移動信息推送系統(tǒng)模擬器的設(shè)計

王海兮 馬軍

(中國電子科技集團公司第三十研究所四川成都 610041)

1 引言

移動信息推送系統(tǒng)通過信息推送設(shè)備的多路無線射頻單元接入移動通信網(wǎng)，向手機、固話機和傳真機終端推送語音、短信和傳真信息。但隨著移動通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬不斷提升，移動信息推送系統(tǒng)存在推送資費高、推送信息受運營商限制以及推送效果評估困難等問題，在實裝設(shè)備上進行移動信息推送訓(xùn)練受到較多的限制。基于半實裝的移動信息推送系統(tǒng)模擬器作為移動信息推送模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的核心組成，可模擬復(fù)雜的移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、豐富的設(shè)備故障想定和貼近“真實”的推送結(jié)果反饋等，有效解決了移動信息推送訓(xùn)練中的業(yè)務(wù)覆蓋度、訓(xùn)練成本和訓(xùn)練效能評估等問題[1]。

2 系統(tǒng)的總體設(shè)計

通常模擬訓(xùn)練系統(tǒng)不僅包含用于業(yè)務(wù)受訓(xùn)人員直接開展訓(xùn)練的模擬器，還包含配套的訓(xùn)練管理系統(tǒng)和導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)[2]。移動信息推送模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

移動信息推送系統(tǒng)模擬器由模擬訓(xùn)練軟件和半實裝的移動信息推送模擬設(shè)備兩部分組成[3]。模擬訓(xùn)練軟件實現(xiàn)與訓(xùn)練管理系統(tǒng)的接口信息交互，包括受訓(xùn)人員登錄、訓(xùn)練科目查看、訓(xùn)練計劃查看和執(zhí)行和訓(xùn)練器材狀態(tài)的檢測等；實現(xiàn)與導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)的接口信息交互，包括想定內(nèi)容的查看和解析、訓(xùn)練軟件截圖和數(shù)據(jù)抓取、導(dǎo)調(diào)控制內(nèi)容的接收和解析、訓(xùn)練時間和天文時間的同步等。半實裝的移動信息推送設(shè)備實現(xiàn)對移動信息推送實裝設(shè)備的狀態(tài)和指示信號模擬。

訓(xùn)練管理系統(tǒng)和導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)主要配合移動推送系統(tǒng)模擬器開展日常訓(xùn)練，其中訓(xùn)練管理系統(tǒng)完成訓(xùn)練科目、受訓(xùn)人員、訓(xùn)練計劃、訓(xùn)練設(shè)備的管理和訓(xùn)練數(shù)據(jù)的存檔。導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)用于訓(xùn)練想定信息制定和下發(fā)、訓(xùn)練過程的數(shù)據(jù)采集、訓(xùn)練時間的步長控制和時統(tǒng)服務(wù)，導(dǎo)調(diào)控制及訓(xùn)練效果評估等[4]。

3 模擬器的設(shè)計實現(xiàn)

移動信息推送系統(tǒng)模擬器作為受訓(xùn)人員與模擬訓(xùn)練系統(tǒng)主要的人機交互接口，通過提供半實裝的模擬設(shè)備和界面復(fù)制的模擬訓(xùn)練軟件交互界面，實現(xiàn)提高受訓(xùn)人員業(yè)務(wù)熟練度和考核受訓(xùn)人員業(yè)務(wù)能力的功能。

3.1 半實裝的模擬設(shè)備

半實裝的模擬設(shè)備主要接收來自導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)的設(shè)備想定以及受訓(xùn)人員實操行為產(chǎn)生的業(yè)務(wù)指令模擬實裝設(shè)備的業(yè)務(wù)和狀態(tài)響應(yīng)。實裝移動信息推送設(shè)備是基于核心處理器平臺控制多路的移動通信模塊來實現(xiàn)移動信息推送，如短信推送、電話推送和傳真推送等[5]，能夠提供給設(shè)備操作人員的直觀反饋信息主要包括根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和業(yè)務(wù)指令條件產(chǎn)生的多路移動通信鏈路狀態(tài)指示。因此半實裝的模擬設(shè)備核心功能是對移動通信鏈路狀態(tài)指示的模擬，而通信鏈路和通信網(wǎng)絡(luò)的模擬則通過軟件協(xié)議建模實現(xiàn)，移動信息推送模擬設(shè)備的功能組成如圖2所示。

圖2 模擬設(shè)備的功能組成

移動信息推送模擬設(shè)備包含業(yè)務(wù)處理單元、通信鏈路模擬單元、通信網(wǎng)絡(luò)模擬單元和鏈路狀態(tài)模擬單元。業(yè)務(wù)單元接收來自模擬訓(xùn)練軟件的想定信息下發(fā)到通信網(wǎng)絡(luò)模擬單元建立通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型，開展移動信息推送訓(xùn)練時，業(yè)務(wù)處理單元解析業(yè)務(wù)指令發(fā)送到通信鏈路模擬單元，根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型的想定產(chǎn)生推送結(jié)果，同時控制對應(yīng)的鏈路狀態(tài)指示。

3.2 模擬訓(xùn)練軟件

模擬訓(xùn)練軟件為受訓(xùn)人員開展業(yè)務(wù)訓(xùn)練提供人機交互界面，同時還完成了與導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)、訓(xùn)練管理系統(tǒng)的外部接口通信[6]。人機交互界面直接使用移動信息推送系統(tǒng)的軟件界面，可提高模擬訓(xùn)練軟件的仿真度，外部接口通信則基于公共通信服務(wù)組件，通過標(biāo)準(zhǔn)的UDP協(xié)議承載實現(xiàn)，模擬訓(xùn)練軟件的架構(gòu)如圖3所示。

圖3 模擬訓(xùn)練軟件的架構(gòu)

公共通信服務(wù)組件是運行在模擬器后臺的守護進程，負責(zé)與導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)和訓(xùn)練管理系統(tǒng)之間進行通信。當(dāng)需要發(fā)送消息到模擬器外部時，根據(jù)消息的類型和屬性進行協(xié)議封裝，然后對外轉(zhuǎn)發(fā)；當(dāng)接收到來自模擬器外部的消息后，進行協(xié)議解析將消息內(nèi)容分發(fā)到對應(yīng)的想定管理或計劃管理等功能模塊。

下面是一段用C#實現(xiàn)的分發(fā)來自模擬器外部消息的代碼：

3.3 模擬器的對外接口

作為移動信息推送系統(tǒng)模擬器的核心部件，模擬訓(xùn)練軟件除了與半實裝的模擬設(shè)備內(nèi)部通信完成業(yè)務(wù)模擬，更為復(fù)雜和關(guān)鍵的是與模擬器外部的導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)和訓(xùn)練管理系統(tǒng)的接口通信。系統(tǒng)基于XML設(shè)計了專用于模擬訓(xùn)練軟件與導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)和訓(xùn)練管理系統(tǒng)之間通信的外部接口交互流程如圖4所示。

圖4 模擬訓(xùn)練軟件的外部接口交互流程

模擬訓(xùn)練軟件的外部接口交互流程按照訓(xùn)練過程分為4個階段：

①訓(xùn)練開始：模擬訓(xùn)練軟件登錄訓(xùn)練管理系統(tǒng)獲取訪問權(quán)限、查看并開始訓(xùn)練計劃，同時周期性與導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)進行時間同步；

②想定生成：模擬訓(xùn)練軟件接收來自導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)的想定信息，進行本地想定信息部署，同時下發(fā)到半實物模擬設(shè)備；

③計劃執(zhí)行：模擬訓(xùn)練軟件響應(yīng)訓(xùn)練管理系統(tǒng)的查詢請求，采集設(shè)備狀態(tài)信息上報；響應(yīng)導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)的即時導(dǎo)調(diào)，修改本地的想定配置或控制訓(xùn)練進程；同時還將訓(xùn)練數(shù)據(jù)周期性上報導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)，為訓(xùn)練效能評估提供數(shù)據(jù)支撐；

④訓(xùn)練結(jié)束：模擬訓(xùn)練軟件執(zhí)行訓(xùn)練任務(wù)后，向訓(xùn)練管理系統(tǒng)發(fā)送計劃結(jié)束信息通知計劃任務(wù)結(jié)束；同時向?qū)д{(diào)評估系統(tǒng)發(fā)送訓(xùn)練結(jié)束信息并上報訓(xùn)練過程數(shù)據(jù)和訓(xùn)練統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

XML是一套定義語義標(biāo)記的規(guī)則，通常被設(shè)計用來傳輸和存儲數(shù)據(jù)，它將文檔分成許多部件并對部件加以標(biāo)識。XML語言以會話為基本的通信容器，用于網(wǎng)絡(luò)上任意兩實體間交換消息節(jié)，會話以一個XML標(biāo)記結(jié)束[7]。作為一種元標(biāo)記語言，XML適用于定義特定領(lǐng)域相關(guān)的、語義的和結(jié)構(gòu)化標(biāo)記的句法語言。在移動信息推送系統(tǒng)模擬器中，XML被用于描述模擬訓(xùn)練器材與訓(xùn)練信息系統(tǒng)之間的信息交互接口協(xié)議，具有良好的可讀性和可擴展性。

以設(shè)備想定指示消息為例，根據(jù)模擬訓(xùn)練軟件的外部接口交互流程，設(shè)備想定指示消息由導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)的想定管理模塊發(fā)送到模擬器的想定管理模塊，外部接口協(xié)議如表1所示。

表1 模擬器的外部接口協(xié)議

設(shè)備想定指示消息的XML編碼示例如下：

4 結(jié)束語

移動信息推送系統(tǒng)模擬器通過半實裝的模擬設(shè)備對移動通信網(wǎng)絡(luò)和通信鏈路進行模擬，基于XML接口交互協(xié)議與模擬器外部的導(dǎo)調(diào)評估系統(tǒng)和訓(xùn)練管理系統(tǒng)進行訓(xùn)練信息交互，結(jié)合實裝的移動信息推送系統(tǒng)人機界面構(gòu)建了低成本、高業(yè)務(wù)覆蓋度和訓(xùn)練效能可評估的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。系統(tǒng)模擬器架構(gòu)合理，XML接口協(xié)議規(guī)范且可擴展性強，適用于同類模擬器的設(shè)計。

[1]董志明,王 凱,彭文成,等.新型指控通信裝備仿真訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2010,22(1):93-95.

[2]周安棟,樊 誠,楊路剛,等.一種通信綜合模擬系統(tǒng)的集成架構(gòu)設(shè)計[J].計算機與數(shù)字工程,2012,40(1):63-66.

[3]姚蕊蕊,張興敢,魏 耀.基于PCI 總線的雷達信號模擬器設(shè)計[J].電子測量技術(shù),2011,34(10):64-68.

[4]朱宇峰,晉華義,劉 健.作戰(zhàn)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中導(dǎo)調(diào)框架的設(shè)計[J].艦船電子工程,2008,172(10):139-143.

[5]馬 軍,王海兮.基于ARM11的3G 信息推送系統(tǒng)[J].通信技術(shù),2013,46(12):49-52.

[6]顧榮軍,劉朝陽,周志增,等.基于腳本語言的雷達模擬訓(xùn)練軟件設(shè)計方法[J].信息與電子工程,2011,9(1):112-116.

[7]歐 微,朱 岑,陳 平.基于XML的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)安全交換策略研究[J].電腦知識與技術(shù),2013,9(28):6271-6273.