通信仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

王雅飛

[摘要]本文利用UML及其工具RationalR.ose對(duì)仿真系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，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(shí)時(shí)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(jì)

依據(jù)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和各終端擔(dān)負(fù)的功能，設(shè)計(jì)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(tái)子系統(tǒng)。

訓(xùn)練子系統(tǒng)由仿真終端和通控機(jī)，作為前端訓(xùn)練平臺(tái)。仿真通信終端是在計(jì)算機(jī)端通過軟件模擬實(shí)際通信終端的外形和功能來實(shí)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(tái)和監(jiān)控屏幕，以監(jiān)控臺(tái)為服務(wù)器，各仿真通信終端和操作工作臺(tái)作為客戶端。監(jiān)控臺(tái)可根據(jù)通信終端參數(shù)的變化動(dòng)態(tài)維護(hù)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(tái)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(tái)類、客戶端通信類實(shí)現(xiàn)。語音類通過對(duì)等網(wǎng)通信類接收或發(fā)送語音，而操作工作臺(tái)類與操作工作臺(tái)通過USB接口類傳遞參數(shù)信息，更新顯示界面。通控機(jī)與數(shù)傳通信終端的類圖相似。在監(jiān)控臺(tái)類圖中，監(jiān)控臺(tái)將功能分布在與其相關(guān)聯(lián)的各個(gè)類上，通過與這些關(guān)聯(lián)類的交互實(shí)現(xiàn)其功能。通信子網(wǎng)鏈表類負(fù)責(zé)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(jī)鏈表類負(fù)責(zé)管理通控機(jī)，考核類同數(shù)據(jù)庫相結(jié)合進(jìn)行考題的發(fā)送、更新及成績的處理。監(jiān)控臺(tái)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(dòng)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(jī)經(jīng)過自檢以后進(jìn)入到待機(jī)狀態(tài)，待機(jī)狀態(tài)屬于組合狀態(tài)，通過模式開關(guān)的撥轉(zhuǎn)進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，待機(jī)狀態(tài)還有一個(gè)歷史狀態(tài)標(biāo)記，用來記錄上次離開組合狀態(tài)時(shí)的最后一個(gè)活動(dòng)子狀態(tài)，每當(dāng)通信終端進(jìn)入到組合狀態(tài)時(shí)，便恢復(fù)到上次離開該組合狀態(tài)時(shí)的最后一個(gè)活動(dòng)子狀態(tài)。在待機(jī)狀態(tài)下，通過按壓通信終端界面上頻率、選項(xiàng)、抗干擾、PPT、數(shù)傳和w單按d，可以進(jìn)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(dòng)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(jìn)入接收狀態(tài)。通信終端參數(shù)設(shè)置有手動(dòng)方式和通控機(jī)遙控兩種方式。在手動(dòng)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(hào)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(jī)；在通控機(jī)方式下，通信終端則根據(jù)來自通控機(jī)的參數(shù)信息更新屏幕顯示以及操作工作臺(tái)的開關(guān)狀態(tài)。

（3）通信組網(wǎng)過程序列圖模型

監(jiān)控臺(tái)的主要任務(wù)組織各通信操作人員進(jìn)行通信組網(wǎng)訓(xùn)練。其工作具體為根據(jù)各個(gè)通信終端的工作參數(shù)和所承擔(dān)的通信任務(wù)對(duì)通信終端進(jìn)行分組，并為每組通信終端分配一個(gè)組播號(hào)，作為一個(gè)通信子網(wǎng)，子網(wǎng)內(nèi)的通信終端可以進(jìn)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(jìn)行建模時(shí)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(xì)節(jié)。配置圖描述了運(yùn)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(shí)現(xiàn)

3.1組播技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

通信終端在工作時(shí)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(shí)向多個(gè)接受者發(fā)送數(shù)據(jù)的情形。

TP組播網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)依賴于IP組播地址，每一個(gè)地址代表一組主機(jī)，當(dāng)進(jìn)程向某個(gè)TP組播地址發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就是向該組中的每一個(gè)主機(jī)發(fā)送同樣的數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)采用基于Winsock2.0的API f數(shù)進(jìn)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(dāng)于葉節(jié)點(diǎn)，它可以加入任意一個(gè)組播組，而從葉節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)會(huì)組播到每一個(gè)葉節(jié)點(diǎn)。

3.2語音錄放功能的實(shí)現(xiàn)

在交互式系統(tǒng)中，需要采集實(shí)時(shí)音頻數(shù)據(jù)，并對(duì)聲音進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，這時(shí)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(dòng)程序通信，對(duì)播放和錄制提供更強(qiáng)、更靈活的控制。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，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(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，因此為錄音和放音分別開辟了一個(gè)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(shí)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(tái)的程序?qū)崿F(xiàn)

監(jiān)控臺(tái)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(fù)責(zé)管理=口界面的更新和切換，以及處理用戶輸入請(qǐng)求；通信線程監(jiān)聽終端的連接請(qǐng)求并負(fù)責(zé)發(fā)送和接收信息；數(shù)據(jù)處理線程將接收到的信息進(jìn)行格式化，并更新數(shù)據(jù)庫。endprint