王雅飛

[摘要]本文利用UML及其工具RationalR.ose對仿真系統(tǒng)進行總體設(shè)計，可視化描述了系統(tǒng)的功能需求、功能流程、類的結(jié)構(gòu)與關(guān)系等；利用IP組播技術(shù)和雙緩沖區(qū)交替錄音（放音）解決了通信子網(wǎng)內(nèi)語音傳遞的實時性問題。

[關(guān)鍵詞]通信仿真系統(tǒng)；UML；1Kadonal Rose；IP組播技術(shù)

1.通信仿真系統(tǒng)總體設(shè)計

依據(jù)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和各終端擔負的功能，設(shè)計了基于C/S模式的通信仿真系統(tǒng)，系統(tǒng)分為訓(xùn)練子系統(tǒng)和監(jiān)控臺子系統(tǒng)。

訓(xùn)練子系統(tǒng)由仿真終端和通控機，作為前端訓(xùn)練平臺。仿真通信終端是在計算機端通過軟件模擬實際通信終端的外形和功能來實現(xiàn)。在同一通信子網(wǎng)內(nèi)，通信終端通過TP組播技術(shù)相互通信。

監(jiān)控子系統(tǒng)包括監(jiān)控臺和監(jiān)控屏幕，以監(jiān)控臺為服務(wù)器，各仿真通信終端和操作工作臺作為客戶端。監(jiān)控臺可根據(jù)通信終端參數(shù)的變化動態(tài)維護通信子網(wǎng)，查詢通信終端工作狀態(tài)。

2.通信仿真系統(tǒng)的UML建模

2.1建立系統(tǒng)類圖

系統(tǒng)類圖包括通信終端類圖和監(jiān)控臺類圖兩部分。在通信終端類圖中，通信終端的主要功能依賴語音類、操作工作臺類、客戶端通信類實現(xiàn)。語音類通過對等網(wǎng)通信類接收或發(fā)送語音，而操作工作臺類與操作工作臺通過USB接口類傳遞參數(shù)信息，更新顯示界面。通控機與數(shù)傳通信終端的類圖相似。在監(jiān)控臺類圖中，監(jiān)控臺將功能分布在與其相關(guān)聯(lián)的各個類上，通過與這些關(guān)聯(lián)類的交互實現(xiàn)其功能。通信子網(wǎng)鏈表類負責管理通信子網(wǎng)的建立與銷毀，而通信子網(wǎng)由工作參數(shù)相同的通信終端組成，通控機鏈表類負責管理通控機，考核類同數(shù)據(jù)庫相結(jié)合進行考題的發(fā)送、更新及成績的處理。監(jiān)控臺與各通信終端的通信依賴于服務(wù)器端通信類。

2.2系統(tǒng)動態(tài)模型

（1）通信終端狀態(tài)圖模型。在通信仿真系統(tǒng)中，以通信終端的狀態(tài)變化最為繁雜。通信終端開機經(jīng)過自檢以后進入到待機狀態(tài)，待機狀態(tài)屬于組合狀態(tài)，通過模式開關(guān)的撥轉(zhuǎn)進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，待機狀態(tài)還有一個歷史狀態(tài)標記，用來記錄上次離開組合狀態(tài)時的最后一個活動子狀態(tài)，每當通信終端進入到組合狀態(tài)時，便恢復(fù)到上次離開該組合狀態(tài)時的最后一個活動子狀態(tài)。在待機狀態(tài)下，通過按壓通信終端界面上頻率、選項、抗干擾、PPT、數(shù)傳和w單按d，可以進入頻率設(shè)置狀態(tài)、工作方式設(shè)置狀態(tài)、密口或頻參數(shù)設(shè)置狀態(tài)、話傳狀態(tài)、數(shù)傳接口設(shè)置狀態(tài)和w單操作狀態(tài)。

（2）數(shù)傳通信終端操作過程活動圖模型。首先執(zhí)行選擇所屬單位的操作，通信終端自檢結(jié)束后進入接收狀態(tài)。通信終端參數(shù)設(shè)置有手動方式和通控機遙控兩種方式。在手動方式下，通信終端需要同步更新液b屏幕顯示，以圖形或符號的形式反應(yīng)通信終端的工作狀態(tài)或者提供操作提示，并且將變化的參數(shù)信息傳遞給通控機；在通控機方式下，通信終端則根據(jù)來自通控機的參數(shù)信息更新屏幕顯示以及操作工作臺的開關(guān)狀態(tài)。

（3）通信組網(wǎng)過程序列圖模型

監(jiān)控臺的主要任務(wù)組織各通信操作人員進行通信組網(wǎng)訓(xùn)練。其工作具體為根據(jù)各個通信終端的工作參數(shù)和所承擔的通信任務(wù)對通信終端進行分組，并為每組通信終端分配一個組播號，作為一個通信子網(wǎng)，子網(wǎng)內(nèi)的通信終端可以進行組播通話。

2.3組件圖與配置圖

組件圖和配置圖是面向?qū)ο笙到y(tǒng)在物理方面進行建模時要用到的兩種圖，組件表示物理抽象，使用組件圖能夠可視化物理組件以及他們之間的關(guān)系，并描述其細節(jié)。配置圖描述了運行軟件的系統(tǒng)中硬件和軟件的物理結(jié)構(gòu)，即系統(tǒng)執(zhí)行處理過程中系統(tǒng)資源元素的配置情況以及軟件到這些資源元素的映射。

3.通信仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

3.1組播技術(shù)的實現(xiàn)

通信終端在工作時需要向同一通信子網(wǎng)內(nèi)的其它多部通信終端發(fā)送語音和數(shù)據(jù)，采用TP組播方式非常適合于分布式仿真系統(tǒng)中同時向多個接受者發(fā)送數(shù)據(jù)的情形。

TP組播網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)依賴于IP組播地址，每一個地址代表一組主機，當進程向某個TP組播地址發(fā)送數(shù)據(jù)時，就是向該組中的每一個主機發(fā)送同樣的數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)實現(xiàn)時采用基于Winsock2.0的API f數(shù)進行組播編程，通過f數(shù)WSASocket0設(shè)置組播為“無根”類型，在這種類型下，通信終端相當于葉節(jié)點，它可以加入任意一個組播組，而從葉節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)會組播到每一個葉節(jié)點。

3.2語音錄放功能的實現(xiàn)

在交互式系統(tǒng)中，需要采集實時音頻數(shù)據(jù)，并對聲音進行實時處理，這時必須借助于底層音頻服務(wù)f數(shù)，這些f數(shù)允許應(yīng)用程序直接與底層音頻驅(qū)動程序通信，對播放和錄制提供更強、更靈活的控制。在具體實現(xiàn)時，系統(tǒng)采用底層的Windows音頻采樣API f數(shù)，為此需要一加Winmm.1ib庫。由于錄音和放音的過程具有實時性的特點，因此為錄音和放音分別開辟了一個工作線程，在錄音線程中，為錄音設(shè)備定義了兩塊音頻緩沖區(qū)交替錄音，即一塊緩沖區(qū)錄音滿后立即將音頻數(shù)據(jù)M貝到預(yù)先定義的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)待處理，同時將另一塊音頻緩沖區(qū)裝入錄音設(shè)備，兩塊緩沖區(qū)如此循環(huán)使用，提高了工作效率。在播放線程中，接收和播放的工作原理也類似。

3.3監(jiān)控臺的程序?qū)崿F(xiàn)

監(jiān)控臺軟件系統(tǒng)采用基于CFormView的單文檔程序架構(gòu)來開發(fā)，應(yīng)用多線程編程技術(shù)，主線程負責管理=口界面的更新和切換，以及處理用戶輸入請求；通信線程監(jiān)聽終端的連接請求并負責發(fā)送和接收信息；數(shù)據(jù)處理線程將接收到的信息進行格式化，并更新數(shù)據(jù)庫。endprint