基于流星余迹通信系统的网络监控技术研究

张 靖，王 蓓

1.中国电子科技集团公司第54研究所，河北石家庄 050081 2.中国人民解放军边防学院，陕西西安 710108

0 引言

流星余迹通信是一种超远距离突发通信方式，其信道稳定存在，不受电离层扰动、核爆等因素影响，具有很高的军事意义与广阔的应用前景[1]。流星余迹在空间上分布广泛，可以在大范围内实现多节点组网通信。但是相对于其他连续信道，流星余迹存在空域和时域随机突发、快速衰减等特点[2]，因此组网通信使用时，需要研究直观、高效的网络监控技术，实现资源的统筹安排，提高信道利用率和网络吞吐量，降低网络平均时延。

本文根据流星余迹组网通信需求，分解出流星余迹网络监控的功能要求，开发出一套流星余迹通信网络监控软件，能够实时监控各个通信节点的分布情况、通信链路的通断情况以及新入网节点的接入情况，并可提供计算最优路径的原始数据，以作出最优链路规划。

1 总体设计

流星余迹通信网监控软件，首先要按照预先规划，在电子地图上建立站点及有通信需求的站间通信链路，规划完毕后，生成网络路由表并发送给通信设备进行路由表维护。在通信时，通信网中的设备会按照预先生成的网络路由表进行探测，以生成可通信链路表，并上传。同时，如果有未被预先规划的通信站接入通信网，则该站点的站号、地理位置信息以及与其他站点的连接信息也会被传到监控系统中，监控系统会根据收到的链路信息和站点信息更新电子地图。还可通过查询指令，查询到全网链路的通断状况，并实时在地图上表示出来，以显示实际中流星余迹通信网络状态。

这样，就实现了流星余迹通信网监控系统对通信网中各个链路的监视，可实时了解通信网内站间的通断情况。

由以上需求，可知监控软件需要实现的功能包括规划站点功能、规划通信链路功能、监控通信网功能、网络传输功能四类功能，用框图示意如图1所示。

2 关键问题及解决方法

2.1 生成规划表功能

生成网络规划表是规划通信链路中最重要的一步，它是进行探测全网链路活动情况的基础。网络规划表设计为矩阵的形式，矩阵示意图如图2所示，其中255表示本站与本站的关系，无意义，1为站站之间有链路连接，0表示站站之间没有链路连接。

图1 监控软件功能示意图

图2 规划表矩阵示意图

生成规划表的处理流程包括如下步骤：

1）初始化规划表的矩阵。

2）两站间生成通信链路则相应行列置1。

3）两站间无通信链路则相应行列置0。

4）生成整个通信网的规划表。

2.2 监控软件数据结构设计

作为流星余迹通信网的监控软件，它与其他通信设备的外部接口为该软件的主要数据结构。该接口用于监控设备与其他通信设备间同步新上线站点、查询可用链信息等。

主要数据结构为与通信设备通信时交换的数据，数据的帧结构如图3所示，帧结构由帧头、帧长度、帧类型、帧内容以及帧尾组成。

图3 接口消息数据结构示意图

发送初始矩阵帧内容为链路规划的初始矩阵，256（16*16）个字节，矩阵形式如图2所示，256个字节内数据顺序为矩阵中第1行16个数、第2行16个数……第16行16个数。其中有链路规划的位为1，无链路规划的位为0。

查询可用链路无帧内容，返回可用链路帧内容为可用链路矩阵信息，形式同初始矩阵，矩阵内可用链路位为2，不可用链路位为0。

新上线站点信息帧内容包括：新上线站点站号的主站号位1字节，从站号位1字节，地理位置坐标经度的度分秒分别1字节，纬度的度分秒分别1字节，最后是与其它主站的连接关系，有连接为1，无连接为0。

3 工程应用结果与分析

在工程应用过程中可以看出，该监控软件可以实现第2节中设计的各种功能，监控软件通过网络接口与通信设备进行通信，发送数据、指令，接收回应数据遵循图3中的数据结构定义，在规划好两个站点01000、 02000及其通信链路后，接收到站号为03000，地理位置为东经106度48分41秒北纬40度57分12秒，且与01000有通信链路规划的一个新上线站点信息，将初始矩阵发送到通信设备，内容表示01000与02000、03000分别有通信规划，查询可用链路为一组固定数据，返回可用链路表示01000与03000之间链路可用，而01000与02000之间链路不可用。

通过工程应用可以得出，结果与设计的预期相符，达到了设计要求，能够完成流星余迹通信网的监控工作。

4 结论

本文通过对流星余迹组网通信网络监控的功能进行分析设计，结合流星余迹通信的特点、组网方式以及计算机技术、地理信息系统的相关知识，开发出一套基于地理信息系统的流星余迹通信网络监控软件。并通过工程应用，验证了流星余迹网络监控软件的正确性、实用性和有效性。监控软件的通信链路规划功能和通信网实时信息显示功能增强了流星余迹组网通信的信息传输效率、信道利用率和网络平均吞吐量，具有很高的工程应用价值。

[1]胡炳轻，陈鸣.流星突发通信在军事通信中的应用分析[J].无线电通信技术，2008（6）：58-60.

[2]荀立军，杨斌，王伟，等.流星突发通信中的信道估计研究[J].无线电工程，2004（11）：48-50.

[3]尹旭日，张武军.Visual C++环境下MapX的开发技术[M].冶金工业出版社，2009.