CN102377473B - 卫星移动通信网的网控中心 - Google Patents
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Abstract
一种卫星移动通信网的网控中心基准系统，其硬件架构包括计算机、网卡和HUB，计算机通过网卡和HUB连接，进而连接接入HUB的所有网络；所述网卡设置成混杂模式；软件架构包括信息截获/转发子系统；数据存储子系统；实时监测子系统；人机控制子系统和后台分析辅助软件子系统。本系统的特点包括：信息内容分析；实时的特性；在人员不在的时候，起用存储功能；在分析软件的辅助下，可同时开发了多个该地面应用系统的设备软件模拟器；分析软件可以将消息中转到外网；在网控系统内部也可模拟网控中心的各个模块；提供了一个截获软件的通用结构。
Description
技术领域
本发明属于卫星通信系统中的一种开发测试技术，具体是一种卫星移动通信网的网控中心。
背景技术
新一代卫星移动通信网在兼容原有应用系统的基础上，进一步增强系统的保障能力，系统采取了星上和地面的多项改进措施。NOC、MSW、DBW、NCP、ACS、SMS、SMC、KDM、RA、NIA、NSA、IDS这些软件模块作了大量的修改和全新研制，同时模块之间的信息交互变得更为复杂和频繁。在新一代网控中心的研制中，项目实际的工作量逐渐变得非常巨大，功能更加复杂、控制项目剧增、通信方式多样化、管理方式多样性，以及由此引起的开发人员投入人数也随之增加。
以上这些情况，在实际的开发、调试、集成、测试、运用阶段产生了很多的错误原因难以迅速定位，系统很难在量的增量发展中产生同样的质的增量。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种卫星移动通信网网控中心基准系统，本系统也贯彻软件工程化思想和模块化开发管理以及面向对象的开发模式。
本发明的目的是为了加快网控系统的开发、实时监测开发效果、加强业务流程检测、迅速分析网络流量、快速定位错误根源、合理进行单元集成、方便功能和性能测试，同时为研制实际设备和开发模拟器提供可靠的实时信息，提供智能化测试和运行情况选择性存储，方便系统分析和重演。
本发明是通过软件实现，在计算机，网卡，HUB连接的硬件支持下，通过把网卡设置成混杂模式，监听所有TCP\IP协议信息，同时过滤其他协议信息。
具体技术方案如下：
一种卫星移动通信网的网控中心基准系统，本系统的硬件架构包括计算机、网卡和HUB，计算机通过网卡和HUB连接，进而连接接入HUB的所有网络；所述网卡设置成混杂模式；
本系统包括：信息截获/转发子系统；数据存储子系统；实时监测子系统；人机控制子系统和后台分析辅助软件子系统；
1)所述信息截获/转发子系统：利用网络嗅探技术对接入网控中心的网络进行数据截获的功能；
并在人机控制子系统的参与下，对本子基准系统进行过滤规则设置、转发方式设置，在过滤规则和转发方式启作用的条件下，进行消息的转发；
2)所述数据存储子系统：本子系统由大型数据库来支撑，对网控中心内部的信息进行集中完全存储；
在人机控制子系统的参与下，本子系统分别对信息截获/转发子系统和数据存储子系统进行数据传输和存储的控制；
3)所述后台分析辅助软件子系统：本子系统是根据各种需求对数据库系统中的素材即时进行分析处理；或者建立多套备份系统；或者在不同的显示终端进行可选择时间段的状态重演；或者对各个要求的指标值进行统计结果反映给人机控制子系统进行干涉政策；或者素材转移到其他的存储介质进行转移处理；
4)所述实时监测子系统：本子系统实时监测网络中各个网控中心设备的状态、消息的数量和网络的流量；监测的内容和获取的途径都由人机控制子系统的控制来选择实现；
5)所述人机控制子系统：本子系统对其他四个系统进行参数、方式、途径等属性进行设置；
对于后台分析辅助软件子系统中各种分析结果，按照自动化政策的干涉，或者人为设置干涉政策；综合分析结果以后，对实时监测子系统、数据存储子系统、信息截获/转发子系统进行政策性干涉。
通过人机控制子系统的设置，信息截获/转发子系统对截获的信息做统计和功能性标志。
所述数据存储子系统中，
传输控制是网络UDP传输模式，或者网络数据库客户/服务器模式的传输技术；
存储控制是在数据库模块或者转发模块上进行受控；控制方式包括：内容选择性控制、设备选择性控制、存储位置选择性控制和内容标签性属性控制。
所述实时监测子系统中，监测方式包括：
a)接收信息截获/转发子系统的主动上报；或者主动查询信息截获/转发子系统，然后对方应答；
b)通过读取数据存储子系统的数据，或者由数据存储子系统上报的数据信息来进行状态的获取。
所述人机控制子系统中，进行属性设置是通过网络报文的形式实现：通过应答机制，迅速控制其它四个系统的工作。
所谓网络嗅探技术，是通过技术手段将本计算机所连接的网络交换设备所转发的数据进行截获，上交应用层程序进行处理，可对网络数据进行分析、统计、伪装、虚拟应答等工作；
截获网络数据封包的方法有三种：一是将网卡设为混杂模式，这样就可以监视到局域网上所有的数据包；二是HOOK目标进程的发送和接收的API函数；第三种方法是自己实现一个代理的DLL.我在这里采用的是第一种方法，因为网控中心的数据交换方式比较多样，包括TCP\IP协议的多层协议，所以对所有数据进行截获，并且对已有连接设备进行分析，配合自己制定的接收处理规则(设置完成以后放于内存)，进行对所需数据的截获。
所述过滤和转发规则分为两种：TCP\IP协议层过滤参数和数据内容协议层过滤；TCP\IP协议层过滤包括：IP地址过滤、端口类型过滤、协议类型过滤、数据长度过滤等；数据内容协议过滤包括：设备类型过滤、通信源端过滤、通信目的端过滤、单独模块过滤等。转发规则也分两种：拷贝转发和虚拟应答转发。拷贝转发主要是为数据分析、统计模块服务的转发规则，它通过对截获的数据进行原内容的完全拷贝，进行封装以后，转发给分析统计模块，模块解包以后对数据内容进行自动的分析、整理、存储，可起到监视、回放等功能。虚拟应答转发主要是为系统设备软件模拟模块服务的，由于现实中的设备数量、种类等受到科研进度、生产数量、筹集时间等条件制约，需要对有些设备进行业务功能的软件模拟，从而进行功能、性能、容量等极限测试。虚拟应答模块接收到截获模块转发的数据以后，根据内容进行数据伪装、封装以后给出虚拟应答，通过截获模块进行再次转发给相关设备。
所述应答机制是通过数据窗口的概念实现数据发送，通过发送报文和应答报文内部数据的协议约定，对收发双方的发送和接受数据报文进行流量控制，对未有应答的报文进行定时重发，对多次重发无响应的报文给出界面失败提示，对数据窗口进行报文个数限制，一般采取八到十六个报文。
有益效果
本系统可以：
1)信息内容分析：完成了网控中心内部出现的上百条交互信息的细致化解析，对协议的制定和实施过程起到了合理化的促进作用；
2)实时的特性，使开发过程中任何人的模块在与外模块的交互中出现的问题都无所遁形，迅速定位，加快了网控中心的开发过程；
3)在网控中心开发的过程中提供了很大的方便和可靠的数据参考，并对其工作的稳定性进行了长期的跟踪监测，并能实时发现模块的存活状况，为测试工作提供了一个有效的工具；
4)在人员不在的时候，起用存储功能，对数据进行存储，在发现问题或者做系统分析时，进行信息分时间段查找加载或者重演或者分析。在实际的运用环境下，可以考虑用这个方式对数据进行长期的存储，并开发专用的分析软件对系统性能进行脱离运行环境的分析。
5)在这个软件的辅助下，同时开发了多个该地面应用系统的设备软件模拟器，比如多数量外围站模拟器、多路CCU模拟器等，对系统的测试做了不少创造性工作；
6)这个软件可以将消息中转到外网，或者有选择性的分发，作到多系统实时备份或设备专向化存储备份，在以后的测试中，可视情况对其进行开发；
7)在网控系统内部也可模拟网控中心的各个模块，进行协议的应答和处理，加强测试性和环境模拟多样性，在以后的测试中，可视情况对其进行开发；
8)提供了一个截获软件的通用结构，用于其他系统通过TCP\IP协议通信来处理事件的信息截获。可根据实际需要快速进行其他项目的开发。
具体实施方式
具体实施方案在现有环境的条件下，可以对网控中心进行监测：
本基准系统整体上可以分成五个的子软件系统：
1)信息截获/转发子系统；
2)数据存储子系统；
3)实时监测子系统；
4)人机控制子系统；
5)后台分析辅助软件子系统；
信息截获/转发子系统：通过接入网控系统网络，利用网络嗅探技术进行数据截获的功能。在人机控制子系统的参与下对该系统进行过滤规则设置、转发方式设置，在过滤规则和转发方式启作用的条件下，进行消息的转发。同时本软件还对截获的信息做一系列统计和功能性标志，这个也可以通过人机控制子系统的设置来选择性的执行；
数据存储子系统：这个系统主要有像oracle数据库这样的大型数据库来支撑，对网控中心内部的信息进行集中完全存储，为后台分析、重演、检测等工作提供素材。在人机控制子系统的参与下，分别对信息截获/转发子系统和数据存储子系统进行数据传输和存储的控制。传输控制可以经过网络UDP传输模式，或者网络数据库客户/服务器模式的传输技术。存储控制可以在数据库模块或者转发模块上进行受控：内容选择性控制、设备选择性控制、存储位置选择性控制，内容标签性属性控制；
实时监测子系统：这个系统可以对网络中各个网控中心设备的状态、消息的数量、网络的流量接收信息截获/转发子系统的上报或者主动查询然后对方应答的方式来获取。也可以通过读取数据存储子系统的数据或者数据存储子系统上报的数据信息来进行状态的获取；监测的内容和获取的途径也都可以由人机控制子系统的控制来选择实现；
人机控制子系统：此系统用于对其他四个系统进行参数、方式、途径等属性进行设置，这个方式通过网络报文的形式实现，通过可靠的应答机制，迅速控制其它四个系统的工作，达到协调处理的功能。同时对于后台分析辅助软件子系统中各个功能模块的分析结果，可以实现自动化政策的干涉，也可以人为设置干涉政策。综合分析结果以后，对实时监测子系统、数据存储子系统、信息截获/转发子系统进行政策性干涉。
后台分析辅助软件子系统：这个系统是一个分析软件的大集合，可以根据各种需求对数据库系统中的素材随时随地进行分析处理，或者建立多套备份系统，或者在不同的显示终端进行可选择时间段的状态重演，或者对各个要求的指标值进行统计结果反映给人机控制子系统进行干涉政策，或者素材转移到其他的存储介质进行转移处理等。这些功能都可以通过软件来实现，同时通过这些软件自我沟通的方式，产生蝴蝶效应，影响这个网控系统的运行和控制。
本基准系统具体编程实现时，可以是开发环境为DELPHI6.0，操作环境为windows2000Professional。
编程时，按照截获模块、主界面显示模块、解析模块、存储模块分开的多线程设计的架构，同时对于信息过滤，设计过滤模块。具体来说，
1)解析模块内容详细细致，解析了网控中心现有的所有协议内容，详细到每一个比特位的定义；
2)过滤模块可以通过对信息的协议、端口号、源地址、目的地址，进行分别过滤或者组合过滤，来实现信息过滤和专向性处理；
3)采用截获模块、主界面显示模块、解析模块、存储模块分开的多线程设计，互相不影响性能；
4)信息存储采用规则化的文件系统进行，容量大，存储空间小，同时可根据时间进行按日期的智能化分期存储；
5)性能分析模块，可选择起始点对最大容量的网控中心内部模块进行存活性实时监测和历史情况把握；
6)同时为了方便分析，同时开发了配套的可控时间的加载软件和信息重演软件，这两个软件同样提供过滤功能。
在编程得到的网控中心信息基准系统软件主界面中，打开软件界面以后，按启动按钮就开始直接截获操作，同时在界面上显示截获内容。在主界面中还以列表方式显示内容包括：1)经过初步解析后的数据内容；
2)对于单调信息内容，
2.1)TCP\IP协议内容的十六进制原始数据；
2.2)对原始数据的详细意义的解析。
在点击经过初步解析后的数据内容中的某条信息以后，对于单调信息内容起作用。可以暂停截获线程，进行静态分析，需要时开启继续按钮，继续截获过程。
在网控中心信息基准系统软件性能分析界面中，在点击“设置刷新间隔”或者“状态初始”按钮以后，该界面就开始刷新由此刻往后的所有受监控模块的报文发送情况，进行数量统计，显示最近收到的时间、对应的设备名称、IP地址和报文数量。每次显示之前判别系统的当前时间，和该设备最后发送报文的时间，如果超过死亡门限，则判定该设备已经死亡，并标识出设备名称；如果通信正常，也标识设备名称。
在网控中心信息基准系统软件过滤界面中，过滤模块可以通过对信息的协议、端口号、源地址、目的地址，进行分别过滤或者组合过滤，来实现信息过滤和专向性处理。对协议、源端口、目的端口、源地址和目的地址的过滤可以实现多协议多端口和多地址的组合过滤。
Claims (8)
1.一种卫星移动通信网的网控中心基准系统，其特征是本系统的硬件架构包括计算机、网卡和HUB，计算机通过网卡和HUB连接，进而连接接入HUB的所有网络；所述网卡设置成混杂模式；
本系统包括：信息截获/转发子系统；数据存储子系统；实时监测子系统；人机控制子系统和后台分析辅助软件子系统；
1）所述信息截获/转发子系统：利用网络嗅探方法对接入网控中心的网络进行数据截获的功能；并在人机控制子系统的参与下，对本子系统进行过滤规则设置、转发方式设置，在过滤规则和转发方式起作用的条件下，进行消息的转发；
2）所述数据存储子系统：本子系统由大型数据库来支撑，对网控中心内部的信息进行集中完全存储；
在人机控制子系统的参与下，本子系统分别对信息截获/转发子系统和数据存储子系统进行数据传输和存储的控制；
3）所述后台分析辅助软件子系统：本子系统是根据各种需求对大型数据库中的素材即时进行分析处理；或者建立多套备份系统；或者在不同的显示终端进行可选择时间段的状态重演；或者对各个要求的指标值进行统计，结果反映给人机控制子系统进行干涉政策；或者素材转移到其他存储介质进行转移处理；
4）所述实时监测子系统：本子系统实时监测网络中各个网控中心设备的状态、消息的数量和网络的流量；监测的内容和获取的途径都由人机控制子系统的控制来选择实现；
5）所述人机控制子系统：本子系统对其他四个系统进行参数、方式、途径属性进行设置；
对于后台分析辅助软件子系统中各种分析结果，按照自动化政策的干涉，或者人为设置干涉政策；综合分析结果以后，对实时监测子系统、数据存储子系统、信息截获/转发子系统进行政策性干涉。
2.根据权利要求1所述的卫星移动通信网的网控中心基准系统，其特征是通过人机控制子系统的设置，信息截获/转发子系统对截获的信息做统计和功能性标志。
3.根据权利要求1所述的卫星移动通信网的网控中心基准系统，其特征是所述数据存储子系统中，
传输控制是网络UDP传输模式，或者网络数据库客户/服务器模式的传输技术；
存储控制是在数据库模块或者转发模块上受控；控制方式包括：内容选择性控制、设备选择性控制、存储位置选择性控制和内容标签性属性控制。
4.根据权利要求1所述的卫星移动通信网的网控中心基准系统，其特征是所述实时监测子系统中，监测方式包括：
a）接收信息截获/转发子系统的主动上报；或者主动查询信息截获/转发子系统，然后对方应答；
b）通过读取数据存储子系统的数据，或者由数据存储子系统上报的数据信息来进行状态的获取。
5.根据权利要求1所述的卫星移动通信网的网控中心基准系统，其特征是所述人机控制子系统中，进行属性设置是通过网络报文的形式实现：通过应答机制，迅速控制其它四个系统的工作。
6.根据权利要求1所述的卫星移动通信网的网控中心基准系统，其特征是所谓网络嗅探方法，是将网控中心所连接的网络交换设备转发的数据封包进行截获，上交应用层程序进行处理，对网络数据进行分析、统计、伪装或虚拟应答；
截获网络数据封包的方法是将网卡设为混杂模式，来监视到局域网上所有的数据包；
对所有数据进行截获时，是对已有连接设备进行分析，配合接收处理规则，截获所需数据；所述接收处理规则是设置完成以后放于内存中。
7.根据权利要求1所述的卫星移动通信网的网控中心基准系统，其特征是
所述过滤包括：TCP\IP协议层过滤和数据内容协议层过滤；
TCP\IP协议层过滤包括：IP地址过滤、端口类型过滤、协议类型过滤和数据长度过滤；
数据内容协议层过滤包括：设备类型过滤、通信源端过滤、通信目的端过滤和单独模块过滤；
所述转发方式包括：拷贝转发和虚拟应答转发；
拷贝转发是数据分析和统计模块服务的转发方式；它通过对截获的数据进行原内容的完全拷贝，进行封装以后，转发给分析统计模块，分析统计模块解包以后对数据内容进行自动的分析、整理和存储；
虚拟应答转发是为系统设备软件模拟模块服务的；虚拟应答模块接收到截获的数据以后，根据内容进行数据伪装、封装以后，再给出虚拟应答，进行再次转发给相关设备。
8.根据权利要求5所述的卫星移动通信网的网控中心基准系统，其特征是所述应答机制是通过数据窗口实现数据发送，通过发送报文和应答报文内部数据的协议约定，对收发双方的发送和接受数据报文进行流量控制，对未有应答的报文进行定时重发，对多次重发无响应的报文给出界面失败提示，对数据窗口进行报文个数限制，报文个数是采取八到十六个报文。
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