据任务需求与已有网络资源，在较短时间内合理规划所需的网络、装备、参数以及业务等，最终形成网络组织方案和网络运行初始化参数。随后，以人工或自动方式分发，并加注设备运行的各种初始化参数，使网络由非工作状态进入工作状态。

　　网络规划的工作原理即根据各类装备的实际编配在软件中建立一一对应的模型，并根据通信网络的开设需求，对模型资源进行组网、策略和参数配置。据此，整个网络规划过程可划分为资源维护和网络规划两个阶段。其中，资源维护阶段主要指平时或战前对网络规划必需的、相对固定的装备模型、公共资源、组网模型以及策略规则等基础信息进行维护，建立统一资源池，作为网络规划的基础数据；网络规划阶段主要在网络开设前根据部队的通信保障想定，对网络的可用资源进行统一筹划、分配，对网络设备进行必要的组网预设置，充分保证网络的开设。

　　1.2 资源维护

　　为实现对各类通信、网络资源的精准管控，建立常态化维护机制。可在平时录入各类通信装备、策略规则、IP地址以及通信频率等核心资源，为每个资源命名唯一的标识符，形成基础资源库；当有装备损坏、资源回收或有新的装备资源配发时，可以及时更新基础资源库，以保证对各类网络资源状态的可管可控。接到保障任务后，根据保障任务的通信需求从基础资源库中调取相应的网络资源实施网络规划，缩短网络规划时间，提高网络规划效率。资源维护过程如图1所示。

 

 

　　图1 资源常态化维护

　　1.3 网络规划

　　网络规划主要在网络开设前根据保障任务的通信保障想定，依据既定的规则、策略及典型应用模型，对网络的可用资源进行统一筹划、分配，对网络设备进行必要的预设置，充分保证网络的开设。

　　获取任务保障需求和应用传输需求，综合考虑战场电磁环境、地形地貌等要素，依据接入点位置覆盖整个保障区域的基本规则，快速自动布设节点位置。遵照设备组网应用规则，采用微波、卫星、光纤、远传以及电台等多种方式，实现节点之间、节点与端之间的无缝互联，形成一个手段多样、互相补充的一体化通信网络。然后，对网络中的IP地址、频率以及号码等公共资源进行自动分配，对设备的运行参数进行默认配置。同时，对服务运行的资源分配和调度策略进行规划，确保各类信息服务及应用高效、可靠运转。网络规划过程如图2所示

 

 

　　图2 网络规划

　　协同网络规划设计

　　2.1 分级资源管理

　　资源维护阶段，用户针对所在的单位层级，完成对本级资源的录入，并通过逐级汇总、融合功能，在最高级形成完整的资源数据库。分级资源管理设计将各类资源的维护任务分解到各个下级单位，较好地解决了集中维护引起的效率低下、实时性差等问题。分级资源管理如图3所示。

 

 

　　图3 分级资源管理

　　2.2 分级分布式网络规划

为分解资源种类多、互联关系复杂的大规模网络规划任务，加快网络规划速度，设计分级、分布式协同规划模式。该应用方式下，可根据隶属单位层级或专业分类情况部署多套网络规划系统，每一级的网络规划系统都应该集组网规划、资源配置、预案生成以及参数下发等多种功能于一身，具有完善的业务处理能力。在分级应用中，一级网络规划系统可为二级单位分配通信资源，连同规划的接入点信息一同下发；二级网络规划系统获取上级预留的资源后，结合本级保障任务完成本级的网络规划。二级同样可采取分级方式将规划任务分解到下级单位。上级网络规划系统汇总下级网络规划结果，并进行检查和调整，最终形成全网规划态势。在实施本级网络规划过程中，二级和一级规划关注点稍有不同：一级需规划骨干网络，接入节点的布设要覆盖二级的保障范围；二级则要考虑如何接入骨干网络。分级网络规划过程如图4所示。

 

 

　　图4 分级网络规划

　　从分工合作的角度出发，设计分布式协作规划的模式，支持多用户根据部门职责规划对应专业方向的部分。例如，可分别规划网络拓扑、IP地址、频率资源、电话业务以及路由参数等，最终规划数据通过数据总线同步到后台数据库，实现分布式规划能力。分布式网络规划如图5所示。

 

 

　　图5 分布式网络规划

　　数据检查及融合设计

　　分级分布式资源管理和网络规划可根据网络规划系统的部署环境和带宽情况，设计为离线、在线应用模式。无论哪种方式，都涉及对多方数据的融合处理。在分级分布式应用中，承担规划子任务的单位所拥有的公共资源应由组织单位统一下发，但人工编辑和维护过程难免存在误操作或理解偏差。此外，不同级别的用户往往只对自己关心的可用资源进行筹划、分配以及预设置。这些都不可避免地会引起对资源的多方维护、重复规划或命名资源的重复使用。为了实现整个网络的统一布设和顺利开通，数据融合前的冲突检测和处理显得尤为重要。

　　3.1 检查及处理流程

分布式规划整合以本地规划为基础，对将要整合进来的数据进行冲突检查，并给出检查结果。机动通信网络中，资源种类繁多，检查程度和冲突判定的标准各不相同。针对各类对象，设计一个冲突检查器和一个对象管理器XManager。为方便分布式数据的导入，为每个对象管理器增加一个副本XDisManager。本地网络规划系统在导入或接收到分布式数据后，将根据已加载的数据项相应对象，并将创建结果分类存储在对应管理器XDisManager中。随后，对XManager和XDisManager中的各个实体对象进行冲突检查，将有冲突的两个对象XObj、XDisObj放入检查结果列表中。可由用户决策保留其中哪一个对象的数据，也可根据预置规则进行默认处理。如果选择保留XObj，则依据冲突类型删除XDisObj及依赖于XDisObj的数据，或将依赖于XDisObj的数据转嫁于依赖XObj。如果XObj、XDisObj被认定为实际拓扑中的同一对象，则默认保留XObj，不再提供给用户选择或调用预置规则。鉴于资源对象之间存在的依赖性，冲突的检查及处理必须有序进行，否则会引起更多不可预测的冲突。检查及处理流程如图6所示。

 

 

　　图6 冲突检查及处理流程

　　3.2 冲突判定及处理机制

针对不同资源类型的对象，冲突判定方法和处理机制也不尽相同，必要时可根据操作的复杂程度对冲突进行简单或折中处理。以实操中最容易引起冲突的IP地址为例。在IPManager与IPDisManager对比过程中，当IPObj和IPDisObj的下限地址、掩码都相同时，才认为IPObj、IPDisObj为同一地址段；一旦两个地址段内的地址有交叉，则认为IPObj、IPDisObj之间有冲突，只能保留其中一个。判定及处理步骤如下：

（1）IPManager与IPDisManager中的对象两两比较，返回冲突对象IPObj、IPDisObj；

（2）如果IPObj、IPDisObj为同一地址段，默认保留IPObj，查找IPDisObj地址段中已经分配出去的地址，并将相关对象的地址赋值为IPObj中的等值地址；如果IPObj中该地址已被占用，则从IPManager中为相关对象重新分配地址及掩码；

（3）如果IPObj、IPDisObj只是存在地址交叉，则由用户或预置规则决策保留IPObj还是IPDisObj：①保留IPObj：查找地址段IPDisObj中已分配的地址，从IPManager中为相关对象重新分配地址及掩码；②保留IPDisObj：查找地址段IPObj中已分配的地址，将相关对象的地址及掩码赋为0；从管理器IPManager中删除IPObj，并将IPDisObj添加至IPManager；为之前清空分配的对象重新分配地址及掩码。

（4）IPManager与IPDisManager中的对象两两比较完毕，清空管理器IPDisManager中的所有对象。以上步骤中的所有修改痕迹统一记录在分布式数据修改痕迹列表中。整个数据检查及处理过程结束后，用户可查看该列表中的所有修改信息，并能过滤信息，以便知晓参与规划的对应单位。

　　结 语

　　本文设计的分级分布式网络规划应用，基本过程为下级或各专业单位“领取”可用资源及规划子任务，实时或完成规划子任务后上传本地规划数据，由高级组织者检查并融合数据，形成全网规划态势。按照该方法实现的网络规划系统能够根据网络形式和规模的调整而灵活可变，既便于小规模数量节点的独立组网，又能很好地适应大规模的联合保障需求，可为快速建立机动通信网络提供重要的保障。

　　作者简介 

　　张毅（1985—），女，硕士，高级工程师，主要研究方向为计算机应用软件；

　　王毅腾（1986—），男，学士，工程师，主要研究方向为计算机应用软件；

　　贾海海（1987—），男，学士，工程师，主要研究方向为计算机应用软件；

　　文小琴（1988—），女，学士，工程师，主要研究方向为计算机应用软件；

　　杨微（1986—），女，硕士，工程师，主要研究方向为界面设计、交互设计。

　　选自《通信技术》2020年第二期 （为便于排版，已省去原文参考文献）