衛(wèi)星小站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

于雷

摘 要

本文主要就衛(wèi)星小站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)闡述，并且本次所設(shè)計(jì)的通信協(xié)議能夠有效保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全，并可靠準(zhǔn)確的進(jìn)行傳輸。

【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星小站 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) 通信協(xié)議 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在本次的研究過(guò)程中，筆者主要就VSAT（Very Small Aperture Terminal，甚小口徑終端）衛(wèi)星通信進(jìn)行相關(guān)的研究，在研究過(guò)程中筆者發(fā)現(xiàn)，VSAT其不僅具有較強(qiáng)的靈活性，并且可靠性較高、操作更加簡(jiǎn)單等。不僅如此，在VAST小站終端設(shè)備使用時(shí)，其設(shè)備可直接與計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)完成數(shù)據(jù)的傳遞以及文件交換、圖像傳輸?shù)热蝿?wù)。但是，其仍然具有一定的局限性，比如：分布較為分散，因此所負(fù)責(zé)的維修人員為了保障基層小站裝備的安全性，常常需要進(jìn)行基層站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)判斷，進(jìn)而在很大程度上浪費(fèi)人力以及財(cái)力?；诖?，本文筆者主要就衛(wèi)星小站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而減少維修人員的現(xiàn)場(chǎng)判斷次數(shù)，節(jié)約成本，提高效率。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

筆者在進(jìn)行詳細(xì)的研究后，就系統(tǒng)功能具體設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，大致歸納為以下幾點(diǎn)：

（1）遠(yuǎn)程監(jiān)控功能：在關(guān)于遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的設(shè)計(jì)上，其主要的作用在于監(jiān)測(cè)相關(guān)設(shè)備工作狀態(tài)以及衛(wèi)星信道質(zhì)量等，進(jìn)而達(dá)到設(shè)備的全面系統(tǒng)化管理。

（2）遠(yuǎn)程報(bào)警功能：在一定情況下，小站工作狀態(tài)將會(huì)產(chǎn)生一定的異常情況，因此遠(yuǎn)程報(bào)警功能的設(shè)計(jì)主要在于在異常狀態(tài)下實(shí)施檢測(cè)，及時(shí)將監(jiān)控中心進(jìn)行報(bào)警。

（3）遠(yuǎn)程故障診斷功能：在關(guān)于遠(yuǎn)程故障診斷功能的設(shè)計(jì)上，以主要作用在于對(duì)主要數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行判斷方式的選擇以及故障的判斷。

（4）遠(yuǎn)程參數(shù)配置功能：遠(yuǎn)程修改及配置VSAT小站設(shè)備參數(shù)。

（5）設(shè)備信息管理功能：設(shè)備信息管理，其主要建立小站電子檔案，進(jìn)而記錄設(shè)備相關(guān)的具體情況，完成對(duì)小站設(shè)備的全面管理。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)相關(guān)的研究資料得知，筆者將系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)歸納為圖1所示。主要結(jié)構(gòu)模式為監(jiān)控中心和監(jiān)控前端二級(jí)結(jié)構(gòu)。在一般情況下，監(jiān)控中心的設(shè)置位置為VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)的主站，而監(jiān)控前端配置位置為VSAT小站內(nèi)。在數(shù)據(jù)傳輸交換上，通常是由監(jiān)控中心與監(jiān)控前臺(tái)利用調(diào)制解調(diào)器進(jìn)而完成相應(yīng)的傳輸工作。監(jiān)控前端主要作用在于完成數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)控、故障報(bào)警以及參數(shù)配置等。而監(jiān)控中心的作用主要在于進(jìn)行實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷、等。

2 通信協(xié)議設(shè)計(jì)

筆者在進(jìn)行相關(guān)的研究后發(fā)現(xiàn)，在通信協(xié)議的設(shè)計(jì)上主要應(yīng)該考慮以下兩個(gè)方面：

（1）在電話網(wǎng)的設(shè)計(jì)上，盡可能利用現(xiàn)有的企業(yè)、政府專用電話網(wǎng)，以減少成本。并且，與此同時(shí)在能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星通信網(wǎng)與專用電話網(wǎng)的相互融合。

（2）數(shù)據(jù)信息安全性是進(jìn)行通信協(xié)議設(shè)計(jì)過(guò)程中重要的考慮之一，早就目前的專用電話通話質(zhì)量來(lái)看，并不十分可靠，受干擾的幾率較大?；诖耍瑸榱擞行岣邤?shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，完善、安全的?shù)據(jù)傳輸協(xié)議非常關(guān)重要。

據(jù)了解，利用數(shù)據(jù)幀進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，能夠在很大程度上提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。而?shù)據(jù)幀的利用主要是通過(guò)接收確認(rèn)（ACK）方式進(jìn)而保證接受數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。若傳輸過(guò)程中未受到ACK，則說(shuō)明數(shù)據(jù)傳輸失敗。

2.1 數(shù)據(jù)幀的設(shè)計(jì)

根據(jù)相關(guān)資料顯示，數(shù)據(jù)幀其主要是由幀頭、幀類型、幀長(zhǎng)、幀數(shù)據(jù)區(qū)、校驗(yàn)碼以及幀尾而組成。數(shù)據(jù)幀的類型、語(yǔ)義以及實(shí)現(xiàn)功能的描述如圖2所示。

2.2 數(shù)據(jù)緩沖設(shè)置

在數(shù)據(jù)緩沖的設(shè)置上，其主要的隊(duì)列規(guī)則為先進(jìn)先出、隊(duì)前插入、隊(duì)尾取出，而隊(duì)列長(zhǎng)度則需要根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行合適的設(shè)定。在確定通信進(jìn)行連接后，將根據(jù)具體設(shè)定的情況進(jìn)行數(shù)據(jù)的分組打包，接著送入數(shù)據(jù)幀發(fā)送隊(duì)列，在數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列時(shí)間間隔的設(shè)置上，通常情況下為100ms。這就是說(shuō)明每間隔100ms，就需要檢查數(shù)據(jù)是否存在需要發(fā)送，若存在，就從隊(duì)尾取出進(jìn)行發(fā)送。

2.3 超時(shí)設(shè)置

筆者在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，專用電話網(wǎng)通信鏈路其存在一定的不可靠性，因此在很大程度上將會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯(cuò)，甚至導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，造成比較嚴(yán)重的后果?；诖?，為了有效提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在?shù)據(jù)幀進(jìn)行發(fā)送時(shí)就設(shè)定相應(yīng)的超時(shí)控制，在設(shè)定時(shí)間并沒(méi)有收到對(duì)方的應(yīng)答，那么久自動(dòng)開(kāi)啟數(shù)據(jù)重發(fā)。

3 功能測(cè)試及結(jié)果

3.1 功能測(cè)試

筆者為了檢測(cè)在通信協(xié)議的保障下，通信的質(zhì)量以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?，因此進(jìn)行了一系列的測(cè)試，其主要的測(cè)試方式如下：首先在不同地點(diǎn)（西安、北京以及南京各設(shè)置一個(gè)VSAT衛(wèi)星小站作為測(cè)試地點(diǎn)）利用不同的通信參數(shù)方案進(jìn)行相同的通信質(zhì)量以及數(shù)據(jù)傳輸可靠性檢測(cè)在本次的功能測(cè)試中，VSAT衛(wèi)星小站設(shè)備的采用均為休斯公司的DW1000。兩端串口通信波特率均設(shè)置為9600，數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)發(fā)以及兩端通信波特率分別設(shè)定為9600、2400、1200、300， 在3個(gè)小站選擇不同時(shí)間段進(jìn)行測(cè)試，并啟用數(shù)據(jù)緩存以及校驗(yàn)機(jī)制兩種方案進(jìn)行測(cè)試。

3.2 測(cè)試結(jié)果

筆者在進(jìn)行兩種不同方案測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，在第一種方案測(cè)試下，通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸完整性均較差，成功讀取DW1000設(shè)備狀況幾率較差，并且在設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)的傳輸上，并不能夠一次性完成；但是，在第二種方案的測(cè)試結(jié)果中，有了通信協(xié)議的保障，無(wú)論是通信質(zhì)量還是數(shù)據(jù)傳輸完整性上較高，且通信可靠性更高。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，利用系統(tǒng)通信協(xié)議能夠在最大程度上保障系統(tǒng)通信的可靠性，進(jìn)而完成對(duì)衛(wèi)星小站設(shè)備DW1000參數(shù)數(shù)據(jù)的完整傳輸。

參考文獻(xiàn)

[1]賈本凱，莊卉，王國(guó)平等.衛(wèi)星小站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2012，20（08）：2240-2243.

[2]賈本凱，莊卉，郭隨平等.甚小口徑終端衛(wèi)星小站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2011，19（01）：48-50.

作者單位

河北省塞罕壩機(jī)械林場(chǎng)總場(chǎng) 河北省承德市 068450endprint