機動指揮通信網絡管理系統設計與實現*

韋 勇,崔宇明,屈 丹,張國華

(1.成都軍區裝備部機關,四川成都610031;2.中國電子科技集團公司第三十研究所,四川成都610041)

機動指揮通信網絡管理系統設計與實現*

韋 勇1,崔宇明1,屈 丹2,張國華2

(1.成都軍區裝備部機關,四川成都610031;2.中國電子科技集團公司第三十研究所,四川成都610041)

為保證裝備保障任務可靠高效實施,研制機動指揮系統的指揮通信網絡。該通信系統具有異構網絡動態立體組網、多種通信手段智能融合、多層次網絡通信指揮服務保證等特點,并且隨著機動指揮節點的移動,網絡拓撲實時變化,這對網絡管理提出了智能化、高效化的管理要求。本文針對機動指揮系統通信網絡的應用特征,提出了適合機動指揮通信系統的網絡管理技術,并詳細論述了網絡管理系統的架構組成、設計思想、實現方法和操作應用流程。

機動指揮系統 網絡管理 簡單網絡管理協議

0 引 言

機動指揮系統通信網絡具有機動性強、空地多維覆蓋、通信裝備種類繁多、網絡拓撲連接復雜并動態變化、信道資源受限等特點,并且沒有設置專門的網絡管理信道,對通信網絡的監控和管理提出了更嚴格的設計要求,要實現對網絡運行狀態的準實時監控,能夠迅速反映網絡拓撲的動態變化[1]。機動指揮通信網絡管理系統基于近端清晰、遠端模糊的設計原則,逐級進行數據匯聚,采用分層分布式數據采集、網管信息流量優化等技術對網絡實行分層分級管理,實現了對通信網絡的輕量化監控與管理,滿足了野戰通信條件下網絡快速展開、準實時監控、應變迅速的管理需求[2]。

1 體系構架

網絡管理系統根據機動指揮通信網絡功能需求和組成結構,采用分層、分級的分布式的網絡管理體系結構,管理實體包括管理中心和管理代理。管理中心根據層次又可分為一級網管中心和二級網管中心[3]。

管理代理嵌入各通信設備內部,實現對設備的配置和運行狀態監控,二級管理中心依據網絡拓撲進行各子網內節點的管理信息交互和管理功能實現,并接受一級網管中心管理協調指令,實現子網之間的通信協同,一級網管中心(根據需要可配置備份網管中心)負責對全網的管理。

機動指揮網絡管理系統體系架構如圖1所示。

圖1 機動指揮網絡管理系統體系架構Fig.1 Infrastructure of network management system

2 系統組成與部署

機動指揮通信網絡管理系統由網絡規劃子系統、配置管理子系統和節點控制子系統組成。

(1)網絡規劃子系統

網絡規劃子系統實現機動指揮網絡快速、靈活規劃,同時集成基礎信息維護和資源管理功能,能夠輔助系統網絡管理人員完成系統基礎信息配置和網絡拓撲結構規劃,完成通信設備參數的規劃和分配,最終形成網絡規劃方案并導出規劃參數文件。

(2)配置管理子系統

配置管理子系統集成了配置管理和網絡監控功能,主要用于網絡管理中心實現對機動指揮網絡全網和子網配置管理和監控功能。

(3)節點控制子系統

節點控制子系統具備節點和設備管控能力,能夠收集節點和設備運行狀態,并可根據需要調整設備運行參數,同時能夠監控節點管控策略執行情況,統計、分析執行結果。主要用于各通信節點和包含設備的管理,并為網絡管理中心的配置管理和網絡監控功能提供代理服務支持。

機動指揮通信網絡管理系統組成如圖2所示。

圖2 機動指揮網絡管理系統組成Fig.2 Components of network management system

網絡規劃子系統軟件和配置管理子系統軟件安裝在網絡管理中心的管理席位計算機上,節點控制子系統軟件安裝在各通信節點管理席位計算機上,實現通信網絡的統一規劃、參數分發、網絡重構和頻譜規劃等配置管理服務。

3 設計實現

3.1 協議體系

機動指揮通信網絡管理系統通過網絡管理中心、節點管理代理和被管設備之間的信息交互來實施對分布式網絡環境中的各被管對象的控制和管理,包括了網管中心之間、網管中心與被管設備之間的管理信息交互[4]。

(1)網管中心與被管設備之間的交互

網管中心與各通信設備之間通過管理信息交互實現管理控制功能,采用SNMP管理協議、遵循機動指揮系統接口規范實現對設備的管理。

(2)管理中心之間的交互

網絡管理系統采用分級分布式的管理體制,各級網絡管理中心和節點管理代理之間需要通過交互管理信息來完成配置管理和監控任務。為保證管理中心之間各項管理控制功能的有效執行,并簡化管理協議處理的復雜性,管理中心之間也采用SNMP協議實現管理控制信息的交互。同時,為滿足管理中心之間網絡配置參數分發的需求,設計基于UDP的參數分發協議,保證網絡配置參數信息的高效分發。

網絡管理協議體系如圖3所示。

圖3 協議體系Fig.3 Protocol framework

3.2 接口設計

(1)外部接口

網絡管理系統在任務實施過程中需要與被管設備之間交互管理信息,支持和實現與被管設備之間外部接口。

交互信息:設備配置參數;管理控制指令;設

備狀態上報。

接口協議:SNMP協議;參數加注協議。

(2)內部接口

網絡管理系統的各網絡管理中心、節點管理代理之間需要交互管理信息以實現各種網絡管理功能。

規劃方案發布接口有:

交互信息:網絡規劃方案;

接口形式:網絡規劃文件。

控制管理接口有:

交互信息:網絡配置參數、狀態信息。

接口協議:基于UDP的參數分發協議、基于ICMP的網絡狀態監控協議。

網絡管理對外和內部接口分布如圖4所示。

圖4 系統內部、外部接口分布Fig.4 Interfaces of the system

3.3 信息流程

機動指揮通信網絡管理系統的數據采集框架如圖5所示。

圖5 運維數據分布式采集與上報Fig.5 Distributed gathering and report on data related to operation and maintenance

上級網絡管理中心預先設置運維數據采集策略,定時或按需下發到下級網絡管理中心和節點管理設備,包括數據采集的類型、上報周期等,下級管理中心和節點根據下發策略或默認配置進行多源數據采集,包括NetFlow流量數據、SNMP MIB表項、應用傳輸日志等,不同格式的網絡運維數據經預處理、格式轉換和整合后存儲到本地數據庫中,按照上報策略,數據經過濾、匯聚后上報給上級管理中心,網管中心對管理數據進行整合,將拓撲、流量和狀態數據在態勢視圖中進行統一呈現[5]。

系統網管系統采用層次化管理體系,網絡運維數據整合匯聚后自下而上逐級上報,由于網絡運維數據具有時效性,網絡上下級之間采用了時間和狀態同步機制,避免網絡傳輸亂序造成狀態誤判,實現對網絡運行情況的持續、準確監控。同時,采用事件鈍化、增量上報、數據壓縮等技術進一步減少了信道開銷,減少了網絡帶寬占用。

4 系統應用流程

4.1 網絡規劃與開通

根據網絡規模和任務需要,一級網管中心部署在網絡拓撲的頂點節點,利用網絡規劃子系統實現網絡規劃功能并通過管理域設置,將網絡配置參數分發到下級管理中心,最終通過節點管理設備完成一鍵式參數下發配置;下級網絡管理中心在上級網絡管理中心的統一協調和控制下,負責本管理域內網絡配置管理。通過智能化規劃算法和容錯處理機制簡化規劃復雜度,提高規劃效率[6]。典型的網絡規劃和開通過程,有以下幾個步驟:

1)網管中心利用規劃系統對本次作戰通信網絡進行規劃,分配子網、規劃網絡拓撲、規劃頻率、規劃節點通信參數等,并根據作戰任務需求制定業務和通信資源控制策略,最終形成規劃文件。

2)網管中心通過參數分發通道或利用離線分發將規劃文件下發至各通信節點的節點管理設備。

3)通信節點接收并解析規劃文件,根據節點通信設備配置情況進行參數的配置并通過一鍵式加注方法將參數下發到各通信節點設備。

4.2 網絡監控與管理

網絡開通后,網絡管理的任務主要是監視網絡運行狀態,分析、處理網絡事件,節點管理代理將通信節點內所有設備的工作和連通性狀態匯總上報到其二級網絡管理中心;由一級網絡管理中心實現對機動指揮全網設備和鏈路狀態的集中監控,并根據作戰任務需要及時調整網絡參數和資源[7]。基于機動指揮通信網絡的網絡管理,典型的網絡監控過程如下:

1)網絡運行過程中,各通信節點定時收集所管設備狀態參數、形成分析結果,同時生成日志并根據策略上報上級網絡中心。

2)網絡管理中心接收通信節點上報信息,進行數據分析和融合,根據策略進行通信資源調整并生成日志。

3)網絡管理中心根據策略完成和其他通信子網管理中心的管理信息交互,并生成日志。

4)上級網管中心接收下級網管中心上報的信息,準實時的更新和呈現全網態勢。

采用分級分布式網絡管理體系結構,通過各級管理中心協同工作,能夠實現對分布式網絡的有效管理,也可以滿足機關、大隊、分隊三級管理要求。

5 結 語

機動指揮通信網絡是為解決裝備保障任務順利實施而組建的新型戰術通信網絡,根據其機動性、抗毀性、多業務的通信特點,提出了機關——大隊——分隊三級通信、管理和指揮結構。本文提出的分層分布式管理架構及技術,為機動指揮通信網絡實施可靠、高效、穩定指揮通信服務提供了新的思路和方法,大幅度提高機動指揮通信網絡的管理效率。通過實際應用,證明該網絡管理技術先進性和實用性,滿足機動指揮通信網絡的管理使用要求。

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WEIYong(1977-),male,graduate student,engineer,majoring in network security and management.

崔宇明(1974—),男,碩士研究生,高級工程師,主要研究方向為無線網絡安全;

CUI Yu-ming(1974-),male,graduate student,senior engineer,majoring in wireless network security.

屈 丹(1977—),女,學士,工程師,主要研究方向為戰術網絡通信技術;

QU Dan(1977-),female,B.Sci.,engineer,majoring in tactical network communication technology.

張國華(1978—),男,學士,高級工程師,主要研究方向為戰術通信組網技術。

ZHANG Guo-hua(1978-),male,B.Sci.,senior engineer, majoring in networking technology of tactica l communication.

Design and Implementation of Management System based on Mobile Command Communication Network

WEI Yong1,CUI Yu-ming1,QU Dan2,ZHANG Guo-hua2
(1.The Armament Department of Chengdu Military Region,Chengdu Sichuan 610041,China; 2.No.30 Institute of CETC,Chengdu Sichuan 610041,China)

The command communication network of mobile command system is developed,thus to ensure the efficient completion of equipment support tasks in reliable ways.The system is characterized by dynamic and multi-dimensional networking of the heterogeneous network,the automatic fusion of multiple communication means and multi-level command service assurance of network communication.The network topology can be updated with the movement of mobile command nodes.Therefore,the requirements of intelligence and high efficiency for network management are suggested.Based on the application of mobile command system,the network management technology suitable for the system is proposed.Meanwhile,the framework composition,design philosophy,implementation and the procedure of application in the network management system are also discussed in detail in this paper.

mobile command system;network management;simple network management protocol

TP393.07

A

1002-0802(2014)09-1048-05

10.3969/j.issn.1002-0802.2014.09.014

韋 勇(1977—),男,碩士研究生,工程師,主要研究方向為網絡安全、網絡管理;

2014-07-01;

2014-08-01 Received date：2014-07-01;Revised date：2014-08-01