基于网络中心战共同体的通信栅格流量模型研究

The communication network in Network Centric Warfare(NCW) is called Communication Grid. Due to the new characteristics in the COI(Community of Interest) networking scheme and the the relations between inter-node flow and operation scale/process, its flow model is different from that of the commercial IP network, and needs to be study further. .Whether communication flow change in various operation states can be reflected in detail is the key of COI flow analysis. By using operation view to describe the COI-OODA's evolvement progress, driving simulation tools to produce the appropriate flow between nodes in various operational statuses, the behavior of COI flow can be simulated exactly. After mathematical analysis, we build mathematical formulations to express the dependencies between COI network flow and operation scale, state, or member type and realize more accurate calculation and effective management based on the bandwidth of operation state flow, and form the original NCW flow analysis theoretical system. Then we derive the flow characteristics and rules for the situation when many COI coexist, and design the flexible bandwidth allocation algorithm based on the operation state, and verify and improve the quality of the model in the operation-network joint simulation..The application is of great significance to the guarantee of joint operation communications QoS, the improvement of battlefield network bandwidth utilization, and the research as well as the design on the new network structure and flow control.

网络中心战的通信网设施称为通信栅格，由于在作战共同体组网方式、节点间流量与作战规模/进程的关系等方面具有许多新的通信行为特征，使其流量模式与一般IP网络有很大不同，需进行深入细致的研究。.能否在不同作战状态细致反映通信流量的变化，是共同体流量分析关键。通过作战视图刻画共同体OODA演进过程，驱动仿真工具在各作战状态下产生节点间相应流量，可较准确仿真共同体流量行为。再经数学分析归纳，建立共同体网络流量对作战规模、成员类型、作战状态的依赖关系的数学表达，实现基于作战状态的流量带宽较精确计算与合理复用，形成原创性的网络中心战流量分析理论体系。然后推导多个作战共同体并存时流量特征与规律，设计基于作战状态的弹性带宽分配算法，并在作战级－网络级联合仿真中检验和提高模型的质量。.本项目对保障联合作战通信QoS和提高战场网络带宽利用率，对新型网络结构及其流量管控的研究和设计，都具重要意义。

网络中心战的通信网设施称为通信栅格，由于在作战共同体组网方式、节点间流量与作战规模/进程的关系等方面具有新的通信行为特征，使其流量模式与一般IP网络有很大不同，需进行深入细致的研究。.按照联合作战共同体应用组网模式，细致分析了OODA（观察-判断-决策-行动）环推演过程，对单个OODA环中各状态持续时间、状态间转换的条件进行了细致的分析，建立了OODA环推演模型。分析了多个OODA环并存情况下流量聚合与复用特征，建立了基于作战节奏/状态的作战共同体流量模型，实现了联合作战流量带宽较精确计算和有效管理。.针对不同OODA环之间峰值流量叠加的典型情况，给出了多个OODA环并存情况下不同种类流量叠加规律，提出了避免不同OODA环之间峰值流量重叠的措施。针对导弹中继制导这一典型联合作战场景中的通信交接保障问题，推导了制导指令端到端时延的平均值、最大值，设计了优化的排队调度策略，保证了中继制导通信QoS。.根据联合防空作战中饱和攻击、并发OODA等典型作战场景，建立了由作战状态驱动的网络仿真系统，进行了网络流量传输仿真，验证了各种OODA环并发时聚合流量变化规律。针对饱和攻击时通信栅格中各类传感器、火力单元间通信保障问题，提出了基于策略协作的海量传感器流量汇聚和QoS保障机制，仿真表明带宽利用率可提高2倍以上。.通过在作战节奏时间尺度上刻画流量的变化特征，构建了基于作战共同体的网络中心战流量分析理论体系框架，解决了已有联合部队之间流量带宽估计方法粗糙等问题，有效提升了战场网络带宽利用率和QoS保障能力。.相关成果应用于LTE网络下各类M2M流量聚合和QoS保障、SDN业务感知和路径恢复等民用网络场景中，取得了较好的效果。.发表和录用各类论文15篇以上，其中SCI论文2篇（另外投稿3篇），期刊论文8篇（含北大核心期刊和军事刊物4篇），会议论文5篇（ISTP收录2篇，EI收录3篇，另有2篇待EI检索）；出版教材1部；申请国防发明专利2项。培养博士后1名、博士生2名、硕士生4名。