基于雙網(wǎng)對雙網(wǎng)數(shù)據(jù)通信轉發(fā)處理方法

朱 丹，張必彥

(中國人民解放軍91550部隊，遼寧 大連 116023)

為確保測控數(shù)據(jù)可靠傳輸，飛行器試驗測控通信系統(tǒng)所建立的試驗通信網(wǎng)和指控中心測控計算機系統(tǒng)的內部試驗信息網(wǎng)通常都為相互獨立的雙網(wǎng)結構[1]。在進行飛行器飛行試驗時，布設在外場各站點的測控裝備需將測控數(shù)據(jù)通過試驗通信網(wǎng)實時傳輸?shù)街笓]控制中心[2]，由指控中心的測控計算機系統(tǒng)中的通信服務器接收并通過系統(tǒng)內部試驗信息網(wǎng)發(fā)送給系統(tǒng)內各數(shù)據(jù)處理計算機，各計算機所形成的重要數(shù)據(jù)再通過試驗信息網(wǎng)發(fā)送給通信服務器[3]，由通信服務器通過試驗通信網(wǎng)發(fā)送給各測控裝備[4]。在上述過程中通信服務器起到了指控中心與外場裝備進行數(shù)據(jù)通信轉發(fā)作用，它分別與試驗通信網(wǎng)即外場雙網(wǎng)和試驗信息網(wǎng)即內場雙網(wǎng)共4個網(wǎng)連接[5-6]。當然，為提高可靠性，通信服務器的配置也是兩臺，形成“主機/副機”工作方式，即兩臺服務器同時工作，都接收并處理數(shù)據(jù)，區(qū)別是主機發(fā)送數(shù)據(jù)而副機不發(fā)送數(shù)據(jù)，主機與副機通過“心跳線”相互監(jiān)視，進行主、副機切換，或通過控制節(jié)點發(fā)出控制命令進行主、副機切換[7]。通信服務器既要將外場雙網(wǎng)數(shù)據(jù)轉發(fā)給內場雙網(wǎng)，又要將內場雙網(wǎng)數(shù)據(jù)轉發(fā)給外場雙網(wǎng)，而無論是外場雙網(wǎng)還是內場雙網(wǎng)作為發(fā)送網(wǎng)，兩網(wǎng)所發(fā)的數(shù)據(jù)既有相同的數(shù)據(jù)又有不同的數(shù)據(jù)[8]，在這種雙網(wǎng)對雙網(wǎng)數(shù)據(jù)通信轉發(fā)方式下，為確保通信服務器所轉發(fā)出的數(shù)據(jù)對于每個接收網(wǎng)來說既完整又不重復，本文提出了直傳法和綜合處理法兩種措施，通過設置通信服務器上的配置文件來確定使用哪種方法[9]。

1 直傳法

該方法直接確定內場網(wǎng)與外場網(wǎng)共4個網(wǎng)之間數(shù)據(jù)傳遞關系，即確定從哪個網(wǎng)接收的數(shù)據(jù)直接從另外哪個網(wǎng)轉發(fā)出去，這個關系可在配置文件中設定，通信服務器按照轉發(fā)關系，進行接收數(shù)據(jù)轉發(fā)[10]。(1)確定轉發(fā)關系。有兩個方向數(shù)據(jù)轉發(fā)關系，一是內場數(shù)據(jù)向外場轉發(fā)，二是外場數(shù)據(jù)向內場轉發(fā)；(2)進行數(shù)據(jù)轉發(fā)。通信服務器按照確定的轉換關系，進行接收數(shù)據(jù)的直接轉發(fā)，流程圖如圖1所示。

圖1 直傳法流程圖

2 綜合處理法

通信服務器從對等的雙網(wǎng)接收數(shù)據(jù)幀，其中大量數(shù)據(jù)幀兩兩相同，轉發(fā)時，不能向同一個網(wǎng)重復轉發(fā)相同數(shù)據(jù)幀，必須甩掉一幀[11-12]。該方法包含兩種甩幀方法，分別是特征數(shù)據(jù)比對法和傳輸頻率判斷法[13]。

2.1 特征數(shù)據(jù)比對法

特征數(shù)據(jù)比對法是指對所轉發(fā)數(shù)據(jù)幀序列中具有唯一性特征的數(shù)據(jù)進行比對，發(fā)現(xiàn)已轉發(fā)數(shù)據(jù)幀中的特征數(shù)據(jù)有相同的值，說明該幀數(shù)據(jù)已轉發(fā)，則甩掉該數(shù)據(jù)幀。具體做法如下：(1)確定特征值。分析數(shù)據(jù)幀格式，確定數(shù)據(jù)幀中的特征數(shù)據(jù)；(2)定義特征值比對結構。用于描述數(shù)據(jù)幀最新轉發(fā)幀中的特征值；(3)進行特征值比對。通信服務器接收到數(shù)據(jù)幀后，對新舊特征值進行比對；(4)轉發(fā)處理。

如果接收的新數(shù)據(jù)幀中的特征值與前一個記錄中的特征值相同，則該數(shù)據(jù)幀為舊數(shù)據(jù)幀，應拋棄；否則，為新的數(shù)據(jù)幀，向(內/外)雙網(wǎng)轉發(fā)，并記錄新數(shù)據(jù)幀中的特征值，流程圖如圖2所示。

圖2 特征數(shù)據(jù)比對法流程圖

2.2 傳輸頻率判斷法

傳輸頻率判斷法是對特征數(shù)據(jù)比對法的一種補充，是對某些數(shù)據(jù)幀中無明顯唯一特征，無法進行數(shù)據(jù)特征比對，但該數(shù)據(jù)幀卻具有固定的傳輸頻率即發(fā)送周期，比較前后相鄰兩幀數(shù)據(jù)接收時間之差，如果大于某個門限值，則是新數(shù)據(jù)幀，進行轉發(fā)；否則直接拋棄。記錄轉發(fā)數(shù)據(jù)幀的接收時間，用于進行下一幀數(shù)據(jù)比對。

(1)確定數(shù)據(jù)幀傳輸頻率判斷值(門限)。分析傳遞的數(shù)據(jù)幀發(fā)送周期，取周期值的2/3作為接收時間間隔判斷值；(2)定義接收時間結構。用于記錄數(shù)據(jù)幀最新轉發(fā)幀的接收時間；(3)進行接收時間間隔比對。通信服務器接收到數(shù)據(jù)幀后獲取該數(shù)據(jù)幀的接收時間，與接收時間結構中記錄的時間進行比對；(4)轉發(fā)處理。

如果兩個數(shù)據(jù)幀接收時間差小于門限值，則為重復幀，應拋棄；否則，為新的數(shù)據(jù)幀，向(內/外)雙網(wǎng)轉發(fā)，并記錄新數(shù)據(jù)幀接收時間用于后續(xù)比對，流程圖如圖3所示。

圖3 傳輸頻率判斷法流程圖

3 轉發(fā)數(shù)據(jù)測試與結果分析

分別通過雙內網(wǎng)及雙外網(wǎng)向通信服務器發(fā)送仿真數(shù)據(jù)，測試兩種數(shù)據(jù)轉發(fā)方式的丟包率，結果見表1。測試結果表明，在網(wǎng)絡正常的情況下，兩種數(shù)據(jù)轉發(fā)方式均高效、可靠。直傳法的優(yōu)點是轉發(fā)關系有多種，每種都簡單明了，不涉及所轉發(fā)數(shù)據(jù)的內容，軟件實現(xiàn)過程簡單，缺點是數(shù)據(jù)轉發(fā)可靠性有所降低，4個網(wǎng)中一旦有一個網(wǎng)故障，則數(shù)據(jù)可能丟失。綜合處理法優(yōu)點是不丟失數(shù)據(jù)，向每個網(wǎng)轉發(fā)的數(shù)據(jù)幀完整、齊全且不重復，數(shù)據(jù)轉發(fā)可靠性非常高，缺點是需了解所轉發(fā)數(shù)據(jù)的內容特征或發(fā)送特性，軟件實現(xiàn)過程較為復雜。

表1 通信服務器轉發(fā)數(shù)據(jù)丟包率統(tǒng)計

4 結束語

在飛行器試驗中，通信服務器連接著兩個對等的外場網(wǎng)和兩個對等的內場網(wǎng)，并負責內、外場數(shù)據(jù)通信轉發(fā)。本文提出的在雙網(wǎng)對雙網(wǎng)數(shù)據(jù)通信轉發(fā)方式下的兩種數(shù)據(jù)轉發(fā)方法，其中直傳法直接確定內場網(wǎng)與外場網(wǎng)4個網(wǎng)之間數(shù)據(jù)傳遞關系，即確定哪個網(wǎng)接收的數(shù)據(jù)直接從另外哪個網(wǎng)轉發(fā)出去；而綜合處理法則是通過對已發(fā)送的數(shù)據(jù)幀內容或傳輸頻率進行比對分析，發(fā)送新的數(shù)據(jù)幀，拋棄已發(fā)送過的數(shù)據(jù)幀[14]。本方法已經(jīng)在某飛行器試驗場測控中心計算機系統(tǒng)中得以應用，運行高效、可靠。