于雷

摘 要

本文主要就衛(wèi)星小站遠程監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議的設計與實現(xiàn)進行詳細闡述，并且本次所設計的通信協(xié)議能夠有效保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全，并可靠準確的進行傳輸。

【關鍵詞】衛(wèi)星小站 遠程監(jiān)控系統(tǒng) 通信協(xié)議 設計與實現(xiàn)

在本次的研究過程中，筆者主要就VSAT（Very Small Aperture Terminal，甚小口徑終端）衛(wèi)星通信進行相關的研究，在研究過程中筆者發(fā)現(xiàn)，VSAT其不僅具有較強的靈活性，并且可靠性較高、操作更加簡單等。不僅如此，在VAST小站終端設備使用時，其設備可直接與計算機進行聯(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?。但是，其仍然具有一定的局限性，比如：分布較為分散，因此所負責的維修人員為了保障基層小站裝備的安全性，常常需要進行基層站點現(xiàn)場判斷，進而在很大程度上浪費人力以及財力?；诖耍疚墓P者主要就衛(wèi)星小站遠程監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議進行設計與實現(xiàn)，進而減少維修人員的現(xiàn)場判斷次數(shù)，節(jié)約成本，提高效率。

1 系統(tǒng)整體設計

1.1 系統(tǒng)功能設計

筆者在進行詳細的研究后，就系統(tǒng)功能具體設計進行了詳細的分析，大致歸納為以下幾點：

（1）遠程監(jiān)控功能：在關于遠程監(jiān)控功能的設計上，其主要的作用在于監(jiān)測相關設備工作狀態(tài)以及衛(wèi)星信道質(zhì)量等，進而達到設備的全面系統(tǒng)化管理。

（2）遠程報警功能：在一定情況下，小站工作狀態(tài)將會產(chǎn)生一定的異常情況，因此遠程報警功能的設計主要在于在異常狀態(tài)下實施檢測，及時將監(jiān)控中心進行報警。

（3）遠程故障診斷功能：在關于遠程故障診斷功能的設計上，以主要作用在于對主要數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，進而根據(jù)實際情況進行判斷方式的選擇以及故障的判斷。

（4）遠程參數(shù)配置功能：遠程修改及配置VSAT小站設備參數(shù)。

（5）設備信息管理功能：設備信息管理，其主要建立小站電子檔案，進而記錄設備相關的具體情況，完成對小站設備的全面管理。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

根據(jù)相關的研究資料得知，筆者將系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設計歸納為圖1所示。主要結(jié)構(gòu)模式為監(jiān)控中心和監(jiān)控前端二級結(jié)構(gòu)。在一般情況下，監(jiān)控中心的設置位置為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)控前臺利用調(diào)制解調(diào)器進而完成相應的傳輸工作。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、故障報警以及參數(shù)配置等。而監(jiān)控中心的作用主要在于進行實現(xiàn)遠程監(jiān)控、故障診斷、等。

2 通信協(xié)議設計

筆者在進行相關的研究后發(fā)現(xiàn)，在通信協(xié)議的設計上主要應該考慮以下兩個方面：

（1）在電話網(wǎng)的設計上，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)信息安全性是進行通信協(xié)議設計過程中重要的考慮之一，早就目前的專用電話通話質(zhì)量來看，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)議非常關重要。

據(jù)了解，利用數(shù)據(jù)幀進行數(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接收確認（ACK）方式進而保證接受數(shù)據(jù)的準確性。若傳輸過程中未受到ACK，則說明數(shù)據(jù)傳輸失敗。

2.1 數(shù)據(jù)幀的設計

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

2.2 數(shù)據(jù)緩沖設置

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

2.3 超時設置

筆者在研究過程中發(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導致數(shù)據(jù)出錯，甚至導致數(shù)據(jù)丟失，造成比較嚴重的后果?；诖耍瑸榱擞行岣邤?shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在?shù)據(jù)幀進行發(fā)送時就設定相應的超時控制，在設定時間并沒有收到對方的應答，那么久自動開啟數(shù)據(jù)重發(fā)。

3 功能測試及結(jié)果

3.1 功能測試

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

3.2 測試結(jié)果

筆者在進行兩種不同方案測試后發(fā)現(xiàn)，在第一種方案測試下，通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸完整性均較差，成功讀取DW1000設備狀況幾率較差，并且在設備參數(shù)數(shù)據(jù)的傳輸上，并不能夠一次性完成；但是，在第二種方案的測試結(jié)果中，有了通信協(xié)議的保障，無論是通信質(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

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，進而完成對衛(wèi)星小站設備DW1000參數(shù)數(shù)據(jù)的完整傳輸。

參考文獻

[1]賈本凱，莊卉，王國平等.衛(wèi)星小站遠程監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議設計與實現(xiàn)[J].計算機測量與控制，2012，20（08）：2240-2243.

[2]賈本凱，莊卉，郭隨平等.甚小口徑終端衛(wèi)星小站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].計算機測量與控制，2011，19（01）：48-50.

作者單位

河北省塞罕壩機械林場總場 河北省承德市 068450endprint