基于北斗通信終端的數據轉發控制器設計

莫皓穎 戶江民

一、引言

隨著我國北斗衛星應用技術的發展，北斗衛星的終端用戶數量也大范圍增加，其中軍事、工業和民用領域都大量部署北斗通信終端，以其提供定位和通信功能。

北斗短消息信道是一個極為窄的信道，北斗通信終端根據北斗用戶卡等級的高低來控制發送一次短消息數據的大小在數十字節到數百字節之間，并且北斗通信終端在發送短消息數據時有發送間隔的控制，從而使得單臺北斗通信終端發送短消息需要秒級到分級的時間間隔。限于上述條件，可以看出通過使用單個北斗通信終端的北斗短消息信道發送較大的數據時，數據需要根據卡的等級進行分包和間隔發送，這種條件下加上其無線信號本身的不可靠性，所發送的數據是基本無法保證其準確性和時效性的。

基于這種現狀，我們需要一種技術將已有的北斗通信終端的使用進行擴展，從而能夠起到共享北斗短消息信道的目的。

二、概述

針對引言提出的問題，本文設計了一種基于北斗通信終端的數據轉發控制器，以下簡稱北斗數據轉發控制器。北斗數據轉發控制器主要用于接收轉發多個方向的北斗短消息，其與北斗通信終端的數據串口進行連接，同時將提供數據串口和網絡口兩類對外接入的數據接口。

北斗數據轉發控制器保留了常規的北斗通信終端的接入手段，即北斗短消息使用設備直接使用串口連接北斗通信終端，按照該方式依然可以進行常規的北斗短消息的收發；北斗數據轉發控制器在保持該種方式的使用情況下，支持采用外接的以太網網絡口和數據串口接入其他設備或網絡中，以此實現了北斗通信終端的共享使用和數據接口類型的擴展。北斗數據轉發控制器對數據具有增刪包頭和優先等級權限的控制功能，可以實現不同數據源的轉發和不同優先級數據報文的傳輸策略控制。

三、北斗數據轉發控制器設計

（一）控制器工作原理

北斗數據轉發控制器接收轉發所有對外數據接口的北斗短消息，并對數據進行增刪包頭處理，從而使得數據可以在串口及網絡中傳輸。當數據報文中攜帶了優先級等級信息的報文時，轉發控制器將該數據存入北斗短消息發送隊列，對該隊列中的數據進行優先發送。當收到未攜帶優先級等級信息的北斗短消息報文時，轉發控制器先判斷是否有優先級等級信息的數據在排隊，如果沒有，則正常發送該類普通短消息，如果有則丟棄該條短消息。北斗數據轉發控制器數據處理完成后通過北斗串口將短消息數據發送給北斗通信終端。北斗數據轉發控制器接收到北斗短消息后，將會把該消息從所有的外接串口轉發出去。北斗數據轉發控制器的應用實例如圖1所示。

（二）數據處理過程

北斗數據轉發控制器的北斗串口與北斗通信終端的串口相連，北斗數據轉發控制器將通過北斗通用管理協議查詢接入的北斗通信終端的北斗卡ID、數據發送頻度、卡等級等基本信息。北斗數據轉發器將通過卡頻度和等級來確定發送單個北斗短消息報文的最大報文長度和發送時間間隔，所有需要發送的北斗短消息均需滿足該條件，否則將被過濾掉，并向控制器將向發送源返回短消息發送失敗的狀態信息。

按照接口的輸入輸出方式對北斗短消息數據的處理過程描述如下：

1） 網絡口發送短消息數據處理過程，如圖2所示。

a） 北斗數據轉發控制器從網絡口接收到北斗短消息數據報文后，對該報文的端口和地址進行匹配，若符合北斗短消息發送請求標識時，便校驗報文數據格式是否正確。

b） 當校驗報文正確后，控制器將提取報文中的優先級等級信息字段，若有優先級等級信息字段則按照該字段的大小對當前北斗數據轉發控制器的北斗短消息發送隊列重新排列，并保持該隊列的長度定長，及拋棄順序最低的數據。

c） 轉發控制器按照北斗通用協議將數據通過北斗串口發出。

2） 數據串口發送短消息數據處理過程。

北斗數據轉發控制器從數據串口接收到北斗短消息數據報文后，將直接按照北斗通用管理協議將該數據從北斗口轉發出去。

3） 數據串口接收短消息數據處理過程。

北斗數據轉發控制器從北斗串口接收到北斗短消息數據后，將會從數據串口發出數據，該數據報文北斗轉發控制器將不會做處理，其直接將該短消息數據從數據串口中轉發出去。

4） 網絡串口接收短消息數據處理過程。

北斗數據轉發控制器從北斗串口接收到北斗短消息數據后，將會從網絡口發出數據，北斗數據轉發控制器將會在該短消息數據中增加組播IP頭，然后再從網絡接口中發送出去，從而使得網絡接口所在的局域網內的監聽終端均能收到該攜帶IP報文頭的北斗短消息信息。

四、結語

本文設計的北斗數據轉發控制器主要目的在于接收轉發多個方向的北斗短消息，從而實現了北斗通信終端的共享使用和接入接口類型的擴展。而文中的北斗數據轉發控制器對數據增刪包頭和優先等級權限的控制功能，可以實現不同數據源的轉發和不同優先級數據報文的傳輸策略控制，通過實現北斗通信終端的報文優先權限控制服務，保障了高等級權限的短消息數據的轉發處理，滿足了個性化網絡的傳輸策略控制。