关于战术组网性能监测系统的设计与开发

赵宝健 矫文成 张俊萍

摘   要：近年来，我军某些信息化装备在测试中多次出现信息传输失败、丢包、网间转换困难等组网不稳定现象。由于缺乏组网性能监测设备，无法对组网不稳定原因准确定位，导致难以对装备的战术组网性能作出合理、客观的评价。针对该问题，文章开展战术组网性能监测系统的设计与开发工作。在分析战术组网性能监测工作原理的基础上，对战术组网性能监测系统进行结构分析与设计开发，提出系统在测试中的应用方案，为开展战术组网性能监测提供有效的测试手段和技术。

关键词：无线组网;数据侦听;数据传输;数据处理

近年来，在我军某型装备信息系统联调联试试验过程中，多次出现系统组网不稳定现象，表现为信息传输失败、丢包、网间转换困难等[1]。由于缺乏系统组网性能监测设备，无法对组网不稳定的原因进行准确定位，导致难以对武器系统战术组网性能作出合理、科学的评价[2]。

1    战术组网性能监测工作原理分析

要对战术组网性能实施监测，需建立一套独立具备侦听、传输、分析处理功能的第三方监测系统，以不破坏被测系统原始通信方式的形式运行[3]。当被测系统无数据交互时，监测系统处于待命状态。一旦被测系统内部产生数据交互及数据流动，监测系统的侦听、传输、分析处理等功能便受到驱动，立即进行被测系统运行状态的实时分析。下面依次研究战术组网性能监测相关的数据侦听（无线/有线）、数据传输、数据处理等工作原理。

1.1  侦听工作原理

1.1.1  无线数据侦听

被测系统超短波通信网由若干个装有超短波电台和通信网络控制设备的车辆组成，每一个车辆均有各自的节点地址，组成超短波通信网。该通信网可能包含一个或多个通信子网，网内各个车辆的操作人员控制终端计算机将各类命令、报文最终通过超短波电台发送到其他节点的车辆。

1.1.2  有线数据侦听

有线侦听，对指控计算机与通信控制设备间的以太网数据进行监测。有线侦听设备应集数据侦听、数据处理、数据存储、数据转发功能为一体，在截获到被测以太网通信数据包后，对数据进行防窃密处理及本地加密存储，并通过与数据处理中心建立的通信链路将侦听数据传送至数据处理中心。

1.2  无线数据传输工作原理

无线传输的通信终端分布在被测系统车辆载体、无线侦听点载体及数据处理中心载体内部。考虑无线传输通信终端载体布局及市场现有无线传输设备的传输能力，搭建一个含3个子区域、4个中继点的网络架构。各子区域网络设备负责1 km无线信号覆盖，中继点网络设备负责3个子区域间的远距离数据交互。

目前成熟使用的无线网络技术有2.4 GHz及5.8 GHz两种。其中2.4 GHz无线网络绕射能力强，5.8 GHz无线网络抗干扰能力强。考虑各子区域内部所含设备多，在子区域内部选用2.4 GHz网络设备，以保证信号传输强度。子区域间最远间距达到25 km，考虑信号传输过程中的外界干扰等因素，中继点网络设备选用5.8 G频段。

1.3  数据处理工作原理

1.3.1  网络通信状态分析评估

在任意一次数据传送时，数据流向上均存在3个第三方监测点，分别对数据流向的起始段、中间段、末段进行监控。被测系统各终端通信状态正常时，对于被测系统内部任意一次数据发送动作，数据处理中心均会接收到相应3个监测点发送的、具有相同MD5标识的监测数据。当被测网络出现故障时，数据处理中心子系统通过对所接收到的监测点数据内容及监测点属性的分析，可准确定位故障部位。若数据处理中心仅接收到起始段有线侦听设备数据，而未收到中间段无线侦听设备数据，则表明发送端车辆电台故障。若数据处理中心收到起始段有线侦听设备数据及中间段无线侦听设备数据，却未收到末段有线侦听设备数据，则表明接收端电台故障。

1.3.2  网络性能评估原理

系统网络性能评估工作基于侦听截获数据，以相应网络性能指标算法，得到被测网络的网络性能、稳定性、可靠性以及抗毁性分析结果。网络性能指标包括吞吐量、通信时延、丢包率等，稳定性指标包括吞吐量、通信时延、丢包率等;可靠性指标包括平均无故障工作时间、平均故障修复时间等;抗毁性指标包括组网时间、平均组网时间、平均重组时间等。

2    战术组网性能监测系统设计与实现

2.1  系统结构设计

（1）有/无线侦听子系统：被测系统节点间进行信息交互时，数据从源端到达目的端依次经历有线以太网以及无线电网两种类型网络。为实现对被测系统的全面监测，在数据侦听方面，监测系统由有线侦听子系统和无线侦听子系统两部分组成。有线侦听子系统对有线以太网流动数据进行实时监测与获取，无线侦听子系统对无线电网络流动数据进行实时监测与获取，两子系统的联合运行为监测系统后续分析提供完善的数据样本。

（2）无线传输子系统：为可靠获取被测系统交互数据，有线侦听子系统及无线侦听子系统的布局受被测系统作战队形限制，随被测系统各节点呈离散分布态势。这种分布形式导致所截获的数据孤立地存在于各个侦听节点内部，不利于开展被测系统实时运行状态的综合分析工作，因此，设计监测系统含一套独立的数据传输子系统，传输链路覆盖至所有侦听点及处理中心节点。借助该系统建立的传输链路，有线侦听子系统及无线侦听子系统能够在不影响被测系统运行的条件下将截获数据统一汇总至数据分析中心。

（3）数据处理中心子系统：为实现对被测系统实时运行状态及网络性能的分析，設计监测系统含数据处理中心子系统。该子系统对经数据传输子系统所传输的数据进行处理、存储及分析。借助这些数据，该子系统一方面能够在被测系统运行过程中实时给出被测系统各节点运行状态，另一方面能够在测试结束后，对被测系统网络性能给出综合评价。

（4）手持终端子系统：鉴于监测系统的一个中心节点、多个侦听节点的辐射型架构形式，特设计手持终端子系统。该子系统借助数据传输子系统建立的传输信道为监测系统监测中心测试控制人员和各数据侦听点测试操作人员搭建起通信平台。借助该平台，位于中心节点的测试控制人员与位于辐射型架构尾端的侦听节点测试操作人员间，可以方便获取相互间测试进展情况及测试运行状态。

2.2  系统布局设计

被测系统车载终端间进行信息交互时，数据从产生至到达目的端，传输依次经历车载终端与通控组成的以太网以及车载电台间组成的无线网。为了减少侦听节点与处理中心节点的网络传输延时，缩短传输路径，应将处理中心节点布局在侦听节点较集中的区域。各侦听节点和处理中心节点为监测系统传输网络的终端节点，无线传输子系统设备除分布在各终端使各终端具备数据通信能力外，还有一部分中继设备分布在侦听节点及处理中心节点周围，以适应远距离通信需求，实现数据的桥接与中转放大。

3    结语

随着装备发展，成体系、成建制研制的武器系统呈现出信息化程度高、链路复杂、实时性强、整体性能和作战效能均得到显著提升的特点，然而装备出现信息传输失败、丢包、网间转换困难等组网不稳定现象，要求必须加强对不同组网环境下武器系统组网性能的考核。

[参考文献]

[1]罗杰，李献军，柯宝弟.复杂电磁环境下炮兵通信系统抗干扰方法[J].信息通信，2015（1）：29.

[2]包霞.浅析我国有线通信技术的现状及发展趋势[J].信息通信，2012（2）：282.

[3]王德春.讨论有线通信技术与无线通信的对比[J].信息系统工程，2015（3）：99.