一種基于ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議的局域網(wǎng)通信系統(tǒng)

摘要：本文針對客戶提出的要求提出了基于TCP/IP協(xié)議的局域網(wǎng)通信系統(tǒng)，介紹了局域網(wǎng)系統(tǒng)的特點后闡述了該系統(tǒng)的重要功能，具體闡述了利用廣播模型的通信模塊，并且就廣播模型的不足之處提出了“超級”服務器的通信模型。

關(guān)鍵詞：TCP/IP協(xié)議；局域網(wǎng)；通信

引言。隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，以及城市夜生活的豐富多彩，作為城市基礎(chǔ)設施和城市景觀之一的路燈的建設和管理，也越來越引起各級人民政府的高度重視和社會各方面的廣泛關(guān)注。路燈對保障夜間交通和治安、美化城市夜景起著積極的作用：可以避免和減少交通事故；預防犯罪，使城市在夜間也安全、有序；美化城市，尤其是到了夜晚，美麗的路燈更會為城市增光添彩。

目前現(xiàn)有的路燈監(jiān)控系統(tǒng)中，管理人員必須在主控室才能觀察路燈的工作狀況，當主控室外的工作人員想了解路燈現(xiàn)場的工作狀況，就必須到主控室去查詢，工作人員很希望能在主控室外的其他工作站觀察到路燈現(xiàn)場的情況。為此，提出了一種基于TCP/IP協(xié)議的局域網(wǎng)通信系統(tǒng)，使得主控室所發(fā)出的命令和接受到信息都能通過局域網(wǎng)傳送到監(jiān)控系統(tǒng)中的所有工作站，使得工作人員在所有工作站都可以隨時監(jiān)測路燈現(xiàn)場的情況。

1基于局域網(wǎng)通信的體系結(jié)構(gòu)

基于局域網(wǎng)通信的體系結(jié)構(gòu)由用戶界面、信息處理及TCP/IP協(xié)議三個模塊組成，各模塊功能如下：用戶界面。該用戶界面與主控室里監(jiān)控計算機的操作界面相同，用戶可以很直觀的觀測路燈現(xiàn)場的工作狀況。

信息處理。對來自主控室的各種信息進行顯示。該系統(tǒng)可以獲取的信息有：監(jiān)控操作信息（如開關(guān)操作信息）、系統(tǒng)運行信息（如系統(tǒng)的運行模式與運行狀態(tài)等）、路燈現(xiàn)場信息（實時工況數(shù)據(jù)等）、現(xiàn)場故障信息等。

TCP/IP協(xié)議。本系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議作為系統(tǒng)的通信支持。基于本系統(tǒng)是一對多的傳輸模式，采用UDP協(xié)議進行通信比較合適，也比較方便。

2 系統(tǒng)的功能

實時獲取監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)和運行模式。系統(tǒng)實時獲取路燈無線監(jiān)控系統(tǒng)的當前的運行信息，如路燈無線監(jiān)控系統(tǒng)是否啟動，當前的操作模式等。

實時獲取監(jiān)控系統(tǒng)當前的控制操作。系統(tǒng)實時獲取路燈無線監(jiān)控系統(tǒng)的控制操作，如開燈操作、關(guān)燈操作等。實時獲取路燈現(xiàn)場的當前狀態(tài)。實時獲取路燈現(xiàn)場的詳細狀態(tài)，如當前的亮燈率、電壓值、電流值、設備故障等信息。語音報警。系統(tǒng)可以對“異常亮燈（白天亮燈）”、“異常關(guān)燈（晚上沒開燈）”、“系統(tǒng)停電”等故障自動發(fā)出語音報警。

3 系統(tǒng)的通信模塊

通信系統(tǒng)的模塊示意圖如圖１所示，分為發(fā)送端和接收端兩個模塊。發(fā)送端機器處于主控室內(nèi)，負責數(shù)據(jù)的發(fā)送；接收端機器處于監(jiān)控系統(tǒng)的整個局域網(wǎng)上，負責接收發(fā)送端傳送來的各種信息。

接收端和發(fā)送端之間采用局域網(wǎng)進行通信，很明顯，這是個一對多的通信系統(tǒng)，發(fā)送端只有一個機器，而接收端可以是該局域網(wǎng)內(nèi)的任何機器。為了接收端的各個機器能實時的收到數(shù)據(jù)，采取廣播式的通信方式，將數(shù)據(jù)報文廣播到網(wǎng)絡中的全部節(jié)點。

該系統(tǒng)是基于TCP/IP協(xié)議進行通信，在進行廣播通信時，毫無疑問是用UDP協(xié)議的無連接通信來執(zhí)行，原因在于：TCP協(xié)議提供了一個面向連接的通信，兩個系統(tǒng)可借此來相互通信，然而，使用該協(xié)議時，只能發(fā)送單播消息。如果一個服務器上連接了多個客戶，則所有的客戶都在其上維護一個單獨的連接。服務器需要為每個同步連接提供資源，并且必須與每個客戶單獨進行通信。UDP協(xié)議使用的是無連接通信，不僅能夠用來發(fā)送單播消息，也能用于多播、廣播消息。服務器發(fā)送數(shù)據(jù)時不考慮是否有客戶在偵聽。由于性能的原因，它不可能對每個客戶都建立一條單獨的連接。無連接通信意味著服務器不必為每個客戶都單獨分配資源，所以不管偵聽客戶的數(shù)量多少，所消耗的服務器資源都是相同的。

4通信系統(tǒng)方案的改進

利用廣播通信實現(xiàn)一對多的數(shù)據(jù)傳輸，編程很方便，.NET提供的 UdpClient類很容易實現(xiàn)廣播通信模式。但是廣播通信模型在通信時存在三個問題：第一個是廣播只能在一個特定的子網(wǎng)中使用。路由器不允許廣播穿過它們，故廣播不能越過子網(wǎng)而傳到其他子網(wǎng)。第二個是增加了同一子網(wǎng)內(nèi)對廣播數(shù)據(jù)不感興趣主機的處理負荷。目標子網(wǎng)上的每個系統(tǒng)都必須檢查收到的數(shù)據(jù)包是否為自己所需。對一個廣播來說，它可能是網(wǎng)絡中的任意系統(tǒng)所需，而它將直接傳遞到每個系統(tǒng)的協(xié)議棧中的傳輸層，然后才能確定其相關(guān)性。比如網(wǎng)內(nèi)有50個主機，但僅有20個參與該應用，每次這20個主機中的一個發(fā)送UDP廣播數(shù)據(jù)時，其余30個主機不得不處理這些廣播數(shù)據(jù)報，一直到UDP層，收到的UDP廣播數(shù)據(jù)報才會被丟棄。第三個是工作效率低，當某一時刻接收端的所有主機都關(guān)閉接收端口時，發(fā)送端將會依然發(fā)送廣播數(shù)據(jù)，浪費網(wǎng)絡資源，造成系統(tǒng)工作效率降低。“超級”服務器的出現(xiàn)可以很好的解決廣播通信模式里的這些問題。

5 結(jié)束語

本文針對客戶提出的要求提出了基于TCP/IP協(xié)議的局域網(wǎng)通信系統(tǒng)，介紹了局域網(wǎng)系統(tǒng)的特點后闡述了該系統(tǒng)的重要功能，具體闡述了利用廣播模型的通信模塊，并且就廣播模型的不足之處提出了“超級”服務器的通信模型。

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