韋明萬 龐懷釗

（1.廣西廣播電視無線傳播樞紐臺(tái)；2.廣西廣播電視技術(shù)中心南寧分中心）

一、引言

隨著廣播電視業(yè)務(wù)的擴(kuò)大，如今無線覆蓋發(fā)射臺(tái)站的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備隨之增多，遠(yuǎn)程調(diào)試配置設(shè)備成為不可或缺的重要工作環(huán)節(jié)。但上級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)訪問臺(tái)站局域網(wǎng)設(shè)備時(shí)，常常因受到局域網(wǎng)路由器的限制而不能直接通過IP、端口進(jìn)行訪問，而是先需要進(jìn)行IP、端口映射操作后方可遠(yuǎn)程訪問，給遠(yuǎn)程維護(hù)工作帶來諸多不便，影響維護(hù)工作的快速開展。為此而設(shè)計(jì)了此代理軟件，用以簡(jiǎn)化路由映射功能，實(shí)現(xiàn)UDP、TCP數(shù)據(jù)報(bào)文的代理、轉(zhuǎn)發(fā)和實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備在線情況等，最終提高工作效率。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)目標(biāo)

本軟件可實(shí)現(xiàn)路由映射功能和UDP、TCP數(shù)據(jù)包的代理、轉(zhuǎn)發(fā)。軟件運(yùn)行穩(wěn)定無異常，數(shù)據(jù)傳輸安全可靠，功能便捷、配置簡(jiǎn)單，代碼易維護(hù)。

（二）開發(fā)工具

1.開發(fā)平臺(tái)：Microsoft Visual Studio 2019

2.開發(fā)語言：C#、XML

（三）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

目前使用路由器作為網(wǎng)絡(luò)出口設(shè)備的臺(tái)站要進(jìn)行站內(nèi)設(shè)備調(diào)試時(shí)主要方式有：

1. 遠(yuǎn)端使用telnet命令進(jìn)入路由器，映射網(wǎng)絡(luò)站內(nèi)設(shè)備的IP、端口進(jìn)行搭建通信網(wǎng)絡(luò)鏈路；

2. 現(xiàn)場(chǎng)人工接入網(wǎng)線到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如發(fā)射機(jī)、碼流分析儀、音視頻服務(wù)器等。

以上兩種方式，均不太理想，在網(wǎng)絡(luò)條件允許的情況下，為盡可能的實(shí)現(xiàn)維護(hù)的簡(jiǎn)單而設(shè)計(jì)了此軟件?？蛻舳艘L問設(shè)備時(shí)，先將欲訪問設(shè)備站內(nèi)的IP及端口提供給運(yùn)行于工控計(jì)算機(jī)上的代理轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)軟件，再由代理轉(zhuǎn)發(fā)軟件間接與設(shè)備建立好通訊鏈路，作為客戶端與設(shè)備間的通信中轉(zhuǎn)，其過程用戶看不見，摸不著，形成了訪問的虛擬直達(dá)。之后客戶端與設(shè)備通訊均先經(jīng)過代理服務(wù)軟件進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，即用戶只看到訪問和回復(fù)。拓?fù)淙鐖D1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)思路

代理軟件分為客戶端和服務(wù)端，臺(tái)站電腦需運(yùn)行服務(wù)端程序并開啟監(jiān)聽功能，隨時(shí)等待來自客戶端的TCP/UDP會(huì)話請(qǐng)求。軟件均采用C#+WinForm窗體設(shè)計(jì)，并運(yùn)行于C/S模式。設(shè)計(jì)過程使用模塊化、分功能、分層次類庫(kù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)低耦合，高維護(hù)。為適應(yīng)臺(tái)站場(chǎng)景需要，服務(wù)端程序還增加了定期掃描網(wǎng)絡(luò)設(shè)備增減、在線、離線等情況，有助于臺(tái)站維護(hù)人員快速查找與解決設(shè)備通信故障問題，結(jié)果使用SQL Server進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以供日后查詢。

（二）功能概述

客戶端：初始化訪問目標(biāo)設(shè)備的IP、端口并向服務(wù)端發(fā)起會(huì)話請(qǐng)求，另外與服務(wù)器同步數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示來自服務(wù)器主動(dòng)報(bào)送的發(fā)射機(jī)、電源復(fù)位器、切換器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的通信狀態(tài)。

服務(wù)端：監(jiān)聽來自客戶端的會(huì)話請(qǐng)求，從通信消息中提取目標(biāo)設(shè)備的IP和端口，快速建立起虛擬直達(dá)設(shè)備的鏈路供客戶訪問。另外定期掃描臺(tái)站的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，把在線，離線、發(fā)現(xiàn)新設(shè)備等情況發(fā)送給已經(jīng)建立起連接通道的客戶端。其最大的作用就是消息的接收、轉(zhuǎn)發(fā)，猶如快遞服務(wù)站。

（三）軟件服務(wù)端流程圖

圖2 軟件服務(wù)端流程圖

代理流程如圖2所示，首先代理服務(wù)端收到客戶端訪問設(shè)備請(qǐng)求后將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給設(shè)備，若不是則結(jié)束會(huì)話；一定時(shí)間內(nèi)若設(shè)備不響應(yīng)則會(huì)話結(jié)束；若設(shè)備響應(yīng)則代理服務(wù)端將數(shù)據(jù)包發(fā)給客戶端；客戶端再次請(qǐng)求時(shí)重復(fù)循環(huán)，若不再請(qǐng)求，則結(jié)束會(huì)話。

（四）主要技術(shù)難點(diǎn)

類似海康威視上位機(jī)請(qǐng)求畫面的時(shí)候，由于數(shù)據(jù)訪問頻繁，容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)處理能力差、畫面延遲、界面卡死等異常；為解決這些問題，軟件采用工廠模式設(shè)計(jì)來提供接口調(diào)用，同時(shí)還引入了多線程的概念。主要應(yīng)用開發(fā)環(huán)境提供的多線程組件，即用BackGroundWorker組件執(zhí)行后臺(tái)線程異步操作。其能完美解決前后臺(tái)數(shù)據(jù)交互，同時(shí)還能減少數(shù)據(jù)包的堆積和數(shù)據(jù)延遲問題，最終提高轉(zhuǎn)發(fā)處理能力。

四、場(chǎng)景應(yīng)用

應(yīng)用結(jié)果如圖3所示，因網(wǎng)絡(luò)路由不允許直接訪問內(nèi)部8000端口，僅開通9900端口出入站，此時(shí)海康威視上位機(jī)想直接遠(yuǎn)程訪問臺(tái)站硬盤錄相機(jī)時(shí)，無法建立連接。這種情況下，客戶端只需要提前將硬盤錄相機(jī)的IP：192.168.1.X和端口：8000一起發(fā)給服務(wù)端，服務(wù)端收到后立即構(gòu)建通訊鏈路，并開啟代理功能，此時(shí)?？低暽衔粰C(jī)就可以通過對(duì)外IP和9900端口間接訪問到數(shù)據(jù)。經(jīng)過多個(gè)場(chǎng)景應(yīng)用及長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試，目前運(yùn)行穩(wěn)定，使用靈活、配置簡(jiǎn)單。

圖3 上位機(jī)訪問實(shí)時(shí)畫面

五、結(jié)語

本程序代理功能需要客戶端與服務(wù)端配合使用，無需在路由器上映射大量?jī)?nèi)部設(shè)備端口即可實(shí)現(xiàn)在站外網(wǎng)絡(luò)訪問站內(nèi)設(shè)備，還可以實(shí)時(shí)掌握設(shè)備在線、離線等情況，為維護(hù)人員識(shí)別設(shè)備通信故障提供幫助。軟件輕小、免安裝，即用即運(yùn)行，操作簡(jiǎn)單方便，一定程度上提高了安全播出維護(hù)工作的效率。