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0前言
远距离测试、发射、控制是运载火箭测控领域的必然发展，是提高靶场发射安全性、降低发射成本、提高设备使用率的一个重要措施。运载火箭采用的远距离测试、发射、控制不仅可以有效解决卫星发射中心近距离发射对人员安全构成的潜在威胁问题，而且可以有效缩短地面设备为适应不同型号而进行更换的周期，提高运载火箭发射的适应能力。
为实现运载火箭远距离测试、发射、控制，需要研制一套远距离总体指挥测试-发射-控制网络系统，满足运载火箭远距离统一测试、发射、指挥和控制的需要。远距离测控网络的核心是搭建一个远距离、高可靠的测控网络平台，各分系统前后端测试设备通过远距离测控网络实现远距离测试、发射与控制。
网络平台设计难度主要体现在：a）由于某型火箭是低温火箭，射前低温推进剂加注后，对火箭发射时间有严格要求，因此，对网络平台的要求高，网络出现故障后，恢复正常的时间必须非常短（2 s内）；b）火箭分系统、各系统测试设备、设备类型多，摆放地点分散，包括前端设备、后端设备、塔架上的设备等等，造成网络平台庞大，拓扑结构、连接介质、设备接口复杂；c）各系统的重要测试设备可靠性要求高，每台设备都必须双点接入网络；d）各系统网络安全要求高，在测试网络平台上需要制定访问控制，避免误操作；e）对测控设备和测试信息浏览设备进行物理隔离，确保测试信息浏览设备不影响测控设备。
1远距离测控网络总体设计
远距离测控网络系统通过网络交换机和通用计算机构建了一个远距离、集中式的测控网络平台，实现了测试、发射流程的统一指挥控制、测试数据全系统共享、前后端设备的远距离通信、地面测控数据统一管理及与火箭外系统通信等功能。
1.1远距离测控网络系统结构
远距离测控网络系统拓扑结构见图1，图中交换机A~D是前后端网络的核心层，其中交换机A、B在前端互为冗余，交换机C、D在后端互为冗余。4台交换机通过千兆双光缆联成环路，并且交换机A和D通过千兆光缆交叉连接，交换机B和C也通过千兆光缆交叉连接。4台交换机是前后端网络的主干，通过环形和交叉连接起到冗余作用。前端、后端参与测控的设备都直接连在主干网上，后端不直接参与测控的设备，连入交换机E，并通过防火墙联入主干网络。此外，火箭地面测试、发射、控制系统通过防火墙设备和基地C3I系统相连，形成统一的整体。
远距离测控网络分为2个层次：第1层是前后端的主干网，是千兆以太网，用于对火箭的测控，前端和后端的交换机采用网速为千兆的单模光纤连接，前端交换机和测控设备之间的网络布线根据距离的不同，分别采用网速为千兆和百兆的单模光纤、多模光纤和6类屏蔽双绞线3种介质；后端交换机和测控设备之间的网络布线采用6类屏蔽双绞线，网速分别为千兆和百兆；第2层网络以防火墙为中心，用于测试信息的浏览、与基地C3I系统的信息交换等，根据实际需要，采用网速为千兆和百兆结合的网络结构，网络布线是光纤和双绞线结合的方式。远距离测控网络采用Client/Server和Browse/Server网络管理机制，网络通讯使用国际标准的TCP/IP和UDP协议。
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1.2远距离测控网络系统设备组成及功能
远距离测控网络设备由工作站、服务器、网络交换机和网络防火墙组成。工作站包括指挥工作站、通信管理工作站、网管工作站、信息浏览工作站；服务器包括数据服务器和WEB服务器。
a）网络交换机：是实现前后端数据传输的交换机，通过环形和交叉连接起到冗余作用，是前后端网络的主干。为使连接在交换机上的各系统设备既不会发生相互干涉又便于管理，需要分配特定的端口，交换机需进行端口命名、端口IP、VLAN划分、静态路由、各系统间的控制访问限制等的设置。
b）指挥工作站：采用双网卡绑定同一IP的方法进行工作，其上运行远距离测控网络指挥软件，具有向分系统实时下达指挥口令的功能，各分系统测控微机向指挥工作站发送应答口令和状态信息。
c）通信管理工作站：其上运行通信管理软件，完成与分系统实时信息交换，工作站作为信息中心，实现火箭测试系统信息集成的功能。
d）服务器：在数据库服务器上建立当前测试数据库和历史数据库，完成测试实时数据和历史数据的存储。建立WEB服务器，实现WEB服务，对测试数据以及历史数据进行发布，为用户提供测试信息服务。用户可通过浏览器（IE等）以浏览网页的方式，对当前测试数据和历史数据进行实时监视和查询。
e）网络管理计算机：设立1台网管计算机，其上运行网管软件，通过网管软件对网络进行管理，并对网络的运行状态进行实时监视（包括交换机端口状态、网络流量、负载和出错率等），提高网络的整体性能和安全性，使网络管理简单、直观。
f）测试数据浏览计算机：设立信息浏览计算机，可浏览需要的实时或历史测试数据。
g）防火墙：通过设立防火墙以防止基地C3I系统微机与大量浏览微机存在的安全隐患，确定什么类型的信息可以通过防火墙。对在外部网络与内部网络之间交换的数据进行检查，符合的予以放行，不符合的拒之门外。
2高可靠、可重构网络技术
由于远距离测控网络是实现火箭远距离测控的基础，需要其具有高可靠性，同时要求网络设备长时间、不间断地工作，这就可能导致系统单点故障增加，影响火箭测控任务。因此，要求网络在出现故障时，能够在线自主进行故障诊断并进行系统重构。
网络系统能够自主地进行系统重构，首先要求系统自己能够检测出故障，其次是系统具有可以进行重构的条件，即系统需要具有一定的冗余度。
网络系统冗余重构技术是指在远距离测控网络平台上通过对网络交换机冗余、链路冗余、网卡冗余3项技术的综合运用，使网络在单点故障下能够自动修复并智能重构出一条新的通信链路，确保测控网络的畅通。网络冗余重构技术包括网络设备冗余、故障检测和重构算法。
远距离测控网络系统设备冗余、重构设计：
a）单机内冗余设计：交换机内部采用双电源模块、端口之间互为备份，测控设备内部采用双网卡绑定工作模式；
b）单机之间冗余设计：前端两个交换机功能上互为备份，后端的两个交换机功能上互为备份，前后端的6条核心网络链路互为备份，重要测试设备采用双网卡，通过光纤或双绞线分别接入不同的网络交换机；
c）交换机系统具有自主链路故障检测功能，在判断链路故障后自动切除故障链路，然后自动切换至冗余链路，实现网络链路的自动重构；
d）交换机之间通过特定的网络协议绑定，并互为备份，当某台交换机出现故障时，系统具有自主解析故障能力，自动完成切除或自动转换从而实现系统重构。
自我修复、可重构的远距离测控网络系统原理见图2。图中前端交换机A通过链路1、链路2、链路5连接至后端交换机C和D上，实现3条链路的冗余备份；前端交换机B通过链路3、链路4、链路6连接至后端交换机C和D从而实现3条链路的冗余备份；前端交换机A和B通过HSRP协议绑定在一起实现互为冗余备份，后端交换机C和D通过HSRP协议绑定在一起实现互为冗余备份；测试计算机通过双网卡实现主备交换机的连接。
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3网络故障自修复、重构工作过程
3.1交换机发生故障时的系统自我修复、重构过程
以控制系统为例介绍交换机发生故障时如何实现自我修复、重构。图3是交换机故障重构过程。图中PC（A）为控制系统前端测控设备，PC（B）为控制系统后端测控计算机，控制系统主交换机为交换机A和C，备份交换机为交换机B和D。正常网络状况下，PC（A）通过链路7连接到交换机A，通过链路1连接到交换机C，通过链路10连接PC（B），从而实现控制系统的测控。当主交换机A发生故障时，前端交换机根据绑定协议检测到网络故障，交换机A会自动切除，交换机B会自动接收网络数据的传输，重构的数据链路为PC（A）通过链路8至交换机B，交换机B会把数据通过链路3传给交换机D，交换机D通过链路9直接传递给后端PC（B）而不是控制系统后端交换机C。
3.2链路发生故障时系统自我修复、重构过程
以控制系统为例介绍网络链路发生故障时如何实现自我修复、重构。图4为链路故障重构过程。
图中，PC（A）为控制系统前端测控设备，PC（B）为控制系统后端测控设备，控制系统主交换机为交换机A和C，备份交换机为交换机B和D。正常网络状况下，PC（A）通过链路7连接到交换机A，通过链路1连接到交换机C，通过链路10连接PC（B），从而实现控制系统的测控。当链路1、2发生故障时，交换机A会自动切除链路1、2，链路5切换为工作状态，重构的数据链路为PC（A）通过链路7至交换机A，交换机A会把数据通过链路5传给交换机D，交换机D通过链路9传给后端PC（B）。
4结论
冗余重构网络综合运用了静态路由、HSRP、GEC、网卡IP地址绑定技术等多方面的网络技术，解决了运载火箭测控信息高可靠性传输的关键难题。
参考文献
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[2]彭利民，刘浩，王伟兵.WDM光网络动态虚拟拓扑重构算法[J].计算机应用，2009(1).
[3]张艳娥，李勇，季连涛.现代卫星测控及运载和发射[J].卫星与网络，2007(1).
