一種戰術通信環境無線參數分發的設計與實現

江華 冉江 韓樹寶

摘 要：面對戰術無線通信環境中不同組網平臺的網絡參數調整需求，文中提出了一種戰術通信環境無線參數分發的設計思路和實現方式。在通信網絡已完成初始化同步的前提下，該設計通過終端管理軟件實現網絡參數的修改、在線自動轉發、加注、配置管理功能。一方面采用SNMP標準協議完成設備管理，另一方面采用專有協議實現無線參數分發。設計中引入保證數據包可靠傳輸機制，完成網絡參數的快速分發，縮短戰術通信環境中網絡參數的調整時間，滿足網絡的快速開設[1]，且可最大程度減少人工干預。通過項目實際比測，軟件運行效果表明該無線參數分發設計高效、可靠，能夠滿足相應指標要求。

關鍵詞：戰術通信;無線參數分發;SNMP;專有協議;配置管理;數據包;可靠傳輸;網絡參數

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2019）05-00-04

0 引 言

在戰術無線通信環境中，“動中通”是戰術通信的最重要特征。例如WIN-T（戰術級指戰員信息網）就是美國陸軍從戰區到營級所采用的一個動中通、高速、高性能的骨干戰術通信網絡[2]。在我國未來信息化戰場上，部隊將高度分

散/快速機動和在運動中戰斗，需要在機動中決策/指揮，實現全方位/全時域的“動中通”[3]。在有限的無線資源環境下，要保證參與“動中通”節點的正常通信，無線參數分發技術顯得尤為重要。如果能巧妙結合參數調整的方式同時進行“軟擴容”，將更能有效緩解局部通信網絡資源不足的缺陷，提升組網平臺的業務能力[4]。例如，通過頻譜感知算法對頻帶范圍內的可用/禁用頻段進行頻譜感知，通過上層決策選擇信道條件更好的頻段通信，通過無線參數分發技術可將擇優后的頻段及其他相關參數分發至其他節點使用，使得網絡運行處于最佳可通狀態。無線參數分發的手段和方式多樣，如圖1所示，整個網絡處于扁平組網狀態，所有節點分散、獨立、地位平等，具有很強的抗毀性和較強的機動性，采用分布式、無中心的管理方式。本文設計的無線參數分發流程無需建立專用信道，借助不同組網平臺建立通信鏈路，實現在線參數分發。參數分發過程可控、可靠、簡單、高效。

1 無線參數分發設計

1.1 總體設計

一般情況，規劃參數文件通常在作戰前通過戰區通信網絡或存儲介質分發給每個平臺，進行平臺初始化[5]。組網平臺環境內，每個節點的節點ID號在全網唯一，確保身份標識不重復。如圖2所示，終端管理軟件收到規劃參數文件，各個節點一鍵加注到相應的組網設備后，即可開通網絡。在網絡初始化同步、開通運行過程中，通過無線信道傳輸參數分發消息，各個接收分發節點收到調優后的規劃參數后，自動進行參數重配置;組網設備在通信參數調優后重新開通網絡運行。終端管理軟件和組網設備間有兩種接口協議，一種接口采用SNMP標準管理協議進行設備管理;另一種接口，設計專有協議完成參數分發消息傳遞。分發協議設計原則為安全保密、壓縮協議字節、不影響業務傳輸。

各個節點開機，網絡開通。如圖3所示，當網絡開通運行后，組網平臺中的任何一個節點均可發起無線參數分發流程。參與本次分發的各個節點收到網絡調優參數后，本地參數重新配置。分發結束后，通信網絡在新配置的參數環境中重新開通運行。

1.2 分發階段

基于分發消息不同的內容、類型和服務需求，采取相應的分發控制流程和管理方法，實現網絡信息的按需分發及需求資源的合理匹配[6]。在網絡初始化已同步的條件下，無線參數分發節點發端-收端的過程按分發階段劃分：參數準備階段、ACK請求-應答階段、分發數據階段、分發數據接收存儲階段、參數重配置執行階段。

（1）參數準備階段。通過實測（包含路測和掃頻）數據結果選擇，參與分發節點的發起端在終端管理軟件界面輸入相應的調優參數，如組網設備工作模式、定頻頻率值、自適應方式、跳頻表及跳頻表號等，選擇待接收分發參數的目的節點可發起無線參數分發流程[7-8]。

（2）ACK請求-應答階段。參與分發的發送節點發送ACK請求，接收節點收到ACK消息后立即響應。

（3）分發數據階段。發送節點收齊所有接收節點的應答消息后，向各個接收節點分發更新參數。

（4）分發數據接收存儲階段。收發節點將待更新參數以臨時存儲數據的方式保存。

（5）參數重配置執行階段。無線傳輸消息結束后，收發方自動注入參數至組網設備，設備收到終端管理軟件下發的新配置參數后將自動生效，無需重啟設備。隨后通信網絡重新開通。

2 典型分發流程

2.1 正常流程

在通信網絡已完成初始化的前提下，無線參數分發典型處理機制的正常情況如圖4所示。分發節點在發送無線參數的有效信息載荷前進行協議數據壓縮，接收節點在收到消息后解壓，以此節約有限的無線信道資源。具體流程如下：

（1）采用UDP報文傳輸消息，網絡中任一節點發起參數分發流程至其他接收節點;

（2）接收節點收到使能指令，且報文協議格式解析正確，向發送節點回復ACK使能應答;

（3）發送節點發送無線參數分發消息（不等ACK應答，默認傳3次）;

（4）收到無線參數分發消息，延遲5 s后，接收節點把新接收的參數自動注入至相應組網設備;

（5）發送節點下發參數至本地組網設備。節點3同時發起參數分發示意圖

2.2 異常流程

在無線通信環境中，特別是戰場和搶險救災等環境，無線信道變化快速，節點移動、加入、退出，地形、地物等都會引起網絡拓撲結構的動態變化[7]。當通信網絡不穩定性特征凸顯時，會導致無線參數分發異常結束。設計中考慮加入超時重傳機制，以保障成功分發參數的最大概率。出現異常情況后，無線參數分發終止，終端管理軟件會提供事件日志文件查看相關信息，以便進一步分析、排查問題。

如圖5所示，參數分發使能指令消息重傳成功后，本次參數分發成功。

分發節點對未應答節點重傳使能指令直至收到ACK使能應答（最多重傳3次，若一直未收到應答，則給出提示，分發終止）。

如圖6所示，參數分發使能指令消息重傳3次仍未收到ACK應答，則本次參數分發失敗。

3 分發實現

3.1 軟件模塊組成

終端管理軟件由分發參數配置、分發流程控制、數據存儲、網絡傳輸、人機界面交互等模塊單元組成。按照模塊化設計思想，各個模塊相互獨立。軟件模塊組成如圖7所示，實現過程中考慮操作者防誤、異常操作，增加軟件容錯處理。

（1）分發參數配置。選擇本節點身份，根據規劃文件參數完成組網設備所需的網絡參數配置，組網設備建立無線參數分發鏈路。分發流程結束后，完成無線參數重配置，組網平臺新生成參數重新建立可通網絡鏈路。

（2）分發流程控制。負責無線參數分發過程的全流程控制以及各過程間的狀態流轉控制，主要包括超時重傳、異常數據包丟棄、收發節點角色轉換控制、互斥保護、傳輸時間間隔控制、傳輸速率調整等。

（3）數據存儲。規劃參數文件以二進制方式存儲在本地計算機。根據本節點身份選擇，讀取對應參數至內存。在參數收發過程中，臨時緩存數據不會影響原有規劃文件內容。

（4）網絡傳輸。根據無線信道的承載能力，對數據量較大的規劃文件在上信道前進行預處理。

（5）人機界面交互。人機界面設計友好，進入參數分發狀態后，界面會增加防誤操作，提示信息清楚、簡潔。當進入參數分發流程時，用戶點擊界面其他按鈕時不再響應該操作，并且彈框提示用戶當前“正在參數分發，請稍后操作”。

3.2 源代碼示例

實現無線參數分發的部分代碼示例：

4 結 語

無線參數調整是較方便、低成本的方法之一，在實際戰術通信環境中，參數調整應綜合考慮、做好權衡、評估到位，最大程度發揮組網平臺的優勢[9]。當組網平臺已完成初始化同步、網絡可通時，該設計能夠滿足戰術通信環境無線參數分發的功能，但仍需加強參數分發過程中的安全性設計。一方面，考慮無線信道傳輸保密性，即終端管理軟件進入無線參數分發狀態，對組網設備進行參數配置時，增加配置傳輸密鑰和信息密鑰等參數，減少非法用戶接入網絡或篡改分發參數的可能性;另一方面，加強參數保密性，即調優規劃參數在無線信道傳輸時，進行二進制序列化處理，確保沒有部署終端管理軟件的節點無法解析、拼接、篡改該參數。

參 考 文 獻

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