航空氣象數據庫系統通信分系統設計研究

郭穎杰

摘 要：文章以航空氣象數據庫系統通信分系統設計為研究對象，首先從多個角度，對民航氣象數據庫系統通信系統原理進行了分析，隨后立足于航空氣象數據庫系統通信分系統各個環節，對其設計內容進行了分析探討，以供參考。

關鍵詞：航空氣象數據庫系統;通信分系統;設計

中圖分類號：V351.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）13-0035-02

0 前言

通信分系統作為航空氣象數據庫系統重要組成部分之一，其中系統氣象資料接收、處理、發送、應答方面發揮著重要的作用。 因此有必要對航空氣象數據庫系統通信分系統設計進行研究探討分析，對于促使系統功能作用價值發揮，推動我國航空事業實現可持續發展有著重要的現實意義。

1 民航氣象數據庫系統通信系統原理

1.1 通信主機進程間的通信

對于通信主機進程之間的通信而言，實際應用內容非常復雜，主要內容可包括內存共享、數據源統一、數據存儲等。通信系統在組成上雖然由多進程加以上實現，并且數據源具有能夠保持統一，但對于其中每一個進程來說，在進行數據處理時都有著對應的排隊。進程在對排隊內容訪問時，主要是通過輪詢或觸發相關機制來實現，在進行排隊讀寫時，遵循的是先進先出的原則。排隊的本質即是根據記數和數據地址，按照順序進行序存儲，與數據本身無關。對于共享全程區而言，他是各個進程控制信息排隊與交換的位置，結合實際處理任務，能夠分為八個子分區，并且這些分區能夠調節大小，由起始程序完成全程區的生成，有著特殊的內存管理與組織方式。

1.2 操作終端與主機間通信

一般情況下，通信主機會直接與操作終端相連，二者之間的通信，主要是在跨平臺C/S架構基礎之上，借助Socket技術和AIX進程調度技術來完成。在通信系統中。針對發出的電報或其他信息，計算機能夠“代勞”一部分，還有很多通信操作需要由通信人員來手工操作完成。具體手工操作內容包括預報編發、錯報訂正等，在具體通信商，屬于人機交互通信方式。具體而言，通常在在通信主機之上，會始終有一個并發監聽主服務進程在運行，該進程在運行過程中，通過循環調用fork，能夠派生一個子進程，該子進程能夠關閉主服務端口，并能夠對每個連接（客戶）進行處理，還能夠對本次連接的認證、請求、應答等信息，做出排隊處理。在這種機制下，賦予了服務器更多的靈活性，從而使其能夠在同一時間，同時為多個客戶提供通信服務，從而也更加有利于通信人員在同一時間，完成多項監控，并作出相應的操作處理。但對于服務客戶在具體數量上，其會受到AIX操作系統分配資源限制， 以保障整體通信的穩定性。在具體限制上內容上，可包括進程建立的數量，以及fork子進程在運行時，CPU的時間消耗。例如當通信操作員需要在錯報排隊之中進行電報調取時，首先主服務進程會發揮作用，要先進行行安全認證，并做好審計記錄，同時接受服務的請求，并進行命令解釋，由主服務進程創建一個子進程，專門負責該任務的完成，即從指定類型的錯報排隊之中，依照先進先出原則，調取一份錯誤電報，然后將該份電報發送到操作員終端操作區，隨后將該子進程關閉，本次通信即可結束。與此同時，針對一些持久時間較長的任務，例如報文監測、狀態報告等，子進程也會隨著任務的持續進行，同時持續存在。

1.3 AFTN異步線路的通信

這對于這種系統通信，主要是在數據C/S架構基礎之上，借助TCP/IP Socket流技術來完成。AFTN異步通信在進行信息接收與發送時，首先會啟動航空氣象數據庫系統通信分系統，然后在異步主服務進程與運行下，以各個異步線路讀寫屬性為依據，并結合實際的線路類型、速率、控制位等，完成每條線路的收/發服務子進程創建。例如對于其中的某一條線路而言，當自身存在讀寫兩種屬性時，那么線路就會進行兩個子進程創建，分別是接收子進程與發送子進程，如果某一條線路只有一條屬性，無論是何種屬性，均會只創建一個對應線路屬性的子進程，并且會專門負責該條線路的信息接收或發送服務，一般線路在接收到子進程后，會圍繞收到的數據信息，先對其進行緩存處理，將一些無用的控制符與空格去掉后，然后分批向電報格式檢測進程進行信息排隊和控制排隊。對于發送子進程而言，其主要是通過其它進程在本條線路的排隊信息，而進行激活，來完成發送數據的獲取，最終獲得AFTN相應的發送地址，實現報文異步線路發送。

2 航空氣象數據庫系統通信分系統設計

2.1 航空氣象數據庫系統通信分系統整體結構設計

該系統在整體結構之上，主要由兩部分組成，一是氣象數據收集處理，二是信息應用。在實際應用過程中，用戶會在局域網的幫助下，借助web網頁或飛行文件綜合方式，完成航空中氣象情報信息的獲取。在業務處理模塊，主要由兩部分組成，一是氣象數據庫，二是通信分系統，在實際應用時，能夠在通信系統的幫助下，完成民航報告、自動觀測資料（AWOS）、常規報告、自動站資料等資料的分析處理，然后，借助預報綜合平臺，通過網頁展示的方式，完成氣象信息業務的展示。對于數據庫管理子系統而言，它可以通過采用客戶機服務器方式，不僅能夠對相應資料進行統一的處理，還能夠對數據庫，進行監控與管理。

2.2 航空氣象數據庫系統通信分系統需求設計分析

航空氣象數據庫系統通信分系統在需求設計上，主要包含以下內容，一是在通信分系統之中，需要進行一個通信前置機的配備，并且在數據傳輸方面，能夠支持多種格式的網絡傳輸模式，例如AFTN、PSTN等。二是系統在設計上，應首要確保安全可靠性，并且需要構建監控系統，對系統運行進行實時的監控，當監控系統發現異常狀況時，會通過多種方式發出告警，例如以聲音、閃爍等方式。三在針對氣象資料的處理方面，應能夠滿足準確、及時、可靠需求，從而在中心通信主機與中心數據交換服務器進行信息數據通信時，能夠確保相應數據的準確、可靠、完整、一致性。四是在進行通信系統設計時，還應能夠充分滿足操作簡便性需求，通過以通信系統為基礎，將監控和操作與其完成整合統一，在具體操作設計開發上，可以以鼠標為主，以鍵盤為輔，從而更好的完成圖形化界面的操作。與此同時，像相應聯機操作手冊內容要詳盡，軟件操作界面設計要科學合理，符合人體工學，有著清晰的界面表達邏輯，顏色搭配要大方美觀，整體界面操作要方便自如。五是在進行設計時，還應對通信中間件的開放性加以利用，在與其他分系統進行信息傳輸時，應盡量采用通信中間件。六是對于通信分系統而言，自身所應用的軟件應有安全保護程序，確保通信應用軟件在運行時，能夠有效保護主進程安全，使其能夠不間斷運行。七是對于與其他分系統間接口而言，在具體設計上，應盡量保證設計的簡潔性、獨立性，一旦分系統發生故障問題時，保證不會對其他分系統造成不利影響，并且更加方便于故障點的界定。

2.3 航空氣象數據庫系統通信分系統設計分析

針對于航空氣象數據庫系統通信分系統設的設計，應落實好如下設計內容，一是針對系統程序結構，在進行通信分系統業務處理部分設計時，需要做好通信主機上的通信軟件設計，并完善系統監視、維護和操作等功能，對于業務處理而言，作為一個實時運行系統，主要負責收集不同氣象要素，進行缺漏報文發送，并處理一些圖形文件，在MQ管道技術的幫助下，依托于多個進程，促使數據處理效率得到有效提升。與此同時，在內消息隊列管理的幫助下，系統還具備如下子功能，例如促使進程間信息及參數完成交換，能夠實現異步線路資料發送與接收，與此同時，針對氣象資料，也能夠進行檢查與處理。針對一些電報公報報告信息，也能夠及時進行處理，并且在系統監控、維護方面，能夠將其進行綜合化;在MQ通道之中，管理報文的處理與發送，還能夠生成數據庫落地文件。

通信業務處理部分功能如下，一是系統起始程序，程序文件名為inimss，主要根據該文件，完成整個通信分系統運行環境搭建。二是異步線路處理，程序文件名為asyn，主要負責接收或發送異步線路。三是公報處理，程序文件名為mfc，主要負責報告格式的接收處理。具體來說，例如對于系統起始程序而言，該程序主要負責整個分系統使用全程區起始，并根據相應的起始表格文件，能夠在全程區之中，完成所有表格的自動生成，生與此同時，本程序還能夠起始作為信息交換的各子分區，在該系統之中，針對于大部分進程而言，都需要使用全程區，完成信息排隊叫交換控制。為了使得全程區使用更加方便，在每個使用全程區的程序之中，需要一個程序頭生成，并主要負責全程區各個表格的指針存放。針對于表格的生成，本分系統提供一個函數xmapse.c，在該函數中，輸入參數為全程區名字，能夠將程序頭進行起始，而該程序頭的指針是pgl。

在監控導航設計上。主要是以航空氣象用戶實際需求為依據，為更好的滿足用戶的需求，需要從監控維護入手，不斷提升其直觀性，提升監控維護的高效性，與此同時，在實際進行設計時，需要圍繞運行狀態、維護維修界面等，做好對其的圖形化設計，例如在設計監控部分的導航條時，他的主要作用是提供監控功能的總導航，具體功能較為復雜，包含內容眾多，例如有進程狀態、線路狀態、文件系統狀態等，需要加載并完成相關界面的顯示，并將通過通信鏈路，接收到的后臺程序，實現發監視信息定時發送，并在相關界面上進行集中地顯示。

3 結語

綜上所述，航空氣象數據庫系統通信分系統在航空運行中發揮著重要的作用，其作為通信系統以及監控維護操作平臺。能夠支持一個數據源，同時向多個本地相同數據庫提供數據。通過圍繞通信系統，對其設計進行深入探討分析，能夠促使整體系統運行更加安全流暢，使得系統功能作用得到更有效的發揮，從而有效推動我國航空事業的實現更好的發展與進步。

參考文獻

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