呂焦盛

摘要：隨著工業(yè)自動(dòng)化的到來(lái)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)遠(yuǎn)程控制工業(yè)設(shè)備已成為現(xiàn)代社會(huì)的重要標(biāo)志.針對(duì)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器工作效率不高，多設(shè)備之間的協(xié)同性不能很好地取得一致性，用戶無(wú)法實(shí)時(shí)地對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行有效監(jiān)控的問(wèn)題，提出一種基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法.首先，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器模型，分析不同通信服務(wù)器架構(gòu)，選用基于C/S架構(gòu)作為操控對(duì)象滿足實(shí)際需求與硬件平臺(tái)的協(xié)調(diào)性，服務(wù)器軟件架構(gòu)則采用TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，最后對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)需求進(jìn)行梳理分析采用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，以滿足虛擬與現(xiàn)實(shí)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而提高網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器工作效率以及穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同設(shè)備之間的實(shí)時(shí)有效監(jiān)控.仿真結(jié)果表明，該方法可以提升通信服務(wù)質(zhì)量，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和傳輸效率，具有一定的實(shí)用性.

關(guān)鍵詞：TCP/IP協(xié)議;遠(yuǎn)程控制;通信服務(wù)器;數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1673-260X（2019）09-0050-03

隨著通信技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的依賴人工對(duì)多個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行協(xié)調(diào)統(tǒng)一，進(jìn)而對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的方法，已經(jīng)無(wú)法滿足工業(yè)自動(dòng)化對(duì)有效性和靈活性的需求，而現(xiàn)有的通信服務(wù)器則受制于硬件平臺(tái)和軟件算法的制約，不能根據(jù)不同的工作環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)且運(yùn)行速度無(wú)法滿足工業(yè)自動(dòng)化的要求，不能很好地體現(xiàn)自動(dòng)化以及通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)[1].網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器作為數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)異地高速傳輸?shù)闹匾浇?，可以極大提高用戶對(duì)于通信服務(wù)的需求和滿意度，確保通信傳輸?shù)馁|(zhì)量，在節(jié)約人力資源的同時(shí)確保多設(shè)備之間的實(shí)時(shí)有效協(xié)調(diào)工作[2].

1 網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器

在大型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)中，多個(gè)不同區(qū)域的子系統(tǒng)構(gòu)成了總系統(tǒng)，以往的管理方法則是通過(guò)對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的管理，極大的浪費(fèi)了人力資源，同時(shí)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性不能很好的滿足要求[3].網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器可以解決多臺(tái)電腦之間的通信問(wèn)題，為數(shù)據(jù)的不同區(qū)域長(zhǎng)距離傳輸提供了解決方案，作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)存在，依賴于軟硬件的架構(gòu)設(shè)計(jì).網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器作為網(wǎng)絡(luò)連接的橋梁，以不同的標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行不同的劃分，以通信的對(duì)象為標(biāo)準(zhǔn)可以劃分為：針對(duì)數(shù)據(jù)傳遞的PC服務(wù)器，價(jià)格低廉、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單但運(yùn)算速度低，覆蓋范圍小;針對(duì)控制對(duì)象和軟件進(jìn)行優(yōu)化的RISC/UNIX服務(wù)器，具有較強(qiáng)的針對(duì)性和開(kāi)放性，用戶可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行二次設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)但安全性差，容易受到黑客攻擊丟失數(shù)據(jù);對(duì)多個(gè)對(duì)象進(jìn)行同步集中監(jiān)控的主機(jī)服務(wù)器，具有較強(qiáng)的安全性和穩(wěn)定性，但價(jià)格較高不易維護(hù)[4].

網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器的主要功能為：作為“遠(yuǎn)程控制軟件”載體的數(shù)據(jù)訪問(wèn)功能;為了達(dá)到主機(jī)與子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、通信協(xié)議的網(wǎng)關(guān)功能;便于不同區(qū)域系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的調(diào)制解調(diào)功能;系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和接收的電子函件功能;在局域網(wǎng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳輸與分組的路由器和橋接器功能[5].串口通信服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)如圖1所示.

2 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)及信道模型

網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器數(shù)據(jù)的傳輸離不開(kāi)通信信道，由于大型網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)穩(wěn)定性受多方面影響，誤碼率較高，同時(shí)數(shù)據(jù)在進(jìn)行傳輸時(shí)，受傳輸規(guī)則的限制當(dāng)數(shù)據(jù)量增大時(shí)，已有信道不能滿足數(shù)據(jù)的傳輸就會(huì)造成通信信道紊亂，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸延遲，給網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器帶來(lái)壓力，因此需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信信道進(jìn)行質(zhì)量?jī)?yōu)化，即對(duì)信道進(jìn)行抗干擾措施和信道均衡[6].

為了提高網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的通信服務(wù)質(zhì)量，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和傳輸效率，首先構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)通信模型，假設(shè)h（t）為網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)在t時(shí)刻的平穩(wěn)函數(shù)，i（t）為第i個(gè)信源的偏移相位，T為系統(tǒng)周期，a為系統(tǒng)信源，？啄為階躍函數(shù)，則：

如果在去除延遲偏量的基礎(chǔ)上對(duì)信源相位進(jìn)行重加權(quán)計(jì)算，那么網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)在t時(shí)刻的平穩(wěn)函數(shù)h（t）可以表示為：

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的多普勒效應(yīng)，如果數(shù)據(jù)到達(dá)接收端時(shí)延遲了TS的整數(shù)倍，那么平穩(wěn)函數(shù)h（t）為：

式（3）中，Nm表示信源個(gè)數(shù)，路徑偏移相位為 ？子i（t）.

最終得到網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)信號(hào)接收模型xm（t），繼而依據(jù)信號(hào)接收模型實(shí)現(xiàn)信道均衡和干擾抑制.

式（4）中，Si（t）為第i個(gè)信源在多徑信道分量中的復(fù)包絡(luò)，nm（t）為信道噪聲，？漬m為包絡(luò)偏移.網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)信道模型如圖2所示：

3 網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器設(shè)計(jì)

3.1 網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器的設(shè)計(jì)思想

協(xié)議的存在，可以使不同網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換[7].為了提高網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所有主機(jī)必須使用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有TCP/IP協(xié)議、IPX/SPX協(xié)議和NETBEUI協(xié)議[8].NETBEUI協(xié)議缺乏路由和網(wǎng)絡(luò)層尋址功能，只適用于單個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境;IPX/SPX協(xié)議可擴(kuò)展性受到限制，因此大規(guī)模的IPX網(wǎng)絡(luò)管理實(shí)現(xiàn)比較困難;TCP/IP協(xié)議可以與Internet連接，Internet具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能以及普遍性，因此TCP/IP協(xié)議具有很好的可靠性和可擴(kuò)展性，本設(shè)計(jì)采用TCP/IP協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[9].

TCP/IP協(xié)議作為OSI七層模型中的第三次（網(wǎng)絡(luò)層）和第四層（傳輸層），具體如圖3所示.TCP在網(wǎng)絡(luò)通信搭建虛擬通道，構(gòu)建雙向信息數(shù)據(jù)的處理，使數(shù)據(jù)能夠安全、準(zhǔn)確的在通信雙方之間進(jìn)行傳輸;IP則是作為協(xié)議層對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，校驗(yàn)通信雙方是否滿足通信協(xié)議，如果滿足則將其放在網(wǎng)絡(luò)層[10].

3.2 網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器總體架構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性、傳輸實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)安全性和系統(tǒng)擴(kuò)展性的需要.服務(wù)器總體架構(gòu)主要由兩部分組成硬件部分和軟件部分，其中硬件架構(gòu)主要由五部分構(gòu)成分別為：PC客戶端、路由器、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器和用戶設(shè)備.在設(shè)計(jì)時(shí)需要具體問(wèn)題具體分析，根據(jù)不同的實(shí)際需要對(duì)硬件架構(gòu)的五部分進(jìn)行分析、細(xì)化，以便為軟件部分搭建一個(gè)完善的服務(wù)體系[11].硬件部分具體參數(shù)為：高性能計(jì)算機(jī)，內(nèi)存為16GB以上、CPU為i5酷睿處理器、主頻為4.0GHz、硬盤(pán)為1TB固態(tài)硬盤(pán)且劃分為4個(gè)區(qū)域用于數(shù)據(jù)備份、安裝系統(tǒng)以及狀態(tài)記錄，圖形處理器為NVIDIA TITAN-XGPU.

軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示，包括互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、通信服務(wù)器以及終端處理工具.軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能主要包括：配置數(shù)據(jù)庫(kù);IE用戶與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接管理;對(duì)數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，顯示上下行數(shù)據(jù)為系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作做技術(shù)支撐;顯示用戶操作記錄以及匹配系統(tǒng)時(shí)間.C/S架構(gòu)包括服務(wù)器和客戶端，特點(diǎn)是層數(shù)少實(shí)時(shí)性好、響應(yīng)速度快，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互和回傳，同時(shí)界面可視化具有較好的穩(wěn)定性.

3.3 網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

為了滿足不同數(shù)據(jù)的操作，使得數(shù)據(jù)能夠合理、有效的存儲(chǔ)，繼而在特定條件下建立的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)[12].數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，首先需要對(duì)用戶的需求進(jìn)行分析、細(xì)化，在確定了TCP/IP協(xié)議、通信服務(wù)器總體架構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇，網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠反映用戶的實(shí)際需要，滿足實(shí)際與虛擬之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)關(guān)系到程序是否冗余以及系統(tǒng)是否流暢.Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)捷有效、沒(méi)有冗余信息，可以避免數(shù)據(jù)偏差確保數(shù)據(jù)一致性，因此本設(shè)計(jì)采用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù).

4 網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器功能實(shí)現(xiàn)與仿真

網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器性能的優(yōu)劣主要通過(guò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、時(shí)效性和安全性進(jìn)行判定.通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和WEB服務(wù)器進(jìn)行調(diào)試，設(shè)立通行證密碼機(jī)制利用手機(jī)鎖功能進(jìn)行加密保護(hù)進(jìn)而保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性;同時(shí)為了避免數(shù)據(jù)的中斷和丟失，進(jìn)行多次測(cè)試采用異常處理機(jī)制對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù);而為了提高時(shí)效性則通過(guò)提高系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間來(lái)縮短信息在服務(wù)器的滯留時(shí)間.最后，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和WEB服務(wù)器進(jìn)行調(diào)試得出基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器，可以大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且在安全性和時(shí)效性上也具有一定的優(yōu)勢(shì).

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及自動(dòng)化水平的提高，網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)能力的提升對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著極為重要的作用.基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器具有明顯的系統(tǒng)化和完整化，可以很好地解決傳統(tǒng)通信服務(wù)器受制于硬件平臺(tái)和軟件算法的制約，不能很好的體現(xiàn)自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)象.文章首先分析了網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了通信系統(tǒng)模型的討論，繼而進(jìn)行通信服務(wù)器總體架構(gòu)的設(shè)計(jì)確定硬件以及軟件架構(gòu)體系，最后對(duì)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行選擇，形成了一個(gè)完整的系統(tǒng)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值.

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