基于流星余跡通信系統的網絡監控技術研究

張 靖，王 蓓

1.中國電子科技集團公司第54研究所，河北石家莊 050081 2.中國人民解放軍邊防學院，陜西西安 710108

0 引言

流星余跡通信是一種超遠距離突發通信方式，其信道穩定存在，不受電離層擾動、核爆等因素影響，具有很高的軍事意義與廣闊的應用前景[1]。流星余跡在空間上分布廣泛，可以在大范圍內實現多節點組網通信。但是相對于其他連續信道，流星余跡存在空域和時域隨機突發、快速衰減等特點[2]，因此組網通信使用時，需要研究直觀、高效的網絡監控技術，實現資源的統籌安排，提高信道利用率和網絡吞吐量，降低網絡平均時延。

本文根據流星余跡組網通信需求，分解出流星余跡網絡監控的功能要求，開發出一套流星余跡通信網絡監控軟件，能夠實時監控各個通信節點的分布情況、通信鏈路的通斷情況以及新入網節點的接入情況，并可提供計算最優路徑的原始數據，以作出最優鏈路規劃。

1 總體設計

流星余跡通信網監控軟件，首先要按照預先規劃，在電子地圖上建立站點及有通信需求的站間通信鏈路，規劃完畢后，生成網絡路由表并發送給通信設備進行路由表維護。在通信時，通信網中的設備會按照預先生成的網絡路由表進行探測，以生成可通信鏈路表，并上傳。同時，如果有未被預先規劃的通信站接入通信網，則該站點的站號、地理位置信息以及與其他站點的連接信息也會被傳到監控系統中，監控系統會根據收到的鏈路信息和站點信息更新電子地圖。還可通過查詢指令，查詢到全網鏈路的通斷狀況，并實時在地圖上表示出來，以顯示實際中流星余跡通信網絡狀態。

這樣，就實現了流星余跡通信網監控系統對通信網中各個鏈路的監視，可實時了解通信網內站間的通斷情況。

由以上需求，可知監控軟件需要實現的功能包括規劃站點功能、規劃通信鏈路功能、監控通信網功能、網絡傳輸功能四類功能，用框圖示意如圖1所示。

2 關鍵問題及解決方法

2.1 生成規劃表功能

生成網絡規劃表是規劃通信鏈路中最重要的一步，它是進行探測全網鏈路活動情況的基礎。網絡規劃表設計為矩陣的形式，矩陣示意圖如圖2所示，其中255表示本站與本站的關系，無意義，1為站站之間有鏈路連接，0表示站站之間沒有鏈路連接。

圖1 監控軟件功能示意圖

圖2 規劃表矩陣示意圖

生成規劃表的處理流程包括如下步驟：

1）初始化規劃表的矩陣。

2）兩站間生成通信鏈路則相應行列置1。

3）兩站間無通信鏈路則相應行列置0。

4）生成整個通信網的規劃表。

2.2 監控軟件數據結構設計

作為流星余跡通信網的監控軟件，它與其他通信設備的外部接口為該軟件的主要數據結構。該接口用于監控設備與其他通信設備間同步新上線站點、查詢可用鏈信息等。

主要數據結構為與通信設備通信時交換的數據，數據的幀結構如圖3所示，幀結構由幀頭、幀長度、幀類型、幀內容以及幀尾組成。

圖3 接口消息數據結構示意圖

發送初始矩陣幀內容為鏈路規劃的初始矩陣，256（16*16）個字節，矩陣形式如圖2所示，256個字節內數據順序為矩陣中第1行16個數、第2行16個數……第16行16個數。其中有鏈路規劃的位為1，無鏈路規劃的位為0。

查詢可用鏈路無幀內容，返回可用鏈路幀內容為可用鏈路矩陣信息，形式同初始矩陣，矩陣內可用鏈路位為2，不可用鏈路位為0。

新上線站點信息幀內容包括：新上線站點站號的主站號位1字節，從站號位1字節，地理位置坐標經度的度分秒分別1字節，緯度的度分秒分別1字節，最后是與其它主站的連接關系，有連接為1，無連接為0。

3 工程應用結果與分析

在工程應用過程中可以看出，該監控軟件可以實現第2節中設計的各種功能，監控軟件通過網絡接口與通信設備進行通信，發送數據、指令，接收回應數據遵循圖3中的數據結構定義，在規劃好兩個站點01000、 02000及其通信鏈路后，接收到站號為03000，地理位置為東經106度48分41秒北緯40度57分12秒，且與01000有通信鏈路規劃的一個新上線站點信息，將初始矩陣發送到通信設備，內容表示01000與02000、03000分別有通信規劃，查詢可用鏈路為一組固定數據，返回可用鏈路表示01000與03000之間鏈路可用，而01000與02000之間鏈路不可用。

通過工程應用可以得出，結果與設計的預期相符，達到了設計要求，能夠完成流星余跡通信網的監控工作。

4 結論

本文通過對流星余跡組網通信網絡監控的功能進行分析設計，結合流星余跡通信的特點、組網方式以及計算機技術、地理信息系統的相關知識，開發出一套基于地理信息系統的流星余跡通信網絡監控軟件。并通過工程應用，驗證了流星余跡網絡監控軟件的正確性、實用性和有效性。監控軟件的通信鏈路規劃功能和通信網實時信息顯示功能增強了流星余跡組網通信的信息傳輸效率、信道利用率和網絡平均吞吐量，具有很高的工程應用價值。

[1]胡炳輕，陳鳴.流星突發通信在軍事通信中的應用分析[J].無線電通信技術，2008（6）：58-60.

[2]荀立軍，楊斌，王偉，等.流星突發通信中的信道估計研究[J].無線電工程，2004（11）：48-50.

[3]尹旭日，張武軍.Visual C++環境下MapX的開發技術[M].冶金工業出版社，2009.