基于B/S架構(gòu)的衛(wèi)星地球站遠(yuǎn)程維護(hù)方案設(shè)計(jì)

奚煒弘　李晴飛

摘要：隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信終端得到了大量的普及和應(yīng)用，這也使得遠(yuǎn)程維護(hù)成為衛(wèi)星通信系統(tǒng)的一個(gè)重要細(xì)成部分。文章通過對(duì)網(wǎng)橋、B/S架構(gòu)的分析研究，設(shè)計(jì)了一種基于B/S架構(gòu)的衛(wèi)星地球站遠(yuǎn)程維護(hù)方案。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信；B/S；網(wǎng)橋

隨著空間技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信技術(shù)得到了不斷的發(fā)展，移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)開始受到TM門廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。衛(wèi)星通信以其覆蓋區(qū)域大、通信距離遠(yuǎn)、機(jī)動(dòng)靈活、不受陸地災(zāi)害影響等眾多優(yōu)勢(shì)，開始進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域，并在其中占據(jù)了重要的份額。在大量衛(wèi)星終端的普及和應(yīng)用的同時(shí)，終端的維護(hù)方式也必然開始成為衛(wèi)星通信系統(tǒng)的一個(gè)重要研究方向。

傳統(tǒng)的衛(wèi)星地球站現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)方式，通常是當(dāng)客戶的設(shè)備產(chǎn)生故障之后，通知設(shè)備廠家，此時(shí)設(shè)備廠家才會(huì)派出工程師到現(xiàn)場(chǎng)為客戶解決問題。這樣的方式會(huì)引起客戶的設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間無法使用，從而降低客戶滿意度，并且耗費(fèi)大量的人員時(shí)間和出差費(fèi)用。

本文通過對(duì)衛(wèi)星鏈路轉(zhuǎn)地面網(wǎng)絡(luò)的方式和維護(hù)平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)的分析研究，設(shè)計(jì)了一種基于B/S架構(gòu)的衛(wèi)星地球站遠(yuǎn)程維護(hù)方案，該方案可大幅度降低維護(hù)成本，減少用戶損失。

1.衛(wèi)星鏈路轉(zhuǎn)地面網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

在衛(wèi)星地球站遠(yuǎn)程維護(hù)方案的設(shè)計(jì)中，需要將衛(wèi)星鏈路轉(zhuǎn)換為地面網(wǎng)絡(luò)，在轉(zhuǎn)換的過程中，需要注意以下幾點(diǎn)。

（1）不能改變收到的幀的內(nèi)容和格式，也不能在幀的外部添加任何內(nèi)容。每一個(gè)要傳輸?shù)膸瑧?yīng)該是簡(jiǎn)單地從衛(wèi)星鏈路中復(fù)制出來，并原封不動(dòng)地送給地面網(wǎng)絡(luò)，反之亦然；（2）需要有足夠的緩存空間以滿足峰值的需要；（3）具有數(shù)據(jù)過濾功能，解決循環(huán)回路。

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)使用網(wǎng)橋模式是最優(yōu)的選擇。在衛(wèi)星通信中，網(wǎng)橋的功能是將從地面網(wǎng)絡(luò)接收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行緩存，分析該幀的目的MAC地址，如果MAC地址屬于另一端網(wǎng)絡(luò)時(shí)，則通過衛(wèi)星鏈路進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如圖1所示，同樣當(dāng)接收到衛(wèi)星鏈路的數(shù)據(jù)幀時(shí)，將數(shù)據(jù)幀進(jìn)行緩存，分析該幀的目的MAC地址，如果MAC地址屬于本端網(wǎng)絡(luò)，則轉(zhuǎn)發(fā)到本地網(wǎng)絡(luò)。

在對(duì)衛(wèi)星通信中網(wǎng)橋工作原理進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)可以利用libnet和libpcap的編程接口以軟件的方式來實(shí)現(xiàn)。libnet和libpcap都是Unix/Linux平臺(tái)下用c語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的API library，它們都擁有很高的可移植性，可以移植到VxWorks，Windows等平臺(tái)下使用。其中l(wèi)ibnet提供了數(shù)據(jù)包的構(gòu)造和發(fā)送功能，libpcap則提供了數(shù)據(jù)包捕獲的功能。

實(shí)現(xiàn)網(wǎng)橋功能，libnet庫(kù)需要調(diào)用以下函數(shù)：

（1）初始化。

libnet_t*libnet_init（int injection_type，char*device，char*err_buf）；

（2）數(shù)據(jù)包發(fā)送。

mt hbnet wnte（hbnet_t*）；

（3）資源釋放。

void libnet_destroy（libnet_t*）；

libpcap庫(kù)需要調(diào)用以下函數(shù)：

（4）初始化。

pcap_t*pcap_open_live（const char*device，intsnaplen，int promisc，int to_ms，char*errbuf）；

（5）數(shù)據(jù)包捕獲。

int pcap_loop（pcap_t*p，int cnt，pcap_handlercallback u_char*user）；

（6）資源釋放。

void pcap_close（pcap_t*p）；

當(dāng)衛(wèi)星鏈路建立后，通過調(diào)用libnet和libpcap的編程接口函數(shù)將衛(wèi)星鏈路轉(zhuǎn)換為地面網(wǎng)路，以網(wǎng)橋的方式將兩個(gè)使用相同MAC協(xié)議的局域網(wǎng)相連，最終達(dá)到維護(hù)平臺(tái)遠(yuǎn)程登陸維護(hù)的目的。

2.維護(hù)平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)選擇

目前，主流體系架構(gòu)為B/S和C/S兩種。B/S架構(gòu)的全稱為Browser/Server，即瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)。Browser指的是web瀏覽器，極少數(shù)事務(wù)邏輯在前端實(shí)現(xiàn)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，由Browser客戶端，WebApp服務(wù)器端和DB端構(gòu)成三層架構(gòu)。C/S架構(gòu)是一種典型的兩層架構(gòu)，其全稱是Client/Server，即客戶端/服務(wù)器端架構(gòu)。其客戶端包含一個(gè)或多個(gè)在用戶的電腦上運(yùn)行的程序，而服務(wù)器端建立數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器或Socket服務(wù)器，允許客戶端通過數(shù)據(jù)庫(kù)連接訪問服務(wù)器端的數(shù)據(jù)；或客戶端通過與服務(wù)端的Socket通信獲取數(shù)據(jù)。

在本遠(yuǎn)程維護(hù)方案中，選擇B/S架構(gòu)擁有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

（1）采用分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，安全性更高。從程序運(yùn)行安全角度考慮，在衛(wèi)星地球站中，通信App和維護(hù)App是兩個(gè)獨(dú)立的程序，兩個(gè)App的運(yùn)行互不干擾，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行的隔離。從數(shù)據(jù)調(diào)用角度考慮，通信hpp和維護(hù)App所使用的數(shù)據(jù)在不同的內(nèi)存中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的隔離。運(yùn)行的隔離和數(shù)據(jù)的隔離保證了衛(wèi)星地球站的使用更加可靠和安全。

（2）操作靈活便利。B/S架構(gòu)的特點(diǎn)決定了只需要一個(gè)衛(wèi)星地球站和普通計(jì)算機(jī)，就可以在任何地方進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，無需為計(jì)算機(jī)安裝任何客戶端，也不需要考慮計(jì)算機(jī)的硬件配置。

（3）開發(fā)成本低。在B/S架構(gòu)中只需要開發(fā)服務(wù)器端的WebApp，無需像C/S架構(gòu)一樣開發(fā)服務(wù)器端的App和客戶端的App，這樣節(jié)約了開發(fā)成本。

（4）共享性好。B/S架構(gòu)允許多個(gè)Browser客戶端同時(shí)登陸服務(wù)器端，可以對(duì)衛(wèi)星地球站出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行會(huì)診。

3.方案總體設(shè)計(jì)

衛(wèi)星地球站遠(yuǎn)程維護(hù)方案模型由3部分組成，如圖2所示。

衛(wèi)星：提供轉(zhuǎn)發(fā)功能，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)地球站衛(wèi)星鏈路建立的功能。

維護(hù)平臺(tái)：由一臺(tái)衛(wèi)星地球站和一臺(tái)普通計(jì)算機(jī)組成。衛(wèi)星地球站用來與故障設(shè)備建立衛(wèi)星鏈路，并提供衛(wèi)星鏈路轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)鏈路的功能；普通計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星地球站相連，通過Web瀏覽器登錄故障設(shè)備。

故障設(shè)備：故障設(shè)備與維護(hù)平臺(tái)的連接支持兩種方式，一是直接通過衛(wèi)星鏈路建立連接，二是使用地面網(wǎng)絡(luò)通過中繼設(shè)備建立連接。

這種設(shè)計(jì)方案支持以下兩種情況的遠(yuǎn)程維護(hù)。

（1）當(dāng)故障設(shè)備衛(wèi)星通信鏈路正常時(shí)，維護(hù)平臺(tái)可以遠(yuǎn)程登陸設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。例如：當(dāng)衛(wèi)星地球站B需要進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)并且衛(wèi)星通信鏈路正常時(shí)，在衛(wèi)星地球站A與衛(wèi)星地球站B之間建立衛(wèi)星通信維護(hù)鏈路，將衛(wèi)星鏈路轉(zhuǎn)換成地面網(wǎng)絡(luò)，通過維護(hù)平臺(tái)登陸衛(wèi)星地球站B，對(duì)衛(wèi)星地球站B進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置和版本升級(jí)等操作，以達(dá)到遠(yuǎn)程維護(hù)的目的。

（2）當(dāng)故障設(shè)備出現(xiàn)衛(wèi)星通信路故障時(shí)，可以將一臺(tái)衛(wèi)星通信鏈路正常的設(shè)備和故障設(shè)備組成網(wǎng)絡(luò)，以衛(wèi)星通信鏈路正常的設(shè)備作為為中繼，讓維護(hù)平臺(tái)可以遠(yuǎn)程登陸故障設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。例如：衛(wèi)星地球站C2星通信鏈路故障，衛(wèi)星地球站B衛(wèi)星通信鏈路正常。將衛(wèi)星地球站C和衛(wèi)星地球站B相連組成網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星地球站A與衛(wèi)星地球站B之間建立衛(wèi)星通信維護(hù)鏈路，以衛(wèi)星地球站B為中繼，通過維護(hù)平臺(tái)登陸衛(wèi)星地球站C，對(duì)衛(wèi)星地球站C進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。

通過上述研究可以發(fā)現(xiàn)，本方案的設(shè)計(jì)擁有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控：定期與客戶建立衛(wèi)星通信維護(hù)鏈路，實(shí)時(shí)掌握客戶設(shè)備的使用情況，遠(yuǎn)程修改客戶設(shè)備的不合適配置參數(shù)，保證客戶設(shè)備可以得到最優(yōu)的運(yùn)行，降低故障出現(xiàn)的概率。

（2）軟件版本控制：通過與客戶建立衛(wèi)星通信維護(hù)鏈路，掌握客戶設(shè)備中的軟件系統(tǒng)版本，可以遠(yuǎn)程對(duì)客戶設(shè)備中的軟件系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，避免了派專人去現(xiàn)場(chǎng)為用戶升級(jí)的情況。

（3）中繼功能：即使客戶設(shè)備出現(xiàn)衛(wèi)星通信鏈路故障，也可以通過使用一臺(tái)正常的設(shè)備作為中繼，完成遠(yuǎn)程維護(hù)功能。

4.結(jié)語(yǔ)

隨著衛(wèi)星通信終端的大量普及，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)方式不僅影響了用戶的體驗(yàn)，也造成了公司維護(hù)成本的不必要開銷。本文設(shè)計(jì)了一種基于B/S架構(gòu)的衛(wèi)星地球站遠(yuǎn)程維護(hù)方案。在該方案中，B/S架構(gòu)的應(yīng)用，充分利用了分布式系統(tǒng)的特點(diǎn)，保證了程序運(yùn)行和數(shù)據(jù)的獨(dú)立與安全，并且維護(hù)手段也更加方便靈活；遠(yuǎn)程維護(hù)的應(yīng)用，則使工程師不需要再親臨現(xiàn)場(chǎng)，在本地就可以對(duì)遠(yuǎn)端的衛(wèi)星地球站進(jìn)行維護(hù)，并根據(jù)維護(hù)的結(jié)果，判斷是否需要再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。該方案的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種新的高效率、低成本的服務(wù)方式。