一種使用短波電臺的大文件傳輸方式

趙大偉

摘要：短波電臺適用于對帶寬要求不高的語音通信，一般不會用于進行數據量較大的文件傳輸。本文提出了一種基于短波電臺的可靠的文件傳輸方式，可以通過短波電臺進行較大文件的傳輸，擴展了短波電臺的應用范圍。

關鍵詞：短波電臺 短波通信 文件傳輸

1.短波電臺通信簡述

短波電臺包括發信機，天線調諧器和電源，以單工方式通信，同時只能發送或者只能接收，且由于帶寬的限制，發送時有明顯的時延。為避免發信機過熱，需要設置最大持續發送時長。短波電臺默認情況下只能接收數據，如果要發送數據，需要通過串口向電臺發激活發送的指令，成功后才能發送數據。

PC上的短波控制模塊（Shortwave Control Module， SCM）通過串口來與電臺交互，它控制電臺操作，讓電臺發送數據，接收來自電臺的數據。SCM設計了軟件機制，以允許通過電臺來發送較大量的文件數據。

2.短波控制模塊工作機制

2.1分片規則

SCM發送大文件時，根據帶寬進行分片，形成發送隊列，其中分片的大小要求電臺能夠一次發送完成。每個分片中內容為{發送方ID，接收方ID， 當前分片號，總的分片數，響應指示，分片數據，CRC校驗值}。

其中ID用于標識身份;分片號用于接收方實現組包還原功能。

響應指示為1，說明需要接收方的響應，此時接收方應向發送方發送響應消息，其中攜帶了它對應的分片號，以前接收分片失敗的失敗列表;發送方收到響應后，如果檢測到其中包含失敗列表，則應重發其中的分片。最后一個分片一定是攜帶響應指示的。

分片的數據是業務數據。CRC支持糾錯機制，接收方檢測CRC錯誤就認為接收失敗。

2.2 SCM操作描述

需要配置的工作參數：帶寬、最大持續發送分片數MaxNum、串口波特率。

當電臺收到了數據后，直接發送到SCM，后者進行協議處理。

當PC的應用層需要發送文件時，首先通過內部接口將文件內容發送到SCM。SCM對文件分片得到分片隊列，并使能電臺的發送功能，成功后將一個分片發送到短波電臺，并設置定時器（TmrSnd）等待發送完成。TmrSnd超時后繼續發送下個分片并重設TmrSnd。若干次后，如果連續發送分片數達到了MaxNum，讓電臺進入接收狀態，可以接收數據了。

2.3 狀態機描述

默認開始狀態是電臺可接收狀態。

2.4 發送流程

下圖描述了一個完整的發送方的流程。

1.上層應用向SCM發送文件數據。

2.SCM根據配置參數，對數據分片形成發送隊列。

3.SCM向短波電臺發送使能發送命令。

4.SCM通過定時器TmrEnb不斷檢測電臺。某個時刻檢測到電臺發送狀態就緒。

5.SCM向上層應用發送消息，告知開始發送。

6.SCM從發送隊列中讀取分片1，發送到電臺。設置定時器TmrSnd 等待發送完成。

7.SCM將發送進度告知應用。

8.TmrSnd超時，SCM從發送隊列中取出下個分片2進行發送。

9.SCM將發送進度告知上層應用。

10.重復上述步驟，某個時刻應發送分片號為N，若當前電臺的持續發送分片數達到了閾值，應需要響應。設置該分片的響應標志，發送分片。設置TmrSnd等待發送完成。

11.TmrSnd超時后，認為第N個分片發送完成了，應等待響應。此時給電臺發送關閉發送命令，讓電臺進入到接收狀態。

12.電臺進入到接收狀態后，接收到了響應報文，發送到SCM。

13.SCM檢測接收方ID，如果是自己，根據該響應更新發送隊列內容;否則拋棄。

14.控制模塊檢測到發送隊列非空，需要繼續發送。

下面步驟15同步驟3，步驟16同步驟4，步驟17同6， 步驟18同7.

19.當發送最后一個分片時，必須設置響應標志。將它交付到電臺進行發送。設置TmrSnd，等待發送完成。

20.TmrSnd超時，SCM發送關閉命令給電臺，要求進入接收狀態。

21.電臺進入接收狀態后，從空口接收到了接收方的響應報文，發送到SCM。

22.SCM檢測報文。如果是正確的響應報文，則更新發送隊列內容。如果發送隊列為空，認為數據全部發送完成，通知上層應用發送完成。

3數據接收方的流程

短波電臺從空口接收報文，并經串口發送到SCM。SCM判斷數據的有效性，無效將直接丟棄。

步驟1：SCM從電臺接收到分片后，此時檢測多個分片的接收情況。如果檢測到接收到了所有的分片，則將分片組織為一個完整的數據包，發送到上層應用。

步驟2：檢測分片中的響應指示，如果為0，則暫時存儲，流程結束。如果為1，表示需要響應，此時SCM要求電臺進入發送狀態。并設置定時器TmrEnb，周期檢測電臺是否發送就緒。

步驟3：當檢測到短波電臺發送就緒后，SCM構造響應報文，如果發現有分片的CRC校驗失敗或者序號丟失，則構建響應報文中的失敗列表以包含該分片序號，然后將該響應報文經電臺發送。設置TmrSnd等待發送結束。TmrSnd超時后，SCM控制短波電臺進入接收狀態。

4 總結

短波電臺的特點是不利于較大文件數據傳輸的，本文介紹了一種技術方案，可以通過短波電臺發送較大的文件數據，在一定程度上拓展了其應用范圍。

參考文獻

[1]《關于短波通信技術發展》，楊恒煜，《防護工程》2018年第16期。

[2]《淺談短波在通信領域的發展以及應用》，岳慧平等，《科技創新導報》2012年第10期。