基于分層分域的戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究

云 超，魯 航，黃立剛，蔣攀攀，鄭 騰，錢一鳴

(中國人民解放軍63891部隊，河南 洛陽 471000)

0 引言

信息化條件下，制信息權(quán)已成為戰(zhàn)爭勝負(fù)的關(guān)鍵所在，有效的指揮控制必然要求信息的高效獲取、可靠傳遞、高效處理、及其分發(fā)，信息的傳遞與分發(fā)作為中間環(huán)節(jié)顯得尤為重要。戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)作為戰(zhàn)場上互聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò)，能夠為作戰(zhàn)部隊之間提供無縫連接，并將戰(zhàn)場上態(tài)勢感知信息、指揮控制信息無縫融合[1]。

戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)根據(jù)其隸屬關(guān)系和指揮需求，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，根據(jù)其上下級隸屬關(guān)系其結(jié)構(gòu)也突出分層結(jié)構(gòu)[1]。戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具有動態(tài)隨遇接入和高機(jī)動特點，而傳統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)很難適應(yīng)戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)的發(fā)展需求，針對上述問題本文提出了基于分層分域的戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將其分為多個層(如骨干層+接入層)，不通層采用不同技術(shù)體制，每個層還可分為若干域，通過分層分域的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更好實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的運行與管理，提升了整個網(wǎng)絡(luò)的運行管理效率，更加適應(yīng)未來戰(zhàn)場環(huán)境下戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的高效使用與管理要求。

1 戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)以互聯(lián)網(wǎng)和自組網(wǎng)為基礎(chǔ)，基于路由器和戰(zhàn)術(shù)多網(wǎng)網(wǎng)關(guān)(TMG)，并采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，把不同種類的戰(zhàn)術(shù)電臺進(jìn)行無縫連接，為作戰(zhàn)部隊不同平臺單元之間提供一個可靠、穩(wěn)定、安全的通信網(wǎng)絡(luò)，為戰(zhàn)場環(huán)境中指揮控制信息的上傳下達(dá)提供通信保障[3]。

1.1 概述

戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)就是在戰(zhàn)術(shù)一級構(gòu)成的互聯(lián)網(wǎng)，與當(dāng)前民用領(lǐng)域非常成熟的國際互聯(lián)網(wǎng)，又稱因特網(wǎng)(Internet)技術(shù)同源，但其應(yīng)用廠所不同。技術(shù)同源是指戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議體制基本來源于商用互聯(lián)網(wǎng)，它基本沿用了Internet的網(wǎng)際協(xié)議(internet protocol，IP)整體架構(gòu)，將其進(jìn)行適當(dāng)裁剪而成；應(yīng)用場合上，戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)屬于一種專業(yè)網(wǎng)絡(luò)，主要應(yīng)用于戰(zhàn)場，而因特網(wǎng)是一種通用、開放的網(wǎng)絡(luò)[1]，戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)能夠滿足未來數(shù)字化戰(zhàn)場多層次、多模式、廣覆蓋的通信需求，為戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)單元提供有力的通信保障和高效的戰(zhàn)場感知能力[2]。

1.2 功能特點

戰(zhàn)場環(huán)境下部隊通常處于機(jī)動狀態(tài)下，敵我雙方地理位置隨時間快速變化，區(qū)域界限模糊，從而要求戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)在強(qiáng)對抗戰(zhàn)場環(huán)境下快速展開并開通，進(jìn)而保障戰(zhàn)場態(tài)勢信息的實時共享，其主要功能和特點如下：

1.2.1 主要功能

戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)主要功能如下[2]：

1)能夠提供戰(zhàn)場環(huán)境下態(tài)勢信息共享，為戰(zhàn)場態(tài)勢信息提供快速、可靠的上傳和下發(fā)鏈路；

2)網(wǎng)絡(luò)中各個用戶單元之間能夠互聯(lián)互通，各用戶單元能夠?qū)崿F(xiàn)無縫連接；

3)網(wǎng)絡(luò)具備管理功能、安全防護(hù)、抗毀能力；

4)網(wǎng)絡(luò)滿足部隊快速機(jī)動的要求，能夠?！皠又型ā蹦芰?。

1.2.2 主要特點

戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)主要特點如下[3]：

1)各子系統(tǒng)具有良好的互聯(lián)互通能力，各通信子網(wǎng)通過統(tǒng)一的通信接口和接口協(xié)議，進(jìn)而實現(xiàn)互聯(lián)互通；

2)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活、易于擴(kuò)展，適用于快速變化的拓?fù)洌?/p>

3)網(wǎng)絡(luò)具有良好的魯棒性和安全性，為適應(yīng)惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境，戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)還需具備抗干擾、防入侵的安全防護(hù)措施。

4)具備快速部署能力，支持各通信節(jié)點之間的高速機(jī)動，這要求戰(zhàn)場通信能夠支持節(jié)點間的移動性，是得各通信節(jié)點具備移動性，能夠進(jìn)行“動中通”。

1.3 發(fā)展趨勢

經(jīng)過多年的研究建設(shè)，美軍的戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)得到實戰(zhàn)的檢驗，截至到2021年年底，美軍已建設(shè)了聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)(JTRS)、戰(zhàn)術(shù)級作戰(zhàn)人員信息網(wǎng)(WIN-T)等系統(tǒng)并將其成功運用到實戰(zhàn)當(dāng)中。以上計劃正在以增量集的方式進(jìn)行推進(jìn)，并通過不斷迭代升級進(jìn)一步發(fā)展完善。為適應(yīng)未來戰(zhàn)爭的需求，美軍相繼出臺了相關(guān)研究開發(fā)計劃(如綜合戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)ITN計劃、CS能力集計劃等)，這些計劃的實施代表了戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)最新的發(fā)展方向[4-5]。

2 戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對于保證其提供高質(zhì)量、可靠、穩(wěn)定的通信服務(wù)起到了至關(guān)重要的作用，其架構(gòu)的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的整體性能，網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)組織運行的基礎(chǔ)，它決定了整個網(wǎng)絡(luò)運行的復(fù)雜度、魯棒性和兼容性[6]?；诜謱臃钟虻膽?zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包含了層和域的兩個概念：層是指按照一定的原則，如網(wǎng)絡(luò)類型、指揮關(guān)系和區(qū)域位置等進(jìn)行的層次劃分，根據(jù)戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)可將其分為骨干層和接入層，亦可分為：上層、中層和底層(又稱骨干層、接入骨干層和底層接入層)；域是指地域分布比較接近的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的集合。

戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)通常包含4種基本的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：1)中心控制式；2)分層中心控制式；3)完全分布控制式；4)分層分布控制式[3]?；趹?zhàn)術(shù)通信背景下的網(wǎng)絡(luò)不易更適合采用集中式的控制結(jié)構(gòu)，因此，戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)通常采用分布式控制架構(gòu)(即后兩種方式)：完全分布控制式和分層分布控制式。

2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分類

戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)要求通信組網(wǎng)絡(luò)具備足夠的動態(tài)性和抗毀性，無線組網(wǎng)體制中，Ad-hoc技術(shù)以及Mesh技術(shù)廣泛應(yīng)用于軍用、專用領(lǐng)域。Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)和Mesh網(wǎng)絡(luò)都采用分布式、自組織、自愈合方式，網(wǎng)絡(luò)能力和特征在很大程度上互相重疊。

1)完全分布式架構(gòu)：完全分布式架構(gòu)的特點是所有的節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)控制、路由選擇和流量管理等方面是平等的，通常從源節(jié)點到目的節(jié)點存在多條路徑，能夠較好的實現(xiàn)負(fù)載平衡和最優(yōu)路由選擇[3]。完全分布式架構(gòu)適用于構(gòu)建中小型(節(jié)點數(shù)量較少)網(wǎng)絡(luò)。

2)分層分布式架構(gòu)：分層分布式架構(gòu)中網(wǎng)絡(luò)分為群(又稱“域”)，每個群由一個群首和若干群成員組成，群首負(fù)責(zé)群間業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)，分層分級結(jié)構(gòu)又分為單頻分層和雙頻分層兩種結(jié)構(gòu)[4]。例如，在戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)中美軍使用NTDR電臺組網(wǎng)時，采用的就是雙頻分層結(jié)構(gòu)[5]。

2.2 典型架構(gòu)分析

Mesh網(wǎng)絡(luò)由于其構(gòu)造準(zhǔn)靜態(tài)的特征，適合用于在骨干側(cè)提供可靠接入鏈路；Ad-hoc由于其動態(tài)特性，可以用于子網(wǎng)側(cè)構(gòu)造隨機(jī)性強(qiáng)，移動性強(qiáng)的小規(guī)模無線網(wǎng)絡(luò)。

1)Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：Mesh網(wǎng)絡(luò)(wireless mesh networks，又稱“無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)”)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自組織、自愈合的動態(tài)配置，并保持自組網(wǎng)的連通性。Mesh網(wǎng)絡(luò)由兩種節(jié)點組成[6-7]：Mesh路由器和Mesh客戶端。除了網(wǎng)關(guān)/橋函數(shù)的路由功能外，網(wǎng)格路由器還包含支持網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的附加路由功能，Mesh網(wǎng)絡(luò)的典型架構(gòu)如圖1所示。

圖1 Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖

Mesh網(wǎng)絡(luò)主要特點[8-10]：1)融合了移動自組網(wǎng)和無線局域網(wǎng)的優(yōu)點；2)結(jié)構(gòu)靈活，易于擴(kuò)展；3)快速部署和安裝；4)有多條并行鏈路，具有較強(qiáng)的健壯性；5)通過多條接力傳輸能夠提高通信距離，實現(xiàn)超視距傳輸。

2)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：無線移動自組織網(wǎng)絡(luò)(Mobile Ad-hoc Network，MANET)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示，與通常的網(wǎng)絡(luò)相比，MANET具有自組織、動態(tài)拓?fù)?、?jié)點對等、多跳通信、扁平網(wǎng)絡(luò)等特點。

圖2 Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖

Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)主要特點[6]：(1)分布性、無中心；(2)自組織、自愈合；(3)動態(tài)拓?fù)洌?4)多跳路由；(5)網(wǎng)絡(luò)中鏈路容量動態(tài)變化。

3)混合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：目前主流戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，規(guī)模較大的戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)通常采用分層分布式結(jié)構(gòu)，而層和域的劃分與管理通常與作戰(zhàn)單元相適應(yīng)，不同域節(jié)點之間的通信通常借助于群間網(wǎng)關(guān)的轉(zhuǎn)發(fā)來實現(xiàn)[3]。

聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)(joint tactical radio system，簡稱JTRS)通過構(gòu)建模塊化、多波段、多模式的MANET網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)基于IP的戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)[11-12]，JTRS混合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 JTRS混合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖

JTRS網(wǎng)絡(luò)是一個混合網(wǎng)絡(luò)，采用Ad-hoc技術(shù)實現(xiàn)了局部子網(wǎng)內(nèi)部的靈活、機(jī)動的自組織、自愈合的戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)(如WNW子網(wǎng)、SRW子網(wǎng)等)；采用無線Mesh技術(shù)將各種異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)按照分層分簇的形式連接到一起，形成柵格化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，骨干網(wǎng)負(fù)責(zé)大容量、廣域的數(shù)據(jù)傳輸，次級骨干網(wǎng)負(fù)責(zé)區(qū)域的寬帶數(shù)據(jù)傳輸，子網(wǎng)則保證末端的戰(zhàn)術(shù)級網(wǎng)絡(luò)連接[13-16]。

戰(zhàn)術(shù)級作戰(zhàn)人員信息網(wǎng)(WIN-T，warfighter information network-tactical)[17]系統(tǒng)地面層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖4所示，美陸軍將WIN-T系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為三層：師/旅網(wǎng)絡(luò)(上層)、營/連網(wǎng)絡(luò)(中層)和排-班-單兵網(wǎng)絡(luò)(下層)。

圖4 WIN-T系統(tǒng)地面層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖

3 分層分域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)

針對組織架構(gòu)復(fù)雜、節(jié)點規(guī)模大、路由協(xié)議開銷大、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?、業(yè)務(wù)類型多等特點的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，需要從信道復(fù)用技術(shù)、跨層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議等方面突破基于分層分域架構(gòu)下無線通信的關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)混合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的無縫融合、順暢通信、抗毀自愈。在分層分域的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，采用了Ad-hoc技術(shù)與Mesh技術(shù)相結(jié)合的分層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造方式，可以適應(yīng)多變的戰(zhàn)術(shù)環(huán)境，并提供一個兼具彈性能力和健壯性的大規(guī)模廣覆蓋的自組織網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。該架構(gòu)下需要解決的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：1)多維多址的信道復(fù)用技術(shù)；2)跨層彈性路由的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；3)無線路由協(xié)議。

3.1 多維多址的信道復(fù)用技術(shù)

在高密度場景中，由于帶寬資源的受限，一般的時分多址(TDMA)系統(tǒng)中其單一多址方式已經(jīng)不足以支撐大規(guī)模節(jié)點的數(shù)據(jù)并發(fā)，因此就要求鏈路層協(xié)議在多個資源角度采用復(fù)合手段來擴(kuò)充系統(tǒng)容量。采用多通道方案，即能夠在時間—頻率—天線等多個維度上同時提供鏈路層協(xié)議的多址能力，從而大大提升通信系統(tǒng)的接入容量。

3.1.1 通道并發(fā)與頻率捷變技術(shù)

針對高帶寬和抗干擾并存的需求，簡單的頻譜擴(kuò)展方案勢必會和復(fù)雜的頻譜環(huán)境構(gòu)成矛盾。為了追求更高的業(yè)務(wù)速率，可以在現(xiàn)有系統(tǒng)的天線維度和頻率維度上進(jìn)行通道數(shù)量擴(kuò)展。在帶寬層面，這種方案提高了系統(tǒng)的并發(fā)度和分集度；在抗干擾層面，利用頻道捷變技術(shù)的多信道方案可以靈活對抗實時干擾。

3.1.2 動態(tài)多信道技術(shù)

采用動態(tài)多信道技術(shù)和跨層資源調(diào)度機(jī)制，結(jié)合先進(jìn)的時頻感知、復(fù)用技術(shù)將通信協(xié)議棧和環(huán)境(頻譜資源、合作者、競爭者)進(jìn)行深度整合，減少了各層獨立設(shè)計帶來的通信冗余，提高了協(xié)議棧的效率和能力。

動態(tài)多信道技術(shù)的主要優(yōu)勢包含：1)采用多信道方案增強(qiáng)數(shù)據(jù)并行傳輸能力；2)采用多維分集提高業(yè)務(wù)的端到端到達(dá)率；3)采用信道捷變提高了干擾場景、富噪場景下系統(tǒng)的健壯性；4)采用分布式動態(tài)TDMA協(xié)議對時頻資源進(jìn)行高效利用。

3.1.3 動態(tài)路由協(xié)議跨層設(shè)計

在高密度場景中，由于帶寬資源的受限，一般的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)單一多址方式已經(jīng)不足以支撐大規(guī)模節(jié)點的數(shù)據(jù)并發(fā)。這就要求鏈路層協(xié)議在多個資源角度采用復(fù)合手段來擴(kuò)充系統(tǒng)容量。采用動態(tài)路由協(xié)議跨層設(shè)計方案，如圖5所示，在時間—頻率—天線等多個維度上同時提供鏈路層協(xié)議的多址能力，從而大大提升通信系統(tǒng)的接入容量。

圖5 動態(tài)路由跨層設(shè)計

綜上采用通道并發(fā)與頻率捷變技術(shù)、動態(tài)多信道技術(shù)、動態(tài)路由協(xié)議跨層設(shè)計相結(jié)合的MAC層技術(shù)體制，可以在時間-頻率-天線3個維度對信道資源進(jìn)行整合與復(fù)用，大大加深了鏈路層資源池的廣度和深度，同時也有效的提升了資源復(fù)用的靈活性。

3.2 跨層彈性路由的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

大規(guī)模的自組網(wǎng)參與節(jié)點數(shù)眾多，傳統(tǒng)路由協(xié)議僅在各自單層獨自實現(xiàn)路由發(fā)現(xiàn)、維護(hù)、查詢等功能，帶來開銷大、收斂速度慢、時延長等問題，無法應(yīng)用于大規(guī)模動態(tài)網(wǎng)絡(luò)中。

傳統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)路由架構(gòu)無法適用于快速移動的戰(zhàn)術(shù)無線環(huán)境，因此，針對基于分層分域架構(gòu)下的戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)必須設(shè)計跨層彈性路由架構(gòu)，其跨層路由架構(gòu)如圖6所示，將路由協(xié)議分散到各個層當(dāng)中，充分共享利用網(wǎng)絡(luò)底層的信息，將自組網(wǎng)的MAC層和路由層進(jìn)行一體化設(shè)計，MAC層多址協(xié)議負(fù)責(zé)實現(xiàn)鄰居發(fā)現(xiàn)、骨干選擇、拓?fù)渥兓瘡椥杂|發(fā)等機(jī)制；路由層負(fù)責(zé)路由洪泛、路由選擇的功能，從而實現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)、低開銷、大規(guī)模組網(wǎng)的路由功能。

圖6 跨層彈性協(xié)作路由架構(gòu)

3.2.1 跨層動態(tài)骨干網(wǎng)構(gòu)造算法

無線路由的核心是在大規(guī)模節(jié)點網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)造骨干網(wǎng)，骨干的選擇必須滿足最小覆蓋全網(wǎng)，最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量條件，采用基于連通圖理論研究跨層動態(tài)骨干網(wǎng)構(gòu)造算法，并融合MAC層信令解決分布式、快速、高效骨干選擇，從而實現(xiàn)跨層動態(tài)骨干網(wǎng)構(gòu)建。

3.2.2 快速路由選擇技術(shù)

自組網(wǎng)中的路由是典型的多鏈路多速率路由選擇問題，通過研究基于媒體占用時間度量的快速路由選擇技術(shù)，進(jìn)而解決在大量多跳多速率的端到端路徑中快速選擇一條網(wǎng)絡(luò)吞吐量大、時延最小的最優(yōu)路徑問題，從而實現(xiàn)快速路由選擇。

3.2.3 基于模糊視覺效應(yīng)的路由更新算法

在保證路由收斂速度的前提下，減少路由洪泛的開銷，研究基于模糊視覺效應(yīng)的路由更新算法，進(jìn)而降低路由更新分組洪泛的距離，減小全網(wǎng)因路由變化更新帶來的負(fù)載上升的問題，從而實現(xiàn)路由的快速更新。

3.3 無線路由協(xié)議

戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)中全局網(wǎng)絡(luò)IP層路由協(xié)議采用了鏈路狀態(tài)協(xié)議OSPF，在該協(xié)議中，一旦節(jié)點的相鄰鏈路狀態(tài)發(fā)生變化，就需要將更新后的鏈路狀態(tài)信息LSU進(jìn)行全網(wǎng)洪泛。ROSPF協(xié)議是對OSPF在無線上的應(yīng)用改進(jìn)，實現(xiàn)將所有節(jié)點映射到IP層，參與全局網(wǎng)絡(luò)IP路由，同時又控制洪泛的范圍，降低開銷，將子網(wǎng)內(nèi)的路由交給子網(wǎng)內(nèi)聯(lián)路由自行決策。

3.3.1 路由過程

中層網(wǎng)絡(luò)(如美軍中層WNW電臺網(wǎng)絡(luò)或ANW2電臺網(wǎng)絡(luò))在子網(wǎng)之間以及參與全局路由時采用基于IP尋址的OSPF路由協(xié)議來實現(xiàn)與全網(wǎng)的互聯(lián)互通，但是子網(wǎng)內(nèi)部(WNW或ANW2)的節(jié)點同時又參與子網(wǎng)內(nèi)部的路由來進(jìn)行多跳中繼，于是需要將兩種路由協(xié)議進(jìn)行分工，普通的WNW節(jié)點優(yōu)先參與子網(wǎng)內(nèi)部二層路由，在IP層的全局路由則進(jìn)行簡化。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖7所示，子網(wǎng)1與子網(wǎng)2之間通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點1和網(wǎng)關(guān)節(jié)點7進(jìn)行連接。子網(wǎng)1的節(jié)點12到子網(wǎng)2的節(jié)點10之間的路由過程如下：

圖7 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1)節(jié)點12在子網(wǎng)路由表查找節(jié)點10的地址，發(fā)現(xiàn)節(jié)點10不在自身子網(wǎng)1內(nèi)；

2)節(jié)點12將下一跳IP地址發(fā)送網(wǎng)關(guān)節(jié)點1；

3)網(wǎng)關(guān)節(jié)點1查找IP路由表，將下一跳地址設(shè)置為節(jié)點2；

4)節(jié)點2依次轉(zhuǎn)發(fā)至節(jié)點3至節(jié)點7；

5)網(wǎng)關(guān)節(jié)點7發(fā)現(xiàn)節(jié)點10在其自身子網(wǎng)2內(nèi)，使用兩層子網(wǎng)內(nèi)部路由，將數(shù)據(jù)包經(jīng)節(jié)點9轉(zhuǎn)發(fā)至節(jié)點10。

3.3.2 洪泛控制

無線OSPF協(xié)議為節(jié)約開銷，對OSPF協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)。在洪泛時子網(wǎng)內(nèi)部的節(jié)點不參與洪泛，只需接收本子網(wǎng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點的廣播分組，得到網(wǎng)內(nèi)其他節(jié)點的地址。網(wǎng)關(guān)節(jié)點的LSA將自身子網(wǎng)內(nèi)的其他節(jié)點的地址以虛擬拓?fù)溆成涞男问揭徊V播出去。如圖7網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所示，當(dāng)子網(wǎng)內(nèi)部節(jié)點發(fā)生鏈路狀態(tài)變化，但不影響與網(wǎng)關(guān)的連接時，網(wǎng)關(guān)節(jié)點的洪泛內(nèi)容不變；當(dāng)子網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生節(jié)點上線或下線時，網(wǎng)關(guān)節(jié)點更新LSA報文內(nèi)容，新增或刪除對應(yīng)的節(jié)點，而后洪泛全網(wǎng)；子網(wǎng)1的網(wǎng)關(guān)接收到其他網(wǎng)關(guān)節(jié)點的LSA廣播時，不對其所在子網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)。

3.3.3 子網(wǎng)間路由抽象

網(wǎng)關(guān)節(jié)點在向全網(wǎng)廣播其自身域的信息時，需要將其所在子網(wǎng)的所有節(jié)點的地址一并廣播出去，供其他全局節(jié)點使用，需要對子網(wǎng)內(nèi)部的拓?fù)溥M(jìn)行虛擬映射，虛擬映射的原則是將子網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點間的拓?fù)涑橄鬄榕c網(wǎng)關(guān)的一跳拓?fù)洹?/p>

子網(wǎng)間的路由抽象后網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖8所示，在ROSPF協(xié)議上，各節(jié)點判斷相互間的連接關(guān)系。子網(wǎng)內(nèi)部節(jié)點都是跟網(wǎng)關(guān)節(jié)點一跳直連，子網(wǎng)間都通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點多跳中繼。子網(wǎng)內(nèi)部按照二層子網(wǎng)鏈路狀態(tài)運行路由。

圖8 抽象后網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語

針對大規(guī)模、復(fù)雜動態(tài)、強(qiáng)對抗特性的戰(zhàn)場環(huán)境需求，為解決戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在頻譜受限、干擾環(huán)境復(fù)雜等問題，本文提出了一種基于Ad-hoc技術(shù)與Mesh技術(shù)相結(jié)合的分層分域的戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，并采用一體化的自組網(wǎng)跨層協(xié)議體制，即上層采用Mesh構(gòu)建骨干網(wǎng)，下層采用Ad-hoc構(gòu)架接入網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合了Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)和Mesh網(wǎng)絡(luò)各自的優(yōu)點，從而適應(yīng)多變的戰(zhàn)術(shù)環(huán)境，并兼顧通信距離、容量和移動性，進(jìn)而提供一個具備彈性能力和兼顧健壯性的大規(guī)模廣覆蓋的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這種混合架構(gòu)更加適合未來基于戰(zhàn)場環(huán)境下戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求，通過采用分層分域的戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，能夠更好地實現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)在戰(zhàn)場環(huán)境下的綜合使用效能。