基于北斗通信终端的数据转发控制器设计

莫皓颖 户江民

一、引言

随着我国北斗卫星应用技术的发展，北斗卫星的终端用户数量也大范围增加，其中军事、工业和民用领域都大量部署北斗通信终端，以其提供定位和通信功能。

北斗短消息信道是一个极为窄的信道，北斗通信终端根据北斗用户卡等级的高低来控制发送一次短消息数据的大小在数十字节到数百字节之间，并且北斗通信终端在发送短消息数据时有发送间隔的控制，从而使得单台北斗通信终端发送短消息需要秒级到分级的时间间隔。限于上述条件，可以看出通过使用单个北斗通信终端的北斗短消息信道发送较大的数据时，数据需要根据卡的等级进行分包和间隔发送，这种条件下加上其无线信号本身的不可靠性，所发送的数据是基本无法保证其准确性和时效性的。

基于这种现状，我们需要一种技术将已有的北斗通信终端的使用进行扩展，从而能够起到共享北斗短消息信道的目的。

二、概述

针对引言提出的问题，本文设计了一种基于北斗通信终端的数据转发控制器，以下简称北斗数据转发控制器。北斗数据转发控制器主要用于接收转发多个方向的北斗短消息，其与北斗通信终端的数据串口进行连接，同时将提供数据串口和网络口两类对外接入的数据接口。

北斗数据转发控制器保留了常规的北斗通信终端的接入手段，即北斗短消息使用设备直接使用串口连接北斗通信终端，按照该方式依然可以进行常规的北斗短消息的收发；北斗数据转发控制器在保持该种方式的使用情况下，支持采用外接的以太网网络口和数据串口接入其他设备或网络中，以此实现了北斗通信终端的共享使用和数据接口类型的扩展。北斗数据转发控制器对数据具有增删包头和优先等级权限的控制功能，可以实现不同数据源的转发和不同优先级数据报文的传输策略控制。

三、北斗数据转发控制器设计

（一）控制器工作原理

北斗数据转发控制器接收转发所有对外数据接口的北斗短消息，并对数据进行增删包头处理，从而使得数据可以在串口及网络中传输。当数据报文中携带了优先级等级信息的报文时，转发控制器将该数据存入北斗短消息发送队列，对该队列中的数据进行优先发送。当收到未携带优先级等级信息的北斗短消息报文时，转发控制器先判断是否有优先级等级信息的数据在排队，如果没有，则正常发送该类普通短消息，如果有则丢弃该条短消息。北斗数据转发控制器数据处理完成后通过北斗串口将短消息数据发送给北斗通信终端。北斗数据转发控制器接收到北斗短消息后，将会把该消息从所有的外接串口转发出去。北斗数据转发控制器的应用实例如图1所示。

（二）数据处理过程

北斗数据转发控制器的北斗串口与北斗通信终端的串口相连，北斗数据转发控制器将通过北斗通用管理协议查询接入的北斗通信终端的北斗卡ID、数据发送頻度、卡等级等基本信息。北斗数据转发器将通过卡频度和等级来确定发送单个北斗短消息报文的最大报文长度和发送时间间隔，所有需要发送的北斗短消息均需满足该条件，否则将被过滤掉，并向控制器将向发送源返回短消息发送失败的状态信息。

按照接口的输入输出方式对北斗短消息数据的处理过程描述如下：

1） 网络口发送短消息数据处理过程，如图2所示。

a） 北斗数据转发控制器从网络口接收到北斗短消息数据报文后，对该报文的端口和地址进行匹配，若符合北斗短消息发送请求标识时，便校验报文数据格式是否正确。

b） 当校验报文正确后，控制器将提取报文中的优先级等级信息字段，若有优先级等级信息字段则按照该字段的大小对当前北斗数据转发控制器的北斗短消息发送队列重新排列，并保持该队列的长度定长，及抛弃顺序最低的数据。

c） 转发控制器按照北斗通用协议将数据通过北斗串口发出。

2） 数据串口发送短消息数据处理过程。

北斗数据转发控制器从数据串口接收到北斗短消息数据报文后，将直接按照北斗通用管理协议将该数据从北斗口转发出去。

3） 数据串口接收短消息数据处理过程。

北斗数据转发控制器从北斗串口接收到北斗短消息数据后，将会从数据串口发出数据，该数据报文北斗转发控制器将不会做处理，其直接将该短消息数据从数据串口中转发出去。

4） 网络串口接收短消息数据处理过程。

北斗数据转发控制器从北斗串口接收到北斗短消息数据后，将会从网络口发出数据，北斗数据转发控制器将会在该短消息数据中增加组播IP头，然后再从网络接口中发送出去，从而使得网络接口所在的局域网内的监听终端均能收到该携带IP报文头的北斗短消息信息。

四、结语

本文设计的北斗数据转发控制器主要目的在于接收转发多个方向的北斗短消息，从而实现了北斗通信终端的共享使用和接入接口类型的扩展。而文中的北斗数据转发控制器对数据增删包头和优先等级权限的控制功能，可以实现不同数据源的转发和不同优先级数据报文的传输策略控制，通过实现北斗通信终端的报文优先权限控制服务，保障了高等级权限的短消息数据的转发处理，满足了个性化网络的传输策略控制。