一種基于數據鏈的網絡規劃系統設計

張 曦，王永斌，劉宏波

(1.海軍工程大學電子工程學院，武漢 430033;2.中國人民解放軍91336 部隊，河北秦皇島 066326)

戰術數據鏈網絡規劃，是由多個部門的人員根據各自不同的專業領域對數據鏈的使用進行有序規劃［1］。戰術數據鏈的網絡規劃作為研究數據鏈組織使用的重要內容，正在受到越來越多的探索和研究［2］。同時，以提高數據鏈網絡規劃效率為目的，設計數據鏈網絡規劃生成系統也成為了必然的發展要求和未來的研究方向。目前國內李宏智研究了多數據鏈網絡規劃問題［3］，康文崢等研究了數據鏈組織運用的原則［4］，柏長帥、孫榮平、曲媛媛等研究了航空數據鏈網絡中的TCP 機制［5］，趙銳、鐘榜、朱祖禮針對戰術數據鏈發展現狀及其對戰略投送信息化建設進行了研究［6］。

本文研究了數據鏈網絡規劃系統的設計需求，提出了總體框架和系統結構，規范了戰術數據鏈網絡規劃的流程，并按照系統的設計需求提出系統功能設計方案，設計了滿足不同部門的規劃人員能夠獨立地根據分工，按照系統向導進行網絡規劃的規劃生成系統。為提高戰術數據鏈網絡規劃效率提供了參考。

1 系統概述及系統需求分析

向導式數據鏈保障計劃生成系統是多個網絡規劃參與者如作戰、通信、雷達、雷達等部門在各自的辦公區域，通過網絡連接，按照系統引導，即可實現對同一任務中戰術數據鏈進行網絡規劃，生成網絡規劃預案的系統［7］。整個系統較為復雜，應該集資源管理、參數配置、預案生成、文件下發等多種功能于一身，具有完善的業務處理能力。以下是規劃系統的必然需求:

分布式需求。分布式的系統結構，是指各參與網絡規劃的人員不必在時間上和空間上集中在一起，而是各自在自己的工作地點，在規定的時間內把網絡規劃方案中本部門職責內的部分完成，就可以使規劃系統生成完整的規劃文件。隨著未來戰爭聯合作戰的趨勢日益明顯，信息化程度越來越高，分布式戰術數據鏈網絡規劃成為必然發展方向。

向導式需求。系統的規劃流程應該簡潔明了，具有向導功能，以便網絡規劃參與部門的規劃人員能夠以自身的業務知識和能力為基礎，經過簡單培訓和練習之后熟練掌握系統的使用方法。

可擴展性需求。可擴展是指系統運行過程中，可能會根據實際需要對相應的功能進行進一步修改和完善或者增加新的功能。所以在系統設計之初就應該考慮系統擴充、功能添加等問題。

可維護性需求［8］。可維護性是指系統的功能模塊化，每個模塊的功能相對簡單，模塊之間的關系盡可能少。這樣，當系統出現問題時，能夠快速定位問題原因和源代碼位置，方便進行局部功能修改和完善。

功能獨立性需求。系統功能模塊的獨立性，是指各個功能模塊之間的相對獨立。模塊之間的連接方式應該是單向傳遞而不是網狀聯系。

2 系統總體設計

系統總體設計包括系統框架設計、系統結構設計、系統流程設計以及系統功能設計。

2.1 系統框架設計

系統如圖1 所示，就是“數據鏈網絡規劃系統”框架結構。規劃系統框架分為4 層結構，分別為:用戶層、應用層、支撐層、以及物理層［9］。

圖1 分布式戰術數據鏈網絡規劃系統框架結構

用戶層:指采用數據鏈網絡規劃系統，參與戰場數據鏈網絡規劃的智能部門。

應用層:利用軟件編寫，并由支撐層相關資源提供保障的應用軟件，為用戶層的職能部門提供參與數據鏈網絡規劃的功能。

支撐層:包括4 部分:一是網絡支撐。由系統通信協議構成;二是底層數據庫軟件。通過數據庫的合理設計，實現分布錄入的數據集成儲存，并依托約束條件映射為數據鏈網絡規劃方案。三是應用軟件支撐。通過功能軟件的編寫人機交互界面等軟件功能模塊;四是調度流程。通過設計系統的調度流程，實現多部門合作進行規劃行為開展和人員、臺位空間上的物理分布;

物理層:主要由硬件構成。一是網絡設備，主要由各參與規劃智能部門的辦公電腦以及路由、交換機等構成;二是安全設備，主要由保密機、電磁屏蔽儀等設備構成;三是存儲設備，主要由遠程數據庫服務器構成;四是輸出設備。

2.2 系統網絡結構設計

經過分析，規劃系統具有以下特點:一是用戶數量少，僅限幾個參與網絡規劃設計的部門參加;二是客戶端之間距離有限;三是在網絡規劃過程中，不同部門除了查詢規劃預案進度以外，各客戶端與數據庫服務器之間通信時間不會重疊，使得網絡中數據吞吐量有限［10］。

總線結構是指所有客戶端和服務器都與總線相連，各客戶端地位平等。總線結構的優點是結構簡單、可擴充性好，同時價格低廉，安裝簡易使得設備相對簡單，可靠性高。缺點是網絡容納節點有限，延伸距離也有限。

本文規劃系統中的網絡拓撲結構采用總線型網絡結構設計，采用各部門的臺位通過以太網與服務器直接相連的模式，其結構如圖2 所示。

圖2 分布式戰術數據鏈網絡規劃系統網絡結構

2.3 系統流程設計

數據鏈網絡預案設計是根據需求分析，設計新的數據鏈網絡預案的過程。分布式戰術數據鏈網絡規劃系統的流程設計，應該從作戰意圖出發，結合實際規劃需求生成規劃文件的過程，設計系統流程如圖3 所示。同時，各部門之間的協作也需要規范的流程來保障，如圖4 所示。

2.4 系統功能設計

針對數據鏈使用特點及其規劃方案的流程，同時考慮規劃系統的設計需求，對系統功能設計如圖5 所示。

圖3 戰術數據連網絡規劃流程示意圖

圖4 戰術數據鏈網絡規劃部門間協同工作流程

規劃流程首先由作戰部門對相關規劃參數進行配置，配置完畢后，轉入雷達情報部門進行需求約束。若通過，則對雷達保障參數進行配置，不通過則返回作戰部門對參數進行修改。最后由通信部門根據作戰任務需求和戰場雷達保障需求進行網絡開設并對網絡參數進行配置。

圖5 向導式戰術數據鏈網絡規劃系統功能設計框圖

主要功能模塊包括:用戶管理、資源管理、作戰參數擬制、雷情參數擬制、通信參數擬制以及網絡規劃管理。

資源管理:在此選項中錄入或者刪除平臺;同時，也可以對平臺中所述設備進行增添、刪除以及更改參數等操作。

作戰參數擬制:作戰部門在此模塊內對數據鏈網絡規劃中屬于本部門職能范圍內的參數進行設置。

雷情參數擬制:雷達部門在此模塊內對數據鏈網絡規劃中的雷達保障情況進行設置和修改。

通信參數擬制:通信部門在此模塊內對數據鏈網絡規劃中完成屬于通信部門職能范圍內的諸如平臺編識號設定、網絡分組設定、網絡參數設置等任務。

網絡規劃管理:管理員可以在此模塊中對已有的網絡規劃進行修改、刪除、查看等操作，同時，各個業務部門也可以在此模塊中對已有網絡規劃進行查看，以便對上一流程中的業務部門規劃參數進行需求約束。

3 結束語

針對數據鏈組織預案與網絡規劃問題進行深入研究，設計出高效、實用、人性化的數據鏈網絡規劃系統，對于提高數據鏈的作戰運用水平從而提高整體作戰效能，具有重大意義。本文從需求分析入手，提出了數據鏈網絡規劃系統的系統框架和結構，梳理了數據鏈網絡規劃流程、設計了系統功能，對于明確數據鏈預案設計規程和網絡規劃流程具有指導作用。同時，研究中提出的網絡規劃生成系統也是首次提出運用結構化方法解決數據鏈組織預案設計與網絡規劃問題，具有理論先導意義。

［1］駱光明. 數據鏈——信息系統連接武器系統的捷徑［M］.北京:國防工業出版社，2008:165-173.

［2］呂娜等.數據鏈理論與系統［M］. 北京:電子工業出版社，2011:213-216.

［3］李宏智.多數據鏈聯合網絡規劃［J］. 指揮信息系統與技術，2013，4(2):50-53.

［4］康文崢，盛亮.數據鏈組織運用原則探析［J］.數字技術與應用，2013(5):253-253.

［5］柏長帥，孫榮平，曲媛媛，等.航空數據鏈網絡中的TCP機制［J］.四川兵工學報，2013，34(6):118-121.

［6］趙銳、鐘榜、朱祖禮.戰術數據鏈發展現狀及其對戰略投送信息化建設的啟示［J］.四川兵工學報，2013，33(12):60-62.

［7］金善來.基于柔性架構的數據鏈網絡規劃研究［D］.武漢:海軍工程大學，2011:53-59.

［8］衛澤.數據鏈網絡規劃及評估研究［D］.武漢:海軍工程大學，2012:16-18.

［9］趙曙光. 戰術數據鏈組織與規劃技術［J］. 通信技術，2009，42(10):111-113.

［10］周進，張曦，劉宏波.基于OMNeT++的數據鏈分布式仿真設計與實現［J］. 計算機與數字工程，2013(5):757-759.