終端通信服務(wù)平臺在數(shù)字航道中的應(yīng)用研究

肖海濤 王大成

摘 要：航道動態(tài)監(jiān)測平臺是數(shù)字航道重要的應(yīng)用平臺，而終端通信服務(wù)平臺正是航道動態(tài)監(jiān)測平臺最主要的支撐平臺，是銜接外場終端與監(jiān)測平臺的中轉(zhuǎn)平臺。本文主要提出了終端通信服務(wù)平臺的主要設(shè)計思路及功能架構(gòu)模塊。終端通信服務(wù)平臺已經(jīng)在數(shù)字航道建設(shè)中取得了應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：航道動態(tài)監(jiān)測 終端通信服務(wù)平臺 注冊 告警

數(shù)字航道動態(tài)監(jiān)測平臺作為全面、實時掌握航道各類動靜態(tài)信息監(jiān)測與控制平臺，是航道部門開展各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。航道動態(tài)監(jiān)測平臺將基于統(tǒng)一的電子航道圖，輔助航道管理部門實現(xiàn)航標(biāo)遙測遙控、水位遙測遙報、霧情遙測遙報、船舶動態(tài)監(jiān)測等功能，切實提高航道動態(tài)監(jiān)測和管理能力。終端通信服務(wù)平臺正是實現(xiàn)這些功能的一個重要通道。終端通信服務(wù)平臺是銜接數(shù)字航道動態(tài)監(jiān)測平臺與多種類外場終端設(shè)備數(shù)據(jù)通信中轉(zhuǎn)平臺，實現(xiàn)航標(biāo)、水位、霧情、工作船舶、多種任務(wù)指令等各類動態(tài)信息的統(tǒng)一收發(fā)、處理、存儲。終端通信服務(wù)平臺位于數(shù)字航道動態(tài)監(jiān)測平臺與多種外場終端傳輸通道之間，一方面承擔(dān)應(yīng)用系統(tǒng)與外場終端保持?jǐn)?shù)據(jù)通信的運算開銷，另一方面屏蔽不同種類、不同廠商的外場終端在通信編碼上的差異性，終端通信服務(wù)平臺對外部應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一提供數(shù)據(jù)發(fā)布接口，完成動態(tài)監(jiān)測平臺上匯總的統(tǒng)計數(shù)據(jù)的對外發(fā)布。

1.終端通信服務(wù)平臺總體構(gòu)成

如圖1。

2.終端通信服務(wù)平臺通訊設(shè)計

（1）通訊接口設(shè)計

通訊方式在物理鏈路上終端側(cè)采用GPRS或3G鏈路，在終端通信服務(wù)平臺這一側(cè)通過電信運營商轉(zhuǎn)化為了互聯(lián)網(wǎng)鏈路。通信方式主要采用了基于TCP/UDP協(xié)議，并以短信息交互方式作為補充（短信在如激活外場終端、終端固件號更換、序列號修復(fù)、通訊故障時使用）。

（2）安全性設(shè)計

終端IP合法性驗證

終端產(chǎn)品號和序列號的匹配驗證

引入密鑰體系；數(shù)據(jù)傳送采用MD5加密

3.終端通信服務(wù)平臺功能模塊。

（1）終端通信處理模塊

終端連接監(jiān)聽；終端報文解析并與動態(tài)監(jiān)測平臺報文適配；上報適配信息給動態(tài)檢測平臺通訊分處理模塊；獲取差分基站模塊差分?jǐn)?shù)據(jù)并分發(fā)差分?jǐn)?shù)據(jù)給需要差分的航標(biāo)終端；下發(fā)配置及指令給指定終端；終端注冊；終端登錄。

（2）動態(tài)監(jiān)測平臺通訊處理模塊

終端通訊平臺連接監(jiān)聽；解析監(jiān)測平臺報文并適配；下發(fā)適配信息給終端通訊處理模塊；接收終端通訊模塊上報信息并適配；將適配后的終端信息上報給動態(tài)監(jiān)測平臺。

（3）數(shù)據(jù)庫通訊處理模塊

連接數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫；監(jiān)測數(shù)據(jù)庫連接狀態(tài)；提供數(shù)據(jù)庫功能接口。

（4）差分處理模塊

主動連接差分基站；完成差分基站協(xié)議交互獲取差分?jǐn)?shù)據(jù)；建立差分?jǐn)?shù)據(jù)公共緩沖區(qū)；維護差分?jǐn)?shù)據(jù)緩存；提供差分?jǐn)?shù)據(jù)獲取接口。

（5）短信處理模塊

外場終端遠(yuǎn)程喚醒；修復(fù)終端序列號；修復(fù)終端基礎(chǔ)秘鑰；終端告警；外場終端采集上報。

4.終端通信服務(wù)平臺具體實現(xiàn)方法

軟件開發(fā)語言采用C++語言，平臺軟件開發(fā)形式使用后臺服務(wù)開發(fā)形式，平臺軟件總體使用ACE開源庫進行開發(fā)。數(shù)據(jù)庫接口開發(fā)使用ORACLE提供的OCCI開源庫。差分基站通訊接口使用NTRIP協(xié)議開源代碼。網(wǎng)絡(luò)連接類型使用TCP連接。軟件功能模塊命名：終端通訊處理模塊，動態(tài)監(jiān)測平臺通訊處理模塊，數(shù)據(jù)庫通訊模塊，差分基站通訊處理模塊，短信處理模塊。

終端通訊處理模塊和動態(tài)監(jiān)測平臺通訊處理模塊是主要的通訊接口模塊，而數(shù)據(jù)庫通訊處理模塊和差分基站通訊處理模塊是輔助資源集。數(shù)據(jù)庫模塊為數(shù)據(jù)庫入庫提供功能接口，具體入庫流程由終端通訊處理模塊控制。差分基站通訊處理模塊主要是為差分功能提供數(shù)據(jù)資源，具體數(shù)據(jù)分發(fā)使用由動態(tài)監(jiān)測平臺通訊模塊和終端通訊處理模塊具體控制完成。

5.主要業(yè)務(wù)流程

（1）終端注冊流程

未注冊的終端不能發(fā)送登錄請求，所以所有終端啟用前的第一步就是向終端通信服務(wù)平臺注冊。終端在注冊時需上傳預(yù)置的終端序列號和與硬件相關(guān)的終端固件號供平臺建立映射關(guān)系。注冊順利完成后，平臺建立終端固件號、終端序號之間的映射關(guān)系。只有與映射關(guān)系相符的終端才能合法登錄。

（2）外場終端喚醒流程

終端通信服務(wù)平臺需要終端上線處理業(yè)務(wù)信息，則準(zhǔn)備遠(yuǎn)程喚醒報文，下發(fā)至終端喚醒其登錄。終端將應(yīng)答報文回復(fù)至終端服務(wù)通信平臺。如果終端未注冊，則終端首先向終端通信服務(wù)平臺發(fā)送注冊請求，終端通信服務(wù)平臺收到后進行注冊應(yīng)答。終端按照遠(yuǎn)程喚醒的要求向終端通信服務(wù)平臺發(fā)送登錄請求報文。終端通信服務(wù)平臺應(yīng)答終端登錄請求。

（3）外場終端喚醒異常處理

終端通信服務(wù)平臺收到終端的遠(yuǎn)程喚醒應(yīng)答后，在超時時間內(nèi)仍未收到終端的登錄或注冊報文，則終端通信服務(wù)平臺重發(fā)遠(yuǎn)程喚醒報文直到達到最大重發(fā)次數(shù)或終端向平臺發(fā)送登錄請求或注冊請求。若達到最大重發(fā)次數(shù)仍未收到終端登錄或注冊請求，則平臺生成報警。

（4）終端告警流程

終端出現(xiàn)異常，無法通過TCP/ UDP與平臺交互，終端根據(jù)異常類型，準(zhǔn)備報警信息。終端通過SMS向終端服務(wù)通信平臺發(fā)送報警信息。終端服務(wù)通信平臺收到報警后，在平臺上生成告警，并寫入日志。平臺向終端發(fā)送報警應(yīng)答。終端收到應(yīng)答后，標(biāo)志狀態(tài)為“下線”，等待人工修復(fù)。

（5）終端上報流程

①終端注冊、登錄；

②終端服務(wù)通信平臺控制終端注冊、登錄；

③終端服務(wù)通信平臺控制終端下線；

④上傳業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、告警信息。

⑤生成發(fā)布信息。

（6）短信業(yè)務(wù)流程

短信業(yè)務(wù)處理流程是對GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)通訊方式的一種補充和備份，當(dāng)GPRS/3G 通訊中斷時，利用短信業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)對終端進行數(shù)據(jù)配置、檢修以及終端數(shù)據(jù)上報等功能。短信業(yè)務(wù)包括以下幾種“外場終端遠(yuǎn)程喚醒”、“修復(fù)終端序列號”、“修復(fù)終端基礎(chǔ)密鑰”、“終端告警”、“外場終端采集數(shù)據(jù)上報”。

6.結(jié)束語

終端通信服務(wù)平臺已經(jīng)在數(shù)字航道工程建設(shè)中得到相應(yīng)的應(yīng)用，經(jīng)過實際系統(tǒng)的檢測，實用性及可靠性得到了相應(yīng)的印證。目前是數(shù)字航道動態(tài)監(jiān)測平臺最重要的應(yīng)用支撐平臺。