【正文】 線 程一 次 讀 取 5 1 2 個 字節(jié)將 讀 入 的 數(shù) 據(jù) 存 到接 收 緩 沖 區(qū) 后 面順 序 查 找 包 頭 和 包尾是 否 找 到 包 頭和 包 尾取 出 包 頭 和 包 尾 之間 的 數(shù) 據(jù) ， 包 尾 之后 的 數(shù) 據(jù) 存 入 數(shù) 據(jù)緩 沖 區(qū)校 驗 接 收 數(shù) 據(jù)的 O R C 是 否 正 確查 看 數(shù) 據(jù) 包 類型線 程 終 止接 收 的 包 序 號是 否 所 期 望 的包 序 號 期 望 的 包 序 號 加1 ， 將 數(shù) 據(jù) 包 保 存并 進(jìn) 行 處 理包 序 號 是 否 等于 包 總 數(shù)發(fā) 送 應(yīng) 答 包是直 接 轉(zhuǎn) 發(fā) 回 發(fā) 送 端C H E C K 包是是 否 是 新 的 發(fā)送 事 務(wù)A R Q 記 數(shù) 是 否 等于 1 0否是 否 包 間 是 否 超 時取 出 應(yīng) 答 事 務(wù) I D 和包 序 號通 知 發(fā) 送 線 程 相 應(yīng)事 務(wù) 的 包 序 號A R Q 記 數(shù) 器 清 零 ，期 望 包 序 號 置 1否否否是是是數(shù) 據(jù) 包是 應(yīng) 答 包否 圖 接收線程流程圖 22 23 第 4 章 鏈路的管理、維護(hù)和調(diào)度 鏈路的管理、維護(hù)和調(diào)度是本設(shè)計的重點內(nèi)容之一，可從運行角度和維護(hù)測試角度分別考慮。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。與同一節(jié)點通信的過程中，有可能在不同的通信媒介和協(xié)議間切換。同時，鏈路管理層必須實時地獲得各條鏈路的運行狀態(tài)和當(dāng)前參數(shù)，如通斷情況、吞吐量等，以作出正確的調(diào)度決策。從維護(hù)測試角度，需要設(shè)置各條鏈路所涉及的協(xié)議參數(shù)和涉及通信媒介的參數(shù)；新節(jié)點必須能夠自動加入，成為任一節(jié)點的客戶端。 通信鏈路管理的方法與原則 傳輸鏈路協(xié)議向鏈路管理層反饋的信息 （ 1）定期鏈路通信質(zhì)量評估 每種通信方式的傳 輸鏈路協(xié)議會自動定期對預(yù)設(shè)的通信鏈路通信質(zhì)量進(jìn)行評估（類似自適應(yīng)通信中的質(zhì)量評估），并按通信質(zhì)量的高低排序，且向通信鏈路管理層提供一個鏈路通信質(zhì)量評估報告。這個評估報告是整個通信鏈路管理協(xié)議實施的基礎(chǔ)。我們采用的是每 2 小時評估一次。鑒于電離層的特性，一是在規(guī)定的時間進(jìn)行日夜常頻和 5 個備用頻率的更改（短波通信的頻率是白天高、晚上低）；二是在反射電離層對應(yīng)地帶的早上 06： 30至 08； 30 之間每半小時對所選定的 6 個信道評估一次 (這 2 個階段電離層變化劇烈、不穩(wěn)定 )。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。 （ 2）通信鏈路通信質(zhì)量的實時監(jiān)測 在信息傳輸時，傳輸鏈路協(xié)議會實時對鏈路的通信質(zhì)量進(jìn)行檢測。檢測的內(nèi)容主要包括：最近 5 個小時的平均信息吞吐量和最近 10 分鐘的平均信息吞吐量。這些檢測數(shù)據(jù)將為通信鏈路管理協(xié)議的決策提供實時的依據(jù)。 通信鏈路管理軟件 （ 1） 與應(yīng)用層的接口 應(yīng)用層各業(yè)務(wù)都需向通信鏈路管理層提供一個文件頭。文件頭中應(yīng)包括以下幾個內(nèi)容：文件流水號、接收方地址、文件等級、文件長度、簽收時間（報務(wù)員從文件收發(fā)室接到的文件的時間，也就是每份文件處理記時的開始時間）、特別說明（隨到隨發(fā)、處理 時間限制或指定通信方式）。 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。 當(dāng)報務(wù)員將一份待發(fā)文件輸入 PC 機（或控制器）后，鏈路管理協(xié)議會查看文件頭的特別說明，判別是否隨到隨發(fā)、是否有處理時間限制、是否指定了通信方式。若隨到隨發(fā)，則需判斷當(dāng)前正在處理的文件是否也是隨到隨發(fā)：如否，則中斷當(dāng)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(jìn)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）。若有特別的時間限制，則將該時間限制加入文件處理計算子函數(shù)中；且根據(jù)時間限制因子與文件等級因子的加權(quán)計算，對發(fā)送緩存區(qū)中待處理文件進(jìn)行排序。若指定了通信方式，則輪到處理該文件時切換到指定的通信方式。 若沒有特別說明，則將新文件加入發(fā)送緩存區(qū)。將文件流水號、接收方地址、文件等級、文件長度、簽收時間存入文件控制子函數(shù)，并根據(jù)時效因子與文件等級因子的加權(quán)計算，對緩存區(qū)中待處理文件進(jìn)行排序。 將文件流水號、接收方地址、文件等級、文件長度、簽收時間存入文件控制子函數(shù)。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(quán)）、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。 如不能在規(guī)定的時效內(nèi)處理完畢，通信鏈路管理層會根據(jù)設(shè)備的不同（有的工作站是PC 機或控制器直接控制通信設(shè)備，有的工作站間接控制設(shè)備）自動或提醒報務(wù)員切換通信鏈路。 切換通信鏈路首先根據(jù)時效性、費用等因素的加權(quán)運算，選擇最佳的通信方式。 假設(shè)現(xiàn)在選擇短波通信方式，鏈路管理層會要求短波通信子協(xié)議對預(yù)設(shè)的 5 個備用頻率進(jìn)行質(zhì)量 檢測，并根據(jù)檢測報告，自動或提醒報務(wù)員切換最佳通信鏈路。如最佳鏈路還不恩那個滿足要求，則按照文件控制子函數(shù)排列的順尋將發(fā)送暫存區(qū)的文件處理完畢。如最佳鏈路還不能滿足要求，則鏈路管理層會提示報務(wù)員輸入新的 5 個備用頻率或改選衛(wèi)星通信方式。如輸入新的備用頻率，則按前文的流程再執(zhí)行一遍。如改用衛(wèi)星通信方式，鏈路管理層會要求衛(wèi)星通信子協(xié)議對衛(wèi)星鏈路進(jìn)行檢測，如滿足要求，則按照文件控制子函數(shù)排列的順序?qū)l(fā)送的暫存區(qū)的文件處理完畢。如不滿足要求，則鏈路管理層會提示報務(wù)員切換到短波通信方式，并要求輸入新的頻率。 通過以上各 種處理后，還不能達(dá)到要求，鏈路管理層會提示報務(wù)員：無法完成任務(wù)， 25 要求其向上級請示待處理文件進(jìn)行修改。 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(jìn)行文件處理。但鏈路管理層具有‘盡可能快’的功能：一是可根據(jù)時效性、費用等因素的加權(quán)計算，選擇最佳的通信方式。二是每次定期鏈路通信質(zhì)量評估后，如在當(dāng)前通信方式下最佳鏈路非當(dāng)前通信鏈路，通信鏈路管理層會根據(jù)設(shè)備的不同（有的工作站是 PC 機或控制器直接控制通信設(shè)備，有的工作站間接控制設(shè)備）自動或提醒報務(wù)員切換通信鏈路。以便較快地處理完畢待發(fā)送的文件。三是根 據(jù)通信鏈路質(zhì)量實時檢測反饋的信息切換鏈路。如傳輸速率低于下次下限將考慮切換鏈路。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。如一幀的重傳次數(shù)超過規(guī)定的數(shù)目或傳輸?shù)乃俾实陀谝?guī)定的下限（此下限因通信方式的不同而不同。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。通信鏈路管理層會根據(jù)設(shè)備的不同（有的工作站是 PC 機或控制器直接控制通信設(shè)備，有的工作站間接控制設(shè)備）自動或提醒報務(wù)員切換通信鏈路。 多鏈路管理 鏈路管理層必須維護(hù)一張鏈路表，以記錄各條鏈路的情況 (如表 ) 表 鏈路管理表結(jié)構(gòu) 目的 ID 通信媒介 鏈路標(biāo)識 對應(yīng)目的地址 優(yōu)先級 鏈路狀態(tài) 000001 ‘U’ 0001 1 NO 目的ＩＤ是節(jié)點的全網(wǎng)唯一標(biāo)識，通信媒介用字符標(biāo)識，鏈路標(biāo)識是鏈路的唯一標(biāo)識。對應(yīng)目的地址為下一層 (特定通信媒介 )的地址：若基于ＵＤＰ／ＩＰ或ＴＣＰ／ＩＰ，則為ＩＰ地址；若基于短波或者別的通信媒介，則為在下一層約定的地址。優(yōu)先級表示與同一目的ＩＤ通信時優(yōu)先采用哪條鏈路。與同一節(jié)點間的鏈路可能有數(shù)條，它們互相獨立且對等，只是 優(yōu)先級不相同。鏈路狀態(tài)包括中止和激活兩種。中止?fàn)顟B(tài)指鏈路保持在偵聽?wèi)B(tài)，能接收數(shù)據(jù)幀并上報鏈路管理組件，而發(fā)送線程中止運行；激活狀態(tài)指兩節(jié)點在此鏈路上進(jìn)行通信。鏈路由中止?fàn)顟B(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(jìn)行握手等過程。 鏈路表包括了所有可能使用的鏈路，在本節(jié)點啟動時，只激活優(yōu)先級最高的鏈路。若優(yōu)先級最高鏈路無法激活，則激活次高的鏈路，以此類推，直到連接上。若激活了非最高優(yōu)先級鏈路，則保持高優(yōu)先級鏈路的 試圖連接狀態(tài) 。若均無法激活，則停止主動激活，等 待被動激活。在所有激活的鏈路上，服務(wù)器主動發(fā)出“心跳信號”，偵測鏈路狀態(tài)，包括鏈路是否中斷、心跳信號回應(yīng)時間等，并實時反映到鏈路表上。 26 本節(jié)點與主服務(wù)器 (即主節(jié)點 )和備份服務(wù)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。 總的來說，多鏈路接入已經(jīng)是企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)的普遍選擇，這就對實現(xiàn)多鏈路流量管理的設(shè)備提出了更高的要求： 實用性和先進(jìn)性 在滿足當(dāng)前的多種業(yè)務(wù)和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)需求的基礎(chǔ)上，盡可能采用更先進(jìn)成熟的接入 技術(shù)提供更高的數(shù)據(jù)傳輸能力，使整個系統(tǒng)具有良好的發(fā)展?jié)摿?，以適應(yīng)未來業(yè)務(wù)的發(fā)展和技術(shù)升級的需要。 安全可靠性 必須具有高可靠性。在采用硬件備份、冗余等可靠性技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用相關(guān)的軟件技術(shù)，能夠提供較強的管理機制、控制手段、事故監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)安全保密等技術(shù)措施，提高整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全可靠性。 靈活性與可擴展性 必須具有良好的擴展性。能夠根據(jù)將來信息化不斷深入發(fā)展的需要，方便地擴展網(wǎng)絡(luò)接入能力。 經(jīng)濟(jì)性 /投資保護(hù) 應(yīng)使資金的產(chǎn)出投入比達(dá)到最大值。能夠以較低的成本、較少的人員投入來維持系統(tǒng)運 轉(zhuǎn)，提供高效能與高效益。 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(fù)載的動態(tài)配置，鏈路故障的快速定位和先進(jìn)的分布式管理。 鏈路間切換 影響通信鏈路切換的因素 通信鏈路切換可通過人工強制執(zhí)行，也可由管理軟件自動執(zhí)行。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。不同的通信對象因雙方級別的高低、重要程度的差異或其他特殊原因（如設(shè)備故障、敵人的破壞、核爆炸、電子對抗等）能采取的共同的通信方式就有所差異 ； （ 2）用戶對所需傳輸文件時效性的要求。如軍隊要求：特級報 2 小時內(nèi)處理完畢；加 27 急報 4 個小時內(nèi)處理完畢；急報 12 小時內(nèi)處理完畢；短消息隨到隨發(fā)，一般 15 分鐘內(nèi)處理完畢。有時根據(jù)實際情況會進(jìn)一步規(guī)定某份報文的處理時間。對于報文來說，雖然在要求的期限內(nèi)完成傳輸就可以了，但實際上還是越快越好； （ 3）工作站采用的各種通信方式中各項通信鏈路的傳輸能力。通信鏈路的傳輸能力包括最近 5 小時的平均信息吞吐量和最近 10 分鐘的平均吞吐量； （ 4）待傳輸?shù)男畔㈤L度。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。對于某些用戶來說，這可能是一個重要的因素； （ 7）其他因素。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。 對于不同的用戶，以上各因素的重要程度不一樣。這將對鏈路管理的判決產(chǎn)生影響。因此我們的軟件能靈活的修改各因素的加權(quán)因子，以選擇最符合用戶要求的通信鏈路。 鏈路間切換方法 在與一個節(jié)點通信的過程中，當(dāng)主用鏈路 (優(yōu)先級高 )斷鏈或擁塞時，必須自動切換到備用鏈路上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，稱為自適應(yīng)切換；亦可禁止自適應(yīng)切換而由上層控制，稱為非自動切換。在許多網(wǎng)絡(luò)中，父節(jié)點備用鏈路通常是公用的，無法由某兩個節(jié)點永久占用，只能在需要時申請激活。 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(jìn)行通信。分五種情況討論： (１ )網(wǎng)絡(luò)層交給鏈路層一系列待發(fā)送消息，此消息結(jié)構(gòu)中包含了目的Ｉ Ｄ。鏈路層通過鏈路列表找到此目的ＩＤ對應(yīng)的已經(jīng)激活的鏈路中優(yōu)先級最高者進(jìn)行通信。 (２ )當(dāng)正在通信的鏈路中斷時，保持該鏈路的試圖連接狀態(tài)。激活優(yōu)先級次之的鏈路，若無，則再次之 (此鏈路應(yīng)在切換鏈路集內(nèi) )。如果沒有鏈路可以被激活，則認(rèn)為通信中斷；若激活低優(yōu)先級鏈路，則從未被ＡＣＫ的消息開始發(fā)送。 (３ )在通信中，高優(yōu)先級的鏈路被激活時，中斷正在使用的鏈路，轉(zhuǎn)移到高優(yōu)先級的鏈路上，從未被ＡＣＫ的消息開始發(fā)送。 (４ )未在通信中的鏈路中斷時 (由心跳信號偵測得知 )，保持該鏈路試圖連接狀態(tài)，激活優(yōu)先級次之的鏈路，若無， 則再次之 (在切換鏈路集內(nèi) )。如果沒有鏈路可以被激活，則認(rèn)為通信中斷。 28 (５ )未在通信中，高優(yōu)先級的鏈路被激活時，中斷低優(yōu)先級鏈路。如圖 所示 當(dāng) 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(rèn) ？等 待 當(dāng) 前 消 息 傳完能 否 激 活 ？低 優(yōu) 先 級 通 信跳 到 恢 復(fù) 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(fù)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(fù)。向上層提供的非自動切換接口提供三個功能：ａ、激活某條鏈路；ｂ、將當(dāng)前通信切換至某條鏈路；ｃ、中止 (ｄｉｓａｂｌｅ )某條鏈路。在產(chǎn)生通信動作前，上層可以指定目前激活的鏈路 (同時中止其它鏈路，使激活鏈路數(shù)保持在１ )； 如果不能激活指定鏈路，則報告到上層，由上層繼續(xù)進(jìn)行調(diào)度。激活鏈路只有一條，有通信動作產(chǎn)生時，鏈路層自然采用這條鏈路進(jìn)行通信。如果需要從鏈路Ａ切換到鏈路Ｂ，上層必須先激活鏈路Ｂ，此時有Ａ／Ｂ兩條鏈路激活。但是通信仍在鏈路Ａ進(jìn)行；然后上層將當(dāng)前通信切換至鏈路Ｂ；鏈路管理層待上條消息發(fā)送成功或失敗后，再切換至鏈路Ｂ；最后上層ｄｉｓａｂｌｅ鏈路Ａ，使激活鏈路仍然只保持一條。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(jìn)行干預(yù)，保證了數(shù)據(jù)的安全性。如圖 所示 29 是 否 激 活 成 功與 上 層 控 制 接 口 在 A 鏈 路通 信激 活 B 鏈 路是 否 有 消 息 等 待A C K等 待 該 消 息 A C K在 B 鏈 路 通 信丟 失 消 息重 入 消 息隊 列終 止 B 鏈 路否是激活失敗切換鏈路A/B 圖 鏈路非自動切換流程圖 節(jié)點動態(tài)加入 新的節(jié)點希望成為某節(jié)點的子節(jié)點時，配置與該節(jié)點 (服務(wù)器 )之間的鏈路，并向該節(jié)點發(fā)出加入申請幀，等待對方回傳，從回傳信息中判斷對方是否允許本節(jié)點加入。與服務(wù)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。 本節(jié)點收到新的客戶端加入本網(wǎng)絡(luò)的申請幀時，由服務(wù)器操作員審核是否允許該客戶端加入。若允許，從申請幀中獲得與該節(jié)點間所有鏈路的信息寫入鏈路表，并把對方發(fā)送申請幀所使用的鏈路設(shè)為激活狀態(tài)，然后發(fā) ?quot。成功 應(yīng)答幀至該節(jié)點，至此， 即加入了一個新的子節(jié)點。若未通過審核，則發(fā)送 失敗 應(yīng)答幀至該節(jié)點。 30 結(jié) 論 本系統(tǒng)的優(yōu)點在于： (１ )基于超鏈思想，對點到點的多種類型鏈路、多條鏈路進(jìn)行統(tǒng)一管理，使具體通信事務(wù)不必關(guān)心鏈路的調(diào)度；對外接口簡單，易于二次開發(fā)； (２ )基于ＣＯＭ技術(shù)和ＯＰＣ規(guī)范設(shè)計思路，把協(xié)議、媒介驅(qū)動、鏈路管理作為獨立的組件，使系統(tǒng)的可擴展性大大增強，可以在基本不改變其他要素的情況下，獨立地升級或增加協(xié)議或媒介驅(qū)動協(xié)議，系統(tǒng)的靈活性和適用范圍大大增加。 本系統(tǒng)借鑒 OPC 規(guī)范，基于 COM 技術(shù)，在多協(xié)議、多通信媒介上進(jìn)行鏈路管 理和調(diào)度的解決方案，并給出了具體實現(xiàn)。既保證了正常情況下有較高的通信效率，又保證了在惡劣環(huán)境下能保證基本的通信，因此實現(xiàn)了依賴單一通信媒介難以達(dá)到可靠性的要求。 31 參考文獻(xiàn) [1] Young,P,Mouldin, connected survivable work architectures for dynamic ,on the move , tactical environments .Military Communications conference, 93. 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