衛星小站遠程監控系統通信協議的設計與實現

于雷

摘 要

本文主要就衛星小站遠程監控系統通信協議的設計與實現進行詳細闡述，并且本次所設計的通信協議能夠有效保證系統數據安全，并可靠準確的進行傳輸。

【關鍵詞】衛星小站 遠程監控系統 通信協議 設計與實現

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）衛星通信進行相關的研究，在研究過程中筆者發現，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網完成數據的傳遞以及文件交換、圖像傳輸等任務。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場判斷，進而在很大程度上浪費人力以及財力。基于此，本文筆者主要就衛星小站遠程監控系統通信協議進行設計與實現，進而減少維修人員的現場判斷次數，節約成本，提高效率。

1 系統整體設計

1.1 系統功能設計

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

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

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

（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據進行監測，進而根據實際情況進行判斷方式的選擇以及故障的判斷。

（4）遠程參數配置功能：遠程修改及配置VSAT小站設備參數。

（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 系統結構設計

根據相關的研究資料得知，筆者將系統整體結構設計歸納為圖1所示。主要結構模式為監控中心和監控前端二級結構。在一般情況下，監控中心的設置位置為VSAT衛星通信網的主站，而監控前端配置位置為VSAT小站內。在數據傳輸交換上，通常是由監控中心與監控前臺利用調制解調器進而完成相應的傳輸工作。監控前端主要作用在于完成數據采集、狀態監控、故障報警以及參數配置等。而監控中心的作用主要在于進行實現遠程監控、故障診斷、等。

2 通信協議設計

筆者在進行相關的研究后發現，在通信協議的設計上主要應該考慮以下兩個方面：

（1）在電話網的設計上，盡可能利用現有的企業、政府專用電話網，以減少成本。并且，與此同時在能夠實現衛星通信網與專用電話網的相互融合。

（2）數據信息安全性是進行通信協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量來看，并不十分可靠，受干擾的幾率較大。基于此，為了有效提高數據傳輸的安全性，完善、安全的數據傳輸協議非常關重要。

據了解，利用數據幀進行數據的傳輸，能夠在很大程度上提高數據傳輸的安全性。而數據幀的利用主要是通過接收確認（ACK）方式進而保證接受數據的準確性。若傳輸過程中未受到ACK，則說明數據傳輸失敗。

2.1 數據幀的設計

根據相關資料顯示，數據幀其主要是由幀頭、幀類型、幀長、幀數據區、校驗碼以及幀尾而組成。數據幀的類型、語義以及實現功能的描述如圖2所示。

2.2 數據緩沖設置

在數據緩沖的設置上，其主要的隊列規則為先進先出、隊前插入、隊尾取出，而隊列長度則需要根據實際的情況進行合適的設定。在確定通信進行連接后，將根據具體設定的情況進行數據的分組打包，接著送入數據幀發送隊列，在數據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，就需要檢查數據是否存在需要發送，若存在，就從隊尾取出進行發送。

2.3 超時設置

筆者在研究過程中發現，專用電話網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據出錯，甚至導致數據丟失，造成比較嚴重的后果。基于此，為了有效提高數據傳輸的可靠性，在數據幀進行發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，那么久自動開啟數據重發。

3 功能測試及結果

3.1 功能測試

筆者為了檢測在通信協議的保障下，通信的質量以及數據傳輸的完整性，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衛星小站作為測試地點）利用不同的通信參數方案進行相同的通信質量以及數據傳輸可靠性檢測在本次的功能測試中，VSAT衛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，數據直接轉發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，并啟用數據緩存以及校驗機制兩種方案進行測試。

3.2 測試結果

筆者在進行兩種不同方案測試后發現，在第一種方案測試下，通信質量和數據傳輸完整性均較差，成功讀取DW1000設備狀況幾率較差，并且在設備參數數據的傳輸上，并不能夠一次性完成；但是，在第二種方案的測試結果中，有了通信協議的保障，無論是通信質量還是數據傳輸完整性上較高，且通信可靠性更高。

4 結束語

綜上所述，利用系統通信協議能夠在最大程度上保障系統通信的可靠性，進而完成對衛星小站設備DW1000參數數據的完整傳輸。

參考文獻

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

[2]賈本凱，莊卉，郭隨平等.甚小口徑終端衛星小站遠程監控系統設計[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