卫星小站远程监控系统通信协议的设计与实现

于雷

摘 要

本文主要就卫星小站远程监控系统通信协议的设计与实现进行详细阐述，并且本次所设计的通信协议能够有效保证系统数据安全，并可靠准确的进行传输。

【关键词】卫星小站 远程监控系统 通信协议 设计与实现

在本次的研究过程中，笔者主要就VSAT（Very Small Aperture Terminal，甚小口径终端）卫星通信进行相关的研究，在研究过程中笔者发现，VSAT其不仅具有较强的灵活性，并且可靠性较高、操作更加简单等。不仅如此，在VAST小站终端设备使用时，其设备可直接与计算机进行联网完成数据的传递以及文件交换、图像传输等任务。但是，其仍然具有一定的局限性，比如：分布较为分散，因此所负责的维修人员为了保障基层小站装备的安全性，常常需要进行基层站点现场判断，进而在很大程度上浪费人力以及财力。基于此，本文笔者主要就卫星小站远程监控系统通信协议进行设计与实现，进而减少维修人员的现场判断次数，节约成本，提高效率。

1 系统整体设计

1.1 系统功能设计

笔者在进行详细的研究后，就系统功能具体设计进行了详细的分析，大致归纳为以下几点：

（1）远程监控功能：在关于远程监控功能的设计上，其主要的作用在于监测相关设备工作状态以及卫星信道质量等，进而达到设备的全面系统化管理。

（2）远程报警功能：在一定情况下，小站工作状态将会产生一定的异常情况，因此远程报警功能的设计主要在于在异常状态下实施检测，及时将监控中心进行报警。

（3）远程故障诊断功能：在关于远程故障诊断功能的设计上，以主要作用在于对主要数据进行监测，进而根据实际情况进行判断方式的选择以及故障的判断。

（4）远程参数配置功能：远程修改及配置VSAT小站设备参数。

（5）设备信息管理功能：设备信息管理，其主要建立小站电子档案，进而记录设备相关的具体情况，完成对小站设备的全面管理。

1.2 系统结构设计

根据相关的研究资料得知，笔者将系统整体结构设计归纳为图1所示。主要结构模式为监控中心和监控前端二级结构。在一般情况下，监控中心的设置位置为VSAT卫星通信网的主站，而监控前端配置位置为VSAT小站内。在数据传输交换上，通常是由监控中心与监控前台利用调制解调器进而完成相应的传输工作。监控前端主要作用在于完成数据采集、状态监控、故障报警以及参数配置等。而监控中心的作用主要在于进行实现远程监控、故障诊断、等。

2 通信协议设计

笔者在进行相關的研究后发现，在通信协议的设计上主要应该考虑以下两个方面：

（1）在电话网的设计上，尽可能利用现有的企业、政府专用电话网，以减少成本。并且，与此同时在能够实现卫星通信网与专用电话网的相互融合。

（2）数据信息安全性是进行通信协议设计过程中重要的考虑之一，早就目前的专用电话通话质量来看，并不十分可靠，受干扰的几率较大。基于此，为了有效提高数据传输的安全性，完善、安全的数据传输协议非常关重要。

据了解，利用数据帧进行数据的传输，能够在很大程度上提高数据传输的安全性。而数据帧的利用主要是通过接收确认（ACK）方式进而保证接受数据的准确性。若传输过程中未受到ACK，则说明数据传输失败。

2.1 数据帧的设计

根据相关资料显示，数据帧其主要是由帧头、帧类型、帧长、帧数据区、校验码以及帧尾而组成。数据帧的类型、语义以及实现功能的描述如图2所示。

2.2 数据缓冲设置

在数据缓冲的设置上，其主要的队列规则为先进先出、队前插入、队尾取出，而队列长度则需要根据实际的情况进行合适的设定。在确定通信进行连接后，将根据具体设定的情况进行数据的分组打包，接着送入数据帧发送队列，在数据缓冲队列时间间隔的设置上，通常情况下为100ms。这就是说明每间隔100ms，就需要检查数据是否存在需要发送，若存在，就从队尾取出进行发送。

2.3 超时设置

笔者在研究过程中发现，专用电话网通信链路其存在一定的不可靠性，因此在很大程度上将会导致数据出错，甚至导致数据丢失，造成比较严重的后果。基于此，为了有效提高数据传输的可靠性，在数据帧进行发送时就设定相应的超时控制，在设定时间并没有收到对方的应答，那么久自动开启数据重发。

3 功能测试及结果

3.1 功能测试

笔者为了检测在通信协议的保障下，通信的质量以及数据传输的完整性，因此进行了一系列的测试，其主要的测试方式如下：首先在不同地点（西安、北京以及南京各设置一个VSAT卫星小站作为测试地点）利用不同的通信参数方案进行相同的通信质量以及数据传输可靠性检测在本次的功能测试中，VSAT卫星小站设备的采用均为休斯公司的DW1000。两端串口通信波特率均设置为9600，数据直接转发以及两端通信波特率分别设定为9600、2400、1200、300， 在3个小站选择不同时间段进行测试，并启用数据缓存以及校验机制两种方案进行测试。

3.2 测试结果

笔者在进行两种不同方案测试后发现，在第一种方案测试下，通信质量和数据传输完整性均较差，成功读取DW1000设备状况几率较差，并且在设备参数数据的传输上，并不能够一次性完成；但是，在第二种方案的测试结果中，有了通信协议的保障，无论是通信质量还是数据传输完整性上较高，且通信可靠性更高。

4 结束语

综上所述，利用系统通信协议能够在最大程度上保障系统通信的可靠性，进而完成对卫星小站设备DW1000参数数据的完整传输。

参考文献

[1]贾本凯，庄卉，王国平等.卫星小站远程监控系统通信协议设计与实现[J].计算机测量与控制，2012，20（08）：2240-2243.

[2]贾本凯，庄卉，郭随平等.甚小口径终端卫星小站远程监控系统设计[J].计算机测量与控制，2011，19（01）：48-50.

作者单位

河北省塞罕坝机械林场总场 河北省承德市 068450endprint