智慧海洋通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)研究

蘇文

隨著智慧海洋應(yīng)用范圍越來越廣，其信息覆蓋面積也越來越大，數(shù)據(jù)變化形式更為明顯，此時要求通信網(wǎng)絡(luò)必須具備高質(zhì)量的需求，只有高速暢通網(wǎng)絡(luò)，才能實現(xiàn)不同地理位置之間信息的快速傳輸。通過引進(jìn)海洋通信技術(shù)，能夠改善我國傳統(tǒng)系統(tǒng)受到電磁干擾而導(dǎo)致通信效果差的問題，結(jié)合我國海洋發(fā)展背景，增加相應(yīng)經(jīng)費投入，大力培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，為提高信號質(zhì)量提供設(shè)備支持。

一、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

該總體架構(gòu)是由數(shù)據(jù)庫層、分析層和應(yīng)用層組成的，具體分析內(nèi)容如下所示：

（一）數(shù)據(jù)庫層

數(shù)據(jù)庫層的設(shè)計就是為了存儲大量數(shù)據(jù)，通過最底層建立綜合數(shù)據(jù)層，為分析層提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以此輔助通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計方案的實現(xiàn)。檔案數(shù)據(jù)庫服務(wù)結(jié)構(gòu)是通信網(wǎng)絡(luò)為客戶端提供通信服務(wù)的記錄，該檔案是在電子檔案基礎(chǔ)上建立的，代替了傳統(tǒng)的紙質(zhì)檔案，能夠滿足通信服務(wù)與信息管理需求，為檔案信息共享提供通信服務(wù)平臺，使工作人員能夠快速發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存在的潛在故障隱患，可對其實時監(jiān)控。

（二）分析層

該層次負(fù)責(zé)清洗大量信息資源，并從中剔除重復(fù)信息，將剩余的信息存儲在相應(yīng)檔案之中，并對其進(jìn)行分類處理，保證每個信息都能快速被找到；根據(jù)該層次內(nèi)容，使用整合后的信息資源，并全部集中到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中，并在已經(jīng)建立好的信息資源庫基礎(chǔ)上，對通信網(wǎng)絡(luò)潛在的故障進(jìn)行分類，其中包括單個集合中具體信息和相關(guān)設(shè)定方案；輸入的信息資源大都是以通信網(wǎng)絡(luò)運行情況為主的重要信息，依據(jù)該信息能夠?qū)Πl(fā)送網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行采集與分析。

（三）應(yīng)用層

該層次主要是將工作人員的維修信息輸入到系統(tǒng)之中，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題，那么系統(tǒng)就會自動匹配出極高的解決方案，并在已經(jīng)設(shè)計好的方案基礎(chǔ)上，輸入和提取相關(guān)數(shù)據(jù)，利用矩陣卷積運算能夠獲取大量通信網(wǎng)絡(luò)信息，通過該信息對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。應(yīng)用層主要是為客戶端設(shè)計的層次，能夠根據(jù)工組人員相關(guān)報告，獲取匹配度極高的的幾種解決方案，通過輸入故障特征信息，系統(tǒng)能夠在已經(jīng)構(gòu)建的硬件平臺上，提取出有效信息，經(jīng)過信息池化處理，能夠為相應(yīng)故障位置提出解決方案，以此保證信息提取結(jié)果的精準(zhǔn)性。

二、軟件功能設(shè)計

（一）設(shè)定AT指令

將AT指令應(yīng)用在設(shè)備終端，通過網(wǎng)絡(luò)與PC主機相連接，整個系統(tǒng)處于在線狀態(tài)下，如果此時發(fā)送AT指令，那么整個系統(tǒng)在工作過程中將通過接收天線來接收AT指令；如果系統(tǒng)是處于待機狀態(tài)下時，接收天線無法接收AT指令，也就無法執(zhí)行相應(yīng)命令。因此，在整個系統(tǒng)處于工作狀態(tài)下時，通過接收的AT指令，調(diào)節(jié)自動解調(diào)器，以此判斷設(shè)備是否能夠正常運行，以此確定AT指令具體工作任務(wù)。

在通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下，最常出現(xiàn)的AT指令有以下三種，分別是接聽?wèi)?yīng)答、呼叫撥號、掛機回復(fù)。

接聽?wèi)?yīng)答：整個系統(tǒng)處于待機狀態(tài)時，可將其放置于接聽?wèi)?yīng)答狀態(tài)，此時發(fā)射的指令為ATA；

呼叫撥號：通過上述接聽?wèi)?yīng)答獲取指令A(yù)TA，根據(jù)該指令進(jìn)行智能語音撥號，此時發(fā)射的指令為ATDT；

掛機回復(fù)：根據(jù)呼叫撥號獲取的ATDT指令，采取掛機回復(fù)形式，此時發(fā)射的最終指令為+++ATH。

系統(tǒng)通信指令結(jié)束是通過智能化自動結(jié)束的，此時的調(diào)制解調(diào)器能夠根據(jù)掛機回復(fù)發(fā)射的+++ATH指令，下發(fā)相應(yīng)工作命令，此時系統(tǒng)進(jìn)入完全工作模式狀態(tài)，AT指令也不再發(fā)射，經(jīng)過硬件設(shè)備的數(shù)據(jù)都是經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行發(fā)射的。

（二）調(diào)制解調(diào)器初始化處理

為了保證系統(tǒng)能夠在遠(yuǎn)距離下正常操控，需對調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行初始化處理，并保持高效通信模式。為了使初始化的數(shù)據(jù)全部輸入到調(diào)制解調(diào)器之中，需采取配置固化方法，對傳輸?shù)腁T指令進(jìn)行重新輸寫，具體輸寫內(nèi)容如表1所示。

根據(jù)上述具體輸寫內(nèi)容，可對系統(tǒng)中的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，由此完成系統(tǒng)軟件功能設(shè)計。

三、實驗分析

采用2000系列的Philips系統(tǒng)作為實驗測試系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)對智慧海洋通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)行性能驗證分析。實驗測試界面設(shè)置是在VC++6.0環(huán)境下研發(fā)的，通過分割分窗技術(shù)實現(xiàn)資源共享。通過輸入相關(guān)用例，選定界面，再將整體測試條件都設(shè)置為外部輸入，根據(jù)選擇范圍面積，實現(xiàn)系統(tǒng)插裝。

傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)受到外界電磁干擾，導(dǎo)致通信效果較差，而在智慧海洋背景下，構(gòu)建的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可避免電磁干擾具有良好通信效果。為了驗證該點，將傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與智慧海洋背景下的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在電磁干擾下，對兩種系統(tǒng)的通信效果進(jìn)行對比分析，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知：在傳統(tǒng)系統(tǒng)下，工作人員信息和船長信息通信效果分別在實驗次數(shù)為3次和1次時，通信效果達(dá)到最高分別為90%和69%。在智慧海洋背景下構(gòu)建的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，工作人員信息和船長信息通信效果分別在實驗次數(shù)為9次和1次時，通信效果達(dá)到最高分別為96%和92%。由此可知，智慧海洋背景下構(gòu)建的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能較好。

四、結(jié)語

為了在海上建立穩(wěn)定通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，需在智慧海洋背景支持下，對硬件結(jié)構(gòu)和軟件功能進(jìn)行設(shè)計，以此提高系統(tǒng)性能，即使受到外界電磁干擾，也能具有高效通信效果。通過實驗對比結(jié)果可知，該系統(tǒng)最高通信效果可達(dá)到96%，為海上運輸穩(wěn)定通信提供保障。然而隨著該系統(tǒng)節(jié)點數(shù)量的增加，對于海上網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)卻變得越來越困難，最終導(dǎo)致系統(tǒng)整體通信效率降低。因此，往后將海上網(wǎng)絡(luò)維護(hù)作為主要研究對象，使系統(tǒng)硬件支持遠(yuǎn)程操縱，實現(xiàn)系統(tǒng)高效運行。

作者單位：青島國家海洋科學(xué)研究中心