陳可揚(yáng)，郭愛紅

（1.中北大學(xué)，太原 030006；2.北方自動控制技術(shù)研究所，太原 030006）

0 引言

目前，戰(zhàn)術(shù)機(jī)動通信網(wǎng)絡(luò)存在戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)［1］、數(shù)據(jù)鏈［2］等多種組網(wǎng)體制，網(wǎng)系互聯(lián)不暢，“網(wǎng)”和“鏈”分離，“網(wǎng)”和“鏈”之間無法直接互通，數(shù)據(jù)需要落地轉(zhuǎn)發(fā)，無法高效支撐跨網(wǎng)系異構(gòu)傳輸協(xié)議的自動鉸鏈，同時不同的戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)間呈現(xiàn)上下行信道不對稱特點(diǎn)［3］，數(shù)據(jù)無法針對網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，易造成網(wǎng)絡(luò)堵塞。另外，網(wǎng)絡(luò)與上層應(yīng)用系統(tǒng)的信息需求、信息類別、優(yōu)先等級等QoS 要求脫節(jié)，如何合理分配、動態(tài)調(diào)整使用通信資源，緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率和服務(wù)質(zhì)量是亟待解決的問題，尤其在子網(wǎng)間進(jìn)行相同數(shù)據(jù)信息共享時，不考慮底層實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，存在子網(wǎng)間多次發(fā)送，帶寬消耗大的問題。

針對機(jī)動戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，有作者提出戰(zhàn)術(shù)級一體化戰(zhàn)場信息傳輸系統(tǒng)［4］，但是該系統(tǒng)未有效解決存在的多種通信技術(shù)體制轉(zhuǎn)換難、有限網(wǎng)絡(luò)資源高效運(yùn)用調(diào)度弱等問題，研究基于網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換與分域控制的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，一方面向應(yīng)用屏蔽異構(gòu)戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)鏈路的傳輸差異性，進(jìn)行自動化的網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，支持傳輸協(xié)議層數(shù)據(jù)的不落地轉(zhuǎn)換；另一方面將實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與實(shí)際的作戰(zhàn)應(yīng)用相結(jié)合，設(shè)計雙層傳輸管控機(jī)制，對上邏輯化作戰(zhàn)編組等信息為傳輸邏輯域，對下匹配實(shí)際的物理網(wǎng)絡(luò)，支持單子網(wǎng)多域以及多子網(wǎng)單域，數(shù)據(jù)在域內(nèi)共享、域間定制，完成跨戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)的數(shù)據(jù)包自適應(yīng)拆包，同時提供戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)間的傳輸路徑優(yōu)選，在大數(shù)據(jù)量傳輸時有效降低戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)間的帶寬消耗；最后，針對用戶的業(yè)務(wù)傳輸需求，提供數(shù)據(jù)優(yōu)先級自適應(yīng)調(diào)整，提高數(shù)據(jù)的傳輸效率。

1 基于網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換與分域控制的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

1.1 概述

現(xiàn)階段，機(jī)動戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)存在短波、超短波、微波、散射、衛(wèi)星等多種通信手段，以及戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)鏈等多網(wǎng)系，存在不同通信鏈路下傳輸協(xié)議各異、各信息系統(tǒng)信息無法直通的問題，需要互通的系統(tǒng)往往需要加載各專用傳輸服務(wù)，系統(tǒng)臃腫，資源消耗大，并且數(shù)據(jù)傳輸與實(shí)際網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞蛛x，無法適應(yīng)通信帶寬的變化，存在數(shù)據(jù)泛洪或信道堵塞、數(shù)據(jù)堆積的問題，影響了節(jié)點(diǎn)間信息傳輸效果，制約了信息系統(tǒng)的系統(tǒng)互聯(lián)與整體互動。針對該問題，研究基于網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換與分域控制的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，為上層應(yīng)用提供底層自適應(yīng)傳輸支撐，提供網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、雙層傳輸管控以及優(yōu)先級自適調(diào)整三大能力。

基于網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換與分域控制的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，能夠完成節(jié)點(diǎn)內(nèi)網(wǎng)鏈一體傳輸，減少應(yīng)用干預(yù)，對本節(jié)點(diǎn)通過戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)鏈、衛(wèi)星等通信網(wǎng)絡(luò)手段接收的數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)一傳輸格式轉(zhuǎn)換，支持?jǐn)?shù)據(jù)的不落地轉(zhuǎn)發(fā)，精簡數(shù)據(jù)流程；同時，匹配應(yīng)用的傳輸需求，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬等因素進(jìn)行傳輸優(yōu)先級以及傳輸QOS 的自適應(yīng)調(diào)整，并與實(shí)際的物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚o密結(jié)合，完成不同子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)快速代理轉(zhuǎn)換，在大數(shù)據(jù)量傳輸時，能夠有效降低子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)，提高數(shù)據(jù)的傳輸效率。

1.2 典型傳輸流程設(shè)計

設(shè)計跨異構(gòu)戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)間進(jìn)行應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場景，描述基于網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換與分域控制的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的典型傳輸流程，具體如圖1 所示。網(wǎng)絡(luò)1內(nèi)的指揮節(jié)點(diǎn)1 需要向網(wǎng)絡(luò)2 內(nèi)的指揮節(jié)點(diǎn)2，以及兩個火力打擊節(jié)點(diǎn)發(fā)送戰(zhàn)場目標(biāo)情報信息，改變了原來指揮節(jié)點(diǎn)1 依次發(fā)送3 次的方式，僅向指揮節(jié)點(diǎn)2 發(fā)送1 次，指揮節(jié)點(diǎn)2 接收到數(shù)據(jù)后，向子網(wǎng)內(nèi)的兩個火力打擊節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)差異傳輸。指揮節(jié)點(diǎn)1 向指揮節(jié)點(diǎn)2 發(fā)送時，在數(shù)據(jù)傳輸控制方面，考慮用戶的實(shí)際傳輸需求，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)進(jìn)行判斷，映射成網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目刂芉OS，同時對戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)分析，結(jié)合實(shí)際網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)、傳輸信道類型，完成子網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換完成后，根據(jù)實(shí)際帶寬條件，進(jìn)行子網(wǎng)轉(zhuǎn)換控制，完成最后的網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸方面，首先在指揮節(jié)點(diǎn)1 內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)1 向網(wǎng)絡(luò)2 的傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換；然后，考慮兩種子網(wǎng)的帶寬差異、丟包率等狀態(tài)特性，將戰(zhàn)場目標(biāo)情報信息進(jìn)行拆包緩存，存入發(fā)送隊列，對拆包數(shù)據(jù)發(fā)送進(jìn)行擁塞控制、流量調(diào)整以及隊列調(diào)度完成拆包數(shù)據(jù)的發(fā)送，在發(fā)送拆包數(shù)據(jù)時，添加全域?qū)ο髽?biāo)識，使數(shù)據(jù)可以正確到達(dá)指揮節(jié)點(diǎn)2；最后，指揮節(jié)點(diǎn)2 接收到完整的戰(zhàn)場目標(biāo)情報信息，去掉全域?qū)ο髽?biāo)識，減少整體的數(shù)據(jù)包大小，在網(wǎng)絡(luò)2 內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，保證兩個火力打擊節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)的正常接收。

圖1 網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)流程設(shè)計圖

2 典型能力設(shè)計

2.1 網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)計

網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換主要解決戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)間異構(gòu)傳輸協(xié)議之間的自動轉(zhuǎn)換問題。網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換提供網(wǎng)鏈綜合控制轉(zhuǎn)換能力，能夠?qū)Ψ?wù)部署本級接收的戰(zhàn)互網(wǎng)傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈I 傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈II 傳輸協(xié)議、北斗傳輸協(xié)議等數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)一傳輸格式轉(zhuǎn)換，支持?jǐn)?shù)據(jù)的不落地轉(zhuǎn)發(fā)，精簡數(shù)據(jù)流程，對應(yīng)用系統(tǒng)屏蔽戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)鏈I、數(shù)據(jù)鏈II 的差異，主要包括主控、綜合消息處理、戰(zhàn)互網(wǎng)接入控制、數(shù)據(jù)鏈I 接入控制、數(shù)據(jù)鏈II 接入控制、北斗傳輸接入控制等功能，如圖2 所示。

圖2 網(wǎng)鏈綜合控制轉(zhuǎn)換功能組成示意圖

其中，主控功能完成各接入、控制功能之間進(jìn)行信息交互，統(tǒng)一對外進(jìn)行業(yè)務(wù)和管理信息交互；戰(zhàn)互網(wǎng)、數(shù)據(jù)鏈I、數(shù)據(jù)鏈II、北斗接入控制功能主要完成戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)鏈I、數(shù)據(jù)鏈II、北斗等傳輸設(shè)備的信息接入；綜合消息處理功能主要完成各網(wǎng)、鏈傳輸消息編解碼和轉(zhuǎn)換處理。

網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換支持將異構(gòu)的傳輸協(xié)議映射為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸格式，也支持統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸格式映射轉(zhuǎn)換為現(xiàn)役的傳輸協(xié)議，簡化流程如圖3 所示。

圖3 網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程示意圖

2.2 雙層傳輸管控設(shè)計

雙層傳輸管控機(jī)制針對作戰(zhàn)任務(wù)多變，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠鄻拥奶攸c(diǎn)，對上提供針對作戰(zhàn)編組等邏輯域的劃分支持，對下映射實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌С謫巫泳W(wǎng)多域以及多子網(wǎng)單域，實(shí)現(xiàn)傳輸域內(nèi)的數(shù)據(jù)共享與域間數(shù)據(jù)隔離，主要包括跨域主控、代理控制、數(shù)據(jù)緩存以及拆包組包等功能，如下頁圖4 所示。其中，跨域主控主要完成子網(wǎng)內(nèi)和子網(wǎng)間數(shù)據(jù)的接收以及子網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)共享，代理控制主要完成子網(wǎng)間的傳輸路徑優(yōu)選，傳輸路徑首先選擇簇首節(jié)點(diǎn)，由簇首節(jié)點(diǎn)完成子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收，再由簇首節(jié)點(diǎn)完成子網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)按需共享；數(shù)據(jù)緩存主要完成發(fā)送端與接收端大量數(shù)據(jù)的臨時緩存，保障數(shù)據(jù)的有序可靠到達(dá)；拆包組包完成跨帶寬子網(wǎng)間的自適應(yīng)拆包處理，避免數(shù)據(jù)過大造成網(wǎng)絡(luò)堵塞。

圖4 拓?fù)涓綦x代理轉(zhuǎn)發(fā)功能組成示意圖

在實(shí)際的作戰(zhàn)應(yīng)用中，底層的戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)可以為戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)鏈、北斗等不同網(wǎng)絡(luò)帶寬以及不同傳輸協(xié)議的子網(wǎng)，雙層傳輸管控在網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)上，支持同種類型帶寬差異大的子網(wǎng)數(shù)據(jù)代理轉(zhuǎn)換、同種類型帶寬相近子網(wǎng)的數(shù)據(jù)代理轉(zhuǎn)換、異構(gòu)子網(wǎng)帶寬差異大的類型間子網(wǎng)數(shù)據(jù)代理轉(zhuǎn)換、異構(gòu)子網(wǎng)帶寬相近的類型間子網(wǎng)數(shù)據(jù)代理轉(zhuǎn)換；提供跨戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)帶寬自適應(yīng)能力、長短對象標(biāo)識轉(zhuǎn)換能力以及子網(wǎng)差異傳輸能力。其中，跨戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)帶寬自適應(yīng)能力能夠根據(jù)各子網(wǎng)的帶寬等狀態(tài)信息，在從寬帶向窄帶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，按需自適應(yīng)將數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆包緩存，同時控制拆包數(shù)據(jù)的斷點(diǎn)續(xù)傳，避免數(shù)據(jù)包過大形成網(wǎng)絡(luò)堵塞，造成大量數(shù)據(jù)堆積問題；長短對象標(biāo)識轉(zhuǎn)換能力提供子網(wǎng)內(nèi)傳輸僅包含子網(wǎng)內(nèi)對象標(biāo)識的短標(biāo)識傳輸，在進(jìn)行跨子網(wǎng)傳輸時，添加全域?qū)ο髽?biāo)識保證數(shù)據(jù)的有效傳輸，減少數(shù)據(jù)包大小，提高傳輸效率；子網(wǎng)差異傳輸能力能夠考慮實(shí)際網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，跨子網(wǎng)多節(jié)點(diǎn)間傳輸相同數(shù)據(jù)信息時，子網(wǎng)間僅進(jìn)行一次傳遞，子網(wǎng)內(nèi)完成節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)共享。

數(shù)據(jù)的自適應(yīng)拆包發(fā)送機(jī)制借鑒大數(shù)據(jù)包可靠重傳機(jī)制［5］，主要包括3 個部分，一是在考慮網(wǎng)絡(luò)維護(hù)帶寬消耗［6］的前提下，明確當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)分包的大小，其中數(shù)據(jù)分包的大小需要在網(wǎng)絡(luò)的最大傳輸單元（MTU，maximum transmission unit）之內(nèi)；二是根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)分包的大小完成數(shù)據(jù)拆包；三是進(jìn)行數(shù)據(jù)拆包的發(fā)送與確認(rèn)。

設(shè)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)帶寬消耗為X，當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)帶寬為Wbps，以50 ms 的總傳輸量為單包數(shù)據(jù)的總長，單包數(shù)據(jù)的總長包括傳輸頭大小與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)內(nèi)容的大小，設(shè)傳輸頭大小為C，則對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行拆包的數(shù)據(jù)大小LenC（單位為Byte）為：

LenC 為后面公式計算的數(shù)據(jù)向下取整的整數(shù)，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)長度為L，則總的數(shù)據(jù)拆包數(shù)N 為：

N 為后面公式計算的數(shù)據(jù)的向上取整整數(shù)。

拆包完成后，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包拆成N 個數(shù)據(jù)子包，數(shù)據(jù)子包的發(fā)送邏輯如圖5 所示。

圖5 數(shù)據(jù)發(fā)送機(jī)制示意圖

數(shù)據(jù)子包在發(fā)送過程中可以拆分為n 個發(fā)送模塊，其中：n=N/10。

單個發(fā)送模塊的發(fā)送過程包括發(fā)送模塊內(nèi)10個數(shù)據(jù)子包的發(fā)送過程F1、數(shù)據(jù)子包發(fā)送完成后的回執(zhí)確認(rèn)過程F2、根據(jù)回執(zhí)進(jìn)行丟包補(bǔ)發(fā)的過程F3。單個發(fā)送模塊發(fā)送完成后，再依此完成后續(xù)n-1個發(fā)送模塊的發(fā)送。

2.3 傳輸優(yōu)先級自適應(yīng)調(diào)整

優(yōu)先級策略的基本要求是將大數(shù)據(jù)包、數(shù)據(jù)重要程度低、實(shí)時性低的數(shù)據(jù)延后，而盡量將要求小數(shù)據(jù)包、數(shù)據(jù)重要程度高、實(shí)時性高的數(shù)據(jù)先分發(fā)出去，使得信息系統(tǒng)間信息交互在惡劣的網(wǎng)絡(luò)帶寬下也能維持運(yùn)轉(zhuǎn)。

優(yōu)先級策略是把數(shù)據(jù)分發(fā)問題看成是一個數(shù)據(jù)包大小、數(shù)據(jù)重要程度、網(wǎng)絡(luò)帶寬、實(shí)時性等的多維空間，以性能和其他多種特殊要求為約束條件的組合規(guī)劃問題，其實(shí)質(zhì)就是解決各因素之間的沖突。

當(dāng)收到一個需要分發(fā)的數(shù)據(jù)時，首先將對數(shù)據(jù)的重要程度參數(shù)進(jìn)行解讀，其后分別讀取數(shù)據(jù)的大小、實(shí)時性、當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)帶寬等參數(shù)，經(jīng)過優(yōu)先級度量換算成優(yōu)先級數(shù)值，按照優(yōu)先級數(shù)值而插入到數(shù)據(jù)分發(fā)的隊列中，數(shù)據(jù)分發(fā)線程一個接一個地將數(shù)據(jù)選擇合適的分發(fā)模型分發(fā)到需要的節(jié)點(diǎn)。

目前，分發(fā)算法主要采用的算法有先入先服務(wù)（first come first service，F(xiàn)CFS）算法，水桶調(diào)度算法，短消息優(yōu)先調(diào)度算法以及情報種類優(yōu)先級等算法［7］，但是這些算法中信息的優(yōu)先權(quán)不是動態(tài)變化的，不能體現(xiàn)實(shí)際的信息傳輸具體需求。

通過挖掘信息本身的屬性，對各節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行分析，同時考慮戰(zhàn)術(shù)移動通信環(huán)境下帶寬相對較小［8］，本文采用多優(yōu)先級排隊策略［9］，結(jié)合信息需求和分配的網(wǎng)絡(luò)資源，對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，優(yōu)先級度量的要素包括數(shù)據(jù)的重要性、實(shí)時性、信息大小以及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，如圖6 所示。優(yōu)先級權(quán)重的計算公式為∑Y=D1+D2+D3+D4。

圖6 戰(zhàn)場數(shù)據(jù)優(yōu)先級要素分析

其中∑Y 為優(yōu)先級度量的權(quán)重值和，根據(jù)工作和項(xiàng)目運(yùn)行中的經(jīng)驗(yàn)定義優(yōu)先級度量因素的權(quán)重值。

D1為數(shù)據(jù)重要性權(quán)重。數(shù)據(jù)信息的重要性主要體現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)的重要性，主要指結(jié)合當(dāng)前的作戰(zhàn)階段以及作戰(zhàn)單元承擔(dān)的作戰(zhàn)任務(wù)，來確立當(dāng)前數(shù)據(jù)的重要性，考慮的具體因素包括當(dāng)前作戰(zhàn)單元的作戰(zhàn)階段、作戰(zhàn)位置以及承擔(dān)的作戰(zhàn)任務(wù)。將數(shù)據(jù)的重要程度分為4 級：不重要、普通、重要、非常重要，不重要數(shù)據(jù)的權(quán)重確定為0，普通數(shù)據(jù)的權(quán)重確定為0.2，重要數(shù)據(jù)的權(quán)重確定為0.4，非常重要數(shù)據(jù)的權(quán)重確定為0.6。

D2為數(shù)據(jù)實(shí)時性的權(quán)重值。數(shù)據(jù)的實(shí)時性要求反應(yīng)的是對應(yīng)數(shù)據(jù)的有效價值期長短，實(shí)時性越強(qiáng)，表明數(shù)據(jù)的有效價值期越短，需要優(yōu)先保障其傳輸；實(shí)時性越弱，表明數(shù)據(jù)的有效價值期越長，對傳輸則不具備較強(qiáng)的需求，實(shí)時性高的數(shù)據(jù)優(yōu)先進(jìn)行傳輸［10］。按此分析，實(shí)時性高的數(shù)據(jù)權(quán)重確定為0.15，實(shí)時性低的數(shù)據(jù)確定為0。

D3為網(wǎng)絡(luò)帶寬的權(quán)重。網(wǎng)絡(luò)帶寬會影響實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏敽臅r，在網(wǎng)絡(luò)帶寬窄或網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)擁堵導(dǎo)致可用網(wǎng)絡(luò)帶寬小的情況下，數(shù)據(jù)往往需進(jìn)行拆包組包操作，數(shù)據(jù)傳輸耗時長，此時若數(shù)據(jù)的有效價值時間短，極有可能造成數(shù)據(jù)在發(fā)送時即已失效，此時的傳輸將毫無意義，對于高價值數(shù)據(jù)會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的后果，因此，在同時面對多條網(wǎng)絡(luò)通道時，若都有數(shù)據(jù)傳輸需求，則經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)帶寬窄的數(shù)據(jù)需要優(yōu)先傳輸保證數(shù)據(jù)的有效價值，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)帶寬狀況惡劣時確定其權(quán)重為0.1，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)帶寬狀況良好確定其權(quán)重為0。

D4為數(shù)據(jù)大小的權(quán)重。數(shù)據(jù)大小會影響對網(wǎng)絡(luò)帶寬的傳輸消耗，此時多考慮文件傳輸需求。在戰(zhàn)術(shù)機(jī)動作戰(zhàn)通信環(huán)境下，戰(zhàn)場環(huán)境復(fù)雜，單個文件的傳輸可能造成很長時間內(nèi)通信帶寬被占，其他數(shù)據(jù)無法傳輸?shù)那闆r，對文件進(jìn)行傳輸多集中在通信狀態(tài)良好且網(wǎng)絡(luò)空閑的情況下，不會造成其他數(shù)據(jù)的有效傳輸。因此，大小在10 K 以內(nèi)的文件數(shù)據(jù)權(quán)重確定為0.15，大小在100 K 以內(nèi)的文件數(shù)據(jù)權(quán)重確定為0.1，大小超過100 K 的時間權(quán)重確定為0。

3 試驗(yàn)結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)室搭建試驗(yàn)環(huán)境，模擬兩種試驗(yàn)場景。第1 種試驗(yàn)場景是傳輸協(xié)議異構(gòu)的兩個戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)間進(jìn)行信息分發(fā)；第2 種試驗(yàn)場景是傳輸協(xié)議相同但是網(wǎng)絡(luò)帶寬不同的兩個戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)間進(jìn)行信息分發(fā)，此文中提及的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在試驗(yàn)場景為數(shù)據(jù)傳輸控制軟件，包括4 個模塊，分別是網(wǎng)鏈傳輸協(xié)議自動轉(zhuǎn)換模塊、子網(wǎng)傳輸控制模塊、自主拆包組包模塊與傳輸優(yōu)先級調(diào)控模塊，其中，網(wǎng)鏈傳輸協(xié)議自動轉(zhuǎn)換模塊，主要實(shí)現(xiàn)異構(gòu)傳輸協(xié)議之間的不落地轉(zhuǎn)換，子網(wǎng)傳輸控制模塊主要實(shí)現(xiàn)雙層傳輸管控，子網(wǎng)間多點(diǎn)傳輸改為子網(wǎng)間單點(diǎn)傳輸，子網(wǎng)內(nèi)再次轉(zhuǎn)發(fā)的方式；自主拆包組包模塊主要完成窄帶寬網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟鸢M網(wǎng)；傳輸優(yōu)先級調(diào)控模塊主要完成適應(yīng)業(yè)務(wù)需求與網(wǎng)絡(luò)需求的數(shù)據(jù)優(yōu)先級排序與優(yōu)先級傳輸。試驗(yàn)環(huán)境如下頁圖7 所示。

圖7 戰(zhàn)場數(shù)據(jù)優(yōu)先級要素分析

在第1 種試驗(yàn)場景里面，子網(wǎng)A 模擬戰(zhàn)互網(wǎng)環(huán)境，節(jié)點(diǎn)A4 為子網(wǎng)A 的傳輸控制節(jié)點(diǎn)，子網(wǎng)B 模擬數(shù)據(jù)鏈I 環(huán)境，節(jié)點(diǎn)B1 為子網(wǎng)B 的傳輸控制節(jié)點(diǎn)，子網(wǎng)A 與子網(wǎng)B 之間通過交換機(jī)相連。

此時，子網(wǎng)A 的節(jié)點(diǎn)A1 要向子網(wǎng)B 的節(jié)點(diǎn)B2發(fā)送信息，在節(jié)點(diǎn)A4 部署數(shù)據(jù)傳輸控制軟件的情況下，信息可以正常發(fā)送與接收；在節(jié)點(diǎn)A4 沒有部署數(shù)據(jù)傳輸控制軟件的情況下，需要用戶介入完成信息的傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換與發(fā)送，說明本文的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)研究可以打破異構(gòu)鏈路傳輸?shù)谋趬尽?/p>

在第2 種試驗(yàn)場景里面，子網(wǎng)A 與子網(wǎng)B 均模擬戰(zhàn)互網(wǎng)環(huán)境，節(jié)點(diǎn)A4 為子網(wǎng)A 的傳輸控制節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)B1 為子網(wǎng)B 的傳輸控制節(jié)點(diǎn)，MTU 為1 472 Byte。模擬3 種傳輸試驗(yàn)。第1 種是雙層傳輸管控試驗(yàn)，簡稱R2S1 試驗(yàn)，第2 種是網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)下的自主拆包試驗(yàn)，簡稱R2S2 試驗(yàn)，第3 種是數(shù)據(jù)優(yōu)先級試驗(yàn)，簡稱R2S3 試驗(yàn)。

在R2S1 試驗(yàn)中，子網(wǎng)A 與子網(wǎng)B 內(nèi)部均為百兆傳輸帶寬，子網(wǎng)A 與子網(wǎng)B 的之間的模擬帶寬相同，均為19.2 kb/s，模擬帶寬消耗為15 %，節(jié)點(diǎn)A1要向子網(wǎng)B 的節(jié)點(diǎn)B2、節(jié)點(diǎn)B3、節(jié)點(diǎn)B4 發(fā)送信息M1，M1 信息長度為254 字節(jié)，在節(jié)點(diǎn)A4、節(jié)點(diǎn)B1上分別部署數(shù)據(jù)傳輸控制軟件。

首先在節(jié)點(diǎn)B1 上分別關(guān)閉與打開數(shù)據(jù)傳輸控制軟件的子網(wǎng)傳輸控制模塊，在節(jié)點(diǎn)A1 上發(fā)送M1信息20 次，以開始發(fā)送計時，以節(jié)點(diǎn)B2、節(jié)點(diǎn)B3、節(jié)點(diǎn)B4 3 個節(jié)點(diǎn)均接收到數(shù)據(jù)截止計時，得到的傳輸時間對比效果圖如圖8 所示。

圖8 雙層傳輸管控影響分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果圖

R2S1 試驗(yàn)結(jié)果表明，在沒有雙層傳輸管控機(jī)制時，完成單點(diǎn)對3 點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送消耗的時長大約為雙層傳輸管控機(jī)制下的3 倍左右，雙層傳輸管控機(jī)制可以提高戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)間的傳輸效率。

在R2S2 試驗(yàn)中，在節(jié)點(diǎn)A4、節(jié)點(diǎn)B1 上分別部署數(shù)據(jù)傳輸控制軟件。子網(wǎng)A 與子網(wǎng)內(nèi)部均為百兆傳輸帶寬，子網(wǎng)A 對外模擬2 048 kb/s，子網(wǎng)B 對外模擬19.2 kb/s、38.4 kb/s、1 024 kb/s 與2 048 kb/s，模擬帶寬消耗均為15%，節(jié)點(diǎn)A4 向節(jié)點(diǎn)B1 傳輸發(fā)送信息M2，M2 信息長度為4 M，在節(jié)點(diǎn)A4 觀察到的數(shù)據(jù)拆包效果如圖9 所示。

圖9 自適應(yīng)拆包組包分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果圖

R2S2 試驗(yàn)結(jié)果表明，數(shù)據(jù)傳輸可以針對網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬進(jìn)行自適應(yīng)的數(shù)據(jù)拆包。

在R2S3 試驗(yàn)中，在節(jié)點(diǎn)A4、節(jié)點(diǎn)B1 上分別部署數(shù)據(jù)傳輸控制軟件。子網(wǎng)A 與子網(wǎng)B 內(nèi)部均為百兆傳輸帶寬，子網(wǎng)A 與子網(wǎng)B 的之間的模擬帶寬相同，均為19.2 kb/s，模擬帶寬消耗為15%。節(jié)點(diǎn)A2向節(jié)點(diǎn)B4 的傳輸隊列中加入10 包不重要數(shù)據(jù)信息M3，M3 信息長度為254 字節(jié)，再加入1 包實(shí)時性要求為500 ms 的數(shù)據(jù)信息M4，M4 信息長度為124 Byte。在節(jié)點(diǎn)A4 上分別關(guān)閉與打開數(shù)據(jù)傳輸控制軟件的傳輸優(yōu)先級調(diào)控模塊，從數(shù)據(jù)開始發(fā)送開始計時，在節(jié)點(diǎn)B1 上接收到數(shù)據(jù)信息M4 截止計時，記錄10 次試驗(yàn)下的M4 接收耗時，試驗(yàn)結(jié)果如圖10 所示。

圖10 數(shù)據(jù)優(yōu)先級分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果圖

R2S3 試驗(yàn)結(jié)果表明，在進(jìn)行傳輸優(yōu)先級調(diào)控時，實(shí)時數(shù)據(jù)優(yōu)先發(fā)送，可以保證數(shù)據(jù)的優(yōu)先到達(dá)。數(shù)據(jù)傳輸可以根據(jù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸需求提高實(shí)時性數(shù)據(jù)的傳輸效率。

4 結(jié)論

移動戰(zhàn)術(shù)通信環(huán)境下基于分域控制與網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)針對實(shí)際的移動通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，結(jié)合用戶的實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計，面向異構(gòu)鏈路傳輸自成體系、傳輸與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞蛛x等難點(diǎn)，整合了跨域傳輸控制功能，打破網(wǎng)鏈之間的技術(shù)與應(yīng)用壁壘，支持對信道的全方位優(yōu)化調(diào)度，突破異構(gòu)傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)自適應(yīng)拆包、傳輸優(yōu)先級自適應(yīng)調(diào)整等技術(shù)，提升數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)效率，滿足信息系統(tǒng)互聯(lián)、信息共享能力需求。