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L E O 舢E o ／G E O 三层卫星网络管理系统设计与仿真 姚曜赵洪利 装备指挥技术学院，北京市，1 0 1 4 1 6 摘 要 本文提出了一种L E O ／M E o ／G E O 三层卫星结构的空间信息网络系统，分析了该系 统在性能管理、故障管理及配置管理方面的网络管理需求，同时针对空间信息网络管理的动态 分布式管理要求，设计了一种适用于集中式与分布式相结合结构卫星网络的多元网络管理协 议( M N M P ) ，并基于该协议构建了卫星网络管理系统，最后给出了卫星网络管理系统的系统 仿真框架和卫星节点数据的采集流程，以及性能管理、故障管理、配置管理等功能的仿真实现 关键词卫星网络 网络管理多元网络管理协议仿真 R e s e a r c ho nt h eN e t w o r kM a n a g e m e n tS y s t e mD e s i g n an dS im ul a tio no ft h r e e —l a y e r e dS a t e lIi t eN e t w o r k Y a oY a oZ h a oH o n g l i A c a d e m yo fE q u l p m e n tC o m m a n d ＆T e c h n o I o g y ，B e i j i n g 。

1 0 1 4 1 6 A b s t r a c tS a t e l l i t en e t w o r ki Sas p e c i a lk i n do fs p a c ei n f o r m a t i o nn e t w o r kw h i c hw o r k si na s p a c ee n v i r o n m e n tw i t hl o n gd e l a ya n dh i g he r r o r —r a t e ．T h i sa r t i c l ep r o p o s e sas a t e l l i t en e t — w o r kb a s e do nat h r e e - l a y e r e da r c h i t e c t u r e ：G E O ／M E O ／L E 0a n da n a l y z e st h ed e m a n d so n n e t w o r km a n a g e m e n to ft h es a t e l l i t en e t w o r kw h i c hi n c l u d ec a p a b i l i t ym a n a g e m e n t ，f a u l t m a n a g e m e n ta n dc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ．C a p a b i l i t ym a n a g e m e n ti sr e s p o n s i b l ef o ro p e r a — t i o n a lc o n d i t i o no ft h es a t e l l i t en e t w o r kw h i l ef a u l tm a n a g e m e n ti si nc h a r g eo ff a u l td e t e c t i n g a n dc o r r e c t i n g ，f u r t h e r m o r e ，c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n tm e a n sa d ju s t i n gt h en e t w o r kc o n f i g u — r a t i o n ．T om e e tt h er e q u i r e m e n to fad y n a m i ca n dd i s t r i b u t e dm a n a g e m e n to ft h es p a c ei n f o r - m a t i o nn e t w o r k ，t h eM u l t i p l e xN e t w o r kM a n a g e m e n tP r o t o e o l ( M N M P ) w i t hs u f f i c i e n tr e — g a r dt os e c u r i t ya n dc o m p a t i b i l i t yi sd e s i g n e ds p e c i a l l yf o rs a t e l l i t en e t w o r kb a s e do nac o r n - b i n a t i o no fc e n t r a l i z e da r c h i t e c t u r ea n dd i s t r i b u t e da r c h i t e c t u r e ，a n dam a n a g e m e n ts y s t e mi s e s t a b l i s h e db yu s i n gM N M P ．F i n a l l y ，t h es i m u l a t i o nf r a m e w o r ko ft h et h r e e - l a y e r e ds a t e l l i t e n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e ma n dc o l l e c t i n gp r o c e s so fs a t e l l i t en e t w o r kn o d ed a t ai si l l u m i — n a t e d ，a n dt h ei n t lr f a c e s o ft h et h r e ek e ym o d u l e s ：c a p a b i l i t ym a n a g e m e n t ，f a u l tm a n a g e — m e n t ，c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n ta r ep r e s e n t e d ． 信息技术与I T 产业 j 6 9 K e y w o r d s s a t e l l i t en e t w o r k n e t w o r km a n a g e m e n tm u l t i p l e xn e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o — C O ls i m u l a t i o n 一、引言 随着各种卫星技术快速发展和普及应用，通过卫星能够实时地直接获取和传输大量信息已经成为 共识。

卫星网络是由不同层次、不同轨道上多种类型的卫星互联构成的系统，由于卫星网络具有覆盖面 广、组网灵活、建网快、不受地理环境限制等突出特点，其发展已经受到许多国家的重视 卫星网络管理的作用就是维持整个网络持续高效并稳定可靠地运行，通过对网络的实时监控，确保 其正常运行，及时发现并修复故障网络中出现的故障，保证关键服务，优化网络使用效能，适应任务、网 络本身和外部条件的变化可见网络管理在整个卫星组网中有至关重要的地位和作用 本文在规划L E 0 ／M E o ／G E O 三层卫星网络管理系统结构和分析该类卫星网络管理需求的基础 上，设计了一种基于多元网络管理协议( M N M P ) 的卫星网络管理系统，并给出了管理系统的仿真框架 和数据采集流程，以及性能管理、故障管理、配置管理等功能的仿真实现 二、L E o ／M E o ／G E o 三层卫星网络结构规划 卫星网络管理系统要能够适应空间信息网络特性，即卫星网络处在长时延、高误码率的太空环境 中，必须保证管理信息交互的可靠性；同时星上运算能力、存储能力有限，网络管理操作．编码以及事件 查询机制都必须考虑高效性‘1 | ／——、＼、．．／一————、、、，／——、 ( 管理分站 )( 管理分站)<管琊，分站) ＼、，．／／＼＼，．／／ 惩 ／＼／7 ＼ ／余|| | ／芦吾、| 嚣 ／弼 拶拶蕊 图1网络管理域示意图 如图1 所示，自主网络管理系统包括若干管理域和管理分站，各管理分站处于平等的地位。

其中， 单个管理分站所管理的分组成员是动态变化的这是因为相对于充当管理分站的中高轨卫星，卫星节 点是运动的，根据星间链路的建立规则，在不同的时问段内与某一分管理站建立连接的卫星节点是不同 的因此，管理域内的网络节点数目不是固定的，而是动态变化的，管理域的划分由划分算法动态完成 这种集中式与分布式结构相结合的空间信息网的网络管理分系统还需要满足以下几点要求： 1 ) 网管中心的各功能模块尽量互不依赖，可以彼此独立运行 2 ) 网管中心的界面尽量能体现航天背景 3 ) 星上管理分站的管理功能模块和( 本节点的) 代理模块应该相互独立 4 ) 星上管理分站还应该具备动态组织管理域的功能 】7 D 第六届博士生学术年会论文集 5 ) 星上代理通过预定义管理信息库M I B 实现对星载设备信息的读取和设置，但代理不应该直接对 星上设备进行操作 三、空间信息网络管理系统需求分析 空间信息网络管理系统主要实现对空间信息网络的拓扑管理、配置管理、性能管理、故障管理和安 全管理等功能这几部分的管理功能之间的相互关系如图2 所示在这些管理功能中，配置管理、拓扑 管理和性能管理是进行路由优化，提高路由协议效率，实现高效路由协议所必需的；而安全管理和故障 管理是自防御路由安全机制应用效能的综合体现。

图2 网络管理功能相互关系图 性能管理就是对网络的运行状态进行管理网管系统通过星上代理提供的向上接口，对卫星网络 的设备或者网络运行的性能参数进行监控、分析、预测以及管理等性能管理包括性能监测、性能分析 和性能数据管理三部分 故障管理负责检测、定位和修复网络硬件和软件故障，是空间信息网络管理的一个重要方面，直接 关系到空间信息网络的可靠性故障管理包括故障检测、故障诊断和故障修复三个步骤，实际中每个步 骤间有着密切联系，很多情况下是同时进行 配置管理的对象是网络上各种节点之间关系的状态，对网络上的配置进行调整的管理活动就是配 置管理配置管理分两个阶段：初始配置管理( 初次运行) 和工作配置管理( 正常运行) 在初始配置阶 段，配置管理的目的是支持网络开始运行，所以有大量的配置管理的活动而且比较集中，在此阶段，网络 管理不进行其他管理活动，只进行配置管理有关活动在工作配置管理阶段，配置管理的目的就是保证 网络经济、可靠、高效和安全地运行，因此配置管理的活动是和其他方面的管理活动如性能管理、故障管 理等配合运行的 信息技术与I T 产业17 1 四、卫星网络管理系统设计 ( 一) 卫星网络管理系统结构设计 卫星网络管理系统由网管中心、管理分站和节点代理组成，形成一种分层结构。

其中网管中心位于 地面，属于管理者；节点代理位于空间信息网络的卫星节点，属于底层的代理；管理分站也属于空间信息 网络的卫星节点，具有代理的功能，但同时也具有管理者的功能整个网络管理系统的组织结构如图3 所示 中心管珲站 图3网络管理系统总体结构图 M ⋯ 其他分组 管理者和代理之间采用多元网络管理协议( M u l t i p l e xN e t w o r kM a n a g e m e n tP r o t o c o l ，M N M P ) 进 行通信网络管理系统主要是充当管理者的功能，代理( 星载代理) 在空间信息网络的卫星仿真节点实 现网管中心可以直接与节点卫星代理( 包括管理分站的代理) 之间进行通信，。