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　　摘 要 数传电台在工业现场有着广泛的应用，该类设备提供了一种在无运营商网络环境下的低成本数据通信方案。然而受限于数传电台的通信机制，多个数传电台间的组网技术是困扰数传电台进一步推广应用的关键问题。本文结合数传电台的通信特点，在借鉴计算机网络设计思想的基础上，提出了一种基于数传电台的网络通信协议。 

　　【关键词】数传电台 网络 通信协议 

　　1 引言 

　　通信网络是制约野外物探作业信息化发展的关键瓶颈。面对不稳定的公共运营商网络以及卫星通信的高昂费用，在现有通信手段的基础上，自主研发实现一套通用的、支持公网通信协议（TCP/UDP）的网络通信系统显得尤为重要。数传电台作为一种低成本、长距离、安装维护方便的数据传输解决方案在石油、煤炭、环境等行业有着较为普遍的应用。但是多个数传电台间的无序数据通信使得目前基于计算机网络编程实现的各类应用软件的移植受到了限制，本文提出了一种以数传电台为底层通信方式的网络通信协议，并从网络拓扑结构、网络体系结构等方面对协议进行了详细的描述。 

　　2 网络拓扑结构设计 

　　由于数传电台的带宽有限，由复杂的网络拓扑带来的路由算法会占用过多的带宽资源，进而影响整个网络的通信效率。同时，经过对目前大量实际应用需求的抽象分析，最终本协议选用了星型网络的拓扑结构为，如图1所示。星型网络中的通信节点分为主节点与从节点。主节点负责整个网络的管理，包括网络组建、从节点的注册与注销管理等。从节点可以发起针对一个网络的注册、注销请求，并在主节点的控制下完成相关工作。在该网络中，所有从节点间的通信必须经过主节点转发。 

　　3 网络体系结构设计 

　　参考计算机网络的OSI模型，并结合数传电台网络的特点，本协议将数传电台网络体系结构划分为4层：物理层、数据链路层、网络层、传输预处理层，如图2所示。 

　　物理层提供基础的通信方式，完成信号的物理编解码、发送及接收工作，在本设计中由数传电台实现。数据链路层一方面负责通信节点间逻辑链路的管理并实现上层信息格式与本层数据帧格式间的转换；另一方面解决无线网络中共享通信信道的各节点间的有序数据通信。网络层定义了与无线网络管理相关的具体规则及策略。传输预处理层为数传电台网络与通用计算机网络传输层（即TCP/UDP等协议所属层）间的接口，本设计为了最大限度的利用电台网络带宽，于该层实现了传输层协议预处理功能，通过引入经典的加解密算法对传输层通信数据进行了有效压缩。数据链路层至传输预处理层的功能在与数传电台配套的嵌入式终端模块中通过编程实现。 

　　3.1 数据链路层 

　　3.1.1 数据帧设计 

　　数据帧是电台网络数据链路层数据的具体组织方式。本协议中的数据帧格式如图3所示。

　　其中，Type字段占一个字节，其中bit0表示该数据帧的类型，‘0’代表普通数据帧，‘1’代表网络管理数据帧；bit1用于区分原帧与应答帧，‘0’代表原帧，‘1’代表应答帧；bit2用于标识该数据帧的本次传输是否由主节点发起，‘0’代表由从节点发起，‘1’代表由主节点发起；bit3-7暂未定义。To字段占一个字节，标识该数据帧的目的地址；From字段占一个字节，标识该数据帧的源地址；Seq.字段占一个字节，用于标识该原帧在发送队列中的序号，接收方正确接收数据后，在应答帧中沿用原帧Seq.值。Data字段占0-64个字节，为实际发送的数据。Resd.字段为保留字段，占一个字节，用于今后协议的扩展。Checksum字段占一个字节，为该数据帧的校验和。