一種基于北斗短報文的戰術通信網絡參數無線分發方案

范志英 韓樹寶 余俊 馮志先

摘 要：網絡規劃參數文件的快速、準確分發是戰術通信網絡快速部署開通的重要保證，基于戰術通信節點北斗短報文功能，文中提出了一種適用于戰術通信網絡的網絡規劃參數文件無線分發方案。該方案以現有戰術通信網絡管控體制及網絡通信設備為基礎，僅需對通信節點管理軟件進行改進，便可實現網絡規劃參數的快速無線分發，有效簡化了網絡規劃參數文件分發操作，縮短了戰術通信網絡開通時間，大幅提升了開通效率。

關鍵詞：戰術通信網;網絡規劃參數;無線分發;管理軟件;北斗短消息;廣域網

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）09-00-03

0 引 言

隨著信息化戰爭的發展，戰術通信網絡效能直接影響著作戰效能，戰術通信網作為信息化指揮作戰系統的基礎，網絡能否快速開通直接影響著作戰結果[1]。影響戰術通信網絡開通速度的主要因素包括通信網絡參數規劃、網絡規劃參數分發、通信節點規劃參數注入及網絡開通。

在完成通信網絡參數規劃，系統進入網絡規劃參數文件分發時，整個戰術通信網處于未開通階段，各通信節點無法通信，通信網絡只能通過人工方式下發。戰術通信網作為一個規模較大的異構網絡，通信節點達數百個之多，若使用人工方案進行參數分發則需要耗費大量時間，且分發過程容易出錯、效率低下。網絡規劃文件分發過程嚴重制約了戰術通信網絡開通的效率，無法滿足戰術部隊快速開展戰術通信網絡的需求。為此，需要開展無線參數分發技術研究，提升分發效率。當前戰術通信網無線參數分發技術尚屬于研究階段，已提出的一些分發方案都要求基礎通信網絡已開通[2]，或者需要針對特定的通信設備進行改造，實施難度較大。

針對當前系統規劃分發的需求，本文提出了一種戰術通信網規劃參數無線分發方案，該方案基于當前戰術通信網絡管理體制及各節點上的裝設備狀態，利用通信節點上的北斗短報文功能，并結合各節點部署的管理軟件實現網絡規劃參數文件的快速無線分發，極大地縮短了網絡規劃參數文件的分發時間，為戰術通信網快速開通提供技術保障。

1 戰術通信網管理體制概述

1.1 戰術通信網絡

戰術通信網由多個不同功能的實體節點組成，各實體節點之間通過有線網、無線電臺網組成一個異構廣域網[3]。各實體節點根據分工角色裝配一種或多種通信設備、北斗衛星終端、戰術終端、服務器等，各設備通過交換設備（網關）互聯構成節點局域管理控制網，提供設備統一管控平臺。節點局域管控網拓撲結構如圖1所示。

戰術通信網絡管理系統由網絡規劃軟件、節點管理軟件組成。其中，網絡規劃軟件部署于網管中心，根據網絡通信需求進行全網通信網絡參數的規劃;節點管理軟件部署于各實體節點戰術終端，根據當前節點身份對網絡規劃軟件生成的網絡規劃文件進行解析，通過構建的設備管控模型，依托節點局域管控網進行各網絡通信設備的工作參數配置管控，從而實現對戰術節點網絡通信設備的統一管控。

1.2 網絡規劃文件數據模型

網絡規劃參數文件是一組用于網絡開通各實體節點及節點內設備的工作參數集合，參數內容主要包括節點信息、節點間的拓撲信息、節點內的設備拓撲信息以及各設備的工作參數信息。

（1）節點信息主要包括節點類型、節點名稱、節點ID等節點屬性信息;

（2）拓撲信息主要包括節點間的網絡拓撲連接信息、拓撲連接類型、通信子網類型、通信子網參數信息等;

（3）設備參數信息主要包括設備名稱、設備ID、設備類型等屬性信息，設備間的拓撲連接信息以及設備工作IP、工作頻率等工作參數信息。

1.3 北斗短報文

北斗衛星導航系統是我國自主建設的獨立運行的集導航定位授時用戶監測短報文通信功能于一體的全球衛星導航系統，北斗短報文通信技術是指北斗衛星終端和北斗衛星或北斗地面服務站之間能夠直接通過衛星信號進行雙向信息傳遞。憑借高效率和廣覆蓋面的信息傳遞，北斗短報文功能經常被廣泛應用于氣象預警信息發布、邊遠地區自動氣象站觀測數據收集以及應急氣象通信等系統建設中[4]。

與其他通信手段相比，北斗短報文具有如下特點：

（1）高可用性，北斗短報文的傳輸成功率為95.5%，平均時延為3.8 s[5]。

（2）北斗衛星短報文通信的最大報文長度為120個漢字或1 680 B，發送間隔頻次最短為1 s/次[6]。

（3）北斗衛星導航系統的短報文通信有兩種模式，即點對點模式和通播模式。點對點模式與手機短信類似，可以在兩個北斗終端間傳送短報文;通播模式即廣播方式，允許通過一個特殊終端同時向多個普通終端發送短報文[6]。

2 基于北斗短報文的戰術電臺參數無線分發

針對戰術通信網的特點，基于現有網絡通信設備管理體制及裝備現狀，利用北斗短報文功能、節點管理軟件預置的網絡通信設備參數集及節點管理軟件的設備管理功能構建無線參數分發網絡;依托無線參數分發網實現網絡規劃參數文件的無線分發。參數分發網拓撲結構如圖2所示。

根據分發流程，將網絡規劃參數文件的分發過程劃分為三個階段，即分發通道的構建、參數分發控制、分發結果匯總。

2.1 分發通道的構建

分發節點根據參數分發需求，利用節點上的無線通信設備及預置的網絡通信設備參數集，通過北斗短消息及節點管理軟件的設備管控功能，共同完成參數分發通道的構建。

分發通道構建過程中分發節點工作流程如圖3所示。

（1）參數分發節點通過對規劃文件進行解析獲取分發對象節點的ID，如通信設備類型、北斗設備ID及設備拓撲連接等信息。

（2）根據節點內的通信設備類型，基于專家策略庫選取對應包括分發通信方式、分發標識、分發IP地址段、發送時延、重傳次數、分包大小、傳輸模式等分發通道構建策略信息。

（3）分發節點基于分發通道構建策略信息，結合本節點的網絡通信設備類型、設備間的拓撲連接以及節點內預置的參數信息，生成本節點的網絡通信設備工作參數等分發通道構建參數信息，并通過節點管理軟件進行參數配置及網絡開通。

（4）分發節點基于分發通道構建策略信息，結合各接收節點的網絡通信設備類型、設備間的拓撲連接等信息，分別生成對應的分發通道構建參數信息，主要包括分發標識、通信設備類型、IP地址信息、電臺時隙等必要通信參數信息，并通過北斗短消息功能依次向各接收節點分發構建分發通道的參數信息。

（5）分發節點偵聽分發通道中接收節點的通道建立響應信息，針對未響應的節點，采用超時重傳及最大重傳次數機制進行分發通道構建參數的重傳，并通過日志記錄操作過程信息。

分發通道構建過程中，接收節點的工作流程如圖4所示。

（1）接收節點收到通道建立指令后，根據通道構建策略信息，結合本節點的設備類型、設備間的拓撲連接以及節點內預置的網絡通信參數模塊信息，生成本節點網絡通信設備工作參數等分發通道構建參數信息，并通過節點管理軟件進行參數配置及網絡開通。

（2）當分發通道構建成功后，利用分發通道向分發節點上報分發通道構建成功信息;否則繼續等待分發通道構建指令。

當分發節點接收到全部接收節點通過構建響應信息，或達到最大重傳數量時，分發通道構建完成。

2.2 分發控制

基于構建的分發通道使用基于專有協議的UDP報文協議進行節點間的無線參數分發。本方案同時支持點對點參數分發與廣播形式的參數分發，分發協議報文格式如圖5所示。其中，源IP地址為分發節點的IP地址，分發標識用于標識當前分發通道，分發模式用于標識當前參數分發模式，主要分為組播模式與單播模式，當分發模式為組播模式時，目的IP地址為接收節點的子網地址;否則目的IP地址為接收節點的IP地址。報文長度為報文數據的長度信息，報文數量用于標識當前規劃文件總的分包數量，報文序號表示當前配置參數的編號信息，配置參數為規劃文件的分包數據信息。

無線參數分發控制流程如圖6所示。

（1）分發節點基于參數分發策略的分發報文大小，將規劃參數文件拆分成多個數據包。

（2）分發節點基于參數分發策略的分發時延、分發模式、節點IP地址等信息進行數據包的封裝。

（3）分發節點依據參數分發策略的分發模式進行數據包的分發，當分發模式為單播模式時，分發節點通過遍歷所有接收節點并分別發送規劃參數文件數據包;否則通過組播模式發送規劃參數文件數據包。

（4）接收節點接收所有規劃參數報文并進行報文組裝，針對組裝好的規劃參數文件進行有效性校驗。

（5）分發節點分別向每個接收節點發送規劃文件確認請求。

（6）接收節點根據規劃參數數據包的接收及校驗情況發送規劃參數接收回執信息。

（7）分發節點根據接收節點的回執信息，結合參數分發策略對未成功接收規劃參數文件數據包的節點啟動重傳機制，進行數據重傳。

2.3 分發結果匯總

規劃參數分發完成后，分發節點根據分發通道構建結果，結合參數分發控制結果，生成本次規劃參數文件分發結果的報表信息，指導通信參謀完成戰術通信系統的開通。

3 結 語

本文基于戰術通信網絡技術管理體制，利用通信節點上的北斗終端短報文功能設計了一種適用于戰術通信網絡的基于北斗短報文的網絡通信參數無線分發方案，本方案同時支持單播模式和組播模式的網絡規劃參數分發方案。通過本方案，在戰術通信網絡未開通前，可以實現網絡規劃參數的快速分發，有效提升戰術通信網絡開通的效率。

參 考 文 獻

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