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2017年12月17日 星期日

丁酉(鸡)年十月三十

名称: 独树一帜地域网
主题词或关键词: 信息科学 网络 通信

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独树一帜地域网
20世纪90年代的一个夏季,我国华北地区某地上空银鹰展翅、电波交织,中国人民解放军举行了建军以来首次运用“地域通信系统”进行的战役演习。在几千平方千米的演习场上,只见演习指挥所里,由现代化通信终端组成的传输中心不停地将无线电波传向四面八方,显示屏上实时地显示出各种数据、符号以及演习的真实场景。指挥员通过通信网络指挥远距离作战像打市内电活一样方便,几秒钟内就下达了作战命令。各级指挥所只需携带少量轻便设备便可沟通联络,以往那种网络密布的臃肿现象不见了,令人耳目一新。
现代战争对通信联络提出了越来越高的要求,按传统方式建立的通信联络,由于通信容量小、自动化程度低、抗毁性差和“动中通”能力弱,已日益不能适应现代战争的需要。“一个地域一个网”的组网方式(简称地域通信网络)正是在这种情况下顺应现代科学技术的发展,以崭新的姿态登上现代战争舞台的。
说它“新”,首先是由于地域通信系统的网络结构新颖别致。作为传递信息的网络体系,地域通信系统也有用户终端、传输系统和交换设备3个组成部分,但三者与传统的通信网络相比有许多特点。在传统的通信网络中,用户终端大多数是普通电话或移动电话,而地域通信系统的用户除了电话以外,还有一些“非话”终端,包括电视电话、用户电报、图形终端、用户传真、数据业务,以及由这些通信终端设备综合而成的指挥(办公)自动化系统。在传统的通信网络中,传输系统的通信容量很小,习惯上称它为“小通路系统”;而在地域通信系统中,传输信道广泛使用光导纤维、卫星通信和微波接力电路,通信容量很大,称之为“大通路系统”。由于采用了多路传输信道,使通信很不容易阻塞,犹如马路愈宽,交通愈不容易阻塞一样。在传统的通信网络中,交换设备的容量小而且品种单一,最常见的是专门用来交换话音的电话交换机。在地域通信系统中,交换设备取名为“干线节点”,它是全网的信息交换枢纽。“干线节点”除了交换话音外,还可交换各种“非话”信息,其中主要是交换各种数据。因为数据信息通常是一组一组地交换(每组可沿着不同路由到达目的地址,再按一定规律重新“装配”起来),故得名为“分组交换”。在地域通信系统中,各干线节点间通常用多路无线电接力信道联通,构成既有直达电路又有迂回路由的栅格状的干线节点网。
干线节点仅仅提供了交换手段和传输信道,但还不能直接为用户服务。实现信息传递,最终是要使信息落地,也就是说要为用户入网提供条件。用户进地域通信系统最常用的是通过“入口节点”进入,“入口节点”好比是在用户与“干线节点”之间搭起的一座桥梁。对于一些配置比较密集,且靠近干线节点又远离入口节点的用户,也可采用复接器入网。“复接”是集单路为群路的意思,即将各个分路信号集合为群路信号或将群路信号分解成分路信号。复接器既可复接电话通信用户,又可复接非电话通信用户;既可复接模拟通信用户,又可复接数字、数据通信用户。在复接过程中,复接器能进行模数互换和起到匹配传输速率的作用。例如,当干线节点的接口速率为每秒512千比特而每路信息速率为每秒16千比特时,可以将32路汇接在一起(16千比特×32=512千比特)。但它不能像入口节点那样为用户提供交换,即无本地交换功能。 “干线节点”与“入口节点”宛如地域通信系统的左膀右臂,所谓“地域通信系统”,说白了就是指在一定的地域内开设若干“干线节点”和“入口节点”,它们之间用多路传输信道互相联通,形成栅格状的、覆盖整个地域的公用通信网络,可有效地为地域内各用户服务。
在地域通信网络中,干线节点之间、干线节点与入口节点之间的传输信道通常使用光纤和多路微波接力机建立。入口节点与用户终端机之间,通常使用有线电信道设备建立,相互间距离较远时也可使用无线电接力机建立。因为干线节点之间的联接目前主要靠接力信道,而接力信道容易被位于两站之间的地物阻挡,所以地域通信网络比较适合在平原或中等起伏地带使用。 从以上叙述中不难看出,地域通信网络是按地域组网的一种新型的通信网络,但按地域组网的网络不一定都是地域通信网络。地域通信网络最基本的特征是它的“公用性”,就是说它是“面向大众”,为地域内的各个部门、各个用户服务的。

地域网 - 采取措施 [回目录]


地域通信网络虽是面向公众服务,但由于采取了以下一些措施,与确保通信重点并不相悖。
(1)对主要用户群,用多种通信手段保障,干线节点和入口节点相对密布;
(2)对主要用户群,增加入网方向,扩大入网信道容量;
(3)对网内主要用户,提高优先等级,建立专线、热线电路等。
为了确保通信顺畅,防止不必要通信的干扰,进入地域通信网络的用户按其等级区分为“有权用户”和“无权用户”两类。借助于程控交换设备的“禁用”功能,只有“有权用户”可以拨叫网内所有用户,“无权用户”的拨叫范围则受到限制(但它可以接受所有用户的呼叫)。
为区分通信保障的层次性,对有权电话用户又区分为特殊优先用户、优先用户和普通用户3级,它们的首次最低接通概率分别可达99.9%、98%和90%。对有权非电话通信用户,区分为特急户、加急户、优先户和普通户4类。特急户接通概率最高,几乎可以达到100%,加急户、优先户的接通率可以达到95%以上,普通用户的接通率通常也可达到90%左右。
无论是电话用户和非电话用户,优先级高的可以强拆、强占优先级低的通信设施,以确保指挥控制通信顺畅。
“一个地域一个网”遍布作战地域,按照用户需求事先就布设好了(而不是像传统的通信网络那样现用现布设),用户只要携带少量的通信终端(包括电话通信终端或非电话通信终端)进入地域通信网所覆盖的范围内,随时随地都可很方便地就近入网。至于入网以后,信息是从哪个干线节点转接?经过几个干线节点辗转相传?利用什么信道传递?怎样自动选择路由以及最后信息是如何落地送往被叫用户的?这些都由地域通信网络自行控制、完成,用不着入网用户顾及。 说它“新”,还在于地域通信系统的组网方式独具一格。传统通信网络尽管种类繁多,但都是按照上下级指挥关系逐级组网。例如,军到师、师到团的通信是在各级指挥机关之间直接建立的,无论指挥体系还是通信系统都是像自行车的链条那样,一环扣一环,缺一不可。这种“指挥链”与“通信链”相互重合、指挥机关与通信枢纽相伴配置的现象,已日益不符合现代战争的要求。这是因为每个指挥机关既是实施指挥的场所,又是一个庞大的通信中心。由于通信线路纵横散布,天线、车辆密集和通信体伴有电磁辐射,容易暴露指挥机关位置,不利于隐蔽;由于通信中心设在指挥机关中,其人员和设备占相当大的比例,造成指挥机关庞大臃肿,不利于机动;此外,由于指挥所的开设和通信中心的建立,对地形条件有着不同的要求(前者要求易于隐蔽便于机动,后者要求利于电波传播和通信路由选择等),在选址上容易产生矛盾,很难作到“两全齐美”。地域通信系统因为是按地域组网的,可使指挥机关和通信中心分开配置,“指挥链”与“通信链”相互分离。因此,各级指挥机关一般仅需携带少量的通信设备,由使用通信设备较少的入口节点入网,而与通信设施较多的干线节点分开。这样可以大幅度地减少指挥机关的电磁辐射源,不易被敌方测向定位,有利于隐蔽指挥,提高了抗毁生存能力。由于指挥机关组成精干,便于机动转移,提高了作战指挥系统的快速反应能力,能较好地解决指挥机关和通信设施选点上的矛盾,也利于发挥通信装备的技术性能,可谓是一举两得。由此可见,从“两链”重合到“两链”分离,标志着通信组网方式有了质的变化。
“两链”分离已在现代战争中初见端倪,享有“袖珍”型指挥所之称的指挥手段自动化显威战场即为一例。在传统的战争中,作战指挥所往往近似于“机关搬家”,既费力又费时,而当指挥链与通信链分离后,庞大的指挥所骤然变小,而指挥效率却大为提高。从战区地形分析、作战信息获取、军用文书拟制到战斗信息传递等,均实现了高度自动化。
说它“新”,还在于地域通信系统的综合化、自动化程度比传统通信网络高。地域通信系统是现代通信的“联合体”,它融电话、电报、传真、数据传输于一身,集有线通信、无线通信,电通信、光通信,地面通信、空间通信于一体,能组成一个综合性的立体通信网络。各式各样的通信设备既可位于地面、舰上,也可搬至空中,放到飞机、飞艇、气球等在大气层内飞行的航空器中,即所谓的“空中平台”内。用“空中平台”实施通信,可克服地面通信时受地形条件的限制,但其通信距离还是有限的。据试验,当平台升空距离达50、2000、6000米时,在地面通信范围的半径分别为40、80和160千米。天文科学告诉我们,“空”上是“天”,“天”上是“宇”,为了实施更远距离的通信,可以借助于航天技术将通信设备放到人造卫星、载人飞船、航天飞机或者探空火箭等在外层空间飞行的航天器内,即所谓的“太空平台”。地域通信系统的通信空间遍及陆、海、空、天,用户始终处于网络的覆盖之下,因此无论走到哪里,也不论是什么时候,都能很方便地与对方达成通信。
地域通信系统中的自动控制设备能依照预先编好的存储程序,按照主叫用户发出的呼叫,采取“饱和路由法”和“派遣路由法”等先进技术自动寻找被叫用户并迅速将他找到。
“饱和路由法”也叫“泛搜索”,顾名思义是广泛进行搜索的意思。当主叫用户拨号后,泛搜索系统首先在用户所在的节点内进行搜索,寻找被叫用户。如果找到了,立即向被叫用户发起呼叫并同时回叫主叫用户,使他们达成通信;如果没找到,说明被叫用户不在本节点所辖范围内,继续往相邻节点搜索,按照同样的方法寻找被叫用户,直到将用户找到为止。你可能在想,这样找来找去,该花费不少时间吧?其实不然。地域通信系统具有高速的自动搜索功能,信息通过一个交换节点通常不超过500毫秒,通过10个交换节点时,充其量也不超过5秒。概率统计表明,网内用户间沟通的时间通常在10秒钟以内。有了泛搜索功能,主叫用户无需知道被叫用户当前所处的位置,只需拨他的电话号码就可以在全网进行自动搜索,即使用户经常变换位置处于运行状态,也能迅速将他找到。除此以外,地域通信系统还拥有一套灵敏高效的“自诊断系统”,能在不中断通信的过程中,自动诊断和检测各种隐患,对网内的设备及其运行状况进行有效的技术控制,以及时预防障碍的产生。
说它“新”,还在于地域通信网络的信息传递时效性远比传统的通信网络高。
通信时效是指单位时间内的通信量。用公式表示如下:
通信时效=总通信量/通信时间
“一个地域一个网”的通信时效性高是基于以下4个原因:
一是采用了多路传输信道,通信阻塞概率低。多路传输信道因能使传输容量增大,允许同时通信的用户就多,通信不易阻塞,犹如马路愈宽,车流量愈大,交通愈不易阻塞一样。
二是采用了网络结构,通信路由多。通信网络具有多路由传输的特点,从通信始端到通信终端可以有众多的路由。从前面介绍的网状网中我们已经知道,当4个节点间呈网状互联时,从通信始端到通信终端的路由共有5条;当5个节点互联时,从通信始端到通信终端共有16条路由;当6个节点互联时,从通信始端到通信终端共有65条路由。地域通信网呈栅格状配置,从通信始端到通信终端的路由数虽不及网状网多,但要比树型网、格型网多得多。显而易见,由于路由众多,当某方向传输拥挤时,可自动择优接通空闲信道,实现无阻塞交换;加之地域通信网络具有高速的自动交换功能,信息通过一个交换节点通常不超过半秒钟;通过20个交换节点时,充其量也不超过10秒,这样可满足在有限时间内传输和交换大量信息的需要。
三是信道传输数字化,传输速率高。在“从模拟传输到数字传输”一节中,我们曾经提到,通信按照信号传输的特点分为模拟通信和数字通信两大类。前者在信道中传输的是连续变化的电信号,后者在信道中传输的则是离散的有电流/无电流(或正电流/负电流)脉冲信号。数字脉冲的传输速率在普通电话线路上可以达到56千比特/秒,用双绞超5类线传输可以高达每秒1千兆比特,相当于在瞬息之间可以传输5.6×104个和109个电流脉冲。倘若采用特制的同轴电缆和光缆传输,速率则更高。
四是能自动寻找用户。地域通信网络中采用的是程序存储控制的交换设备,能按照预先编制存储的程序自动寻的。寻的时,根据用户发出的呼叫号码,综合采取多种技术措施自动寻找用户。主叫用户无需知道被叫用户当前所处的位置,只需拨发对方的通信号码即可自动地在全网进行搜索;即使用户经常变换位置或更迭通信号码,仍然可以按照其原来的号码找到,从主叫用户发出呼叫到找到被叫用户之间的时间是非常短促的。
说它“新”,还在于地域通信网络较之传统的通信网络具有很高的互通性。地域通信网络是具有交换、传输、接口、保密和控制管理等各种功能的综合体,它使有线通信与无线通信、单工通信与双工通信、数字通信与模拟通信、移动通信与固定通信紧密结合,各种业务方式(话音和非话音)与各种通信手段综合使用,还能与其他相关网络接口互通,做到上下贯通、左右互联,可充分发挥通信网络的整体效能。
说它“新”,还在于地域通信网络的抗毁生存能力是传统的通信网络所无法比拟的。它的抗毁性能主要体现在以下3个方面:一是信息多径可传,此断彼通;二是多种通信手段综合运用,此阻彼达;三是各个通信要素分散配置,此毁彼存。拿一句通俗的话来说,叫做“东方不亮西方亮,黑了南方有北方”。前面曾经提到,地域通信网络的基本网络形式为栅格状,各节点间有多条通信干线连接,既有直达路由,又有众多的迂回电路。当部分网络设备、节点、线路遭敌破坏或发生故障时,它能自动选择路由。由4个节点组成的通信网络,在正常情况下,应由6对线路联接。当其中一些线路产生了障碍,在一定条件下仍能维持通信。图中标示出了用6对线、5对线、4对线和3对线进行联接的情况。从图中不难看出,网络的局部受损只是影响一定的通信呼损率,但仍能保证生存用户的通信,不像辐射式通信那样,当某些重要通信枢纽、台站或线路被毁时,会影响到通信联络的全局。即使地域通信网络全部瘫痪,也能以单工无线电通信网、双工无线电移动通信网和其他分系统保障重要方向的通信联络。由于通信要素和设施分散配置,不易集中遭敌破坏,可大大提高系统的生存能力。
说它“新”,还在于地域通信网络中信息传递的保密性和抗干扰性能都优于传统的通信网络。这主要可以从以下两个方面看出:
一是由于它采用了数字通信方式。模拟通信在线路上传输的信号,直接反映出了原信号的变化规律,很容易被第三者窃听。数字通信在线路上传输的信号是经过编码、调制后的离散信号,用一般设备是很难窃听到的,因此,本身就具有一定的保密性。为了密上加密,它还可以很方便地用改变密码的方法,通过“数码致乱”进行高保密度的加密。对传输信道可采取群路加密;对不同类型的终端、电台可按需配备相应的保密机,进行端对端加密,从而保证了进入空中的无线电信号均可得到密化,也有利于指挥员直接使用通信终端实施联络,做到“明讲密传”。
电信号在传输过程中不可避免地要受到各种电磁干扰,引入一些噪杂音。在模拟通信中,这种杂音信号依附在传输信号上是很难消除的。数字通信就不同了,因为它在接收端仅根据收到的“1”和“0”(即“有电脉冲”和“无电脉冲”)来还原模拟信号,只要干扰信号不是大到连有电脉冲和无电脉冲也分不出来的程度,收方就可以鉴别出来,不会影响接收质量。
二是由于它采用了先进的传输信道(微波接力和光纤)。地域通信网络主要采用微波接力视距传输,方向性强,不易被敌电子侦察、测向和干扰,有较高的保密性和抗干扰能力。
在光纤中传输的光,通常既不向外泄漏,也不发生干扰,又不受任何电波的侵袭,窃听光纤传输的信息几乎是不可能的。光纤是当今世界上最理想的抗干扰、防窃密信道。
说它“新”,还由于地域通信网络的机动性要优于传统的通信网络。
地域通信网络中的各要素、设备均可车载或用其他运动载体载运,转移灵活简便。移动用户能在运动中通过相应的入口设备入网,实现相互之间或与网内固定用户间互通,还可通过空中传输增大通信距离,较好地解决了“动中通”的问题。
地域通信网络中的电子设备大量采用大规模集成电路和微处理技术,体积小、重量轻、耗电省、易携带、可靠性好,因而大大提高了机动能力。
说它“新”,还在于地域通信网络的通信容量大。这是由于地域通信网络中的交换设备容量大,干线传输和入网信道均采用微波接力、光缆等多路传输设备,可使众多的用户同时入网。整个地域通信网络好比是一座大型的铁路交通枢纽,能容纳众多的车辆同时进行交换和输送。据计算,当在9600平方千米的地域内开设16个干线节点、12个移动无线电中心站时,可以容纳3000多个固定通信用户和近300个移动通信用户;当在15 000平方千米的地域内开设20个干线节点、15个移动无线电中心站时,可以容纳4000多个固定通信用户和近400个移动通信用户。
说它“新”,还表现在地域通信网络组网灵活,适应性强。地域通信网络结构灵活,组网方式多样,可以根据不同需要组成不同形式和不同规模的网络,并可视情况适时灵活地进行调整。
说它“新”,还有一个理由,就是地域通信网络的网络控制管理自动化程度高。地域通信网络设有多级控制中心,能形成一个人机结合,以电子计算机为基础、自动化程度较高的控制管理系统。地域通信网络工作过程中,各节点交换机都能自动统计通信业务量。控制管理系统的计算机还能进行自动纠错、自动诊断和检测故障,对网内的设备进行有效地技术控制,可及时预防障碍产生。
为了保持通信联络不间断,地域通信网络通常建立“热备用”(平时处于通电状态)系统。平时由“主用系统”工作,当它发生障碍时,在监控系统控制下,由“备用系统”自动接替运行。主用系统恢复正常以后,备用系统自动退居“二线”。主、备用设备的比例视情况而定,可以是“一主一备”(即1个主用系统、1个备用系统),也可以“主一备”。
说它“新”,还在于地域通信网络的服务功能比传统通信网络多。地域通信网络中的“干线节点”和“入口节点”内都安装有先进的程控交换系统,它不仅迅捷、方便地为用户交换信息,还能为网内用户提供各种各样的服务,主要有:
优先等级区分。为了确保重点,根据用户的重要程度可分为不同的等级。优先级高的用户可以强拆正在通话的其他低等级的用户,强占那些正在为较低等级用户服务的通信设施。
专用用户电路(也叫专线电路),即用户摘机后,不需要拨电话号码,就能自动地接通预定的被叫用户。这种电路每时每刻都是接通的,专供给定的两用户使用。
热线电话(也叫“免拨号电话”),即用户(预先申请了热线服务)拿起电话不需拨号即可叫通对方。它通常分为“直接热线”和“延时热线”两种。“直接热线”是指用户摘机以后不用拨号即可自动接通指定的电话,也叫“立即热线”;“延时热线”是指用户摘机以后,在规定时间内(通常是5秒钟)不拨号,交换设备即自动接通指定的“热线”用户,因此也叫“定时热线”。倘若在规定时间内拨号,交换设备则按普通用户对待。
无论是哪一种热线电话,都属于随机性的迅速接续(即临时性地搭通)电路,不占用专用电路,这是热线电话区别于专线电话之处。
除此之外,地域通信网络的服务功能还有缩位拨号、略位拨号、盯忙服务(摘机等待)、遇忙呼叫(挂机等待)、转移呼叫(电话跟我来)、定时提醒、免打扰服务、第三者加入通话以及多方会议等。因为程控交换设备是受存储在电子计算机中的程序控制的,要改变或增添新的服务项目,可以很方便地通过修改计算机中的程序加以实现。
在一些国家的地域通信网络中,还可采用“可推导式电话号码”,使用起来比较方便。打自动电话先要知道对方的电话号码,记电话号码是一种机械性的记忆,费时费事。电话号码的位数愈多,记忆起来就愈困难,查找起来也麻烦。采用“可推导式电话号码”可简化记忆和便于查找。
所谓“可推导式电话号码”是指按照用户所在单位、所干的工作等,自动推导出它的电话号码;反过来说,知道了电话号码从号码的编排规律中也可推导出用户是什么人。
“可推导式电话号码”通常采用等位制编排,即每一个用户占用相同位数的电话号码,每个电话号码的相应位数按照预先规定的逻辑规则赋以不同的内涵。例如,在7位制电话号码中:
第一位数字——表示用户的等级;
第二位数字——表示用户所处单位的类型;
第三位和第四位数字——表示用户所在的单位;
第五位和第六位数字——表示用户所在的具体部门;
第七位表示用户的职务(或“谁”)。
“可推导式电话号码”中的各构成要素可视情况适时地进行变换,以提高电话号码的保密性。
地域通信系统正是由于具有以上功能、特点,发展十分迅速,倍受世界各国重视和青睐。就世界范围来说,近10余年来,就有20余种地域通信系统相继问世,并已在美、英、法和比利时等国军队中装备使用。美军根据“2000年空地一体化作战理论”,在海湾战争前建立了全数字化移动用户设备系统(MSE),这是一个军一级的地域通信系统,能在37500平方千米地域内配置42个通信节点,可为8100个用户提供服务,以满足一个军(5师制)在空地一体作战区域内展开的需要。海湾战争中,这套通信系统得到广泛运用,对协调多国部队作战、实现诸兵种的统一指挥发挥了积极作用。军事专家们预测,21世纪地域通信系统还将会得到更大的发展,有望成为军旅神经系统中的佼佼者。

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更新时间 : 2009-03-21

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