甚高頻通信是目前民航地空通信中最主要的通信手段。確保甚高頻通信設備的正常運行，是空管技術保障部門的日常要務之一。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，對這些甚高頻設備進行集中監視和管理，能有助于技術保障部門及時掌握各地甚高頻設備的運行狀況，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備做出迅速的調整，避免通信盲區的出現。

　　摘要：使用集中監控系統對甚高頻設備進行集中監視和管理，是保障甚高頻設備安全運行的有效手段之一。文章對RS甚高頻收發信機集中監控項目實施中所遇到的臺點數多以及數據高速傳輸的問題進行了研究，提出了使用串口服務器的硬件優化方案，以及使用多線程編程的軟件優化方案。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。

　　關鍵詞：通信論文投稿,甚高頻收發信機,集中監控,串口服務器,多線程編程

　　德國羅德施瓦茨公司生產的RS甚高頻收發信機在國內有廣泛的使用，是國內甚高頻通信的主流設備之一。我們開發了一套RS甚高頻收發信機集中監控系統，能夠實現對多個臺點的RS甚高頻收發信機的運行狀態進行實時監控。本文對該系統針對某些地區RS臺點數目較多的情況以及RS廠家GV201數據交換速率高的特點而作出的優化方案進行了闡述。

　　1RS狀態監控信號采集的基本原理及難點

　　1.1RS狀態監控信號采集的基本原理

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

　　而我們開發的RS收發信機集中監控系統的基本原理，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，然后通過自主設計的界面和其余雷達、導航等設備狀態監控信息顯示在一起，并且還能實現向上級空管局乃至北京空管總局轉發的功能。單個臺點的RS收發信機監控信號采集原理如圖1所示。

　　1.2RS臺點數目增加帶來的難題

　　從1.1的描述我們不難看出，RS收發信機監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臺點數目，也就是GV201數目的增加，隨之而來的就是分路器數目的增加，集中監控采集終端所需串口數目的增加，以及GV201和分路器、分路器和集中監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，使整個系統的不穩定性增加；同時，也不利于技術保障人員對系統的維護，使用分路器的多RS臺點監控信號采集方案如圖2所示。

　　1.3RS監控信號高速傳輸帶來的難題

　　RS監控信號和其他空管設備的監控信號相比，例如PAE監控信號和雷神雷達監控信號，它的數據交互速率很高。使用串口調試器觀察各個GV201發送到廠家RCMS的數據，每秒鐘大概有50條左右的數據，換言之，集中監控服務器每隔20ms也要進行一次讀取串口的操作。而這20ms里面服務器還得對接收到的數據進行解碼操作，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，在如此短時間內同時進行讀取串口、解碼分析和睡眠，系統很有可能出現緩沖區溢出或者線程阻塞之類的問題。

　　2硬件優化方案

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

　　我們通過對串口服務器的合理配置，設計出圖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口的信號同時也轉換成UDP信號從LAN口輸出至集中監控采集終端。

　　從表1我們可以看出，使用串口服務器和使用分路器的方案相比，減少了硬件數目，降低了工程造價，減小了系統建設和維護的難度，使用UDP協議進行信號采集也大大提高了數據傳輸的速率，Windows.net平臺讀取UDP數據不需要睡眠，這樣也減少了程序運行的時間。

　　當然，當臺站數目比較多，且接近于8的整數倍的時候（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器的端口數目；而當臺站數目稍多于8的整數倍時（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器，方案在經濟效益上的優勢就弱化了。當然，此時的若干個串口服務器，相對于十數個分路器來說，物理空間上的優勢還是凸顯的。

　　3軟件優化方案

　　如上文所述，各臺站GV201的信號高速傳輸進入集中監控采集終端，采集終端在讀取數據的同時，還要進行數據解碼的操作。如果這些操作都能堆積在一起順序進行，很可能上一條數據的解碼操作還未進行完，下一條數據又已經到達，程序無法及時處理所有數據，最終導致緩沖區里數據越積越多，最后溢出。我們采用多線程編程以及循環隊列緩沖區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數據和對數據進行解碼這兩項工作在邏輯上是互不相關的，因此我們可以把這兩項工作劃分為不同的線程同步執行。進一步來說，不同臺站的GV201的數據進入串口服務器后，可以使用不同的端口號標識，再一起通過LAN口發送出去。因而，對于串口服務器上每一個端口的數據，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資源的占用。

　　4結語

　　本文結合RS甚高頻收發信機集中監控系統在設計、實施的過程中遇到的臺點數多和傳輸速率高的兩個問題，對串口服務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化，提高整個集中監控系統的性能。本文所設計的方案已在新疆空管局集中監控項目中進行了測試，系統運行穩定，當地技術保障人員反映系統可維護性良好。

　　參考文獻：

　　[1]陳中斌，吳澤童.Silverlight技術在空管設備集中監控系統中的應用[J].空中交通，2011，（4）：1-23.

　　[2]obinTitus（美）.net線程參考手冊[M].北京：清華大學出版社，2001.