不依賴IP路由的網絡參數快速分發機制

康宗緒,王建兵,李 文,夏洪君,王 凱,周天翠

(1.重慶金美通信有限責任公司,重慶400030;2.中國電子系統設備工程公司研究所,北京100000)

不依賴IP路由的網絡參數快速分發機制

康宗緒1,王建兵1,李 文2,夏洪君1,王 凱1,周天翠1

(1.重慶金美通信有限責任公司,重慶400030;2.中國電子系統設備工程公司研究所,北京100000)

網絡的快速開通依賴網絡規劃的參數文件是否能及時、準確的下發到各網絡節點,在網絡還沒有正確組網的情況下,依賴IP網絡進行參數的分發是行不通的。提出了一種基于分級和專用信息分發網絡的思路來確保信息分發的可靠性,網絡節點參與并作為信息分發的主體,而不是終端或服務器類設備,能在很大程度上提高信息分發的可靠性。在物理網絡聯通的情況下,不依賴IP網絡是否正確組網,采用專用分發協議,完成網絡參數的快速分發,縮短戰術網絡的調整時間,滿足網絡的快速開設。

網絡參數 信息分發 戰術通信網絡

0 引 言

戰術通信網具有機動、快速和靈活的特點,網絡開設時間是整個網絡能否滿足戰術使用要求的關鍵。通過對戰術通信網組網流程的分析,確定了影響組網速度的主要因素:網絡系統規劃、參數分發、節點設備布設、網元連接,以及網絡開通等[1]。

文中主要討論網絡規劃參數分發對網絡開設的影響。戰術通信網絡的特點決定了網絡拓撲經常會依據戰術任務、戰術時節等作戰需求進行調整,網絡參數也會伴隨改變。網絡的快速調整和開通依賴規劃文件是否能及時和準確的分發到各網絡節點設備,最快速的分發方式就是依賴現有的網絡進行分發[2]。而現有網絡采用IP組網,網絡能否正確組網以各網元設備已經具備正常組網的工作參數文件作為其前提條件。戰術網絡結構需要重新調整時,原有的網絡參數可能會引起IP組網混亂。在這種情況下,依賴IP網絡進行網絡參數信息的分發是不可行的,只能進行一對一、面對面的單設備參數文件的注入。

文中提出了一種不依賴IP網絡就能完成參數信息分發的方法:在物理網絡聯通的情況下,構建一個專用的信息分發網絡,不依賴IP網絡是否正確組網,采用專用分發協議,完成網絡參數的快速分發,縮短戰術網絡的調整時間,滿足網絡的快速開設。

1 技術體制

1.1 分級信息分發

網絡信息分發依托交換路由節點設備來實現,不完全依賴外接的節點管理設備或服務器設備,以交換路由節點的設備IP地址作為分發的路由依據。交換路由節點參與網絡信息分發的全過程,交換路由節點會將接收的信息暫時保存在本節點內,只有其正確轉發到指定的目標設備或設定的保存時間超時后,才將暫存的信息刪除掉。

信息分發采用逐級分發方式,分發的信息先發送到交換路由節點,再由路由節點進行下一級的信息分發。交換路由節點可以選擇將信息分發給節點管理設備或指定的服務器,再由后者完成下一步的分發;也可以由交換路由節點直接分發給指定的下一級設備。分級信息分發網絡組成如圖1所示。

圖1 分級信息分發網絡組成Fig.1 Grade information dissemination network composing

如圖1所示,分級信息分發主要分為三級:一級分發主要在信息分發源與交換路由節點之間進行,二級分發主要在交換路由節點與節點管理設備或指定服務器之間進行,而三級分發主要在節點管理設備與傳輸設備或接入網絡之間進行。采用逐級信息分發,可以有效提高信息分發的成功率。在下一級接收主體未接入網絡的情況下,上一級信息分發仍然可以正常進行,分發的信息保存在上一級接收主體內;當上一級接收主體識別到下一級接收主體已接入網絡,則在第一時間將保存的分發信息轉發給下一級接收主體,同時刪除已成功分發的信息,記錄分發日志。

采用分級信息分發,分級落實,逐步逼近最終的接收主體。信息分發的一級主體由網絡節點承擔,取代原來的節管設備(避免節管設備未開機或地址沖突引起分發失敗),信息分發的效率和可靠性會得到大大的提升。

1.2 專用信息網絡

信息分發網絡不能完全依賴IP網絡,在網絡的物理通道可通的情況下,也應該能完成重要信息的分發,如網絡規劃參數等。

戰術通信網絡提供兩種信息分發網絡體系,即基于IP網絡和基于專用分發協議。在IP網絡能成功組網的情況下,可以依賴IP網絡進行分發,分發的直接接收主體的地址為交換路由節點的設備IP地址。由于各交換路由節點的設備IP地址在網絡規劃中會基本保持不變,且戰術骨干網絡通常采用無編號技術進行組網,網絡開通較為容易,能保證一級網絡重要信息(如網絡規劃參數)分發的需要。

在IP網絡不能正常組網的情況下,若各交換路由節點正常開機,且傳輸網絡能保持暢通,可以依賴專用信息分發協議進行分發,確保信息分發的可操作性。

專用信息分發協議報文采用IP/UDP報文進行封裝,IP報文的目的IP地址采用專用組播地址。

兩種信息分發體系互為補充,且互不依賴,能最大限度提高信息分發的可靠性。

專用信息分發協議報文格式如圖2所示。

圖2 協議報文封裝格式Fig.2 Protocol encapsulation form

如圖2所示,專用信息分發不依賴IP網絡,封裝的IP報文目標地址不是采用明確的目標地址,而是選擇了一個專用組播地址(224.255.255.255),便于報文識別和多點報文分發。網絡規劃設備為整個網絡規劃生成一個網絡規劃參數文件,網絡規劃參數需要分發給網絡中每一個網絡節點,采用組播地址適宜全網多點信息分發。

2 信息分發流程

2.1 分級分發流程

分級信息分發流程如圖3所示。

圖3 分級信息分發流程Fig.3 Grade information dissemination flow

網絡參數文件的信息分發流程如下:

a)信息分發源先將信息分發給接入的交換路由節點設備,交換路由設備將信息先保存在節點設備內,同時向信息分發源設備回送一級分發成功信息,且替換掉原來分發的參數信息(每個設備僅保留一個參數文件),始終在節點內保存最新的參數信息。

b)節點管理設備開機,向接入的交換路由節點進行注冊。

c)交換路由節點設備識別到節點管理設備的接入,在第一時間、自動將保存在節點內的分發信息推送給節點管理設備。

d)分發信息若轉發成功,需向信息分發源設備回送二級分發成功信息,同時刪除保存的分發信息。

e)節點管理設備負責三級信息分發,將分發的信息依據傳輸設備或接入網絡的不同,并以設備為單位進行信息的初步解析,將解析后的分發文件分發到指定的設備。

f)三級信息分發完成,并向信息分發源設備回送三級分發成功信息,整個信息分發過程就此結束。

2.2 專用協議信息分發流程

信息分發的一級網絡最為重要,在一級網絡的物理傳輸暢通情況下,既使IP網絡未能組網成功,也能保證重要信息的可靠分發。

戰術通信網絡的IP骨干網絡組網成功條件下,利用IP網絡進行信息分發流程如圖4所示。

圖4 基于IP路由的信息分發流程Fig.4 Information dissemination flow based on IP Routes

基于IP骨干網進行信息分發的流程說明如下:

a)信息分發源設備接入交換路由節點時,需要向交換路由節點注冊。

b)在信息分發前,從網絡管理設備獲取當前網絡拓撲,掌握信息分發的接收主體有哪些。

c)根據掌握的接收主體,有針對性的進行信息分發。

d)各接收主體(交換路由節點)將接收的分發信息保存在本節點內,同時向信息分發源設備反饋信息分發結果。

e)信息分發源設備根據交換路由節點反饋結果信息,統計信息分發結果。

在IP網絡不能正常組建的情況下,依賴專用信息分發協議進行信息分發,分發流程如圖5所示。

圖5 基于專用協議信息分發流程Fig.5 Information dissemination flow based on private protocol

專用協議信息分發流程說明如下:

a)信息分發源設備接入交換路由節點時,需要向交換路由節點注冊。

b)在信息分發前,采用不依賴IP路由的拓撲獲取協議獲取網絡拓撲,掌握信息分發的接收主體。

c)根據掌握的接收主體,采用不依賴IP路由的專用信息分發協議進行有針對性的信息分發。

d)各接收主體(交換路由節點)將接收的分發信息保存在本節點內,同時向信息分發源設備反饋信息分發結果。

e)信息分發源設備根據交換路由節點反饋結果信息,統計信息分發結果。

3 信息分發路由

專用信息分發協議由于不依賴IP路由,必須設計一套專用的路由算法來完成網絡參數信息的準確定位和分發。信息分發路由算法基于泛搜索技術,該算法不依賴固有網絡拓撲,網絡調整的適應能力強。泛搜索路由過程與參數信息分發過程結合起來,網絡尋路的同時完成信息的分發。

網絡規劃參數文件中包含網絡中所有設備的參數信息,以及設備名稱、設備標識和設備IP地址等,交換路由節點接收到參數規劃文件后,從參數文件中獲取設備IP地址,與本地的設備IP地址進行比較。如果本設備被包含在參數規劃信息中,則保存下來,同時向信息分發源設備匯報相關節點已接收到參數文件,反饋相關分發信息。如果本節點中包含有已注冊的節點管理設備信息,則需要向節點管理設備分發規劃參數文件。然后,向本節點的所有激活接口(接收到參數文件的接口被排除在外)發起鄰居探詢信息,獲取鄰居設備信息。待獲取到鄰居信息后,向所有這些鄰居分發參數信息。依次類推,最終網絡中鏈路可達的所有交換節點均會獲得信息分發的機會,保證信息分發的可靠性。

為避免信息分發擴散回路問題,信息擴散過程中引入水平分割技術,同時在信息分發節點中啟用擴散維持定時器,并對搜索路徑進行跳數限制,可以有效避免重復接收和重復進行信息分發[3]。

專用協議參數分發基于泛洪技術,泛洪規模問題是一個重要的考慮因素。參數規劃文件的分發范圍主要限制在戰術通信網絡的骨干網絡中進行,網絡規模不會太大(約40～60節點規模)。在文獻[4]中,對泛搜索算法性能進行了大量的仿真實驗,并在不同網絡規模中,對每一種搜索算法的查詢成功率、搜索產生消息數和成功查詢所用平均跳數進行比較分析,節點規模數量在100內,泛搜索的各項指標的性能較好[4]。

4 結 語

文中側重網絡參數信息分發技術新體制的研究,提出了基于分級和專用網絡思路來確保信息分發的可靠性,將網絡節點設備作為信息分發的主體,而不是終端或服務器設備,能從很大程度上提高分發的可靠性。另外,在基礎網絡設施連通的前提下,不完全依賴IP網絡的組建,也能實施重要信息的分發任務(如網絡參數信息的分發),是對傳統基于IP網絡進行信息分發方式的重要補充。預期在戰術通信網絡的實際組織應用中,會具有較好現實意義。

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BAI Shen-qian,GAO Hong-san.Rapid Network Convergence Technology Of Mobile Communication[J].Modern Electronic Technology,2009,17(05):37-39.

[2]王珩,聶敏,黃四牛,等.一種基于DDS的戰術信息柵格信息分發方法[J].現代防御技術,2011,39(02):90-94.

WANG Heng,NIE Min,HUANG Si-niu,et al.Information Dissemination Method Based on DDS in Tactical Information Grid.Modern Defence Technology.2011,39 (02):90-94.

[3]李潔,馮輝.多速率移動Ad hoc網絡路由策略研究[J].通信技術,2007,40(12):187-189.

LI Jie,FENG Hui.Multi-rate Routing Scheme for Mobile Ad Hoc Networks.Communications Technology,2007,40 (12):187-189.

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OUYANG Bo-cheng.Performance Analysis of the Search AlgorithmsinUnstructuredP2PSystems.Computer Engineering&Science,2009,31(06):67-69.

KANG Zong-xun(1972-),male,M.Sci., senior engineer,mainly engaged in computer and communication technology.

王建兵(1973—),男,碩士,高級工程師,主要研究方向為計算機網絡及通信技術;

WANG Jian-bing(1973-),male,M.Sci.,senior engineer, mainly engaged in computer and communication technology.

李 文(1973—),男,碩士,高級工程師,主要研究方向為計算機網絡及通信技術;

LI Wen(1973-),male,M.Sci.,senior engineer,mainly engaged in computer and communication technology.

夏洪君(1972—),男,碩士,高級工程師,主要研究方向為計算機網絡及通信技術;

XIA Hong-jun(1972-),male,M.Sci.,senior engineer, mainly engaged in computer and communication technology.

王 凱(1976—),男,碩士,高級工程師,主要研究方向為計算機網絡及通信技術;

WANG Kai(1976-),male,M.Sci.,senior engineer,mainly engaged in computer and communication technology.

周天翠(1975—),女,碩士,高級工程師,主要研究方向為計算機網絡及通信技術。

ZHOU Tian-cui(1975-),female,M.Sci.,senior engineer, mainly engaged in computer and communication technology.

Rapid Dissemination Mechanism of Network Parameter without IP-Routes

KANG Zong-xu1,,WANG Jian-bing1,LI Wen2,,XIA Hong-jun1,WANG Kai1,,ZHOU Tian-cui1
(1.Chongqing Jinmei Communication Co.,Ltd.Chongqing 400030,China; 2.Institute of China Electronics System Facility Engineer Co.,Beijing 100000,China)

Quick network activation depends on whether the parameter files of network planning will be issued accurately and promptly to every network node,parameter distribution is unreliable when network is not built correctly.This paper proposes some thoughts based on grading and private data distribution network to ensure reliability of data distribution,network nodes participatein information distribution as its entities rather than terminal or server devices,so reliability of data distribution will be improved significantly. The private protocol is used to disseminate network parameter file without IP routes,regardless connectivity ofthe physical network,and reduce the time of adjusting tactics network,thus to meet with the rapid requirement of deployed network.

network parameter;information dissemination;tactical communication network

TP393.0

A

1002-0802(2014)05-0532-04

10.3969/j.issn.1002-0802.2014.05.015

康宗緒(1972—),男,碩士,高級工程師,主要研究方向為計算機網絡及通信技術;