關(guān)于信息系統(tǒng)的通信控制機(jī)的設(shè)計研究

喻鵬

（海軍工程大學(xué)，湖北武漢，430033）

0 引言

隨著信息系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用在各個領(lǐng)域，通信控制機(jī)的設(shè)計也越來越受到重視。但傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)通信控制機(jī)存在著靈活性差、信息集成性低以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不完整等問題。因此，研究為了實(shí)現(xiàn)不同裝備間的對接，設(shè)計了一體化綜合集成的通信控制機(jī)，通過收集和整理數(shù)據(jù)信息，及利用信息系統(tǒng)中的管理功能進(jìn)行參數(shù)的分析處理，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的有效互通，提高通信控制機(jī)靈活應(yīng)用水平，從而滿足不同領(lǐng)域下的應(yīng)用需求。

1 信息系統(tǒng)的通信控制機(jī)功能需求分析

隨著信息系統(tǒng)智能化速度的不斷加快，為滿足各領(lǐng)域使用需求，通信控制機(jī)的功能也需要對應(yīng)提出更高的設(shè)計要求。諸如滿足海量數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確以及設(shè)備的高效對接等功能需求。

1.1 海量數(shù)據(jù)傳輸

近年來，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，使其被應(yīng)用在各種條件下，其中惡劣環(huán)境下及部隊(duì)的應(yīng)用功能需求要求更高。信息系統(tǒng)的通信控制機(jī)控制著整個通信網(wǎng)絡(luò)的信息交互，而在應(yīng)用過程中，不僅需要對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，還需保證數(shù)據(jù)信息傳輸順暢，從而實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的有效溝通[1-2]。

1.2 抗干擾

通過對信息系統(tǒng)的深入研究，已經(jīng)能夠做到信息傳輸準(zhǔn)確無誤。但隨著信息智能化技術(shù)的逐漸應(yīng)用，對信息傳輸準(zhǔn)確性提出了更高的要求，以應(yīng)對惡劣的使用環(huán)境及外界因素的干擾，保障信息傳輸過程能夠做到準(zhǔn)確和可靠。

1.3 可擴(kuò)展

通信控制機(jī)重要的功能需求是實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的有效對接，例如部隊(duì)在應(yīng)用信息系統(tǒng)時需要對接定位系統(tǒng)，從而能夠?qū)?zhàn)場局面進(jìn)行指揮控制，保證系統(tǒng)能夠靈活的與其他相關(guān)設(shè)備交互，將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)侥繕?biāo)系統(tǒng)當(dāng)中。

1.4 多模式信號機(jī)信息數(shù)據(jù)傳輸

在信息系統(tǒng)中多模式信號機(jī)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾侄危ㄟ^系統(tǒng)服務(wù)方式的整合以此實(shí)現(xiàn)通信控制機(jī)的功能控制。首先，系統(tǒng)管理平臺需要進(jìn)行方案設(shè)計，保證信息能夠被有效的利用；其次，對通信過程中收集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，原則是以其規(guī)律達(dá)到單點(diǎn)控制的目的；最后，多模式信號機(jī)在不同設(shè)備的信息傳輸時，需滿足不同性質(zhì)數(shù)據(jù)對應(yīng)相應(yīng)的編碼，在各信道中按照排列進(jìn)行依次傳輸。對于多模式信號機(jī)的需求從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，能夠在交通控制中滿足按照控制指令進(jìn)行任務(wù)的調(diào)控，并能通過感應(yīng)信號的變化實(shí)施有效控制。在部隊(duì)指揮系統(tǒng)應(yīng)用時，系統(tǒng)通過對目標(biāo)信息的準(zhǔn)確核定，生成相對準(zhǔn)確的參數(shù)，而參數(shù)將以不同的形式傳輸?shù)酵ㄐ沤K端，指揮中心根據(jù)顯示的信息對當(dāng)前的局面進(jìn)行指揮和判斷，從而做到對戰(zhàn)場的有效控制[3-4]。

1.5 多模式信號機(jī)的設(shè)計

多模式信號機(jī)作為通信控制中重要的組成部分，控制中心和檢測設(shè)備的規(guī)劃都需圍繞它去完成。通過報告和感應(yīng)各設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)在控制平臺對設(shè)備的有效管理。借助信息系統(tǒng)快速反應(yīng)平臺，可以做到對現(xiàn)場操作的及時控制，分析設(shè)備的位置以及發(fā)生情況的原因，保證突發(fā)情況能夠被信息控制平臺有效的處理。除此之外，對于多模式信號機(jī)的設(shè)計需求還需做到與信息終端的有效對接，通過模壓信息系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行通信接口的型號選擇。

2 信息系統(tǒng)的通信控制機(jī)總體設(shè)計

通信控制機(jī)的總體設(shè)計包括結(jié)構(gòu)組成、硬件設(shè)計以及軟件設(shè)計。

2.1 通信控制機(jī)組成結(jié)構(gòu)

通信控制機(jī)是由主機(jī)、連接線、充電器及備用電源組成。為了保證通信控制機(jī)各部分的維護(hù)和使用，所以采用了模塊化的設(shè)計。其中主機(jī)又包括總控模塊、數(shù)據(jù)有限模塊、模擬有限模塊、無線模塊、數(shù)字寬帶模塊以及電源模塊等。通信控制機(jī)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 通信控制機(jī)組成結(jié)構(gòu)

2.2 通信控制機(jī)的硬件設(shè)計

2.2.1 微處理器

作為信息系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)，硬件設(shè)計中的微處理器主要是通過數(shù)據(jù)處理平臺將收集整理的數(shù)據(jù)結(jié)果利用存儲平臺進(jìn)行展示，從而實(shí)現(xiàn)對信息的高速處理。微處理器設(shè)計的重點(diǎn)是芯片，通過芯片使設(shè)計按照指定程序進(jìn)行設(shè)備工作情況的檢測。當(dāng)通信出現(xiàn)問題或產(chǎn)生干擾時，信號燈將會發(fā)出警告信號，管理人員就會對報警問題進(jìn)行檢查和糾正。當(dāng)無問題發(fā)生時，信號燈保持不變。與此同時，微處理器與設(shè)備對接時還具有終端檢測功能，從而使信息中心與以太網(wǎng)形成有效聯(lián)系[5-6]。

2.2.2 模擬有線模塊

模擬有線模塊又由多個模塊組成，其中包括單片機(jī)模塊、接口模塊、RS232模塊、調(diào)制解調(diào)器、串并聯(lián)模塊及語音模塊。模擬有線模塊設(shè)計是以通信的聯(lián)絡(luò)接口為模擬目標(biāo)，通過調(diào)制解調(diào)器的協(xié)作對上級指揮、下級指揮、信息機(jī)等進(jìn)行數(shù)據(jù)的操控。

2.2.3 數(shù)字有線模塊

數(shù)字有線模塊是由控制核心、數(shù)字收發(fā)單元、模擬單元以及線路模塊為基礎(chǔ)進(jìn)行構(gòu)建，主要是作為上級指揮、下級指揮、信息機(jī)等數(shù)字有線通信聯(lián)絡(luò)的接口，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息的傳輸。

2.2.4 數(shù)字寬帶接口模塊

傳統(tǒng)信息系統(tǒng)的通信控制機(jī)主要是由復(fù)線組建，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的傳輸，但僅限于電話、電報以及傳真方式，受寬帶和通信傳輸速率的制約，無法進(jìn)行視頻通信傳輸，這也極大的影響了信息系統(tǒng)的應(yīng)用效果。數(shù)字寬帶接口模塊的設(shè)計提高了通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量，從而解決了海量數(shù)據(jù)傳輸難問題，實(shí)現(xiàn)了視頻即時通信的設(shè)計目標(biāo)。

2.2.5 電臺接口模塊

電臺接口模塊通過電臺接口與主控模塊完成信息的互通，而無線數(shù)據(jù)通信即是利用數(shù)傳電臺的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的。

2.2.6 總控模塊

總控模塊作為通信控制機(jī)的重要組成部分，包括信息終端接口、存儲模塊、處理器以及接口控制四個模塊。總控模塊在接收終端發(fā)送的指令后，對數(shù)字有線模塊、模擬有限模塊、處理器以及電臺接口模塊進(jìn)行有效控制，從而保證通信信息傳輸?shù)暮侠砗陀行А?/p>

2.3 通信控制機(jī)軟件設(shè)計

2.3.1 模擬有線通信軟件

模擬有線通信軟件的設(shè)計功能有兩點(diǎn)，一是通過各個模塊的有效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和語音間的有線雙工通信；二是依靠主模塊功能實(shí)現(xiàn)信息的初始化。數(shù)據(jù)的傳輸會受到外部環(huán)境因素的影響，當(dāng)出現(xiàn)問題時，信息系統(tǒng)將對傳輸?shù)男畔⒆鰳?biāo)注關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處理，數(shù)據(jù)糾錯再合成后將結(jié)果發(fā)送到服務(wù)終端，此時，用戶即可通過分析結(jié)果來考慮是否沿用該模擬形式。

2.3.2 數(shù)字有線通信軟件

數(shù)字有線通信軟件的設(shè)計包括兩方面內(nèi)容：一是軟件初始化，保證信息通信系統(tǒng)在發(fā)生故障時可以采取初始化操作；二是配置調(diào)整及系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測。為了保證系統(tǒng)的高效運(yùn)行，可進(jìn)行系統(tǒng)的配置調(diào)整。同時，為了避免通信系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，在通信系統(tǒng)中加入了運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測軟件，兩部分內(nèi)容共同做成了數(shù)字有線通信軟件。

2.3.3 電臺通信軟件

電臺通信軟件是由主模塊、握手聯(lián)絡(luò)模塊、初始化模塊、報文處理模塊、報文收發(fā)模塊和中斷處理模塊組成主要用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線雙工通信。為了減少通信信息輸送的路徑，電臺通信軟件會在數(shù)據(jù)緩沖器的輔助下進(jìn)行讀寫地址的設(shè)置工作，監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)是利用信號的改變，實(shí)現(xiàn)信息的有效傳遞及管理。

2.3.4 數(shù)字寬帶通信軟件

作為通信控制機(jī)軟件設(shè)計中的最重要的內(nèi)容之一，數(shù)字寬帶通信軟件利用初始化層和應(yīng)用層，完成全雙工的網(wǎng)絡(luò)通信，在提升通信速度的同時還能保證信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。工作原理是通過系統(tǒng)中的“檢測定時器”獲取當(dāng)前通信的運(yùn)行狀態(tài)，檢測器會發(fā)出“檢測幀”，以此判斷出網(wǎng)絡(luò)訪問的結(jié)果并做重新定位和分析處理。信息發(fā)送失敗系統(tǒng)控制中心將不會發(fā)出警告。如果信息發(fā)送成功系統(tǒng)則按照程序進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作，并使用語音形式發(fā)送信息內(nèi)容。

2.3.5 總控模塊軟件

對于總控模塊軟件的設(shè)計依然沿用了模塊化的設(shè)計方案，由于它是通信控制系統(tǒng)中比較重要的部分，可以說是數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵乃冢圆捎媚K化設(shè)計可以保證系統(tǒng)的可拓展性及規(guī)范性。總控模塊軟件設(shè)計中涉及的模塊有：主模塊、握手聯(lián)絡(luò)模塊、初始化模塊、報文處理模塊、報文收發(fā)模塊、中斷處理模塊和語音通信模塊等。

（1）流程設(shè)計

關(guān)于控制機(jī)的工作流程主要分為4個步驟：首先，報文的收取。在此過程中需做到及時的監(jiān)聽，查看是否有報文，有的話進(jìn)行收取；其次，報文的類型分析。該步驟需對報文進(jìn)行病毒的檢測，若報文無問題將對其地址和轉(zhuǎn)發(fā)端口進(jìn)行類型的分析；再次，通過上一環(huán)節(jié)的有效分析進(jìn)行鏈路設(shè)置；最后，將報文發(fā)送出去，完成通信信息的傳輸。控制機(jī)工作流程圖如圖2所示。

圖2 通控機(jī)工作流程

（2）通信控制機(jī)設(shè)計實(shí)現(xiàn)

通信控制機(jī)設(shè)計的實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，以此完善信息系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)以及保證應(yīng)用方式標(biāo)準(zhǔn)合理。首先，在對通信過程進(jìn)行控制前，需對系統(tǒng)中的信道實(shí)施監(jiān)控。同時通信控制機(jī)與用戶的終端進(jìn)行連接，以便于進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的通報和管理。由于主站和從站間的設(shè)備的通信傳輸相差幾秒鐘間隔，所以需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)時間的等待方能獲取準(zhǔn)確的結(jié)果。此問題可通過定時檢測器進(jìn)行完善；其次，通信控制機(jī)設(shè)計的實(shí)現(xiàn)還需過幀結(jié)構(gòu)的設(shè)定來完成。考慮控制終端可能會發(fā)生信息結(jié)構(gòu)改變，相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡刂芬矔a(chǎn)生差異。這時載波管理中心將會以太網(wǎng)的檢測方式對信道實(shí)施監(jiān)聽，最終利用執(zhí)行系統(tǒng)將數(shù)據(jù)成功發(fā)送出去。通信控制的實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證了對數(shù)據(jù)信息的有效控制，從而為信息系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行提供保障。

（3）通信控制機(jī)的應(yīng)用模式

通信控制機(jī)隨著我國科技的不斷發(fā)展，自身系統(tǒng)也得到了完善，應(yīng)用效率也得到了進(jìn)一步的提升。作為一種數(shù)字化的通信控制設(shè)備，由于能夠做到數(shù)據(jù)信息的高校傳輸和信息交互共享，所以被當(dāng)做通信中的核心，搭配其他的設(shè)備構(gòu)建出高速通信網(wǎng)和野戰(zhàn)通信網(wǎng)。通信控制機(jī)在兩種網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用模式，都具有組網(wǎng)能力以及路由能力，再結(jié)合網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備，完成對各種形式數(shù)據(jù)信息的傳輸。

3 結(jié)語

基于信息系統(tǒng)的通信控制機(jī)的成功設(shè)計，為通信網(wǎng)絡(luò)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用提供了保障，符合用戶易操作和維護(hù)要求。同時，實(shí)現(xiàn)了復(fù)線上進(jìn)行海量數(shù)據(jù)及實(shí)施視屏的設(shè)計功能，對提高應(yīng)用效果和豐富通信選擇具有重要意義。