終端通信服務平臺在數(shù)字航道中的應用研究

肖海濤 王大成

摘 要：航道動態(tài)監(jiān)測平臺是數(shù)字航道重要的應用平臺，而終端通信服務平臺正是航道動態(tài)監(jiān)測平臺最主要的支撐平臺，是銜接外場終端與監(jiān)測平臺的中轉(zhuǎn)平臺。本文主要提出了終端通信服務平臺的主要設計思路及功能架構模塊。終端通信服務平臺已經(jīng)在數(shù)字航道建設中取得了應用。

關鍵詞：航道動態(tài)監(jiān)測 終端通信服務平臺 注冊 告警

數(shù)字航道動態(tài)監(jiān)測平臺作為全面、實時掌握航道各類動靜態(tài)信息監(jiān)測與控制平臺，是航道部門開展各類業(yè)務應用的基礎。航道動態(tài)監(jiān)測平臺將基于統(tǒng)一的電子航道圖，輔助航道管理部門實現(xiàn)航標遙測遙控、水位遙測遙報、霧情遙測遙報、船舶動態(tài)監(jiān)測等功能，切實提高航道動態(tài)監(jiān)測和管理能力。終端通信服務平臺正是實現(xiàn)這些功能的一個重要通道。終端通信服務平臺是銜接數(shù)字航道動態(tài)監(jiān)測平臺與多種類外場終端設備數(shù)據(jù)通信中轉(zhuǎn)平臺，實現(xiàn)航標、水位、霧情、工作船舶、多種任務指令等各類動態(tài)信息的統(tǒng)一收發(fā)、處理、存儲。終端通信服務平臺位于數(shù)字航道動態(tài)監(jiān)測平臺與多種外場終端傳輸通道之間，一方面承擔應用系統(tǒng)與外場終端保持數(shù)據(jù)通信的運算開銷，另一方面屏蔽不同種類、不同廠商的外場終端在通信編碼上的差異性，終端通信服務平臺對外部應用系統(tǒng)統(tǒng)一提供數(shù)據(jù)發(fā)布接口，完成動態(tài)監(jiān)測平臺上匯總的統(tǒng)計數(shù)據(jù)的對外發(fā)布。

1.終端通信服務平臺總體構成

如圖1。

2.終端通信服務平臺通訊設計

（1）通訊接口設計

通訊方式在物理鏈路上終端側(cè)采用GPRS或3G鏈路，在終端通信服務平臺這一側(cè)通過電信運營商轉(zhuǎn)化為了互聯(lián)網(wǎng)鏈路。通信方式主要采用了基于TCP/UDP協(xié)議，并以短信息交互方式作為補充（短信在如激活外場終端、終端固件號更換、序列號修復、通訊故障時使用）。

（2）安全性設計

終端IP合法性驗證

終端產(chǎn)品號和序列號的匹配驗證

引入密鑰體系；數(shù)據(jù)傳送采用MD5加密

3.終端通信服務平臺功能模塊。

（1）終端通信處理模塊

終端連接監(jiān)聽；終端報文解析并與動態(tài)監(jiān)測平臺報文適配；上報適配信息給動態(tài)檢測平臺通訊分處理模塊；獲取差分基站模塊差分數(shù)據(jù)并分發(fā)差分數(shù)據(jù)給需要差分的航標終端；下發(fā)配置及指令給指定終端；終端注冊；終端登錄。

（2）動態(tài)監(jiān)測平臺通訊處理模塊

終端通訊平臺連接監(jiān)聽；解析監(jiān)測平臺報文并適配；下發(fā)適配信息給終端通訊處理模塊；接收終端通訊模塊上報信息并適配；將適配后的終端信息上報給動態(tài)監(jiān)測平臺。

（3）數(shù)據(jù)庫通訊處理模塊

連接數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫；監(jiān)測數(shù)據(jù)庫連接狀態(tài)；提供數(shù)據(jù)庫功能接口。

（4）差分處理模塊

主動連接差分基站；完成差分基站協(xié)議交互獲取差分數(shù)據(jù)；建立差分數(shù)據(jù)公共緩沖區(qū)；維護差分數(shù)據(jù)緩存；提供差分數(shù)據(jù)獲取接口。

（5）短信處理模塊

外場終端遠程喚醒；修復終端序列號；修復終端基礎秘鑰；終端告警；外場終端采集上報。

4.終端通信服務平臺具體實現(xiàn)方法

軟件開發(fā)語言采用C++語言，平臺軟件開發(fā)形式使用后臺服務開發(fā)形式，平臺軟件總體使用ACE開源庫進行開發(fā)。數(shù)據(jù)庫接口開發(fā)使用ORACLE提供的OCCI開源庫。差分基站通訊接口使用NTRIP協(xié)議開源代碼。網(wǎng)絡連接類型使用TCP連接。軟件功能模塊命名：終端通訊處理模塊，動態(tài)監(jiān)測平臺通訊處理模塊，數(shù)據(jù)庫通訊模塊，差分基站通訊處理模塊，短信處理模塊。

終端通訊處理模塊和動態(tài)監(jiān)測平臺通訊處理模塊是主要的通訊接口模塊，而數(shù)據(jù)庫通訊處理模塊和差分基站通訊處理模塊是輔助資源集。數(shù)據(jù)庫模塊為數(shù)據(jù)庫入庫提供功能接口，具體入庫流程由終端通訊處理模塊控制。差分基站通訊處理模塊主要是為差分功能提供數(shù)據(jù)資源，具體數(shù)據(jù)分發(fā)使用由動態(tài)監(jiān)測平臺通訊模塊和終端通訊處理模塊具體控制完成。

5.主要業(yè)務流程

（1）終端注冊流程

未注冊的終端不能發(fā)送登錄請求，所以所有終端啟用前的第一步就是向終端通信服務平臺注冊。終端在注冊時需上傳預置的終端序列號和與硬件相關的終端固件號供平臺建立映射關系。注冊順利完成后，平臺建立終端固件號、終端序號之間的映射關系。只有與映射關系相符的終端才能合法登錄。

（2）外場終端喚醒流程

終端通信服務平臺需要終端上線處理業(yè)務信息，則準備遠程喚醒報文，下發(fā)至終端喚醒其登錄。終端將應答報文回復至終端服務通信平臺。如果終端未注冊，則終端首先向終端通信服務平臺發(fā)送注冊請求，終端通信服務平臺收到后進行注冊應答。終端按照遠程喚醒的要求向終端通信服務平臺發(fā)送登錄請求報文。終端通信服務平臺應答終端登錄請求。

（3）外場終端喚醒異常處理

終端通信服務平臺收到終端的遠程喚醒應答后，在超時時間內(nèi)仍未收到終端的登錄或注冊報文，則終端通信服務平臺重發(fā)遠程喚醒報文直到達到最大重發(fā)次數(shù)或終端向平臺發(fā)送登錄請求或注冊請求。若達到最大重發(fā)次數(shù)仍未收到終端登錄或注冊請求，則平臺生成報警。

（4）終端告警流程

終端出現(xiàn)異常，無法通過TCP/ UDP與平臺交互，終端根據(jù)異常類型，準備報警信息。終端通過SMS向終端服務通信平臺發(fā)送報警信息。終端服務通信平臺收到報警后，在平臺上生成告警，并寫入日志。平臺向終端發(fā)送報警應答。終端收到應答后，標志狀態(tài)為“下線”，等待人工修復。

（5）終端上報流程

①終端注冊、登錄；

②終端服務通信平臺控制終端注冊、登錄；

③終端服務通信平臺控制終端下線；

④上傳業(yè)務數(shù)據(jù)、告警信息。

⑤生成發(fā)布信息。

（6）短信業(yè)務流程

短信業(yè)務處理流程是對GPRS/3G網(wǎng)絡通訊方式的一種補充和備份，當GPRS/3G 通訊中斷時，利用短信業(yè)務流程，實現(xiàn)對終端進行數(shù)據(jù)配置、檢修以及終端數(shù)據(jù)上報等功能。短信業(yè)務包括以下幾種“外場終端遠程喚醒”、“修復終端序列號”、“修復終端基礎密鑰”、“終端告警”、“外場終端采集數(shù)據(jù)上報”。

6.結(jié)束語

終端通信服務平臺已經(jīng)在數(shù)字航道工程建設中得到相應的應用，經(jīng)過實際系統(tǒng)的檢測，實用性及可靠性得到了相應的印證。目前是數(shù)字航道動態(tài)監(jiān)測平臺最重要的應用支撐平臺。