甚高频通信是目前民航地空通信中最主要的通信手段。确保甚高频通信设备的正常运行，是空管技术保障部门的日常要务之一。而由于各种原因，各地甚高频机房的位置都比较分散乃至偏远，对这些甚高频设备进行集中监视和管理，能有助于技术保障部门及时掌握各地甚高频设备的运行状况，从而及时分析各个甚高频通信信道的可用性，才能对甚高频信道的主备用设备做出迅速的调整，避免通信盲区的出现。
摘要：使用集中监控系统对甚高频设备进行集中监视和管理，是保障甚高频设备安全运行的有效手段之一。文章对RS甚高频收发信机集中监控项目实施中所遇到的台点数多以及数据高速传输的问题进行了研究，提出了使用串口服务器的硬件优化方案，以及使用多线程编程的软件优化方案。通过在实际部署实施中的测试，证明了该方案的实际效果良好。
关键词：通信论文投稿,甚高频收发信机,集中监控,串口服务器,多线程编程
德国罗德施瓦茨公司生产的RS甚高频收发信机在国内有广泛的使用，是国内甚高频通信的主流设备之一。我们开发了一套RS甚高频收发信机集中监控系统，能够实现对多个台点的RS甚高频收发信机的运行状态进行实时监控。本文对该系统针对某些地区RS台点数目较多的情况以及RS厂家GV201数据交换速率高的特点而作出的优化方案进行了阐述。
1RS状态监控信号采集的基本原理及难点
1.1RS状态监控信号采集的基本原理
RS甚高频系统本身自带有厂家监控软件，其原理是单个台点的若干台RS收发信机和本地的RS监控器GV201相连，各台点的GV201能够监视所连接的收发信机的运行状态，并且通过通信链路汇集到监控机房，通过RS系统的RCMS软件将收发信机的运行状态显示出来。
而我们开发的RS收发信机集中监控系统的基本原理，就是在GV201信号进入RCMS软件的入口处加入分路器，将每路GV201信号一分为二，一路仍进入厂家RCMS，另一路则进入集中监控采集终端。我们采集到GV201信号之后，对其进行解码分析，然后通过自主设计的界面和其余雷达、导航等设备状态监控信息显示在一起，并且还能实现向上级空管局乃至北京空管总局转发的功能。单个台点的RS收发信机监控信号采集原理如图1所示。
1.2RS台点数目增加带来的难题
从1.1的描述我们不难看出，RS收发信机监控信号采集的基本切入点就在于将GV201信号“一分为二”，最常用而简单的方法就是使用分路器。而随着RS台点数目，也就是GV201数目的增加，随之而来的就是分路器数目的增加，集中监控采集终端所需串口数目的增加，以及GV201和分路器、分路器和集中监控采集终端之间线缆的增加。对于有限的机房、机柜空间来说，这会增加空间分配和布线的难度，使整个系统的不稳定性增加；同时，也不利于技术保障人员对系统的维护，使用分路器的多RS台点监控信号采集方案如图2所示。
1.3RS监控信号高速传输带来的难题
RS监控信号和其他空管设备的监控信号相比，例如PAE监控信号和雷神雷达监控信号，它的数据交互速率很高。使用串口调试器观察各个GV201发送到厂家RCMS的数据，每秒钟大概有50条左右的数据，换言之，集中监控服务器每隔20ms也要进行一次读取串口的操作。而这20ms里面服务器还得对接收到的数据进行解码操作，并且每次使用Windows.net平台读取串口的API之后还必须睡眠一小段时间，在如此短时间内同时进行读取串口、解码分析和睡眠，系统很有可能出现缓冲区溢出或者线程阻塞之类的问题。
2硬件优化方案
针对上述两个难题，我们对串口通信领域的一些转换设备进行了有针对性的研究，发现串口服务器能比较好的解决上述问题。串口服务器的工作原理，是把若干串口信号转换成UDP信号传输。以我们使用的串口服务器MOXA5610为例，它有16个串口，通过对串口服务器的配置，1口～16口之间能相互通信，16个串口的信号都能转换成UDP信号，通过LAN口传输出去。
我们通过对串口服务器的合理配置，设计出图3方案，能比较好地解决台点增多和信号高速率传输带来的问题。
以8个RS台站为例，台站x的GV201的信号从x口进入，（x+8）口输出，进入厂家RCMS；1～8口的信号同时也转换成UDP信号从LAN口输出至集中监控采集终端。
从表1我们可以看出，使用串口服务器和使用分路器的方案相比，减少了硬件数目，降低了工程造价，减小了系统建设和维护的难度，使用UDP协议进行信号采集也大大提高了数据传输的速率，Windows.net平台读取UDP数据不需要睡眠，这样也减少了程序运行的时间。
当然，当台站数目比较多，且接近于8的整数倍的时候（如7，8，15，16等），比较适合使用本方案，因为能比较充分的利用串口服务器的端口数目；而当台站数目稍多于8的整数倍时（如9，10，17，18等），为了多出的一两个台站就必须多配备一个串口服务器，方案在经济效益上的优势就弱化了。当然，此时的若干个串口服务器，相对于十数个分路器来说，物理空间上的优势还是凸显的。
3软件优化方案
如上文所述，各台站GV201的信号高速传输进入集中监控采集终端，采集终端在读取数据的同时，还要进行数据解码的操作。如果这些操作都能堆积在一起顺序进行，很可能上一条数据的解码操作还未进行完，下一条数据又已经到达，程序无法及时处理所有数据，最终导致缓冲区里数据越积越多，最后溢出。我们采用多线程编程以及循环队列缓冲区来提高程序运行的效率以及计算机空间的使用效率，软件优化方案如图4所示。
线程是指一个程序里独立运行的程序片段。由于从LAN口读取UDP数据和对数据进行解码这两项工作在逻辑上是互不相关的，因此我们可以把这两项工作划分为不同的线程同步执行。进一步来说，不同台站的GV201的数据进入串口服务器后，可以使用不同的端口号标识，再一起通过LAN口发送出去。因而，对于串口服务器上每一个端口的数据，我们都可以使用一个单独的线程来对它进行读取。这样程序并行操作的效率大大提升，程序运行的速度也会大大加快，同时还能减小对系统资源的占用。
4结语
本文结合RS甚高频收发信机集中监控系统在设计、实施的过程中遇到的台点数多和传输速率高的两个问题，对串口服务器的使用以及多线程编程进行了研究，分别在硬件和软件两方面对解决上述问题进行了方案上的优化，提高整个集中监控系统的性能。本文所设计的方案已在新疆空管局集中监控项目中进行了测试，系统运行稳定，当地技术保障人员反映系统可维护性良好。
参考文献：
[1]陈中斌，吴泽童.Silverlight技术在空管设备集中监控系统中的应用[J].空中交通，2011，（4）：1-23.
[2]obinTitus（美）.net线程参考手册[M].北京：清华大学出版社，2001.
