機動通信網快速組網技術研究與實現

當突發災害發生導致通信的中斷或阻塞時，當執行機動作戰任務時，當固定通信網遭到破壞不能及時修復時，當某一地區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絡，提供有效的通信保障。作為一種根據任務需要臨時開設的通信網絡，機動通信網組網靈活、作戰響應能力強、受地形環境影響小，能夠在以上應用場合發揮出巨大作用。機動通信網的任務具有突發性，對網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，而如何才能根據任務要求快速地組網則是需要深入研究的課題。

1 機動通信網的組網流程?

機動通信網具有機動、快速、靈活的特點，組網速度是機動通信網快速特點的體現，組網快慢直接影響到任務的執行效果。由機動通信網的組網流程圖中可以看出，機動通信網的組網需要經過網絡規劃、網點布設、網元連接和網絡開通四個環節(見圖1)。因此，通過相應技術手段縮短這幾個環節所需的時間就是快速組網技術的核心。

2 網絡規劃?

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


網絡規劃軟件主要包括程序主框架、地理信息平臺應用、預案管理、網絡拓撲規劃(包含節點規劃、鏈路規劃功能)、設備參數規劃、網絡性能評估、結果輸出等功能模塊。

網絡規劃的主要過程如下(見圖2)：

(1)根據任務的地點要求，準備相應地區的地理信息數據，為通信站址規劃功能的實現打下基礎；

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

(3)依據任務要求確定用戶類型、數量、位置、業務量等數據，生成用戶業務數據；

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

(5)根據用戶接入規劃結果、網絡抗毀性的要求，規劃最佳網絡拓撲結構，選定鏈路上所用的傳輸設備種類；

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

(7)根據網絡規劃的結果，進行通信設備分配，然后輸出網絡開通所需要無線傳輸設備工作頻率、節點連接配置等的基本數據報告，以指導網絡的開通；

(8)完成網絡拓撲規劃后，根據網絡用戶需求，完成電話號碼預分配、IP用戶、IP地址的統一規劃、業務路由的配置等業務規劃功能；

(9)將所有規劃數據記庫，生成網絡規劃數據庫和網絡規劃文件。


3 節點布設

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

可搬移節點的裝載方式是將通信設備裝入統一的、標準的可搬移機箱內并固定。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，合并和分離的依據是任務的需要。可搬移裝載方式實際是一種“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，只要供電條件和環境條件符合設備要求，可以在廣泛地域中使用。可搬移機箱具有統一的外觀尺寸、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，使用時可根據不同的應用環境采取不同的組合和相對穩固的堆疊方式。可搬移節點具有較高的靈活性，對應用環境適應性強。通過船運、空運和人工搬移等形式可以快速地將可搬移節點運送到任務區域，有利于在更短的時間內完成節點的布設。

節點布設的另一個重要工作是連接節點間的物理線路。光纖線路容量大、時延小、差錯率低，是節點間互連的首選線路。當任務區域沒有即設光纜，需要現場敷設時，敷設速度就成為節點快速布設的關鍵。對于地勢平坦的環境可采用車輛在兩站點間布設；對于地形環境復雜和危險的環境(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的野戰光纜，其連續長度可達50 km以上。

4? 網元連接

網元連接階段的主要工作是在網絡節點到位、物理線路連接完成的前提下在鏈路層建立節點之間的連接。在這個階段，手動操作的多少會直接影響網元連接速度，自適應組網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，從而減少網絡節點的人工設置，增強網絡的自主運行能力，加快網元連接速度。

4.1? 自適應組網

具備自適應組網功能的網元在互相連接后能夠自動識別接入對等節點，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上報給高層處理。網絡內的核心交換和傳輸設備將與其相連接的對等節點的設備號、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。針對話音和數據業務無需前期配置，可以直接在互連的中繼和業務端口上配置PVC或SVC通道，進行業務傳送。

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


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

4.2 管理通道自動建立

管理通道是一級網絡管理系統對二級網絡管理系統乃至整個網絡直接進行規劃數據下發和網絡狀態監視的數據傳送通道。手工配置的方法需要在每個節點分別操作，完成時間由最晚的一個節點決定，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。各種節點設備建立管理通道的實現方式大致相同，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一的幀中繼接口作為網管設備接入用。用于網管設備接入的幀中繼接口至本交換機所有中繼接口的PVC數據，其VPI／VCI取值設為一個固定值。依據操作方便原則，PVC互通方式設置為業務互通透明方式，原因是透明方式不要求互連的交換機幀中繼端PVC的DLCI數值相同，這樣規劃數據可靈活設置。考慮到網管通道只作為下發規劃數據和網絡狀態查詢、上報使用，這些PVC的帶寬設為64 Kb／s即可滿足要求。網管通道PVC的優先級最高，用戶不能隨意刪除，這樣就保證了網管PVC的資源不被業務PVC搶占，不會出現網管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用使管理通道PVC自動加載。各網絡節點不論以何種中繼互連，都能使網管信息網連通，一級網絡管理系統在任意節點接入二級網管中心都能管理全網。

5? 網絡開通

網絡開通階段的主要工作是將網絡規劃軟件規劃的業務數據下發和運行。使用網絡管理系統的文件傳輸功能，利用在網元連接階段建立的管理通道，一級網絡管理中心把按照任務要求做好的規劃數據分發給各二級管理中心，二級管理中心把規劃數據配置到網絡節點內各設備。整個過程由程序控制自動完成，減少了數據下發的人工操作，縮短了網絡開通的時間。規劃數據下發完成后一級管理中心根據二級管理中心上報網絡節點內設備狀態或直接對某二級管理中心進行查詢，進而確定下發數據是否已經配置成功，掌握網絡是否處于可用狀態，最終完成網絡的開通，其過程如圖4所示。


6 結? 語

快速組網技術是機動通信研究的一個重點，對快速組網技術的研究也滲透到組網的整個過程中。網絡規劃軟件、節點搬移、線纜快速敷設、自適應組網、管理通道自動建立、數據自動下發等各種手段的研究和應用使得機動通信網的組網速度得到了極大提高。