【正文】 he management and scheduling solution, and gives concrete realization. Key words: a variety of munications media, multiprotocol, link scheduling, COM 1 前 言 在許多應用中，如軍事通信中的Ｃ 4Ｉ系統(tǒng)、政府部門和特殊行業(yè)中的某些重要通信系統(tǒng)，對通信網(wǎng)絡的可靠性、抗毀性有著非?？量痰囊?，既要求在正常情況下有較高的通信效率，又要求在惡劣環(huán)境下能保證基本的通信，因此僅僅依賴單一通信媒介難以達到可靠性的要求。一方面應用軟件開發(fā)者需要耗費大量精力在不同的通信設備上，而這些工作在別的同類項目中無法復用；另一方面，當系統(tǒng)需要升級通信設備，或者擴展新的通信媒介時，幾乎相當于重新開發(fā)整個系統(tǒng)。 OPC 標準以微軟公司的 OLE 技術為基礎，它的制定是通過提供一套標準的 OLE/COM 接口完成的，在 OPC 技術中使用的是 OLE 2 技術， OLE 標準允許多臺微機之間交換文檔、圖形等對象。 OPC 服務器通常支持兩種類型的訪問接口，它們分別為不同的編程語言環(huán)境提供訪問機制。 OLE/COM 是一種客戶服務器模式，具有語言無關性、代碼重用性、易于集成性等優(yōu)點。 ACK 信號 在數(shù)字通信協(xié)議中，如果接受方成功的接收到數(shù)據(jù)，那么會回復一個 ACK 信號。 5 串行化 串行化 (Serialization)是計算機科學中的一個概念，它是指將對象存儲到介質(zhì)（如文件、內(nèi)在緩沖區(qū)等）中或是以二進制方式通過網(wǎng) 絡傳輸。它分為如圖 。 傳輸層：為用戶提供端到端的數(shù)據(jù)傳送服務。在 TCP/IP 協(xié)議組件中，網(wǎng)絡層協(xié)議包括 IP 協(xié)議（網(wǎng)際協(xié)議）， ICMP 協(xié)議（ Inter 互連網(wǎng)控制報文協(xié)議），以及 IGMP協(xié)議（ Inter 組管理協(xié)議）。 給每一層都分配了一組特定的功能。正如許多秘書通 7 過使用這種標準的信使服務來發(fā)送備忘錄一樣，分層的網(wǎng)絡可以通過將信息包交給網(wǎng)絡層來發(fā)送這些信息包。 DOD 模型與 TCP/IP 協(xié)議套件有緊密的聯(lián)系。而TCP/IP 通訊協(xié)議采用了 4 層的層級結(jié)構(gòu)，如圖 所示，每一層都呼叫它的下一層所提供的網(wǎng)絡來完成自己的需求。 在 TCP/IP 協(xié)議族中，有兩個互不相同的傳輸協(xié)議： TCP(傳輸控制協(xié)議 )和 UDP(用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議 )。在 TCP/IP 協(xié)議組件中，網(wǎng)絡層協(xié)議包括 IP 協(xié)議 (網(wǎng)際協(xié)議 )， ICMP 協(xié)議 (Inter 互連網(wǎng)控制報文協(xié)議 )，以及 IGMP 協(xié)議 (Inter 組管理協(xié)議 )。 UDP 協(xié)議 Inter 協(xié)議組同樣支持無連接的傳輸協(xié)議 UDP。該字段是可選的，而且在不用于運算時記為 0。也就是說在軍事指揮體系中，用用以電腦為核心的技術裝備與指揮人員相結(jié)合，對部隊和武器實施指揮與控制的“人一機”系統(tǒng)。未來戰(zhàn)場，物質(zhì)能量只有通過信息的周密控制才能有效地釋放。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 根據(jù) ISO 七層網(wǎng)絡體系定義，在傳輸 （ Transport）層之上對底層進行封裝，是因為在多媒介情況下，多種協(xié)議是分布式網(wǎng)絡體系的一個基本要求。這是因為許多通信模塊（與物理設備聯(lián)系緊 密）并不支持并發(fā)訪問，鏈路管理層把對它們的訪問串行化。 所面臨的難點之一在于協(xié)議組件和通信媒介組件可以有相同的數(shù)據(jù)接口，但是這些組件的特性千差萬別，在設置參數(shù)和獲得當前狀態(tài)方面無法做到大致統(tǒng)一的接口，可以通過組件自解析的方式解決。 媒介模塊和協(xié)議模塊的設計 媒介組件封裝了與網(wǎng)絡平臺有關的操作，向上提供了建鏈、斷鏈、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù) 15 據(jù) (回調(diào) )、參數(shù)設置、狀態(tài)改變報告 (回調(diào) )、參數(shù)查詢、狀態(tài)查詢等接口。節(jié)點ＩＤ系統(tǒng) (與ＩＰ系統(tǒng)類似 )也在此組件中進行管理。 控制信道是 GMPLS 網(wǎng)絡中用于傳送信令、路由甚至網(wǎng)管信息的通道，而對控制信道的實現(xiàn)形式， IETF 并沒有作出限定，如控制信道可以是一個獨立的波長、一條 IP 的隧道或數(shù)據(jù)鏈路的開銷字節(jié)等。這包括改變一個鏈路的保護機制，修改數(shù)據(jù)鏈路的標志，驗證兩端數(shù)據(jù)鏈路和 TELink 信息的一致性等。（大多數(shù)廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層采用面向連接確認服務） （ 2）無連接確認服務 另一類服務是無連接確認服務。 提高鏈路層協(xié)議的方法 由于電離層受季節(jié)、晝夜和太陽黑子等因素的影響，信號在傳輸?shù)倪^程中受到多徑傳播、衰落、頻率色散等干擾。 發(fā)送線程 一次最多可以發(fā)送 N 包數(shù)據(jù)，為了保證實時性，在發(fā)送通信事務數(shù)據(jù)包之前先傳遞緩沖區(qū)中的應答 ACK 信號，然后檢查緩沖區(qū)中的通信事物，優(yōu)先級高的事務先發(fā)送，從通信事務發(fā)送緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)組織 N 包進行發(fā)送，然后等待接收線程給出的通知（等待時間最大為 T1），如果在允許等待的時間收到 ACK 信號，那么根據(jù) ACK 給出的請求傳輸?shù)陌蛱柦M織新的一次傳輸。在運行中，系統(tǒng)的每個節(jié)點都可能通過多條鏈路與多個節(jié)點通信，每條鏈路所使用的通信媒介和協(xié)議又不盡相同。另外，根據(jù)短波通信的周期性，因此可以根據(jù)歷史的質(zhì)量 報告。若隨到隨發(fā)，則需判斷當前正在處理的文件是否也是隨到隨發(fā)：如否，則中斷當前文件的處理（此處涉及以后短點續(xù)傳的問題）；如是，則此文件加入發(fā)送緩存區(qū)進行先后次序排隊（因發(fā)送緩存區(qū)可 能也有隨到隨發(fā)的文件）。 切換通信鏈路首先根據(jù)時效性、費用等因素的加權運算，選擇最佳的通信方式。 如能在規(guī)定的時效內(nèi)處理完畢，則根據(jù)文件控制子函數(shù)的排列順序進行文件處理。該規(guī)定是為確保通信雙方交換切換鏈路的信息），將會切換鏈路。鏈路由中止狀態(tài)到激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過程稱為激活，包括啟動發(fā)送線程，通過發(fā)送握手幀和接收握手成功幀與目的ＩＤ進行握手等過程。 安全可靠性 必須具有高可靠性。通信鏈路管理軟件自動執(zhí)行時考慮的主要因素有以下幾個： （ 1）雙方能采用的通信方式。如：安全保密性、迂回轉(zhuǎn)情況（有時文件需通過一級或多級中繼站轉(zhuǎn)發(fā)）等。鏈路層通過鏈路列表找到此目的ＩＤ對應的已經(jīng)激活的鏈路中優(yōu)先級最高者進行通信。如圖 所示 當 前 鏈 路 中 斷降 低 鏈 路 優(yōu) 先 級并 激 活加 入 試 圖連 接 隊 列試 圖 連 接循 環(huán)結(jié) 束 循 環(huán)和 線 程從 試 圖 連 接隊 列 中 刪 除 優(yōu) 先級 = N 的鏈 路是 否 年 隊 列 已 空 ？是 否 有 消 息未 被 確 認 ？等 待 當 前 消 息 傳完能 否 激 活 ？低 優(yōu) 先 級 通 信跳 到 恢 復 鏈 路通 信 中 斷是 否 已 到 最 低優(yōu) 先 級 ？丟 失 消 息重 入 消 息隊 列若 無 試 圖連 接 線 程 則創(chuàng) 建 之優(yōu) 先 級 為 N 鏈 路 恢 復否是是圖 鏈路自動切換流程圖 非自動切換模式下的要點是保證在切換過程中數(shù)據(jù)的安全性，不丟失也不重復。與服務器之間有可能是多鏈路，申請幀中必須包含所有這些鏈路的信息。 31 參考文獻 [1] Young,P,Mouldin, connected survivable work architectures for dynamic ,on the move , tactical environments .Military Communications conference, 93. Conference record. Comunications on the Move . IEEE [2] 張有光，趙振生，吳銘。 本系統(tǒng)借鑒 OPC 規(guī)范，基于 COM 技術，在多協(xié)議、多通信媒介上進行鏈路管 理和調(diào)度的解決方案，并給出了具體實現(xiàn)。在這種模式下，盡管是非自動切換，但是鏈路管理層仍然對其過程進行干預，保證了數(shù)據(jù)的安全性。如果沒有鏈路可以被激活，則認為通信中斷。 在自動切換模式下，切換原則是：盡量使用高優(yōu)先級鏈路進行通信。切換時還需看剩下要傳送的字節(jié)長度，如果剩下的字節(jié)只有幾十個字節(jié) ，而此時的信道傳輸速率每秒也有幾十個字節(jié)或者切換所需要的時間內(nèi)能夠傳遞剩余的數(shù)據(jù)，那么也就沒有更換的必要； （ 5）不同通信方式之間或同一通信方式下不同通信鏈路之間的切換時間； （ 6）不同通信方式的費用。 可管理性 必須具有智能化、可管理的性能，能夠?qū)崿F(xiàn)運行狀況的監(jiān)控、監(jiān)測，帶寬資源的合理分配、鏈路負載的動態(tài)配置，鏈路故障的快速定位和先進的分布式管理。 26 本節(jié)點與主服務器 (即主節(jié)點 )和備份服務器 (如有 )之間的鏈路必須在本節(jié)點運行之前配置，與各客戶端 (子節(jié)點 )之間的鏈路可在運行中動態(tài)配置，由客戶端主動發(fā)起，申請加入。鏈路狀態(tài)包括中止和激活兩種。這主要是考慮可能所剩文件部分的處理時間比切換連路的時間還短，則先處理完文件再切換鏈路。如不滿足要求，則鏈路管理層會提示報務員切換到短波通信方式，并要求輸入新的頻率。文件處理時間計算子函 數(shù)將根據(jù)通信鏈路質(zhì)量實時檢測的反饋信息（最近 5 個小時的平均信息吞吐量和最近 10 分鐘的平均吞吐量兩個因子的加權）、待發(fā)送的數(shù)據(jù)量、各文件的等級的時效要求，判斷是否能使各文件在時效規(guī)定內(nèi)處理完畢。 24 （ 2） 協(xié)議處理過程 下面以工作站只有短波和衛(wèi)星 2 種通信方式（ 2 種通信方式都以加電、調(diào)試完畢，處于待發(fā)狀態(tài)），且同一時刻只有一種通信方式工作為例說明整個協(xié)議的處理過程。我們采用的是每 2 小時評估一次。如圖 20 發(fā) 送 線 程無 限 等 待 發(fā) 送事 件從 發(fā) 送 隊 列 中 取 數(shù)據(jù) 并 檢 測 其 優(yōu) 先 級有 優(yōu) 先 級 1 的 數(shù)據(jù)取 一 個 通 信 事 務是 否 有 數(shù) 據(jù) 在發(fā) 送逐 幀 發(fā) 送 數(shù) 據(jù)判 斷 此 包 序 列是 否 有 效回 傳 包 序 號 是否 為 結(jié) 尾 包 序號 加 1清 除 此 通 信 節(jié) 點隊 列 中 是 否 事務 等 待 發(fā) 送線 程 終 止已 發(fā) 送 1 0 幀 或全 部 發(fā) 送 完 ，等 待 回 傳取 出 回 傳 包 序 列重 發(fā) 次 數(shù) 是 否大 于 3重 新 發(fā) 送 ， 重 發(fā) 次數(shù) 加 1通 知 檢 測 線 程 檢 測 網(wǎng) 絡其 他 優(yōu) 先 級 數(shù) 據(jù) 處理 流 程 和 優(yōu) 先 級 1的 處 理 方 法 相 同 圖 發(fā)送線程流程圖 接收線程 接收線程收到數(shù)據(jù)首先時檢測數(shù)據(jù)包的是 ACK 包，則立刻通知發(fā)送線程，如果收到 了正常的數(shù)據(jù)包，則查看通信事務期待的包序列與新收到的包序列是否一致，如果一致則認可這一數(shù)據(jù)包，期待的包序列號加 1，如果一直正確則直到滑動窗口包結(jié)尾或者超過包間隔時間，這時確定 ACK 請求包序列號為當前期待的包序列，把 ACK 信號傳遞給發(fā)送線程。 數(shù)據(jù)通信協(xié)議實現(xiàn)流程 為了實現(xiàn)全雙工通信，創(chuàng)建兩個線程：一個發(fā)送線程、一個接收線程，這兩個線程同時協(xié)同工作。如果幀傳 輸出現(xiàn)錯誤，將由高層進行檢查與糾正。這種服務類型存在 3 個階段，即數(shù)據(jù)鏈路建立、傳輸、釋放數(shù)據(jù)鏈路等階段。 (3)鏈路連通性驗證。 鏈路管理協(xié)議 的功能 鏈路管理協(xié)議是為管理流量工程鏈路（ TELink）而開發(fā)的一種新技術。對于參數(shù)的設置和信息查 詢，媒介組件同外界通過不定長度的數(shù)組或字符串交換，這樣在形式上掩蓋了差異，保持了接口的統(tǒng)一性。這種技術基于ＣＯＭ ＯＲＰＣ協(xié)議 和消息隊列機制，自動把對該對象的訪問串行化了。每個協(xié)議模塊和通信媒介模塊均是一個單獨ＣＯＭ組件，通過接口和回調(diào)接口與鏈路調(diào)度模塊進行通信，鏈路管理模塊以總線方式實現(xiàn)對協(xié)議模塊和媒介模塊的管理。協(xié)議 1～ n 表示諸如基于 TCP 的協(xié)議、基于 UDP 的協(xié)議、半雙工高速短波協(xié)議以及將來擴展的各種不同協(xié)議，它們的管理同樣 14 由鏈路