CN111404718B - 一种机动网络节点智能规划方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机动网络节点智能规划方法，通过北斗信道、机固网络互联实现对全局机动网络态势的敏捷感知，实时监控所有适配节点(子网)位置，信道空闲状态，择优选择空闲适配节点(子网)，提升节点入网效率。本发明通过实时监控入网节点，机动网络拓扑位置，获取地形、距离，针对节点设备通信能力，实时预测节点入网通式，降低地形、距离对机动通信的阻碍，与传统规划相比，有助于提升节点入网成功率，更具实用性。该发明模拟人的思维，敏捷感知机动网络动态，学习历史规划数据，智能生成入网方案与参数，利用北斗、机动网络分发参数，并实时监控节点入网成败，择优选择其他备案，形成了完整的OODA（观察，调整，决策，行动）智能环。

Description

一种机动网络节点智能规划方法
技术领域
本发明涉及机动网络通信领域，更具体的说是涉及一种机动网络节点智能规划方法。
背景技术
机动网络通信技术被广泛应用于灾害应急救援、维稳处突、大型活动的安全保卫，当突发灾害发生导致通信的中断或阻塞时，当执行机动作战任务时，当固定通信网遭到破坏不能及时修复时，当某一地区没有或很少有可利用的通信设施而急需通信时，都需要迅速建立通信网络，提供有效的通信保障。作为一种根据任务需要临时开设的通信网络，机动通信网组网灵活、作战响应能力强、受地形环境影响小，能够在以上应用场合发挥出巨大作用。机动通信网的任务具有突发性，对网络的时效性有着特殊的要求。任务下达后首先面临的问题就是组网，而如何才能根据任务要求快速地组网则是需要深入研究的课题。
目前传统机动网络开设需经过网络规划、节点布设、网络开通的过程，规划过程周期较长，且无法适应复杂的地形环境、突发的设备故障、人为异常操作，节点布设也具有较强的随机性，网络开通过程容易遇到难题，存在网络开通周期长、规划开通率低、重复集中规划频度高、智能化水平低等问题，耗费大量人力、物力，无法满足灾害应急、机动作战等任务突发性、时效性的需求。
因此，如何提供一种机动网络节点智能规划方法，在不影响现有网络前提下解决规划节点无法入网，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种机动网络节点智能规划方法，利用北斗卫星通信、机固网络互联等技术，敏捷感知已开通机动网络实时拓扑全局态势，使得入网节点能够实时感知全网网络动态，大幅提升节点入网成功率。然后结合入网节点的通信装备能力，寻找当前网络中与之适配的空闲节点(子网)，再进一步挖掘节点(子网)所处地形、环境因素，分析地形阻碍对组网的影响，寻找最优入网通式，较好的应对机动网络复杂的地形环境。针对设备因机动状态引起的板卡，线槽松动，人为误操作造成的通信异常情况，根据组网历史成绩聚类，择优选择空闲信道，降低人员技术水平对节点入网的影响，实时监控节点入网结果，动态调整入网方案，有效提升机动通信的智能化水平。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种机动网络节点智能规划方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤1：为机动网络所有节点分配全网唯一ID，统计节点内通信设备的种类、型号、通联技术指标存入数据库。
步骤2：实时获取机动网络拓扑车辆节点位置、车内通信设备链路链接关系，生成实时机动网络拓扑态势图。
步骤3：获取入网节点X的ID，分析X的通信手段，通信能力，技术指标，从实时机动网络拓扑数据中挖掘与X具备相同通信手段，通联条件的节点(子网)集A。
步骤4：从节点(子网)集A中筛选出信道空闲的节点(子网)集B，分析B内节点(子网)位置与入网节点X的距离、地形环境，结合 X内通信设备技术指标筛选出适配节点(子网)集C。
步骤5：筛选C中组网历史成绩较好的40％的节点形成节点(子网) 集D1，剩余60％的节点(子网)形成D2。从节点(子网)集D1 中找到与X最近的节点(子网)Dx，并从D1中删除Dx节点(子网)，从专家知识库中学习并规划X与Dx通联参数。
步骤6：利用北斗信道与机动网络分别为X和Dx分发参数，依据步骤2，查询实时网络拓扑中X是否成功入网，若X在配置时间内仍未入网，则重复步骤52，直到X成功入网，若D1中的节点(子网) 均不能使X成功入网，则从节点集D2中寻找Dx，重复步骤52。
优选的，在上述的一种机动网络节点智能规划方法中，所述步骤 2具体步骤包括：
步骤21：在每个机动局域网上部署一个网管中心与北斗中心，由于机动侧每个节点车上都装备有北斗二代卫星，通过北斗终端定位节点车辆位置，并将节点车的ID与位置信息绑定，利用北斗短报文协议传递到北斗中心，北斗中心每隔30秒汇总该机动网下所有节点位置信息发送到同一席位上的网管中心；
步骤22：网管中心采用总线技术，建立一条管控通道，采用SNMP 协议，每30秒获取本级机动网络通信设备链接关系；
步骤23：网管中心获取连接关系中源端设备SrcID、目的端设备 DstID，关联设备所属车辆ID，融合当前节点设备链接关系与节点位置形成本级机动网络拓扑数据；
步骤24：本级网管中心利用无线信道TNMP协议向上级网管中心上报网络态势；上级网管中心融合下级网络拓扑，基于http协议RestFul 接口定时向固定专网数据库后台发送拓扑数据；当网络拓扑链接关系，或网络节点位置、状态发生变化时，上级网管中心将立刻向数据库后台发送更新网络拓扑请求。
步骤25：固定专网侧的数据库后台，融合多个地点网管中心上报的局部机动网络态势，形成全网机动网络拓扑态势。
优选的，在上述的一种机动网络节点智能规划方法中，所述步骤 3具体步骤包括：
步骤31：依据X的ID获取其车辆型号，然后通过车辆型号获取车内通信设备型号，再根据通信设备型号获取X节点所有入网方式，并针对每一种入网方式获取与之适配设备型号、通联地形环境条件、通信距离指标。
步骤32：依据X每种入网方式，从实时网络拓扑数据中挖掘出能够与 X通信设备适配的网络节点(子网)，形成节点(子网)集A。
优选的，在上述的一种机动网络节点智能规划方法中，所述步骤 4具体步骤包括：
步骤41：从节点(子网)集A中筛选出能够与X通信设备通联并且通信信道处于空闲的节点(子网)，形成节点(子网)集B。
步骤42：获取节点(子网)集B中B1-Bn节点(子网)的通信设备与X节点关联设备通信的最大距离技术指标。
步骤43：计算节点(子网)集B中B1-Bn节点(子网)与X节点的水平距离，从B中剔除大于最大通信距离的节点(子网)。
步骤44：获取节点(子网)集B中B1-Bn节点(子网)所处海拔高度，剔除海拔高度不满足与X通信必要高度的节点(子网)。
步骤45：计算节点(子网)集B中B1-Bn与X直线距离之间的地形最高海拔，剔除节点(子网)集B中受地形海拔阻隔无法与X节点通信的节点，形成节点(子网)集C。
优选的，在上述的一种机动网络节点智能规划方法中，所述步骤 5具体步骤包括：
步骤51：获取C每个节点(子网)组网历史成绩并以升序排列，取所有样本的前40％，为节点(子网)集D1，剩余60％为节点(子网) 集D2。
步骤52：计算D1中每个节点(子网)到X的距离，找到离X最近的节点(子网)Dx，并从D1中删除Dx。
步骤53：有线入网：获取当前网络拓扑所有节点IP地址，为X分配一个空闲的IP地址。
步骤54：无线入网分为微波接力机入网与超短波电台、高速电台入网。微波接力机入网：获取Dx空闲频点，学习历史规划为X与Dx 节点分配频点、方位角参数；电台入网：获取电台子网跳频表，学习历史规划为X电台与Dx电台子网分配跳频表，若Dx已经没有空闲频率，回到步骤52重新从D1中寻找最近节点(子网)Dx，执行步骤53、54操作。
优选的，在上述的一种机动网络节点智能规划方法中，所述步骤 6具体步骤包括：
步骤61：利用北斗短报文为X节点分发参数，利用当前机动网络为 Dx节点(子网)分发参数；
步骤62：依据步骤2，查询实时网络拓扑中X是否成功入网，若X 在配置时间内仍未入网，则重复步骤52，直到X成功入网，若D1 中的节点(子网)均不能使X成功入网，则从节点(子网)集D2中寻找，重复步骤52。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种机动网络节点智能规划方法，技术效果在于：
(1)本发明与传统节点规划入网相比，更具灵活性与实效性。通过北斗信道、机固网络互联实现对全局机动网络态势的敏捷感知，实时监控所有适配节点(子网)位置，信道空闲状态，择优选择空闲适配节点，提升节点入网效率。
(2)传统规划无法适应机动节点行径途中复杂多变的地形环境，本发明实时监控入网节点，机动网络拓扑位置，获取地形、距离数据，针对节点设备通信能力，实时预测节点入网通式，降低地形、距离对机动通信的阻碍，有助于提升节点入网的成功率，具有较强的实用性。
(3)本发明智能化程度较高，模拟人的思维，敏捷感知机动网络动态，学习历史规划数据，智能生成入网规划方案与参数，利用北斗、机动网络分发参数，并实时监控节点入网成败，择优选择其他备案，形成了完整的OODA(观察，调整，决策，行动)智能环。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的摘要附图；
图2附图为本发明的流程图；
图3附图为本发明的步骤1流程图；
图4附图为本发明的步骤2流程图；
图5附图为本发明的步骤3流程图；
图6附图为本发明的步骤4流程图；
图7附图为本发明的步骤5、步骤6流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种机动网络节点智能规划方法，利用北斗卫星通信、机固网络互联等技术，敏捷感知已开通机动网络实时拓扑全局态势，使得入网节点能够实时感知全网网络动态，大幅提升节点入网成功率。然后结合入网节点的通信装备能力，寻找当前网络中与之适配的空闲节点，再进一步挖掘节点所处地形、环境因素，分析地形阻碍对组网的影响，寻找最优入网通式，较好的应对机动网络复杂的地形、环境。针对设备因机动状态引起的板卡，线槽松动，人为误操作造成的通信异常情况，根据组网历史成绩聚类，择优选择空闲信道，降低人员技术水平对节点入网的影响，实时监控节点入网结果，动态调整入网方案，有效提升机动通信的智能化水平。
如图2所示，一种机动网络节点智能规划方法，包括如下具体步骤：
步骤1：为机动网络所有节点分配全网唯一ID，统计节点内通信设备的种类、型号、通联技术指标等信息存入数据库。
步骤2：实时获取机动网络拓扑车辆节点位置、车内通信设备链路链接关系，生成实时机动网络拓扑态势图。
步骤3：获取入网节点X的ID，分析X的通信手段，通信能力，技术指标，从实时机动网络拓扑数据中挖掘与X具备相同通信手段，通联条件的节点(子网)集A。
步骤4：从节点(子网)集A中筛选出信道空闲的节点(子网)集B，分析B内节点(子网)位置与入网节点X的距离、地形环境，结合 X内通信设备技术指标筛选出适配节点(子网)集C。
步骤5：筛选C中组网历史成绩较好的40％的节点形成节点(子网) 集D1，剩余60％的节点(子网)形成D2。从节点(子网)集D1 中找到与X最近的节点(子网)Dx，并从D1中删除Dx节点(子网)，从专家知识库中学习并规划X与Dx通联参数。
步骤6：利用北斗信道与机动网络分别为X和Dx分发参数，依据步骤2，查询实时网络拓扑中X是否成功入网，若X在配置时间内仍未入网，则重复步骤52，直到X成功入网，若D1中的节点(子网) 均不能使X成功入网，则从节点集D2中寻找Dx，重复步骤52。
为了进一步优化上述技术方案，如图3所示，步骤1具体步骤包括：
步骤11：按照节点所属单位编码+车辆型号+车辆编号依次为全网节点分配唯一ID。
步骤12：采用Excel统计每个ID的通信设备及每种设备的通信指标, 通过Shell脚本批量将数据导入数据库。
为了进一步优化上述技术方案，如图4所示，步骤2具体步骤包括：
步骤21：在每个机动局域网上部署一个网管中心与北斗中心，由于机动侧每个节点车上都装备有北斗二代卫星，通过北斗终端定位节点车辆位置，并将节点车的ID与位置信息绑定，利用北斗短报文协议传递到北斗中心，北斗中心每隔30秒汇总该机动网下所有节点位置信息发送到同一席位上的网管中心；
步骤22：网管中心采用总线技术，建立一条管控通道，采用SNMP 协议，每30秒获取本级机动网络通信设备链接关系；
步骤23：网管中心获取连接关系中源端设备SrcID、目的端设备 DstID，关联设备所属车辆ID，融合当前节点设备链接关系与节点位置形成本级机动网络拓扑数据；
步骤24：本级网管中心利用无线信道TNMP协议向上级网管中心上报网络态势；上级网管中心融合下级网络拓扑，基于http协议RestFul 接口定时向固定专网数据库后台发送拓扑数据；当网络拓扑链接关系，或网络节点位置、状态发生变化时，上级网管中心将立刻向数据库后台发送更新网络拓扑请求。
步骤25：固定专网侧的数据库后台，融合多个地点网管中心上报的局部机动网络态势，形成全网机动网络拓扑态势。
为了进一步优化上述技术方案，如图5所示，步骤3具体步骤包括：
步骤31：依据X的ID获取其车辆型号，然后通过车辆型号获取车内通信设备型号，再根据通信设备型号获取X节点所有入网方式，并针对每一种入网方式获取与之适配设备型号、通联地形环境条件、通信距离指标。
步骤32：依据X每种入网方式，从实时网络拓扑数据中挖掘出能够与 X通信设备适配的网络节点(子网)，形成节点(子网)集A。
为了进一步优化上述技术方案，如图6所示，步骤4具体步骤包括：
步骤41：从节点(子网)集A中筛选出能够与X通信设备通联并且通信信道处于空闲的节点(子网)，形成节点(子网)集B。
步骤42：获取节点(子网)集B中B1-Bn节点(子网)的通信设备与X节点关联设备通信的最大距离技术指标。
步骤43：计算节点(子网)集B中B1-Bn节点(子网)与X节点的水平距离，从B中剔除大于最大通信距离的节点(子网)。
步骤44：获取节点(子网)集B中B1-Bn节点(子网)所处海拔高度，剔除海拔高度不满足与X通信必要高度的节点(子网)。
步骤45：计算节点(子网)集B中B1-Bn与X直线距离之间的地形最高海拔，剔除节点(子网)集B中受地形海拔阻隔无法与X节点通信的节点，形成节点(子网)集C。
为了进一步优化上述技术方案，如图7所示，步骤5、步骤6具体步骤包括：
步骤51：获取C每个节点(子网)组网历史成绩并以升序排列，取所有样本的前40％，为节点(子网)集D1，剩余60％为节点(子网) 集D2。
步骤52：计算D1中每个节点(子网)到X的距离，找到离X最近的节点(子网)Dx，并从D1中删除Dx。
步骤53：有线入网：获取当前网络拓扑所有节点IP地址，为X分配一个空闲的IP地址。
步骤54：无线入网分为微波接力机入网与超短波电台、高速电台入网。微波接力机入网：获取Dx空闲频点，学习历史规划为X与Dx 节点分配频点、方位角参数；电台入网：获取电台子网跳频表，学习历史规划为X电台与Dx电台子网分配跳频表，若Dx已经没有空闲频率，回到步骤52重新从D1中寻找最近节点(子网)Dx，执行步骤53、54操作。
步骤61：利用北斗短报文为X节点分发参数，利用当前机动网络为 Dx节点(子网)分发参数；
步骤62：依据步骤2，查询实时网络拓扑中X是否成功入网，若X 在配置时间内仍未入网，则重复步骤52，直到X成功入网，若D1 中的节点(子网)均不能使X成功入网，则从节点(子网)集D2中寻找，重复步骤52。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种机动网络节点智能规划方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤1：为机动网络所有节点分配全网唯一ID，统计节点内通信设备的种类、型号、通联技术指标存入数据库；
步骤2：实时获取机动网络拓扑车辆节点位置、车内通信设备链路链接关系，生成实时机动网络拓扑态势图；
步骤3：获取入网节点X的ID，分析X的通信手段，通信能力，技术指标，从实时机动网络拓扑数据中挖掘与X具备相同通信手段，通联条件的节点(子网)集A；
步骤4：从节点(子网)集A中筛选出信道空闲的节点(子网)集B，分析B内节点(子网)位置与入网节点X的距离、地形环境，结合X内通信设备技术指标筛选出适配节点(子网)集C；
步骤5：筛选C中组网历史成绩较好的40％的节点形成节点(子网)集D1，剩余60％的节点(子网)形成D2；从节点(子网)集D1中找到与X最近的节点(子网)Dx，并从D1中删除Dx节点(子网)，从专家知识库中学习并规划X与Dx通联参数；
步骤6：利用北斗信道与机动网络分别为X和Dx分发通联参数，依据步骤2，查询实时网络拓扑中X是否成功入网，若X在配置时间内仍未入网，则重复步骤5，直到X成功入网，若D1中的节点(子网)均不能使X成功入网，则从节点集D2中寻找Dx，重复步骤5。
2.根据权利要求1所述的一种机动网络节点智能规划方法，其特征在于，所述步骤2具体步骤包括：
步骤21：在每个机动局域网上部署一个网管中心与北斗中心，由于机动侧每个节点车上都装备有北斗二代卫星，通过北斗终端定位节点车辆位置，并将节点车的ID与位置信息绑定，利用北斗短报文协议传递到北斗中心，北斗中心每隔30秒汇总该机动网下所有节点位置信息发送到同一席位上的网管中心；
步骤22：网管中心采用总线技术，建立一条管控通道，采用SNMP协议，每30秒获取本级机动网络通信设备链接关系；
步骤23：网管中心获取链接关系中源端设备SrcID、目的端设备DstID，关联设备所属车辆ID，融合当前节点设备链接关系与节点位置形成本级机动网络拓扑数据；
步骤24：本级网管中心利用无线信道TNMP协议向上级网管中心上报网络态势；上级网管中心融合下级网络拓扑，基于http协议RestFul接口定时向固定专网数据库后台发送拓扑数据；当网络拓扑链接关系，或网络节点位置、状态发生变化时，上级网管中心将立刻向数据库后台发送更新网络拓扑请求；
步骤25：固定专网侧的数据库后台，融合多个地点网管中心上报的局部机动网络态势，形成全网机动网络拓扑态势。
3.根据权利要求1所述的一种机动网络节点智能规划方法，其特征在于，所述步骤3具体步骤包括：
步骤31：依据X的ID获取其车辆型号，然后通过车辆型号获取车内通信设备型号，再根据通信设备型号获取X节点所有入网方式，并针对每一种入网方式获取与之适配设备型号、通联地形环境条件、通信距离指标；
步骤32：依据X每种入网方式，从实时网络拓扑数据中挖掘出能够与X通信设备适配的网络节点(子网)，形成节点(子网)集A。
4.根据权利要求1所述的一种机动网络节点智能规划方法，其特征在于，所述步骤4具体步骤包括：
步骤41：从节点(子网)集A中筛选出能够与X通信设备通联并且通信信道处于空闲的节点(子网)，形成节点(子网)集B；
步骤42：获取节点(子网)集B中B1-Bn节点(子网)的通信设备与X节点关联设备通信的最大距离技术指标；
步骤43：计算节点(子网)集B中B1-Bn节点(子网)与X节点的水平距离，从B中剔除大于最大通信距离的节点(子网)；
步骤44：获取节点(子网)集B中B1-Bn节点(子网)所处海拔高度，剔除海拔高度不满足与X通信必要高度的节点(子网)；
步骤45：计算节点(子网)集B中B1-Bn与X直线距离之间的地形最高海拔，剔除节点(子网)集B中受地形海拔阻隔无法与X节点通信的节点，形成节点(子网)集C。
5.根据权利要求1所述的一种机动网络节点智能规划方法，其特征在于，所述步骤5具体步骤包括：
步骤51：获取C每个节点(子网)组网历史成绩并以升序排列，取所有样本的前40％，为节点(子网)集D1，剩余60％为节点(子网)集D2；
步骤52：计算D1中每个节点(子网)到X的距离，找到离X最近的节点(子网)Dx，并从D1中删除Dx；
步骤53：有线入网时规划有线通联参数：获取当前网络拓扑所有节点IP地址，为X分配一个空闲的IP地址；
步骤54：无线入网分为微波接力机入网与超短波电台、高速电台入网；
微波接力机入网时规划微波通联参数：获取Dx空闲频点，学习历史规划为X与Dx节点分配频点、方位角参数；电台入网时规划电台通联参数：获取电台子网跳频表，学习历史规划为X电台与Dx电台子网分配跳频表，若Dx已经没有空闲频率，回到步骤52重新从D1中寻找最近节点(子网)Dx，执行步骤53、54操作。
6.根据权利要求1所述的一种机动网络节点智能规划方法，其特征在于，所述步骤6具体步骤包括：
步骤61：利用北斗短报文为X节点分发通联参数，利用当前机动网络为Dx节点(子网)分发通联参数；
步骤62：依据步骤2，查询实时网络拓扑中X是否成功入网，若X在配置时间内仍未入网，则重复步骤52，直到X成功入网，若D1中的节点(子网)均不能使X成功入网，则从节点(子网)集D2中寻找，重复步骤52。
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