長江航道數(shù)據交換模式與通信協(xié)議設計及測試探究

曹春 董政 俞震宇

摘 要：長江數(shù)字航道通過不斷的建設發(fā)展，電子航道圖在長江干道的實際應用中已經越發(fā)的重要，因此，在未來的發(fā)展中長江航道的數(shù)據交換與通信協(xié)議將會發(fā)揮出更重要的作用。本研究通過對長江航道的現(xiàn)有的資源進行規(guī)劃分析，探究長江航道信息網絡中的實際需求，并以此為根據設計出可行的數(shù)據交換模式以及通訊協(xié)議平臺，以保證能夠進行數(shù)據的實時監(jiān)測及分析。

關鍵詞：長江航道;數(shù)字航道;數(shù)據交換;通信協(xié)議;設計研究

1 長江航道數(shù)據資源分析

1.1 規(guī)劃研究路線

數(shù)據資源規(guī)劃研究工作具有一定的復雜性且需要在全局工作統(tǒng)籌的狀態(tài)下進行[1]。本研究根據長江航道信息公共服務職能為方向對其主要業(yè)務、數(shù)據過程進行整理，以此獲得長江航道核心業(yè)務中的數(shù)據構成，并將數(shù)據作為重心實現(xiàn)航道資源的管理。長江航道數(shù)據資源規(guī)劃研究技術路線如圖1所示。

1.2? 資源規(guī)劃分析

本研究依據長江航道具體的職能劃分以及戰(zhàn)略規(guī)劃，通過“職能范圍—業(yè)務流程—詳細活動”對長江航道的核心業(yè)務進行詳細的整理分析，以此完成對長江航道相關數(shù)據資源的策劃[2]。

（1）從現(xiàn)在的長江航道局的職能為切入點，整理與業(yè)務相關的制度與詳細的數(shù)據內容等，并對長江航道相關業(yè)務進行全局統(tǒng)籌，將長江航道中的資源規(guī)劃進行職能范圍的劃分。

（2）羅列出關于業(yè)務的所有活動，并以此作為業(yè)務的主要結構，建立起長江航道業(yè)務系統(tǒng)，其中包含職能范圍、業(yè)務流程、詳細活動。

（3）對于已經明確的業(yè)務模型及相關活動進行對應的數(shù)據分析，鑒別航道中的與主要業(yè)務相關的數(shù)據因素，強調不同管理組織之間的聯(lián)系性以及業(yè)務數(shù)據的交流能力，并確定數(shù)據信息的來源。

（4）對長江航道的信息資源與系統(tǒng)框架的現(xiàn)狀以及目前存在的具體問題進行分析，為長江航道數(shù)據資源規(guī)劃的制定提供方向以及目標。

（5）依據航道數(shù)據相關的理論對涉及到長江航道核心業(yè)務的主要元素進行重構，以構建更優(yōu)秀的數(shù)據資源系統(tǒng)。

2? 長江航道數(shù)據信息網絡分析

信息化建設的主要基礎便是網絡信息化技術，依靠規(guī)范、統(tǒng)一、穩(wěn)定的網絡信息平臺，以滿足電子航道系統(tǒng)的智能化、數(shù)字化航道建設的需求[3]。本研究項目依據長江航道的管理發(fā)展的現(xiàn)有情況進行詳細的網絡信息化分析[4]。

目前隨著長江航道的信息化建設，所覆蓋區(qū)域不斷增加，對于情況較為復雜的航道而言，急需加大網絡信息化的進程，以此為長江航道的信息化建設奠定堅實的基礎。從目前的進展情況而言長江航道網絡建設需要符合以下幾個要求：

（1）具有跨網傳輸性。長江航道中管理組織的位置較為分散，在日常工作中各個組織之間的數(shù)據傳輸需要跨越局域網進行傳輸。

（2）組織覆蓋較廣。各組織之間的工作位置是沿長江航道上的各個省市地區(qū)進行設置的，地域分布較為廣泛。

（3）網絡服務對象受眾面較多。長江航道中所使用的網絡需要能夠有效的完成交通運輸部門、運輸平臺的數(shù)據傳輸交換，并且與其它組織能夠保持較好的通訊，此外，網絡服務還要面對社會中各企事業(yè)單位、社會企業(yè)以及公眾提供電子航道地圖、信息等服務。

（4）多種網絡模式相結合。電子航道系統(tǒng)的建立與管理需要以航道信息數(shù)據作為支持，如航道水文、水位、航標狀態(tài)、航道實際情況等相關信息。航道數(shù)據信息的采集通常由航道終端設備提供，因此，數(shù)據采集的及時性應建立在長江航道信息平臺數(shù)據傳輸能力的快捷、高校等特性上，在實際工作中通過有線、無線、移動等多種網絡模式可以更好的為平臺提供支持。

在實際的長江航道服務中根據其服務對象的不同可以將其劃分為兩類，即主要面向于公眾的數(shù)字系統(tǒng)、面向于長江航道的數(shù)字系統(tǒng)操作人員所使用的系統(tǒng)[5]。服務系統(tǒng)分類概況如表1所示。

3? 長江航道數(shù)據交換與通信協(xié)議的設計研究

3.1 相關數(shù)據分類

為了在實際應用中更好的對系統(tǒng)進行管理及維護，系統(tǒng)中數(shù)據交換采取管理數(shù)據、業(yè)務數(shù)據分離的模式：

（1）管理數(shù)據。在此模式中包含有詳盡的終端信息、環(huán)境信息以及通訊信息等內容，在進行管理時這些內同將即時有效的反饋至相關操作或維護人員手中，以此保障信息傳輸交換的準確性。

（2）業(yè)務數(shù)據。長江航道中業(yè)務數(shù)據主要用于將用戶所需要的數(shù)據進行收集整合，然后傳輸至終端設備供外界使用。

3.2 數(shù)據交換傳輸模式

針對不同的系統(tǒng)數(shù)據交換模式，其數(shù)據交換模式可分為兩種，即管理與業(yè)務數(shù)據并行、管理與業(yè)務數(shù)據分離兩種：

（1）管理與業(yè)務數(shù)據并行。長江航道管理及業(yè)務數(shù)據通過終端傳輸至數(shù)據交換平臺，然后通過平臺進行統(tǒng)一的分析，之后將結果傳輸至應用平臺，最后管理員便可以通過應用平臺獲得詳細的業(yè)務數(shù)據。管理與業(yè)務數(shù)據并行示意圖如圖2所示。

（2）管理與業(yè)務數(shù)據分離。終端管理中所獲得的數(shù)據是由各區(qū)域終端設備將數(shù)據傳輸至交換平臺，并由平臺進行分析處理;航道業(yè)務相關數(shù)據則無需通過數(shù)據交換平臺處理直接傳輸至應用平臺完成所需的數(shù)據交換。管理與業(yè)務數(shù)據分離示意圖如圖3所示。

3.3 通信協(xié)議設計

對長江航道的數(shù)據通訊協(xié)議的設計需要建立在整體數(shù)據的交換過程中，以此確保數(shù)據的傳輸以及信息管理的有效實施。本研究將根據長江航道數(shù)據資源規(guī)劃為依托構建全航道數(shù)據系統(tǒng)，使用美國國家標準學會（ANSI）標準中數(shù)據格式編碼BER-TLV數(shù)據結構作為規(guī)范，編制適用于長江航道信息收集以及數(shù)據交換的TAG-LENGTH-VALUE數(shù)據通訊格式，并使用TAG-LENGTH-VALUE中TAG值相關規(guī)范進行長江航道數(shù)據交換中的元素劃分[6]。

通常情況下數(shù)據通信傳輸使用的協(xié)議是由TCP、UDP、SMS單獨或進行組合而成，而長江航道信息服務終端與長江航道數(shù)據交換平臺中使用的傳輸協(xié)議是SOAP協(xié)議以及WSDL接口。

4 長江航道數(shù)據傳輸網絡及其測試平臺設計

4.1 數(shù)據傳輸網絡設計

為了確保長江航道中數(shù)據業(yè)務的穩(wěn)定運行以及滿足工作運行的需要，更好的為長江航道局提供服務，本研究將分別對網絡信息傳輸平臺的內外業(yè)務網絡進行分析[7]。數(shù)據傳輸網絡系統(tǒng)結構示意圖如圖4所示。

內部業(yè)務網絡是長江航道中的核心網絡構架，是由長江航道局局域網絡、下屬機構中的局域網、數(shù)據信息采集終端專用網絡、長江航道互聯(lián)網絡所構成。長江航道區(qū)域內航道中的終端采集設備將使用有線、無線或是移動網絡進行連接，而航道動態(tài)數(shù)據信息的采集將與二級單位進行連接、視頻圖畫的采集則與三級單位進行連接。

外部業(yè)務網絡是長江航道管理機構中不同組織所涉及的工作內容。各個組織結構之間通過網絡進行連接并保持各自獨立的外部網絡。此外，在對長江航道的規(guī)劃中建立相應的外部服務網能夠更好的面向社會提供用戶所需的服務。

各級組織的外部業(yè)務網絡均使用多層次的網絡架構而成，并通過設備、通訊網絡以及用戶接收終端完成與內網的阻隔。當內外部業(yè)務網絡需要進行數(shù)據交換時可以使用移動儲存設備進行二者的連接交換，以此確保各網絡的安全性[8]。

4.2 數(shù)據交換測試平臺功能開發(fā)

長江航道數(shù)據交換測試平臺主要用于實時數(shù)據的監(jiān)測與結果采集分析。數(shù)據的收集UI界面由標題、地理信息系統(tǒng)界面以及功能區(qū)構成[9]。分析界面由標題、元素列表以及顯示內容區(qū)域，用于相關的協(xié)議分析的編輯與管理。顯示界面區(qū)域的每一條項目均表示需要進行分析的協(xié)議。協(xié)議分析界面如圖5所示。

5 結論

通過長江數(shù)字航道不斷的建設發(fā)現(xiàn)，智能航道具有龐大的數(shù)據信息所構成，數(shù)據的復雜、多樣以及廣泛性是以往所不能比擬的。因此，長江航道的數(shù)據交換與通訊協(xié)議的設計以及測試需要具有規(guī)范性，通過對長江航道的現(xiàn)有的資源進行規(guī)劃分析建立起能夠保障數(shù)據實時監(jiān)測及分析的網絡信息平臺，對水文工作的建設具有重要的意義。

參考文獻：

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