機動通信網分級分布式網絡規劃設計*

張 毅，王毅騰，賈海海，文小琴，楊 微

（重慶金美通信有限責任公司，重慶 400030）

0 引 言

機動通信網主要由便于移動的車載通信裝備組成，具有機動、快速和靈活的特點。針對某一特定戰斗或應急通信保障任務，其網絡規模、網絡成員及網絡拓撲經常發生變化[1]。為使網絡能夠在較短時間內完成網絡資源的分配和部署，必須采用合理、正式的網絡規劃過程，以對保障任務、網絡資源編配等用戶需求進行分析，生成資源分配視圖、網絡拓撲視圖和參數文件[2]。當前主用的規劃方式是集中一次性對全網進行規劃，優點在于統一規劃、統一輸出，在網絡規模不大的情況下具有很大的優勢。

為了做好緊急、作戰情況下的通信保障和通信組織工作，確保指揮順暢、反應快速、保障有力，實現快速機動過程中的“動中通”，機動通信系統積極運用微波、短波、超短波、散射、衛星、集群以及指揮調度等各門類通信、指控裝備，形成有線和無線相結合、固定和移動相結合，天地一體，手段多樣的機動通信網，并呈現出網絡規模大、網絡層次多、組網方式靈活等特點。隨著網絡規模的擴大、接入系統的增多、高新技術的引入，對網絡規劃實施人員的要求越來越高。不僅需要熟知眾多裝備的使用方式、具體參數等，還要掌握不同技術方向的專業知識。對于承擔機動、保密、安全、抗干擾、無縫隙以及多業務/多媒體互聯互通等多層面任務的機動通信網絡，集中規劃的劣勢愈發凸顯，難以適應其開通部署流程。

本文設計了一種協同規劃方法，支持多級管理機構開展分級、分布式網絡規劃，各級單位負責本級、本領域通信網絡的設計、部署和開通，并上報規劃結果，最高級規劃中心匯總、融合規劃數據，最終形成全網規劃態勢。

1 網絡規劃過程設計

1.1 網絡規劃原理

網絡規劃是機動通信網網絡管理的一項首要活動，是指通信保障人員為滿足特定的保障任務，根據任務需求與已有網絡資源，在較短時間內合理規劃所需的網絡、裝備、參數以及業務等，最終形成網絡組織方案和網絡運行初始化參數[3]。隨后，以人工或自動方式分發，并加注設備運行的各種初始化參數，使網絡由非工作狀態進入工作狀態。

網絡規劃的工作原理即根據各類裝備的實際編配在軟件中建立一一對應的模型，并根據通信網絡的開設需求，對模型資源進行組網、策略和參數配置。據此，整個網絡規劃過程可劃分為資源維護和網絡規劃兩個階段。其中，資源維護階段主要指平時或戰前對網絡規劃必需的、相對固定的裝備模型、公共資源、組網模型以及策略規則等基礎信息進行維護，建立統一資源池，作為網絡規劃的基礎數據；網絡規劃階段主要在網絡開設前根據部隊的通信保障想定，對網絡的可用資源進行統一籌劃、分配，對網絡設備進行必要的組網預設置，充分保證網絡的開設。

1.2 資源維護

為實現對各類通信、網絡資源的精準管控，建立常態化維護機制。可在平時錄入各類通信裝備、策略規則、IP地址以及通信頻率等核心資源，為每個資源命名唯一的標識符[4]，形成基礎資源庫；當有裝備損壞、資源回收或有新的裝備資源配發時，可以及時更新基礎資源庫，以保證對各類網絡資源狀態的可管可控。接到保障任務后，根據保障任務的通信需求從基礎資源庫中調取相應的網絡資源實施網絡規劃，縮短網絡規劃時間，提高網絡規劃效率。資源維護過程如圖1所示。

圖1 資源常態化維護

1.3 網絡規劃

網絡規劃主要在網絡開設前根據保障任務的通信保障想定，依據既定的規則、策略及典型應用模型，對網絡的可用資源進行統一籌劃、分配，對網絡設備進行必要的預設置，充分保證網絡的開設。

獲取任務保障需求和應用傳輸需求，綜合考慮戰場電磁環境、地形地貌等要素，依據接入點位置覆蓋整個保障區域的基本規則，快速自動布設節點位置。遵照設備組網應用規則，采用微波、衛星、光纖、遠傳以及電臺等多種方式，實現節點之間、節點與端之間的無縫互聯，形成一個手段多樣、互相補充的一體化通信網絡。然后，對網絡中的IP地址、頻率以及號碼等公共資源進行自動分配，對設備的運行參數進行默認配置。同時，對服務運行的資源分配和調度策略進行規劃，確保各類信息服務及應用高效、可靠運轉。網絡規劃過程如圖2所示。

2 協同網絡規劃設計

2.1 分級資源管理

資源維護階段，用戶針對所在的單位層級，完成對本級資源的錄入，并通過逐級匯總、融合功能，在最高級形成完整的資源數據庫。分級資源管理設計將各類資源的維護任務分解到各個下級單位，較好地解決了集中維護引起的效率低下、實時性差等 問題。分級資源管理如圖3所示。

圖2 網絡規劃

圖3 分級資源管理

2.2 分級分布式網絡規劃

為分解資源種類多、互聯關系復雜的大規模網絡規劃任務，加快網絡規劃速度，設計分級、分布式協同規劃模式。該應用方式下，可根據隸屬單位層級或專業分類情況部署多套網絡規劃系統，每一級的網絡規劃系統都應該集組網規劃、資源配置、預案生成以及參數下發等多種功能于一身，具有完善的業務處理能力[5]。

在分級應用中，一級網絡規劃系統可為二級單位分配通信資源，連同規劃的接入點信息一同下發；二級網絡規劃系統獲取上級預留的資源后，結合本級保障任務完成本級的網絡規劃。二級同樣可采取分級方式將規劃任務分解到下級單位。上級網絡規劃系統匯總下級網絡規劃結果，并進行檢查和調整，最終形成全網規劃態勢。在實施本級網絡規劃過程中，二級和一級規劃關注點稍有不同：一級需規劃骨干網絡，接入節點的布設要覆蓋二級的保障范圍；二級則要考慮如何接入骨干網絡。分級網絡規劃過程如圖4所示。

圖4 分級網絡規劃

從分工合作的角度出發，設計分布式協作規劃的模式，支持多用戶根據部門職責規劃對應專業方向的部分。例如，可分別規劃網絡拓撲、IP地址、頻率資源、電話業務以及路由參數等，最終規劃數據通過數據總線同步到后臺數據庫，實現分布式規劃能力。分布式網絡規劃如圖5所示。

圖5 分布式網絡規劃

3 數據檢查及融合設計

分級分布式資源管理和網絡規劃可根據網絡規劃系統的部署環境和帶寬情況，設計為離線、在線應用模式。無論哪種方式，都涉及對多方數據的融合處理。在分級分布式應用中，承擔規劃子任務的單位所擁有的公共資源應由組織單位統一下發，但人工編輯和維護過程難免存在誤操作或理解偏差。此外，不同級別的用戶往往只對自己關心的可用資源進行籌劃、分配以及預設置。這些都不可避免地會引起對資源的多方維護、重復規劃或命名資源的重復使用。為了實現整個網絡的統一布設和順利開通，數據融合前的沖突檢測和處理顯得尤為重要。

3.1 檢查及處理流程

分布式規劃整合以本地規劃為基礎，對將要整合進來的數據進行沖突檢查，并給出檢查結果。機動通信網絡中，資源種類繁多，檢查程度和沖突判定的標準各不相同。針對各類對象，設計一個沖突檢查器和一個對象管理器XManager。為方便分布式數據的導入，為每個對象管理器增加一個副本XDisManager。本地網絡規劃系統在導入或接收到分布式數據后，將根據已加載的數據項相應對象，并將創建結果分類存儲在對應管理器XDisManager中。

隨后，對XManager和XDisManager中的各個實體對象進行沖突檢查，將有沖突的兩個對象XObj、XDisObj放入檢查結果列表中。可由用戶決策保留其中哪一個對象的數據，也可根據預置規則進行默認處理。如果選擇保留XObj，則依據沖突類型刪除XDisObj及依賴于XDisObj的數據，或將依賴于XDisObj的數據轉嫁于依賴XObj。如果XObj、XDisObj被認定為實際拓撲中的同一對象，則默認保留XObj，不再提供給用戶選擇或調用預置規則。鑒于資源對象之間存在的依賴性，沖突的檢查及處理必須有序進行，否則會引起更多不可預測的沖突。檢查及處理流程如圖6所示。

3.2 沖突判定及處理機制

針對不同資源類型的對象，沖突判定方法和處理機制也不盡相同，必要時可根據操作的復雜程度對沖突進行簡單或折中處理。

以實操中最容易引起沖突的IP地址為例。在IPManager與IPDisManager對比過程中，當IPObj和IPDisObj的下限地址、掩碼都相同時，才認為IPObj、IPDisObj為同一地址段；一旦兩個地址段內的地址有交叉，則認為IPObj、IPDisObj之間有沖突，只能保留其中一個。

判定及處理步驟如下：

（1）IPManager與IPDisManager中的對象兩兩比較，返回沖突對象IPObj、IPDisObj；

（2）如果IPObj、IPDisObj為同一地址段，默認保留IPObj，查找IPDisObj地址段中已經分配出去的地址，并將相關對象的地址賦值為IPObj中的等值地址；如果IPObj中該地址已被占用，則從IPManager中為相關對象重新分配地址及掩碼；

圖6 沖突檢查及處理流程

（3）如果IPObj、IPDisObj只是存在地址交叉，則由用戶或預置規則決策保留IPObj還是IPDisObj：

①保留IPObj：查找地址段IPDisObj中已分配的地址，從IPManager中為相關對象重新分配地址及掩碼；

②保留IPDisObj：查找地址段IPObj中已分配的地址，將相關對象的地址及掩碼賦為0；從管理器IPManager中刪除IPObj，并將IPDisObj添加至IPManager；為之前清空分配的對象重新分配地址及掩碼。

（4）IPManager與IPDisManager中的對象兩兩比較完畢，清空管理器IPDisManager中的所有對象。

以上步驟中的所有修改痕跡統一記錄在分布式數據修改痕跡列表中。整個數據檢查及處理過程結束后，用戶可查看該列表中的所有修改信息，并能過濾信息，以便知曉參與規劃的對應單位。

4 結 語

本文設計的分級分布式網絡規劃應用，基本過程為下級或各專業單位“領取”可用資源及規劃子任務，實時或完成規劃子任務后上傳本地規劃數據，由高級組織者檢查并融合數據，形成全網規劃態勢。按照該方法實現的網絡規劃系統能夠根據網絡形式和規模的調整而靈活可變，既便于小規模數量節點的獨立組網，又能很好地適應大規模的聯合保障需求，可為快速建立機動通信網絡提供重要的保障。