机动指挥通信网络管理系统设计与实现*

2014-02-10崔宇明张国华

通信技术 2014年9期

关键词：网管网络管理机动

韦勇,崔宇明,屈丹,张国华

(1.成都军区装备部机关,四川成都610031;2.中国电子科技集团公司第三十研究所,四川成都610041)

机动指挥通信网络管理系统设计与实现*

韦勇1,崔宇明1,屈丹2,张国华2

(1.成都军区装备部机关,四川成都610031;2.中国电子科技集团公司第三十研究所,四川成都610041)

为保证装备保障任务可靠高效实施,研制机动指挥系统的指挥通信网络。该通信系统具有异构网络动态立体组网、多种通信手段智能融合、多层次网络通信指挥服务保证等特点,并且随着机动指挥节点的移动,网络拓扑实时变化,这对网络管理提出了智能化、高效化的管理要求。本文针对机动指挥系统通信网络的应用特征,提出了适合机动指挥通信系统的网络管理技术,并详细论述了网络管理系统的架构组成、设计思想、实现方法和操作应用流程。

机动指挥系统网络管理简单网络管理协议

0 引言

机动指挥系统通信网络具有机动性强、空地多维覆盖、通信装备种类繁多、网络拓扑连接复杂并动态变化、信道资源受限等特点,并且没有设置专门的网络管理信道,对通信网络的监控和管理提出了更严格的设计要求,要实现对网络运行状态的准实时监控,能够迅速反映网络拓扑的动态变化[1]。机动指挥通信网络管理系统基于近端清晰、远端模糊的设计原则,逐级进行数据汇聚,采用分层分布式数据采集、网管信息流量优化等技术对网络实行分层分级管理,实现了对通信网络的轻量化监控与管理,满足了野战通信条件下网络快速展开、准实时监控、应变迅速的管理需求[2]。

1 体系构架

网络管理系统根据机动指挥通信网络功能需求和组成结构,采用分层、分级的分布式的网络管理体系结构,管理实体包括管理中心和管理代理。管理中心根据层次又可分为一级网管中心和二级网管中心[3]。

管理代理嵌入各通信设备内部,实现对设备的配置和运行状态监控,二级管理中心依据网络拓扑进行各子网内节点的管理信息交互和管理功能实现,并接受一级网管中心管理协调指令,实现子网之间的通信协同,一级网管中心(根据需要可配置备份网管中心)负责对全网的管理。

机动指挥网络管理系统体系架构如图1所示。

图1 机动指挥网络管理系统体系架构Fig.1 Infrastructure of network management system

2 系统组成与部署

机动指挥通信网络管理系统由网络规划子系统、配置管理子系统和节点控制子系统组成。

(1)网络规划子系统

网络规划子系统实现机动指挥网络快速、灵活规划,同时集成基础信息维护和资源管理功能,能够辅助系统网络管理人员完成系统基础信息配置和网络拓扑结构规划,完成通信设备参数的规划和分配,最终形成网络规划方案并导出规划参数文件。

(2)配置管理子系统

配置管理子系统集成了配置管理和网络监控功能,主要用于网络管理中心实现对机动指挥网络全网和子网配置管理和监控功能。

(3)节点控制子系统

节点控制子系统具备节点和设备管控能力,能够收集节点和设备运行状态,并可根据需要调整设备运行参数,同时能够监控节点管控策略执行情况,统计、分析执行结果。主要用于各通信节点和包含设备的管理,并为网络管理中心的配置管理和网络监控功能提供代理服务支持。

机动指挥通信网络管理系统组成如图2所示。

图2 机动指挥网络管理系统组成Fig.2 Components of network management system

网络规划子系统软件和配置管理子系统软件安装在网络管理中心的管理席位计算机上,节点控制子系统软件安装在各通信节点管理席位计算机上,实现通信网络的统一规划、参数分发、网络重构和频谱规划等配置管理服务。

3 设计实现

3.1 协议体系

机动指挥通信网络管理系统通过网络管理中心、节点管理代理和被管设备之间的信息交互来实施对分布式网络环境中的各被管对象的控制和管理,包括了网管中心之间、网管中心与被管设备之间的管理信息交互[4]。

(1)网管中心与被管设备之间的交互

网管中心与各通信设备之间通过管理信息交互实现管理控制功能,采用SNMP管理协议、遵循机动指挥系统接口规范实现对设备的管理。

(2)管理中心之间的交互

网络管理系统采用分级分布式的管理体制,各级网络管理中心和节点管理代理之间需要通过交互管理信息来完成配置管理和监控任务。为保证管理中心之间各项管理控制功能的有效执行,并简化管理协议处理的复杂性,管理中心之间也采用SNMP协议实现管理控制信息的交互。同时,为满足管理中心之间网络配置参数分发的需求,设计基于UDP的参数分发协议,保证网络配置参数信息的高效分发。

网络管理协议体系如图3所示。

图3 协议体系Fig.3 Protocol framework

3.2 接口设计

(1)外部接口

网络管理系统在任务实施过程中需要与被管设备之间交互管理信息,支持和实现与被管设备之间外部接口。

交互信息:设备配置参数;管理控制指令;设

备状态上报。

接口协议:SNMP协议;参数加注协议。

(2)内部接口

网络管理系统的各网络管理中心、节点管理代理之间需要交互管理信息以实现各种网络管理功能。

规划方案发布接口有:

交互信息:网络规划方案;

接口形式:网络规划文件。

控制管理接口有:

交互信息:网络配置参数、状态信息。

接口协议:基于UDP的参数分发协议、基于ICMP的网络状态监控协议。

网络管理对外和内部接口分布如图4所示。

图4 系统内部、外部接口分布Fig.4 Interfaces of the system

3.3 信息流程

机动指挥通信网络管理系统的数据采集框架如图5所示。

图5 运维数据分布式采集与上报Fig.5 Distributed gathering and report on data related to operation and maintenance

上级网络管理中心预先设置运维数据采集策略,定时或按需下发到下级网络管理中心和节点管理设备,包括数据采集的类型、上报周期等,下级管理中心和节点根据下发策略或默认配置进行多源数据采集,包括NetFlow流量数据、SNMP MIB表项、应用传输日志等,不同格式的网络运维数据经预处理、格式转换和整合后存储到本地数据库中,按照上报策略,数据经过滤、汇聚后上报给上级管理中心,网管中心对管理数据进行整合,将拓扑、流量和状态数据在态势视图中进行统一呈现[5]。

系统网管系统采用层次化管理体系,网络运维数据整合汇聚后自下而上逐级上报,由于网络运维数据具有时效性,网络上下级之间采用了时间和状态同步机制,避免网络传输乱序造成状态误判,实现对网络运行情况的持续、准确监控。同时,采用事件钝化、增量上报、数据压缩等技术进一步减少了信道开销,减少了网络带宽占用。

4 系统应用流程

4.1 网络规划与开通

根据网络规模和任务需要,一级网管中心部署在网络拓扑的顶点节点,利用网络规划子系统实现网络规划功能并通过管理域设置,将网络配置参数分发到下级管理中心,最终通过节点管理设备完成一键式参数下发配置;下级网络管理中心在上级网络管理中心的统一协调和控制下,负责本管理域内网络配置管理。通过智能化规划算法和容错处理机制简化规划复杂度,提高规划效率[6]。典型的网络规划和开通过程,有以下几个步骤:

1)网管中心利用规划系统对本次作战通信网络进行规划,分配子网、规划网络拓扑、规划频率、规划节点通信参数等,并根据作战任务需求制定业务和通信资源控制策略,最终形成规划文件。

2)网管中心通过参数分发通道或利用离线分发将规划文件下发至各通信节点的节点管理设备。

3)通信节点接收并解析规划文件,根据节点通信设备配置情况进行参数的配置并通过一键式加注方法将参数下发到各通信节点设备。

4.2 网络监控与管理

网络开通后,网络管理的任务主要是监视网络运行状态,分析、处理网络事件,节点管理代理将通信节点内所有设备的工作和连通性状态汇总上报到其二级网络管理中心;由一级网络管理中心实现对机动指挥全网设备和链路状态的集中监控,并根据作战任务需要及时调整网络参数和资源[7]。基于机动指挥通信网络的网络管理,典型的网络监控过程如下:

1)网络运行过程中,各通信节点定时收集所管设备状态参数、形成分析结果,同时生成日志并根据策略上报上级网络中心。

2)网络管理中心接收通信节点上报信息,进行数据分析和融合,根据策略进行通信资源调整并生成日志。

3)网络管理中心根据策略完成和其他通信子网管理中心的管理信息交互,并生成日志。

4)上级网管中心接收下级网管中心上报的信息,准实时的更新和呈现全网态势。

采用分级分布式网络管理体系结构,通过各级管理中心协同工作,能够实现对分布式网络的有效管理,也可以满足机关、大队、分队三级管理要求。

5 结语

机动指挥通信网络是为解决装备保障任务顺利实施而组建的新型战术通信网络,根据其机动性、抗毁性、多业务的通信特点,提出了机关——大队——分队三级通信、管理和指挥结构。本文提出的分层分布式管理架构及技术,为机动指挥通信网络实施可靠、高效、稳定指挥通信服务提供了新的思路和方法,大幅度提高机动指挥通信网络的管理效率。通过实际应用,证明该网络管理技术先进性和实用性,满足机动指挥通信网络的管理使用要求。

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ZHENG Shao-ren,WANG Hai-tao,ZHAO Zhi-feng, Ad Hoc Technology[M],Posts and Telecom Press, 2005:2-17.

WEIYong(1977-),male,graduate student,engineer,majoring in network security and management.

崔宇明(1974—),男,硕士研究生,高级工程师,主要研究方向为无线网络安全;

CUI Yu-ming(1974-),male,graduate student,senior engineer,majoring in wireless network security.

屈丹(1977—),女,学士,工程师,主要研究方向为战术网络通信技术;

QU Dan(1977-),female,B.Sci.,engineer,majoring in tactical network communication technology.

张国华(1978—),男,学士,高级工程师,主要研究方向为战术通信组网技术。

ZHANG Guo-hua(1978-),male,B.Sci.,senior engineer, majoring in networking technology of tactica l communication.

Design and Implementation of Management System based on Mobile Command Communication Network

WEI Yong1,CUI Yu-ming1,QU Dan2,ZHANG Guo-hua2
(1.The Armament Department of Chengdu Military Region,Chengdu Sichuan 610041,China; 2.No.30 Institute of CETC,Chengdu Sichuan 610041,China)

The command communication network of mobile command system is developed,thus to ensure the efficient completion of equipment support tasks in reliable ways.The system is characterized by dynamic and multi-dimensional networking of the heterogeneous network,the automatic fusion of multiple communication means and multi-level command service assurance of network communication.The network topology can be updated with the movement of mobile command nodes.Therefore,the requirements of intelligence and high efficiency for network management are suggested.Based on the application of mobile command system,the network management technology suitable for the system is proposed.Meanwhile,the framework composition,design philosophy,implementation and the procedure of application in the network management system are also discussed in detail in this paper.

mobile command system;network management;simple network management protocol

TP393.07

1002-0802(2014)09-1048-05

10.3969/j.issn.1002-0802.2014.09.014