基于SOA技术的战术通信服务控制技术研究*

陈 强，孙超山

(中国电子科技集团公司第三十研究所，四川成都610041)

0 引言

战术通信网络［1］是战场信息传送的公共平台和信息化战争的神经枢纽，应当为战场各分散的作战要素提供可靠、及时、高效、安全的信息传递手段，使指挥员和各级作战人员掌握战场态势，使武器平台更好地发挥作战效能。未来信息化战争对战术通信网络提出了更高的需求，要求战术通信网络必须具有高动态战场环境下任意作战单元之间广泛的资源共享和协同解决问题的能力，具有与其他异构网络中各种信息服务互操作能力。这要求战术通信网络必须构建面向服务的通信网络，将战术通信网络内的计算资源、存储资源和网络资源等以服务的形式呈现，实现信息在用户、系统之间广泛共享。

战术通信服务控制技术是为了能够使战场各级作战指挥人员对通信网络的各种资源、战场信息进行充分共享、互连互通互操作，能够根据服务的重要程度、服务质量要求等合理调配网络资源，减少网络拥塞和信息泛滥;同时为战场各级作战指挥人员提供实时、高效、灵活、智能、安全、可控的分布式战术通信服务控制能力，提供各类通信服务，以满足在不同作战样式环境下的军事通信服务需求。

采用文中提出的战术通信服务控制技术建立战术通信服务控制平台，在此平台中应用系统、各种资源和网络能力都以服务形式呈现，支持战术网络可扩展、可重构，以及各种服务的即插即用;采用标准接口，实现各种作战平台之间不同系统互连互通，服务互操作和信息的共享，提高任务协同效率;让战术网络获知业务传送需求，利用网络基础设施为应用和业务流程有效分配资源，保证信息准确、按时地传送。

1 实现原理

战术通信服务控制技术采用面向服务的体系架构，此架构是一个开放的、可扩展、可组合的分布式软件架构模型，它将应用程序的不同功能单元封装为服务。服务之间通过定义良好的接口和契约联系起来，接口采用跨平台的方式进行设计，独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，使得构建在这样的系统中的服务可以用一种统一和通用的方式进行交互。

战术通信服务控制技术参考Web服务技术的实现方式，通过采用轻量级XML编码技术、内容过滤、数据压缩和专有战术传输协议等改造手段，适应以无线信道为主、带宽较窄、分布式的战术环境。在服务控制系统架构上，采用分布式架构设计，以适应战术通信系统的分布式环境。

2 技术特点

战术通信服务控制技术将战术通信网络的各项功能都以服务的形式提供给最终用户或者其它服务，提供一种开放、灵活的系统集成框架与标准化的接口，使得采用不同技术的系统之间实现互连互通互操作，并可通过网络把服务按需动态组成应用软件。此技术的主要特点如下所述:

(1)SOA技术架构

SOA是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元(服务)通过定义良好的接口和契约联系起来。可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署，组合和使用。SOA的核心是服务，它专注于“以业务为中心”的服务，这些服务具有业务级的事务粒度。SOA的核心实质是实现服务和技术的完全分离，从而在最大程度上实现服务的重组和集成，以达到服务的可重用性［2］。

服务控制采用SOA技术［3］架构，面向应用层提供服务。Web服务是SOA架构的一种实现，迄今为止，是应用最为广泛，最为成熟的技术。依托Web服务技术，根据战术通信网络具有的无线信道多、带宽窄等特点，进行改进设计的适应战术环境下的一种 Web 服务技术［4］。

(2)网络服务封装

战术通信网络服务控制技术采用统一的标准，将战术通信网络提供的各种能力封装为可重用、可注册、可发现、可管理、具有统一的远程调用接口的服务组件。

(3)网络服务即插即用

网络服务的即插即用能力主要包括服务注册、服务发布、服务发现功能等。

1)服务注册。战术通信网络以受控、安全的方式将自己能够提供的服务及调用该服务所必需的信息注册到服务注册中心，并接受注册中心的管理。

2)服务发布。服务注册中心将网络服务的调用信息以通用的形式对外发布。

3)服务发现。采用基于总线架构的分布式服务发现技术和基于语义匹配的、更加智能化的服务发现技术实现服务发现，使应用系统能够自动查找、定位网络服务，获得服务调用的相关信息。

(3)网络服务柔性重组

战术通信网络服务控制平台实现战术通信服务的模块化、可重用与接口标准化，支持服务合成与编排。

(4)分布式目录服务技术

由于战术通信网络是分布式网络，管理分布的服务资源成为必然，如何快速定位服务、获取服务成为异构环境下服务资源利用的关键。目录服务［5］为网络中的各种服务提供了统一的存储容器，并为服务的名称、位置、访问、管理和安全等信息设计了统一的描述方法，使网络服务能够协作工作。

(5)资源移动性管理能力

由于战术通信网络具有高度移动性特点，导致网内用户、节点或网络都具有移动特性，战术通信网络服务控制平台确保用户移动过程中和移动后，均能够获得不变的通信服务质量;即便在网络资源变化后，也能够自动调整网络资源，保持通信服务的不间断。

3 管理架构

战术通信服务控制使得战术通信网络环境下各类通信服务的管理与相互协作成为可能。使用战术通信服务控制的管理规范提供一套管理接口，并辅以一个灵活公用的框架，使用战术通信服务控制实现分布式环境中网络资源的管理。

战术通信服务控制由服务提供者对战术通信服务提供服务质量保证。战术通信服务需要跨越多个管理域进行部署，服务控制系统必须能够跨不同的管理域有选择地共享服务管理信息;提供机制保证被管理域能够按照预定的服务等级向用户提供良好的网络服务质量。因此，服务管理需要构建网状的、分布式的管理架构，采用基于策略的网络自组织管理技术，减少人工干预，提高网络的自动化水平和管理效率，从而大幅改善战术通信服务质量。

战术通信服务控制的功能实体为服务管理节点。战术通信服务控制系统采用分布式协同架构，该架构将网络分为多个管理域，在每个域内部署一个服务管理节点，使管理功能和管理信息的交互分布到全网的各个节点。战术通信服务控制架构如图1所示。

图1 战术通信服务控制架构Fig.1 Architecture of tactical communications service control

4 主要构成

战术通信服务控制由服务管理和战术通信服务组成。组成如图2所示。

图2 战术通信服务控制组成Fig.2 Components of tactical communications service control

其中:

(1)服务管理

服务管理是指对战术通信服务进行描述、选择、组合、初始化、监视、控制、报告和质量评估等一系列服务全生命周期的管理行为的总称。服务管理对战术通信服务正常高效地部署、运行和维护具有重要的意义。

服务管理定义了战术通信网络中分布式服务的功能与属性，并给出服务管理的标准，使得对跨异构战术网络环境的服务进行统一管理及相互协作成为可能;对用户、应用系统使用服务进行认证和授权，以及确保服务和数据在整个系统中是可发现、可访问、可理解、可利用和可重组;提供了运行时环境，负责管理服务运行、执行服务级别协议(SLA)。该功能主要由服务注册/发现、服务信息管理、服务监控、服务编排、服务访问认证/授权以及SLA管理组成。

1)服务注册/发现。服务注册指战术通信服务提供者在服务信息库中增加服务详细描述信息;服务发现指在服务信息库中查找匹配满足查询条件的服务。

2)服务信息管理。定义战术通信网络中服务的功能与属性，如服务名称、有效性、响应时间和利用率等，使得跨网络环境服务的统一管理及相互协作作为可能。

3)服务监控。对服务的运行状态进行监视和控制。

4)服务编排。可将现有服务和新建服务组织编排起来，从而形成具有综合功能的服务集合。

5)服务访问认证/授权。建立战术通信服务访问代理架构和全局认证授权机制，确保服务控制系统的安全性。设计完善的安全控制策略确保战术通信服务的安全可控。

6)SLA管理。SLA(Service Level Agreement)信息维护管理，保证服务提供者之间共享资源的一致性和为用户提供服务质量保证。SLA中包含共享的信息细节和服务提供者提供的服务等级保证［6］。

(2)战术通信服务

战术通信服务将战术通信网络的网络资源管理、网络态势感知、数据分发等基础能力，以及为上层应用提供的与网络相关的基础公共功能，封装为可灵活部署、高度抗毁的服务，为战术应用和业务系统提供高效的、可靠的信息交互和共享能力。战术通信服务包括网络态势感知和传输服务［7］等。

1)网络态势感知服务。感知、计算网络拓扑，端到端时延、带宽、丢包率等链路状态。为上层系统的业务决策和动态调整提供依据。比如什么样的QoS、发送速率、编码方式等。

2)传输服务。结合缓存、压缩、组播、网络状态感知等技术，实现战术网络环境下可靠、高效的数据传输。它是各种服务间交互信息的基础。

传输服务中的网络加速服务，是针对战术通信网络具有的低带宽、高时延、高误码和低可靠等特点，为实现服务之间信息交互，需采用多种技术手段实现战术网络环境下信息高效、有序和可靠的传输，包括专有传输协议定制、基于信息的优先级进行区分服务、数据压缩、数据拼接、数据就近缓存以及多路径传输等技术。

5 关键技术

5.1 服务交互技术

战术通信服务控制采用基于语义的服务描述技术，可解决战术通信系统之间数据传输不兼容等问题。然而，针对战术通信网络带宽有限、高度动态特点，实现服务的自动发现和自动组合，使服务可以灵活的满足用户的特定需求，实现“按需服务”。

要实现上述目标，需要服务能够被应用系统“理解”，即对服务的描述要具备语义信息。基于语义的服务描述技术可解决战术通信网络上各类应用系统“可理解”服务的问题，通过与本体论相结合，经过RDF，RDFS，OWL等技术的发展，语义描述具备了以应用系统“可理解”的方式来描述信息的能力。采用在分析战术通信服务描述需求的基础上，结合语义服务技术的方法，实现战术通信服务的语义描述。

5.2 分布式目录服务技术

从战术通信网络服务提供者来看，服务分布在各个网络节点上，结合服务特点和服务总线技术，提出一种分布式目录服务结构，来提高服务查询效率、服务有效性及目录服务之间的信息同步。

分布式目录服务可迅速发现目标服务，且带宽消耗小，对网络动态性适应性强。设计方法是将整个网络自动组织划分为若干区域，每个域都有目录服务，存储本域服务信息，各目录服务之间既相互独立，又可相互通信，并且能够提取其他目录服务中的信息，形成全局目录。

5.3 数据分发技术

数据分发技术能够识别应用、业务、内容等多优先级信息的传输需求，根据策略将其转换为战术通信资源分配需求，发送至通信网络承载层，进行资源控制;并将资源控制结果反馈给用户。数据分发技术使得战术通信网络能够在有限的带宽上保障各种信息的服务质量，最优地利用有限的网络资源;数据分发技术还能够保障用户/应用系统之间交互信息的实时传输。

5.4 服务编排技术

服务编排技术是指在运行时刻选择和调用所需服务组件并将之合成为一个复合服务的过程。整个构建复合服务的过程，是在复合服务的运行过程中完成的。动态组合与静态组合不同之处在于，动态组合能够适应动态变化的运行环境以及动态变化的应用需求。在运行过程中，系统可根据实际运行需要，从服务组件库中动态选择所需要的服务组件来提供和完成相应服务。

战术通信服务动态重组采用基于语义的动态服务重组技术。动态重组是在服务的使用过程中，根据用户的需求实时地选择服务，并进行重组，从而能够为用户提供其需要的新服务。

而语义技术可以提高服务重组效率，实现服务柔性重组的半自动化，甚至自动化重组。

5.5 传输服务技术

传输服务技术能够识别应用、业务、内容等的优先级等级，将其映射为信息的传输需求，根据传输需求结合传输控制策略［8］进行战术通信网络资源分配，将分配指令发送至通信网络承载层执行，实现对各种通信资源的控制，并将资源控制结果反馈给用户，使用户实时掌握信息传输状态。另外可通过应用专有传输协议定制、数据压缩等网络加速技术，使得战术通信网络能够在有限的带宽上保障各种信息的服务质量，最优地利用有限的网络资源。

6 结语

文中从如何使战术通信网络适应未来信息化战争的问题入手，提出了一种基于SOA的战术通信服务控制技术，介绍了该技术的基本原理，阐述了该技术的主要特点以及架构设计，列出了其组成部分，最后分析了所涉及的部分关键技术。将SOA技术应用于战术通信服务控制，使网络资源等以服务的形式呈现，简化了网系互联接口和协议转换，可重用性高，可快速提供、融合和实现系统间的互操作，提高作战部队的信息共享和互操作能力。

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