机动通信网快速组网技术研究与实现

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        当突发灾害发生导致通信的中断或阻塞时,当执行机动作战任务时,当固定通信网遭到破坏不能及时修复时,当某一地区没有或很少有可利用的通信设施而急需通信时,都需要迅速建立通信网络,提供有效的通信保障。作为一种根据任务需要临时开设的通信网络,机动通信网组网灵活、作战响应能力强、受地形环境影响小,能够在以上应用场合发挥出巨大作用。机动通信网的任务具有突发性,对网络的时效性有着特殊的要求。任务下达后首先面临的问题就是组网,而如何才能根据任务要求快速地组网则是需要深入研究的课题。

1 机动通信网的组网流程

        机动通信网具有机动、快速、灵活的特点,组网速度是机动通信网快速特点的体现,组网快慢直接影响到任务的执行效果。由机动通信网的组网流程图中可以看出,机动通信网的组网需要经过网络规划、网点布设、网元连接和网络开通四个环节(见图1)。因此,通过相应技术手段缩短这几个环节所需的时间就是快速组网技术的核心。

2 网络规划

         网络规划的主要作用是根据组网需求设计目标网络的拓扑、规划设备快速开通参数和网络动态管理策略,完成网管中心的无中心管理策略的预配置。辅助操作员完成网络规划的软件称为网络规划软件,该软件能向操作员提供地理信息、设备参数等大量的辅助信息,降低规划操作的复杂度;同时其规划流程、数据生成与下发、预案管理等功能降低规划操作的难度。使用网络规划软件能提高规划效率和准确性、缩短规划时间,尤其当任务紧急时在行进途中也能利用该软件进行网络规划,有助于网络的快速开通。

        网络规划软件主要包括程序主框架、地理信息平台应用、预案管理、网络拓扑规划(包含节点规划、链路规划功能)、设备参数规划、网络性能*估、结果输出等功能模块。

        网络规划的主要过程如下(见图2):(略)

(1)根据任务的地点要求,准备相应地区的地理信息数据,为通信站址规划功能的实现打下基础;

(2)建立通信设备资源等网络可用设备资源库,为网络规划和网络资源调配提供支持;

(3)依据任务要求确定用户类型、数量、位置、业务量等数据,生成用户业务数据;

(4)根据前面生成设备资源、地理信息、用户分布、业务需求等条件,进行用户接入规划配置,满足网络用户的接入需求;

(5)根据用户接入规划结果、网络抗毁性的要求,规划最佳网络拓扑结构,选定链路上所用的传输设备种类;

(6)根据频率管理系统提供的有关频率信息、用户输入频率规划限定条件、链路设备配置和网络拓扑结构,合理分配传输设备的工作频率和备用频率;

(7)根据网络规划的结果,进行通信设备分配,然后输出网络开通所需要无线传输设备工作频率、节点连接配置等的基本数据报告,以指导网络的开通;

(8)完成网络拓扑规划后,根据网络用户需求,完成电话号码预分配、IP用户、IP地址的统一规划、业务路由的配置等业务规划功能;

(9)将所有规划数据记库,生成网络规划数据库和网络规划文件。

3 节点布设

        节点布设的首要工作是将节点运送到指定地点。通常情况下,机动通信网节点的组成单位是通信车,接受任务后直接开赴任务区域。但对于岛屿、舰船、无公路或道路损毁地区等通信车无法快速到达的地域,就要通过可搬移节点完成组网。

        可搬移节点的装载方式是将通信设备装入统一的、标准的可搬移机箱内并固定。在运输和开通使用中,设备和可搬移机箱可以分开,也可以合并在一起,合并和分离的依据是任务的需要。可搬移装载方式实际是一种“模块化”装载体制,机箱替代了机架和工作台,互连线缆由专用线缆箱安放;使用时,只要供电条件和环境条件符合设备要求,可以在广泛地域中使用。可搬移机箱具有统一的外观尺寸、一定的抗冲击震动和防雨淋能力。可搬移机箱采用标准尺寸,使用时可根据不同的应用环境采取不同的组合和相对稳固的堆叠方式。可搬移节点具有较高的灵活性,对应用环境适应性强。通过船运、空运和人工搬移等形式可以快速地将可搬移节点运送到任务区域,有利于在更短的时间内完成节点的布设。

        节点布设的另一个重要工作是连接节点间的物理线路。光纤线路容量大、时延小、差错率低,是节点间互连的首选线路。当任务区域没有即设光缆,需要现场敷设时,敷设速度就成为节点快速布设的关键。对于地势平坦的环境可采用车辆在两站点间布设;对于地形环境复杂和危险的环境(如沼泽地、丛林等),采用人工或地面部署平台将会十分困难,此时可采取方法是将光缆绕制成线团,利用飞行器作为空基平台实现快速敷设。受到重量和体积的限制,利用飞行器敷设时更适合采用微型光缆而非传统的野战光缆,其连续长度可达50 km以上。

4 网元连接

        网元连接阶段的主要工作是在网络节点到位、物理线路连接完成的前提下在链路层建立节点之间的连接。在这个阶段,手动操作的多少会直接影响网元连接速度,自适应组网与管理通道自动建立都是将部分操作按照预先的设定由设备自动完成,从而减少网络节点的人工设置,增强网络的自主运行能力,加快网元连接速度。

4.1 自适应组网

        具备自适应组网功能的网元在互相连接后能够自动识别接入对等节点,针对相同属性的物理接口进行速率自适应,自动将接口连通状态上报给高层处理。网络内的核心交换和传输设备将与其相连接的对等节点的设备号、端口号、槽号以及获得端口速率等信息存储,形成互连设备拓扑信息库。针对话音和数据业务无需前期配置,可以直接在互连的中继和业务端口上配置PVC或SVC通道,进行业务传送。

        自适应组网从链路层协议和路由协议等不同层次来实现。通过链路层协议实现中继链路两端节点的动态识别,获取节点对端信息和链路相关特性,进行节点的安全鉴别,检测中继链路的通断状态并向高层报告;通过实现动态路由协议,自动交互路由更新信息,并自动计算和更新核心路由表,从而达到网络路由随网络拓扑变化而自动更新(见图3)。

        网络节点互连中继接口路由协议默认配置为动态路由协议。因为每台传输交换设备的Router-ID都是惟一的,无需关心网络节点何时接入网络,网络内的路由信息会自动交互并瞬间完成路由信息更新,使得IP类业务可以随着网络节点的接入即时使用。

4.2 管理通道自动建立

        管理通道是一级网络管理系统对二级网络管理系统乃至整个网络直接进行规划数据下发和网络状态监视的数据传送通道。手工配置的方法需要在每个节点分别操作,完成时间由最晚的一个节点决定,效率很低且对操作的要求高;通道自动建立则是按照预先的设定由设备自动完成,耗费的时间几乎可以忽略不计。各种节点设备建立管理通道的实现方式大致相同,下面就以在ATM交换机上用帧中继PVC建立管理通道为例说明这个过程。

        所有交换机都使用统一的帧中继接口作为网管设备接入用。用于网管设备接入的帧中继接口至本交换机所有中继接口的PVC数据,其VPI/VCI取值设为一个固定值。依据操作方便原则,PVC互通方式设置为业务互通透明方式,原因是透明方式不要求互连的交换机帧中继端PVC的DLCI数值相同,这样规划数据可灵活设置。考虑到网管通道只作为下发规划数据和网络状态查询、上报使用,这些PVC的带宽设为64 Kb/s即可满足要求。网管通道PVC的优先级最高,用户不能随意删除,这样就保证了网管PVC的资源不被业务PVC抢占,不会出现网管PVC因资源被占而建立不成功的情况。

        以上过程和步骤以初始配置文件的形式固化在安装文件中,由交换机在启动时调用使管理通道PVC自动加载。各网络节点不论以何种中继互连,都能使网管信息网连通,一级网络管理系统在任意节点接入二级网管中心都能管理全网。

5 网络开通

        网络开通阶段的主要工作是将网络规划软件规划的业务数据下发和运行。使用网络管理系统的文件传输功能,利用在网元连接阶段建立的管理通道,一级网络管理中心把按照任务要求做好的规划数据分发给各二级管理中心,二级管理中心把规划数据配置到网络节点内各设备。整个过程由程序控制自动完成,减少了数据下发的人工操作,缩短了网络开通的时间。规划数据下发完成后一级管理中心根据二级管理中心上报网络节点内设备状态或直接对某二级管理中心进行查询,进而确定下发数据是否已经配置成功,掌握网络是否处于可用状态,最终完成网络的开通,其过程如图4所示。

6 结 语

        快速组网技术是机动通信研究的一个重点,对快速组网技术的研究也渗透到组网的整个过程中。网络规划软件、节点搬移、线缆快速敷设、自适应组网、管理通道自动建立、数据自动下发等各种手段的研究和应用使得机动通信网的组网速度得到了极大提高。


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