甚高頻通信是目前民航地空通信中最主要的通信手段。確保甚高頻通信設(shè)備的正常運行，是空管技術(shù)保障部門的日常要務(wù)之一。而由于各種原因，各地甚高頻機房的位置都比較分散乃至偏遠，對這些甚高頻設(shè)備進行集中監(jiān)視和管理，能有助于技術(shù)保障部門及時掌握各地甚高頻設(shè)備的運行狀況，從而及時分析各個甚高頻通信信道的可用性，才能對甚高頻信道的主備用設(shè)備做出迅速的調(diào)整，避免通信盲區(qū)的出現(xiàn)。

　　摘要：使用集中監(jiān)控系統(tǒng)對甚高頻設(shè)備進行集中監(jiān)視和管理，是保障甚高頻設(shè)備安全運行的有效手段之一。文章對RS甚高頻收發(fā)信機集中監(jiān)控項目實施中所遇到的臺點數(shù)多以及數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)膯栴}進行了研究，提出了使用串口服務(wù)器的硬件優(yōu)化方案，以及使用多線程編程的軟件優(yōu)化方案。通過在實際部署實施中的測試，證明了該方案的實際效果良好。

　　關(guān)鍵詞：通信論文投稿,甚高頻收發(fā)信機,集中監(jiān)控,串口服務(wù)器,多線程編程

　　德國羅德施瓦茨公司生產(chǎn)的RS甚高頻收發(fā)信機在國內(nèi)有廣泛的使用，是國內(nèi)甚高頻通信的主流設(shè)備之一。我們開發(fā)了一套RS甚高頻收發(fā)信機集中監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對多個臺點的RS甚高頻收發(fā)信機的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控。本文對該系統(tǒng)針對某些地區(qū)RS臺點數(shù)目較多的情況以及RS廠家GV201數(shù)據(jù)交換速率高的特點而作出的優(yōu)化方案進行了闡述。

　　1RS狀態(tài)監(jiān)控信號采集的基本原理及難點

　　1.1RS狀態(tài)監(jiān)控信號采集的基本原理

　　RS甚高頻系統(tǒng)本身自帶有廠家監(jiān)控軟件，其原理是單個臺點的若干臺RS收發(fā)信機和本地的RS監(jiān)控器GV201相連，各臺點的GV201能夠監(jiān)視所連接的收發(fā)信機的運行狀態(tài)，并且通過通信鏈路匯集到監(jiān)控機房，通過RS系統(tǒng)的RCMS軟件將收發(fā)信機的運行狀態(tài)顯示出來。

　　而我們開發(fā)的RS收發(fā)信機集中監(jiān)控系統(tǒng)的基本原理，就是在GV201信號進入RCMS軟件的入口處加入分路器，將每路GV201信號一分為二，一路仍進入廠家RCMS，另一路則進入集中監(jiān)控采集終端。我們采集到GV201信號之后，對其進行解碼分析，然后通過自主設(shè)計的界面和其余雷達、導(dǎo)航等設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控信息顯示在一起，并且還能實現(xiàn)向上級空管局乃至北京空管總局轉(zhuǎn)發(fā)的功能。單個臺點的RS收發(fā)信機監(jiān)控信號采集原理如圖1所示。

　　1.2RS臺點數(shù)目增加帶來的難題

　　從1.1的描述我們不難看出，RS收發(fā)信機監(jiān)控信號采集的基本切入點就在于將GV201信號“一分為二”，最常用而簡單的方法就是使用分路器。而隨著RS臺點數(shù)目，也就是GV201數(shù)目的增加，隨之而來的就是分路器數(shù)目的增加，集中監(jiān)控采集終端所需串口數(shù)目的增加，以及GV201和分路器、分路器和集中監(jiān)控采集終端之間線纜的增加。對于有限的機房、機柜空間來說，這會增加空間分配和布線的難度，使整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定性增加；同時，也不利于技術(shù)保障人員對系統(tǒng)的維護，使用分路器的多RS臺點監(jiān)控信號采集方案如圖2所示。

　　1.3RS監(jiān)控信號高速傳輸帶來的難題

　　RS監(jiān)控信號和其他空管設(shè)備的監(jiān)控信號相比，例如PAE監(jiān)控信號和雷神雷達監(jiān)控信號，它的數(shù)據(jù)交互速率很高。使用串口調(diào)試器觀察各個GV201發(fā)送到廠家RCMS的數(shù)據(jù)，每秒鐘大概有50條左右的數(shù)據(jù)，換言之，集中監(jiān)控服務(wù)器每隔20ms也要進行一次讀取串口的操作。而這20ms里面服務(wù)器還得對接收到的數(shù)據(jù)進行解碼操作，并且每次使用Windows.net平臺讀取串口的API之后還必須睡眠一小段時間，在如此短時間內(nèi)同時進行讀取串口、解碼分析和睡眠，系統(tǒng)很有可能出現(xiàn)緩沖區(qū)溢出或者線程阻塞之類的問題。

　　2硬件優(yōu)化方案

　　針對上述兩個難題，我們對串口通信領(lǐng)域的一些轉(zhuǎn)換設(shè)備進行了有針對性的研究，發(fā)現(xiàn)串口服務(wù)器能比較好的解決上述問題。串口服務(wù)器的工作原理，是把若干串口信號轉(zhuǎn)換成UDP信號傳輸。以我們使用的串口服務(wù)器MOXA5610為例，它有16個串口，通過對串口服務(wù)器的配置，1口～16口之間能相互通信，16個串口的信號都能轉(zhuǎn)換成UDP信號，通過LAN口傳輸出去。

　　我們通過對串口服務(wù)器的合理配置，設(shè)計出圖3方案，能比較好地解決臺點增多和信號高速率傳輸帶來的問題。

　　以8個RS臺站為例，臺站x的GV201的信號從x口進入，（x+8）口輸出，進入廠家RCMS；1～8口的信號同時也轉(zhuǎn)換成UDP信號從LAN口輸出至集中監(jiān)控采集終端。

　　從表1我們可以看出，使用串口服務(wù)器和使用分路器的方案相比，減少了硬件數(shù)目，降低了工程造價，減小了系統(tǒng)建設(shè)和維護的難度，使用UDP協(xié)議進行信號采集也大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩琖indows.net平臺讀取UDP數(shù)據(jù)不需要睡眠，這樣也減少了程序運行的時間。

　　當然，當臺站數(shù)目比較多，且接近于8的整數(shù)倍的時候（如7，8，15，16等），比較適合使用本方案，因為能比較充分的利用串口服務(wù)器的端口數(shù)目；而當臺站數(shù)目稍多于8的整數(shù)倍時（如9，10，17，18等），為了多出的一兩個臺站就必須多配備一個串口服務(wù)器，方案在經(jīng)濟效益上的優(yōu)勢就弱化了。當然，此時的若干個串口服務(wù)器，相對于十數(shù)個分路器來說，物理空間上的優(yōu)勢還是凸顯的。

　　3軟件優(yōu)化方案

　　如上文所述，各臺站GV201的信號高速傳輸進入集中監(jiān)控采集終端，采集終端在讀取數(shù)據(jù)的同時，還要進行數(shù)據(jù)解碼的操作。如果這些操作都能堆積在一起順序進行，很可能上一條數(shù)據(jù)的解碼操作還未進行完，下一條數(shù)據(jù)又已經(jīng)到達，程序無法及時處理所有數(shù)據(jù)，最終導(dǎo)致緩沖區(qū)里數(shù)據(jù)越積越多，最后溢出。我們采用多線程編程以及循環(huán)隊列緩沖區(qū)來提高程序運行的效率以及計算機空間的使用效率，軟件優(yōu)化方案如圖4所示。

　　線程是指一個程序里獨立運行的程序片段。由于從LAN口讀取UDP數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)進行解碼這兩項工作在邏輯上是互不相關(guān)的，因此我們可以把這兩項工作劃分為不同的線程同步執(zhí)行。進一步來說，不同臺站的GV201的數(shù)據(jù)進入串口服務(wù)器后，可以使用不同的端口號標識，再一起通過LAN口發(fā)送出去。因而，對于串口服務(wù)器上每一個端口的數(shù)據(jù)，我們都可以使用一個單獨的線程來對它進行讀取。這樣程序并行操作的效率大大提升，程序運行的速度也會大大加快，同時還能減小對系統(tǒng)資源的占用。

　　4結(jié)語

　　本文結(jié)合RS甚高頻收發(fā)信機集中監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計、實施的過程中遇到的臺點數(shù)多和傳輸速率高的兩個問題，對串口服務(wù)器的使用以及多線程編程進行了研究，分別在硬件和軟件兩方面對解決上述問題進行了方案上的優(yōu)化，提高整個集中監(jiān)控系統(tǒng)的性能。本文所設(shè)計的方案已在新疆空管局集中監(jiān)控項目中進行了測試，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，當?shù)丶夹g(shù)保障人員反映系統(tǒng)可維護性良好。

　　參考文獻：

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