基于SOA技術的戰術通信服務控制技術研究*

陳 強，孫超山

(中國電子科技集團公司第三十研究所，四川成都610041)

0 引言

戰術通信網絡［1］是戰場信息傳送的公共平臺和信息化戰爭的神經樞紐，應當為戰場各分散的作戰要素提供可靠、及時、高效、安全的信息傳遞手段，使指揮員和各級作戰人員掌握戰場態勢，使武器平臺更好地發揮作戰效能。未來信息化戰爭對戰術通信網絡提出了更高的需求，要求戰術通信網絡必須具有高動態戰場環境下任意作戰單元之間廣泛的資源共享和協同解決問題的能力，具有與其他異構網絡中各種信息服務互操作能力。這要求戰術通信網絡必須構建面向服務的通信網絡，將戰術通信網絡內的計算資源、存儲資源和網絡資源等以服務的形式呈現，實現信息在用戶、系統之間廣泛共享。

戰術通信服務控制技術是為了能夠使戰場各級作戰指揮人員對通信網絡的各種資源、戰場信息進行充分共享、互連互通互操作，能夠根據服務的重要程度、服務質量要求等合理調配網絡資源，減少網絡擁塞和信息泛濫;同時為戰場各級作戰指揮人員提供實時、高效、靈活、智能、安全、可控的分布式戰術通信服務控制能力，提供各類通信服務，以滿足在不同作戰樣式環境下的軍事通信服務需求。

采用文中提出的戰術通信服務控制技術建立戰術通信服務控制平臺，在此平臺中應用系統、各種資源和網絡能力都以服務形式呈現，支持戰術網絡可擴展、可重構，以及各種服務的即插即用;采用標準接口，實現各種作戰平臺之間不同系統互連互通，服務互操作和信息的共享，提高任務協同效率;讓戰術網絡獲知業務傳送需求，利用網絡基礎設施為應用和業務流程有效分配資源，保證信息準確、按時地傳送。

1 實現原理

戰術通信服務控制技術采用面向服務的體系架構，此架構是一個開放的、可擴展、可組合的分布式軟件架構模型，它將應用程序的不同功能單元封裝為服務。服務之間通過定義良好的接口和契約聯系起來，接口采用跨平臺的方式進行設計，獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言，使得構建在這樣的系統中的服務可以用一種統一和通用的方式進行交互。

戰術通信服務控制技術參考Web服務技術的實現方式，通過采用輕量級XML編碼技術、內容過濾、數據壓縮和專有戰術傳輸協議等改造手段，適應以無線信道為主、帶寬較窄、分布式的戰術環境。在服務控制系統架構上，采用分布式架構設計，以適應戰術通信系統的分布式環境。

2 技術特點

戰術通信服務控制技術將戰術通信網絡的各項功能都以服務的形式提供給最終用戶或者其它服務，提供一種開放、靈活的系統集成框架與標準化的接口，使得采用不同技術的系統之間實現互連互通互操作，并可通過網絡把服務按需動態組成應用軟件。此技術的主要特點如下所述:

(1)SOA技術架構

SOA是一個組件模型，它將應用程序的不同功能單元(服務)通過定義良好的接口和契約聯系起來。可以根據需求通過網絡對松散耦合的粗粒度應用組件進行分布式部署，組合和使用。SOA的核心是服務，它專注于“以業務為中心”的服務，這些服務具有業務級的事務粒度。SOA的核心實質是實現服務和技術的完全分離，從而在最大程度上實現服務的重組和集成，以達到服務的可重用性［2］。

服務控制采用SOA技術［3］架構，面向應用層提供服務。Web服務是SOA架構的一種實現，迄今為止，是應用最為廣泛，最為成熟的技術。依托Web服務技術，根據戰術通信網絡具有的無線信道多、帶寬窄等特點，進行改進設計的適應戰術環境下的一種 Web 服務技術［4］。

(2)網絡服務封裝

戰術通信網絡服務控制技術采用統一的標準，將戰術通信網絡提供的各種能力封裝為可重用、可注冊、可發現、可管理、具有統一的遠程調用接口的服務組件。

(3)網絡服務即插即用

網絡服務的即插即用能力主要包括服務注冊、服務發布、服務發現功能等。

1)服務注冊。戰術通信網絡以受控、安全的方式將自己能夠提供的服務及調用該服務所必需的信息注冊到服務注冊中心，并接受注冊中心的管理。

2)服務發布。服務注冊中心將網絡服務的調用信息以通用的形式對外發布。

3)服務發現。采用基于總線架構的分布式服務發現技術和基于語義匹配的、更加智能化的服務發現技術實現服務發現，使應用系統能夠自動查找、定位網絡服務，獲得服務調用的相關信息。

(3)網絡服務柔性重組

戰術通信網絡服務控制平臺實現戰術通信服務的模塊化、可重用與接口標準化，支持服務合成與編排。

(4)分布式目錄服務技術

由于戰術通信網絡是分布式網絡，管理分布的服務資源成為必然，如何快速定位服務、獲取服務成為異構環境下服務資源利用的關鍵。目錄服務［5］為網絡中的各種服務提供了統一的存儲容器，并為服務的名稱、位置、訪問、管理和安全等信息設計了統一的描述方法，使網絡服務能夠協作工作。

(5)資源移動性管理能力

由于戰術通信網絡具有高度移動性特點，導致網內用戶、節點或網絡都具有移動特性，戰術通信網絡服務控制平臺確保用戶移動過程中和移動后，均能夠獲得不變的通信服務質量;即便在網絡資源變化后，也能夠自動調整網絡資源，保持通信服務的不間斷。

3 管理架構

戰術通信服務控制使得戰術通信網絡環境下各類通信服務的管理與相互協作成為可能。使用戰術通信服務控制的管理規范提供一套管理接口，并輔以一個靈活公用的框架，使用戰術通信服務控制實現分布式環境中網絡資源的管理。

戰術通信服務控制由服務提供者對戰術通信服務提供服務質量保證。戰術通信服務需要跨越多個管理域進行部署，服務控制系統必須能夠跨不同的管理域有選擇地共享服務管理信息;提供機制保證被管理域能夠按照預定的服務等級向用戶提供良好的網絡服務質量。因此，服務管理需要構建網狀的、分布式的管理架構，采用基于策略的網絡自組織管理技術，減少人工干預，提高網絡的自動化水平和管理效率，從而大幅改善戰術通信服務質量。

戰術通信服務控制的功能實體為服務管理節點。戰術通信服務控制系統采用分布式協同架構，該架構將網絡分為多個管理域，在每個域內部署一個服務管理節點，使管理功能和管理信息的交互分布到全網的各個節點。戰術通信服務控制架構如圖1所示。

圖1 戰術通信服務控制架構Fig.1 Architecture of tactical communications service control

4 主要構成

戰術通信服務控制由服務管理和戰術通信服務組成。組成如圖2所示。

圖2 戰術通信服務控制組成Fig.2 Components of tactical communications service control

其中:

(1)服務管理

服務管理是指對戰術通信服務進行描述、選擇、組合、初始化、監視、控制、報告和質量評估等一系列服務全生命周期的管理行為的總稱。服務管理對戰術通信服務正常高效地部署、運行和維護具有重要的意義。

服務管理定義了戰術通信網絡中分布式服務的功能與屬性，并給出服務管理的標準，使得對跨異構戰術網絡環境的服務進行統一管理及相互協作成為可能;對用戶、應用系統使用服務進行認證和授權，以及確保服務和數據在整個系統中是可發現、可訪問、可理解、可利用和可重組;提供了運行時環境，負責管理服務運行、執行服務級別協議(SLA)。該功能主要由服務注冊/發現、服務信息管理、服務監控、服務編排、服務訪問認證/授權以及SLA管理組成。

1)服務注冊/發現。服務注冊指戰術通信服務提供者在服務信息庫中增加服務詳細描述信息;服務發現指在服務信息庫中查找匹配滿足查詢條件的服務。

2)服務信息管理。定義戰術通信網絡中服務的功能與屬性，如服務名稱、有效性、響應時間和利用率等，使得跨網絡環境服務的統一管理及相互協作作為可能。

3)服務監控。對服務的運行狀態進行監視和控制。

4)服務編排。可將現有服務和新建服務組織編排起來，從而形成具有綜合功能的服務集合。

5)服務訪問認證/授權。建立戰術通信服務訪問代理架構和全局認證授權機制，確保服務控制系統的安全性。設計完善的安全控制策略確保戰術通信服務的安全可控。

6)SLA管理。SLA(Service Level Agreement)信息維護管理，保證服務提供者之間共享資源的一致性和為用戶提供服務質量保證。SLA中包含共享的信息細節和服務提供者提供的服務等級保證［6］。

(2)戰術通信服務

戰術通信服務將戰術通信網絡的網絡資源管理、網絡態勢感知、數據分發等基礎能力，以及為上層應用提供的與網絡相關的基礎公共功能，封裝為可靈活部署、高度抗毀的服務，為戰術應用和業務系統提供高效的、可靠的信息交互和共享能力。戰術通信服務包括網絡態勢感知和傳輸服務［7］等。

1)網絡態勢感知服務。感知、計算網絡拓撲，端到端時延、帶寬、丟包率等鏈路狀態。為上層系統的業務決策和動態調整提供依據。比如什么樣的QoS、發送速率、編碼方式等。

2)傳輸服務。結合緩存、壓縮、組播、網絡狀態感知等技術，實現戰術網絡環境下可靠、高效的數據傳輸。它是各種服務間交互信息的基礎。

傳輸服務中的網絡加速服務，是針對戰術通信網絡具有的低帶寬、高時延、高誤碼和低可靠等特點，為實現服務之間信息交互，需采用多種技術手段實現戰術網絡環境下信息高效、有序和可靠的傳輸，包括專有傳輸協議定制、基于信息的優先級進行區分服務、數據壓縮、數據拼接、數據就近緩存以及多路徑傳輸等技術。

5 關鍵技術

5.1 服務交互技術

戰術通信服務控制采用基于語義的服務描述技術，可解決戰術通信系統之間數據傳輸不兼容等問題。然而，針對戰術通信網絡帶寬有限、高度動態特點，實現服務的自動發現和自動組合，使服務可以靈活的滿足用戶的特定需求，實現“按需服務”。

要實現上述目標，需要服務能夠被應用系統“理解”，即對服務的描述要具備語義信息。基于語義的服務描述技術可解決戰術通信網絡上各類應用系統“可理解”服務的問題，通過與本體論相結合，經過RDF，RDFS，OWL等技術的發展，語義描述具備了以應用系統“可理解”的方式來描述信息的能力。采用在分析戰術通信服務描述需求的基礎上，結合語義服務技術的方法，實現戰術通信服務的語義描述。

5.2 分布式目錄服務技術

從戰術通信網絡服務提供者來看，服務分布在各個網絡節點上，結合服務特點和服務總線技術，提出一種分布式目錄服務結構，來提高服務查詢效率、服務有效性及目錄服務之間的信息同步。

分布式目錄服務可迅速發現目標服務，且帶寬消耗小，對網絡動態性適應性強。設計方法是將整個網絡自動組織劃分為若干區域，每個域都有目錄服務，存儲本域服務信息，各目錄服務之間既相互獨立，又可相互通信，并且能夠提取其他目錄服務中的信息，形成全局目錄。

5.3 數據分發技術

數據分發技術能夠識別應用、業務、內容等多優先級信息的傳輸需求，根據策略將其轉換為戰術通信資源分配需求，發送至通信網絡承載層，進行資源控制;并將資源控制結果反饋給用戶。數據分發技術使得戰術通信網絡能夠在有限的帶寬上保障各種信息的服務質量，最優地利用有限的網絡資源;數據分發技術還能夠保障用戶/應用系統之間交互信息的實時傳輸。

5.4 服務編排技術

服務編排技術是指在運行時刻選擇和調用所需服務組件并將之合成為一個復合服務的過程。整個構建復合服務的過程，是在復合服務的運行過程中完成的。動態組合與靜態組合不同之處在于，動態組合能夠適應動態變化的運行環境以及動態變化的應用需求。在運行過程中，系統可根據實際運行需要，從服務組件庫中動態選擇所需要的服務組件來提供和完成相應服務。

戰術通信服務動態重組采用基于語義的動態服務重組技術。動態重組是在服務的使用過程中，根據用戶的需求實時地選擇服務，并進行重組，從而能夠為用戶提供其需要的新服務。

而語義技術可以提高服務重組效率，實現服務柔性重組的半自動化，甚至自動化重組。

5.5 傳輸服務技術

傳輸服務技術能夠識別應用、業務、內容等的優先級等級，將其映射為信息的傳輸需求，根據傳輸需求結合傳輸控制策略［8］進行戰術通信網絡資源分配，將分配指令發送至通信網絡承載層執行，實現對各種通信資源的控制，并將資源控制結果反饋給用戶，使用戶實時掌握信息傳輸狀態。另外可通過應用專有傳輸協議定制、數據壓縮等網絡加速技術，使得戰術通信網絡能夠在有限的帶寬上保障各種信息的服務質量，最優地利用有限的網絡資源。

6 結語

文中從如何使戰術通信網絡適應未來信息化戰爭的問題入手，提出了一種基于SOA的戰術通信服務控制技術，介紹了該技術的基本原理，闡述了該技術的主要特點以及架構設計，列出了其組成部分，最后分析了所涉及的部分關鍵技術。將SOA技術應用于戰術通信服務控制，使網絡資源等以服務的形式呈現，簡化了網系互聯接口和協議轉換，可重用性高，可快速提供、融合和實現系統間的互操作，提高作戰部隊的信息共享和互操作能力。

［1］李曉燕，苗長云.戰術通信網的體系結構分析及其建模研究［J］.信息與電腦:理論版，2010(11):91.LI Xiao－yan，MIAO Chang－yun.Tactical Communications Network System Structure Analysis and Modeling Research［J］.Information and computer(theory)，2010(11):91.

［2］焦德忠，劉勇.基于MDA和SOA的建模與設計研究［J］.通信技術，2010，43(05):204 －206.Jiao De－ zhong，Liu Yong.Modeling and Design Research based on MDA and SOA［J］.Communications Technology，2010，43(05):204 －206.

［3］賈存江，王攀.基于SOA的業務流程管理系統的設計與實現［J］.電信快報，2009(10):30－32.JIA Cun－jiang，WANG Pan.Business Process Management System based on SOA Design and Implementation［J］.Telecommunications Information，2009(10):30 －32.

［4］李真，朱海濱.基于Web服務總線的應用集成的研究與實現［J］.科學技術與工程，2009，9(10):2617－2619.LI Zhen，ZHU Hai－ bin.Research and Implementation of Application Integration based on the Web Services Bus［J］.Science Technology and Engineering，2009，9(10):2617－2619.

［5］朱建，周愛霞.基于目錄服務的語義Web Service共享技術［J］.江南大學學報，2013，12(01):50－53.ZHU Jian，ZHOU Ai－ xia.Semantic Web Service Sharing Technology based on Directory Services［J］.Jiangnan University Journal，2013，12(01):50 －53.

［6］劉春勇，黃志球，王進，等.基于 SLA的動態云體系結構［J］.計算機工程，2011，37(S1):7－9.LIU Chun －yong，HUANG Zhi－qiu，WANG Jin，et al.Dynamic Cloud System Structure based on SLA［J］.Computer Engineering，2011，37(S1):7 －9.

［7］盧穎，康鳳舉，鐘聯炯.一種戰術通信網業務流的建模方法［J］.系統仿真學報，2011，23(08):1575－1578.LU Ying，KANG Feng－ju，ZHONG Lian－jiong.A Modeling Method of Tactical Communication Network Business Flow［J］.Journal of System Simulation，2011，23(08):1575－1578.

［8］王曉凱，侯朝楨.基于模糊神經網絡的戰術互聯網呼叫接納控制［J］.兵工學報，2005，26(02):236－240.WANG Xiao － kai，HOU Chao － zhen.Call Admission Control Based on Fuzzy Neural Network for Tactical Internet［J］.Acta Armamentarii，2005，26(02):236 －240.