楊燦，陳始茂，邱宏燕

（中國電子科技集團(tuán)公司第七研究所，廣東 廣州 510310）

0 引言

為保障通信的高可靠性，在天空地一體化網(wǎng)絡(luò)特別是特殊專用的天空地一體化網(wǎng)絡(luò)中，用于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)互聯(lián)的中繼鏈路往往不止一條，而且每一條鏈路的類型都可能不一樣，如有光纖、被覆線、衛(wèi)星、短波、超短波、微波等[1-3]，如圖1所示。在這些中繼鏈路中，有的作為組網(wǎng)互聯(lián)的主用鏈路，有的作為備份鏈路，一旦主用鏈路因各種原因（如發(fā)生故障、受到嚴(yán)重干擾、距離過遠(yuǎn)而導(dǎo)致無法連接時(shí)）不可繼續(xù)使用時(shí)，立即將信息切換至可用的備份鏈路上繼續(xù)進(jìn)行傳輸，保證節(jié)點(diǎn)間的通信暢通。在天空地一體化網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際建設(shè)應(yīng)用中，可根據(jù)具體的應(yīng)用需求，集成選用合適的通信手段作為中繼鏈路，包括主用鏈路和備用鏈路；同時(shí)也可以將應(yīng)用信息同時(shí)在多條中繼鏈路上協(xié)作傳輸，實(shí)現(xiàn)多中繼鏈路的負(fù)載均衡甚至帶寬聚合使用[4-5]。

圖1 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間通過多種中繼鏈路互聯(lián)示意圖

對于多中繼鏈路的調(diào)度應(yīng)用，目前業(yè)界的通常做法是基于路由的調(diào)度方式，即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)把每一條鏈路都作為一條路由進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)、建立和維護(hù)，并匯總生成路由表；同時(shí)，以鏈路類型（有線、無線）、傳輸帶寬、傳輸時(shí)延、鏈路質(zhì)量、鏈路負(fù)荷等參數(shù)為度量，依據(jù)度量計(jì)算公式進(jìn)行路由計(jì)算，對各路由進(jìn)行優(yōu)選排序選用。這種調(diào)度方式的主要缺點(diǎn)是：一是每條鏈路上都有路由發(fā)現(xiàn)、建立和維護(hù)的開銷，降低了鏈路的有效承載能力，尤其是對窄帶鏈路不利；二是網(wǎng)絡(luò)路由表中路由數(shù)量比較多，變化更新比較頻繁，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的路由表頻繁更新同步會(huì)帶來較大的鏈路開銷；三是某些鏈路的故障（如中斷）發(fā)現(xiàn)時(shí)間比較長，一旦作為主用鏈路發(fā)生故障（如中斷），會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間較長時(shí)間的通信中斷。因此，這種調(diào)度技術(shù)對各傳輸鏈路的有效利用率不高，而且難以保證通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和業(yè)務(wù)傳輸QoS。

1 多中繼鏈路自適應(yīng)調(diào)度裝置

本文針對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間有多條中繼鏈路時(shí)如何提高多條鏈路的綜合調(diào)度效率以提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性及鏈路的有效利用率問題，提出一種面向全I(xiàn)P的、支持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間多條中繼鏈路自適應(yīng)調(diào)度的技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間多中繼鏈路的高效調(diào)度，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的承載層中嵌入多中繼鏈路自適應(yīng)調(diào)度模塊（功能實(shí)體），如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)嵌入多中繼鏈路自適應(yīng)調(diào)度模塊

圖2中的多中繼鏈路自適應(yīng)調(diào)度模塊的內(nèi)部架構(gòu)如圖3所示。

圖3 多中繼鏈路自適應(yīng)調(diào)度模塊內(nèi)部架構(gòu)

多中繼鏈路調(diào)度策略管理器（簡稱“調(diào)度策略管理器”），用于對系統(tǒng)的調(diào)度策略管理，并通過策略控制多中繼鏈路自適應(yīng)調(diào)度控制器和多中繼鏈路負(fù)載均衡控制器的操作。調(diào)度策略管理器根據(jù)用戶設(shè)定的鏈路選用策略（選用優(yōu)先級、優(yōu)選排序規(guī)則等）、訪問控制列表以及獲得的各鏈路特性參數(shù)和狀態(tài)等信息，計(jì)算形成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間可用鏈路列表及優(yōu)選排序，并分發(fā)給多中繼鏈路自適應(yīng)調(diào)度控制器和多中繼鏈路負(fù)載均衡控制器。同時(shí)，用戶在調(diào)度策略管理器設(shè)定鏈路調(diào)度模式：自適應(yīng)調(diào)度模式還是負(fù)載均衡模式；負(fù)載均衡模式是采用帶寬比重方式還是輪詢方式，參加負(fù)載均衡承載的鏈路有哪幾條等。調(diào)度策略管理器根據(jù)用戶設(shè)定的策略生成自適應(yīng)調(diào)度策略和負(fù)載均衡策略，根據(jù)生成的自適應(yīng)調(diào)度策略控制多中繼鏈路自適應(yīng)調(diào)度控制器的調(diào)度行為，根據(jù)生成的負(fù)載均衡策略控制多中繼鏈路負(fù)載均衡控制器的調(diào)度控制行為。

多中繼鏈路自適應(yīng)調(diào)度控制器（簡稱“自適應(yīng)調(diào)度控制器”），用于根據(jù)既定策略在多中繼鏈路之間選定當(dāng)前最優(yōu)鏈路作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間信息傳輸?shù)闹饔面溌?，保證信息在當(dāng)前最優(yōu)的鏈路上傳輸，為上層提供最優(yōu)的傳輸服務(wù)。當(dāng)當(dāng)前主用鏈路因各種原因（如發(fā)生故障、受到嚴(yán)重干擾、距離過遠(yuǎn)而導(dǎo)致連接不上等）不可用時(shí)，自適應(yīng)調(diào)度控制器啟動(dòng)鏈路切換程序，將需要傳輸?shù)男畔⒖焖偾袚Q到當(dāng)前可用的最優(yōu)備用鏈路上繼續(xù)傳輸，保證通信繼續(xù)進(jìn)行；當(dāng)可用鏈路列表出現(xiàn)更優(yōu)的鏈路（包括故障排除的鏈路和新增的鏈路）時(shí)，自適應(yīng)調(diào)度控制器啟動(dòng)鏈路切換程序，將需要傳輸?shù)男畔⒖焖偾袚Q到更優(yōu)的鏈路上繼續(xù)傳輸，保證信息在當(dāng)前最優(yōu)的鏈路上傳輸，為上層提供最優(yōu)的傳輸服務(wù)。

多中繼鏈路自適應(yīng)負(fù)載均衡控制器（簡稱“負(fù)載均衡控制器”），用于在多條鏈路間自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)負(fù)載均衡傳輸。根據(jù)調(diào)度策略管理器提供的負(fù)載均衡策略，啟動(dòng)相應(yīng)的負(fù)載均衡方式和調(diào)度算法，調(diào)度數(shù)據(jù)在多條鏈路上傳輸，實(shí)現(xiàn)多中繼鏈路的流量負(fù)載均衡。當(dāng)參加負(fù)載均衡承載的某一鏈路發(fā)生故障（如鏈路中斷）而不可用時(shí)，負(fù)載均衡控制器停止往該鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)，并重新計(jì)算剩余可用鏈路的傳輸資源，再按新的傳輸資源情況往各剩余可用鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)之前出現(xiàn)故障的參加負(fù)載均衡傳輸?shù)哪骋绘溌坊謴?fù)可用或者增加新的參加負(fù)載均衡傳輸鏈路時(shí)，負(fù)載均衡控制器重新計(jì)算參加負(fù)載均衡承載的各鏈路的傳輸資源，并按新的傳輸資源情況往各鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)，包括重新向恢復(fù)可用的故障鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)。

多中繼鏈路適配器（簡稱“鏈路適配器”），用于對接入的各種鏈路進(jìn)行適配管理和維護(hù)，具體包括鏈路建立與維護(hù)、數(shù)據(jù)承載控制、鏈路特性參數(shù)管理。鏈路適配器對應(yīng)具體的物理接口建立鏈路，并建立該鏈路對應(yīng)的軟件接口和鏈路特性參數(shù)表。鏈路特性參數(shù)包含鏈路帶寬、傳輸時(shí)延、誤碼率、擁塞度等，鏈路帶寬由用戶規(guī)劃設(shè)定，其它參數(shù)通過與光纖/被覆線鏈路的接入層（鏈路層&物理層）以及無線鏈路設(shè)備（衛(wèi)星站、微波接力機(jī)、電臺等）定期交互獲得。在鏈路建立后，鏈路適配器啟動(dòng)鏈路維護(hù)機(jī)制，定期在每一條鏈路上發(fā)送握手消息，對鏈路狀態(tài)進(jìn)行探測判斷。鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，鏈路適配器將鏈路狀態(tài)實(shí)時(shí)上報(bào)給調(diào)度策略管理器。調(diào)度策略管理器按策略重新計(jì)算并更新可用鏈路列表及優(yōu)選排序，之后再將更新信息分發(fā)給自適應(yīng)調(diào)度控制器和負(fù)載均衡控制器。

2 多中繼鏈路自適應(yīng)調(diào)度機(jī)制

基于上述多中繼鏈路自適應(yīng)調(diào)度模塊的設(shè)計(jì)，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間只需要運(yùn)行及維護(hù)一條路由，路由與具體的鏈路無關(guān)；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間具體互聯(lián)鏈路的建立、維護(hù)和選用均由自適應(yīng)調(diào)度模塊決定，如圖4所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)路由與傳輸鏈路的無關(guān)性

而在具體實(shí)施中，根據(jù)應(yīng)用定位和使用規(guī)劃，首先設(shè)定天空地一體化網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)策略和參數(shù)初始值。網(wǎng)絡(luò)開通之后，運(yùn)行鏈路維護(hù)機(jī)制進(jìn)行鏈路維護(hù)，并根據(jù)調(diào)度策略管理器生成的相關(guān)策略進(jìn)行鏈路自適應(yīng)調(diào)度或負(fù)載均衡操作。

2.1 多中繼鏈路適配建立和維護(hù)

在系統(tǒng)開通前，先對系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和工作參數(shù)設(shè)置，包括在調(diào)度策略管理器中設(shè)定鏈路選用策略（選用優(yōu)先級、優(yōu)選排序規(guī)則等）、訪問控制列表等參數(shù)；設(shè)定鏈路調(diào)度模式：自適應(yīng)調(diào)度模式還是負(fù)載均衡模式，負(fù)載均衡是采用帶寬比重方式還是輪詢方式，參加負(fù)載均衡承載的鏈路有哪幾條等。同時(shí)在鏈路適配器設(shè)定各鏈路的傳輸帶寬等鏈路參數(shù)。

鏈路適配器首先對應(yīng)具體的物理接口建立鏈路，并建立該鏈路對應(yīng)的軟件接口和鏈路特性參數(shù)表；然后設(shè)定該鏈路特性參數(shù)中的鏈路帶寬參數(shù)，例如該鏈路是通過以太網(wǎng)接口連接衛(wèi)星車載站，形成一條衛(wèi)星鏈路，鏈路帶寬設(shè)定為1 Mbit/s（指的是整條鏈路的帶寬，而不是連接物理接口的帶寬）。對于鏈路特性參數(shù)中的其它參數(shù)包括傳輸時(shí)延、誤碼率、擁塞度等，鏈路適配器通過與光纖/被覆線鏈路的接入層（鏈路層&物理層）以及無線鏈路設(shè)備（衛(wèi)星站、微波接力機(jī)、電臺等）定期交互獲得，把這些參數(shù)記錄在該鏈路特性參數(shù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，并上報(bào)調(diào)度策略管理器。

在鏈路建立后，鏈路適配器啟動(dòng)鏈路維護(hù)機(jī)制，定期（如T=2 s）在每一條鏈路上發(fā)送握手消息，對端收到后回復(fù)應(yīng)答消息。若在某一條鏈路上連續(xù)n次（如3次）發(fā)送握手消息均沒有收到對端的應(yīng)答消息，則判定該鏈路發(fā)生了故障（鏈路中斷、收到嚴(yán)重干擾等）而不可再使用，并標(biāo)識該鏈路的狀態(tài)為故障。若在之前出現(xiàn)故障的某一條鏈路上連續(xù)n次（如8次）發(fā)送握手消息均收到對端的應(yīng)答消息，則判定該鏈路恢復(fù)正?？捎?，并標(biāo)識該鏈路的狀態(tài)為可用。鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，鏈路適配器將鏈路狀態(tài)實(shí)時(shí)上報(bào)給調(diào)度策略管理器。調(diào)度策略管理器按策略重新計(jì)算并更新可用鏈路列表及優(yōu)選排序，之后再將更新信息分發(fā)給自適應(yīng)調(diào)度控制器和負(fù)載均衡控制器。

2.2 多中繼鏈路自適應(yīng)切換

多中繼鏈路自適應(yīng)切換的具體方法如下：

（1）自適應(yīng)調(diào)度控制器根據(jù)調(diào)度策略管理器分發(fā)的可用鏈路列表及優(yōu)選排序，選擇當(dāng)前可用的最優(yōu)鏈路作為主用鏈路并標(biāo)識為當(dāng)前主用鏈路。

（2）當(dāng)應(yīng)用層有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)程序就會(huì)觸發(fā)調(diào)度策略管理器，調(diào)度策略管理器根據(jù)設(shè)定策略判斷是否啟用負(fù)載均衡，如果是則觸發(fā)負(fù)載均衡控制器則在多中繼鏈路上負(fù)載均衡傳輸；否則就觸發(fā)自適應(yīng)調(diào)度控制器，把需發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送到主用鏈路上進(jìn)行傳輸。

（3）當(dāng)鏈路適配器探測到當(dāng)前主用鏈路發(fā)生故障（如鏈路中斷）而不可用時(shí)：

1）鏈路適配器更新該鏈路特性參數(shù)，設(shè)置該鏈路狀態(tài)為故障，并上報(bào)自適應(yīng)調(diào)度控制器和調(diào)度策略管理器。

2）自適應(yīng)調(diào)度控制器收到故障報(bào)告后，啟動(dòng)鏈路切換程序：將當(dāng)前主用鏈路狀態(tài)設(shè)置為故障，并清除作為當(dāng)前主用鏈路的標(biāo)識；根據(jù)可用鏈路列表及優(yōu)選排序，選擇最優(yōu)備用鏈路作為新的主用鏈路并標(biāo)識；將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)切換到該鏈路上繼續(xù)傳輸。

3）調(diào)度策略管理器收到故障報(bào)告后，按策略重新計(jì)算并更新可用鏈路列表及優(yōu)選排序，之后再將更新信息分發(fā)給自適應(yīng)調(diào)度控制器和負(fù)載均衡控制器。

4）自適應(yīng)調(diào)度控制器收到可用鏈路列表更新消息后，同步更新本地保存的可用鏈路列表及優(yōu)選排序。

5）自適應(yīng)調(diào)度控制器查詢更新后的可用鏈路列表及優(yōu)選排序，如果當(dāng)前主用鏈路已是最優(yōu)鏈路，則不做進(jìn)一步操作。如果當(dāng)前主用鏈路不是最優(yōu)鏈路，則再啟動(dòng)鏈路切換程序：清除當(dāng)前主用鏈路的主用鏈路標(biāo)識；根據(jù)最新的可用鏈路列表及優(yōu)選排序，選擇最優(yōu)鏈路作為新的主用鏈路并標(biāo)識；停止往原主用鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)，將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)切換到新的主用鏈路上傳輸。

（4）當(dāng)鏈路適配器探測到之前出現(xiàn)故障的鏈路重新恢復(fù)可用或新增可用鏈路：

1）鏈路適配器更新該鏈路特性參數(shù)，設(shè)置該鏈路狀態(tài)為可用并上報(bào)調(diào)度策略管理器。

2）調(diào)度策略管理器收到報(bào)告后，按策略重新計(jì)算并更新可用鏈路列表及優(yōu)選排序，之后再將更新信息分發(fā)給自適應(yīng)調(diào)度控制器和負(fù)載均衡控制器。

3）自適應(yīng)調(diào)度控制器收到可用鏈路列表更新消息后，同步更新本地保存的可用鏈路列表及優(yōu)選排序。

4）自適應(yīng)調(diào)度控制器查詢更新后的可用鏈路列表及優(yōu)選排序，如果當(dāng)前主用鏈路已是最優(yōu)鏈路，則不做進(jìn)一步操作。如果當(dāng)前主用鏈路不是最優(yōu)鏈路，則啟動(dòng)鏈路切換程序：清除當(dāng)前主用鏈路的主用鏈路標(biāo)識；根據(jù)最新的可用鏈路列表及優(yōu)選排序，選擇最優(yōu)鏈路作為新的主用鏈路并標(biāo)識；停止往原主用鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)，將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)切換到新的主用鏈路上傳輸。

2.3 多中繼鏈路自適應(yīng)負(fù)載均衡

多中繼鏈路自適應(yīng)負(fù)載均衡的具體方法如下：

（1）在調(diào)度策略管理器中設(shè)置啟動(dòng)負(fù)載均衡策略，包括負(fù)載均衡方式、參加負(fù)載均衡的鏈路等；調(diào)度策略管理器將相應(yīng)的負(fù)載均衡策略發(fā)給負(fù)載均衡控制器。

（2）當(dāng)應(yīng)用層有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)程序就會(huì)觸發(fā)調(diào)度策略管理器，調(diào)度策略管理器根據(jù)設(shè)定的負(fù)載均衡策略，觸發(fā)負(fù)載均衡控制器，實(shí)現(xiàn)在多中繼鏈路上負(fù)載均衡傳輸數(shù)據(jù)。

（3）當(dāng)鏈路適配器探測到參加負(fù)載均衡承載的某一鏈路發(fā)生故障（如鏈路中斷）而不可用時(shí)：

1）鏈路適配器更新該鏈路特性參數(shù)，設(shè)置該鏈路狀態(tài)為故障，并上報(bào)負(fù)載均衡控制器和調(diào)度策略管理器。

2）負(fù)載均衡控制器收到故障報(bào)告后，將故障鏈路狀態(tài)設(shè)置為故障，并停止往該鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)；負(fù)載均衡控制器重新計(jì)算剩余可用鏈路的鏈路帶寬比，并按新的鏈路帶寬比往各剩余可用鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)。

3）調(diào)度策略管理器收到故障報(bào)告后，按策略重新計(jì)算并更新可用鏈路列表及優(yōu)選排序，之后再將更新信息分發(fā)給自適應(yīng)調(diào)度控制器和負(fù)載均衡控制器。

4）負(fù)載均衡控制器收到可用鏈路列表更新消息后，同步更新本地保存的可用鏈路列表及優(yōu)選排序。

（4）當(dāng)鏈路適配器探測到之前出現(xiàn)故障的鏈路重新恢復(fù)可用或新增可用鏈路：

1）鏈路適配器更新該鏈路特性參數(shù)，設(shè)置該鏈路狀態(tài)為可用并上報(bào)調(diào)度策略管理器。

2）調(diào)度策略管理器收到報(bào)告后，按策略重新計(jì)算并更新可用鏈路列表及優(yōu)選排序，之后再將更新信息分發(fā)給自適應(yīng)調(diào)度控制器和負(fù)載均衡控制器。

3）負(fù)載均衡控制器收到可用鏈路列表更新消息后，同步更新本地保存的可用鏈路列表及優(yōu)選排序。

4）負(fù)載均衡控制器從更新后的可用鏈路列表查詢參加負(fù)載均衡承載的故障鏈路是否恢復(fù)可用，如果還沒有恢復(fù)則不做進(jìn)一步操作；如果已經(jīng)恢復(fù)可用，則負(fù)載均衡控制器重新計(jì)算參加負(fù)載均衡承載的各鏈路的鏈路帶寬比，并按新的鏈路帶寬比往各鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)，包括重新向恢復(fù)可用的故障鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)。

3 應(yīng)用實(shí)例

下面將以具體的實(shí)例對本技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步闡述。

3.1 多中繼鏈路自適應(yīng)切換實(shí)例

如圖1所示，假設(shè)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間采用了光纖、微波和衛(wèi)星三種鏈路進(jìn)行組網(wǎng)互聯(lián)。在調(diào)度策略管理器中設(shè)定鏈路選用優(yōu)先級：光纖最高，微波次之，衛(wèi)星最低，啟動(dòng)自適應(yīng)調(diào)度模式。在鏈路適配器設(shè)定各鏈路的傳輸帶寬參數(shù)：光纖為155.52 Mbit/s，微波為8.448 Mbit/s，衛(wèi)星為1.024 Mbit/s。

（1）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的鏈路適配器啟動(dòng)后建立光纖、微波和衛(wèi)星三條鏈路，并啟動(dòng)鏈路維護(hù)機(jī)制，同時(shí)在三條鏈路進(jìn)行握手維護(hù)。

（2）自適應(yīng)調(diào)度控制器根據(jù)調(diào)度策略管理器分發(fā)的可用鏈路列表及優(yōu)選排序（可用鏈路為3種，光纖鏈路的選用優(yōu)先級最高，微波鏈路次之，衛(wèi)星鏈路最低），選擇當(dāng)前可用的最優(yōu)鏈路光纖鏈路作為主用鏈路并標(biāo)識為當(dāng)前主用鏈路。

（3）當(dāng)應(yīng)用層有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)程序就會(huì)觸發(fā)調(diào)度策略管理器，調(diào)度策略管理器根據(jù)設(shè)定判斷為自適應(yīng)調(diào)度模式，就觸發(fā)自適應(yīng)調(diào)度控制器；自適應(yīng)調(diào)度控制器把需發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送到光纖鏈路上進(jìn)行傳輸。

（4）當(dāng)探測到光纖鏈路出現(xiàn)故障不可用時(shí)，按照2.2節(jié)中的步驟進(jìn)行操作，微波鏈路成為新的主用鏈路并標(biāo)識使用；可用鏈路列表中的可用鏈路也變?yōu)?種，微波鏈路的選用優(yōu)先級最高，衛(wèi)星鏈路次之。

（5）當(dāng)探測到光纖鏈路重新恢復(fù)可用時(shí)，按照2.2節(jié)中的步驟進(jìn)行操作，光纖鏈路重新成為主用鏈路并標(biāo)識使用；可用鏈路列表中的可用鏈路也恢復(fù)為3種，光纖鏈路的選用優(yōu)先級最高，微波鏈路次之，衛(wèi)星鏈路最低。

3.2 多中繼鏈路自適應(yīng)負(fù)載均衡實(shí)例

如圖1所示，假設(shè)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間采用了微波、超短波和衛(wèi)星三條鏈路進(jìn)行組網(wǎng)互聯(lián)。在調(diào)度策略管理器中設(shè)定啟動(dòng)負(fù)載均衡模式，采用按帶寬比重均衡方式，三種鏈路參加負(fù)載均衡傳輸。調(diào)度策略管理器將相應(yīng)的負(fù)載均衡策略發(fā)給負(fù)載均衡控制器。假設(shè)微波、超短波和衛(wèi)星三種鏈路的帶寬比例為5:2:1。

（1）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的鏈路適配器啟動(dòng)后建立微波、超短波和衛(wèi)星三條鏈路，并啟動(dòng)鏈路維護(hù)機(jī)制，同時(shí)在三條鏈路進(jìn)行握手維護(hù)。

（2）當(dāng)應(yīng)用層有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)程序就會(huì)觸發(fā)調(diào)度策略管理器，調(diào)度策略管理器根據(jù)設(shè)定的負(fù)載均衡策略，觸發(fā)負(fù)載均衡控制器，在三條鏈路上負(fù)載均衡傳輸數(shù)據(jù)：根據(jù)三條鏈路的帶寬比例分別向三條鏈路分發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。

（3）當(dāng)探測到微波鏈路發(fā)生故障而不可用時(shí)，按照2.3節(jié)中的步驟進(jìn)行操作，設(shè)置微波鏈路狀態(tài)為故障，并按新的鏈路帶寬比2:1往超短波鏈路和衛(wèi)星鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。

（4）當(dāng)探測到微波鏈路重新恢復(fù)可用時(shí)，按照2.3節(jié)中的步驟進(jìn)行操作，設(shè)置微波鏈路狀態(tài)為可用，并恢復(fù)正常的三條鏈路上負(fù)載均衡傳輸數(shù)據(jù)。

4 驗(yàn)證效果

本技術(shù)在某指揮通信系統(tǒng)、應(yīng)急保障通信系統(tǒng)等多個(gè)天空地一體化項(xiàng)目應(yīng)用并進(jìn)行了測試驗(yàn)證，取得了良好的應(yīng)用效果。相對于基于路由的中繼鏈路調(diào)度方法，本技術(shù)的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：

（1）中繼鏈路維護(hù)機(jī)制可以探測到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間所有中繼鏈路的可用狀態(tài)，傳輸開銷非常小，每鏈路不大于0.4 kbit/s。

（2）對中繼鏈路故障的探測判斷非常迅速，只需三個(gè)鏈路握手周期，最短為3 s；對中繼鏈路的故障操作反應(yīng)敏捷，從不可用中繼鏈路切換至可用中繼鏈路的操作僅需約60 ms，進(jìn)一步提升業(yè)務(wù)傳輸?shù)腝oS。

（3）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間只需要建立及維護(hù)一條路由，路由帶來的處理資源開銷及傳輸開銷小，比如節(jié)點(diǎn)間有n條中繼鏈路，則路由的開銷只有基于路由調(diào)度法的n分之一。

（4）可以自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)多條中繼鏈路的流量負(fù)載均衡，并支持多條中繼鏈路的帶寬聚合以為高帶寬用戶提供服務(wù)。

5 結(jié)束語

本技術(shù)通過對天空地一體化網(wǎng)絡(luò)的各種中繼鏈路進(jìn)行統(tǒng)一管理與綜合調(diào)度，實(shí)現(xiàn)多中繼鏈路之間自適應(yīng)快速切換和負(fù)載均衡，提高了對天空地一體化網(wǎng)絡(luò)多中繼鏈路的調(diào)度效率，并進(jìn)一步提高了各中繼鏈路的有效利用率和業(yè)務(wù)傳輸QoS，可以給用戶帶來更好的應(yīng)用體驗(yàn)。