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《光通信技術(shù)雜志》2014年第六期

1遠(yuǎn)程維護(hù)模塊硬件設(shè)計(jì)

1.1光傳輸設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)模塊硬件系統(tǒng)的組成光傳輸設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)模塊硬件系統(tǒng)主要由設(shè)備CPU、設(shè)備存儲(chǔ)器（ROM）、各類業(yè)務(wù)配置管理模塊、FPGA數(shù)據(jù)處理模塊、告警收集模塊、性能統(tǒng)計(jì)模塊、無線數(shù)據(jù)處理模塊和無線傳輸收/發(fā)模塊組成。其中，設(shè)備CPU運(yùn)行各種管理通信協(xié)議及嵌入式系統(tǒng)，并負(fù)責(zé)所有業(yè)務(wù)的配置管理和運(yùn)行數(shù)據(jù)管理。設(shè)備存儲(chǔ)器（ROM）完成設(shè)備運(yùn)行過程中重要數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。FPGA數(shù)據(jù)處理模塊主要對設(shè)備告警信息和性能信息進(jìn)行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給無線傳輸數(shù)據(jù)處理模塊。告警收集模塊主要完成整個(gè)光傳輸設(shè)備的業(yè)務(wù)告警信息收集和處理，并為FPGA數(shù)據(jù)處理模塊提供光傳輸設(shè)備告警數(shù)據(jù)。性能收集模塊主要完成整個(gè)光傳輸設(shè)備的硬件性能信息的收集，通過軟件配置來選取需要統(tǒng)計(jì)的性能信息，并將處理后的性能數(shù)據(jù)傳遞給FPGA數(shù)據(jù)處理模塊。無線數(shù)據(jù)處理模塊功能主要有兩部分，其一，對光傳輸設(shè)備的故障告警信息和性能信息按無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議要求進(jìn)行封裝處理，為數(shù)據(jù)的無線傳輸做準(zhǔn)備；其二，對無線傳輸接收到的配置管理指令進(jìn)行SNMP協(xié)議指令的轉(zhuǎn)換，使得嵌入式系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)換后的SNMP協(xié)議對光傳輸設(shè)備進(jìn)行配置。無線傳輸收/發(fā)模塊主要完成光傳輸設(shè)備主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)的傳遞和遠(yuǎn)程維護(hù)配置管理指令的接收。光傳輸設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)模塊的硬件系統(tǒng)組成如圖2所示。

1.2遠(yuǎn)程維護(hù)模塊硬件系統(tǒng)工作原理基于gprs的光傳輸設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)模塊采用主動(dòng)推送的方式上報(bào)設(shè)備故障告警，設(shè)備告警收集模塊和性能收集模塊通過SNMP協(xié)議不斷收集設(shè)備的告警信息和硬件性能信息，F(xiàn)PGA數(shù)據(jù)處理模塊通過設(shè)備配置條件對告警收集模塊和性能收集模塊收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并及時(shí)傳遞給無線傳輸數(shù)據(jù)處理模塊；無線數(shù)據(jù)處理模塊按無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議對收到的設(shè)備告警和性能信息進(jìn)行協(xié)議封裝并將處理后的數(shù)據(jù)傳送給無線傳輸收/發(fā)模塊；無線傳輸收/發(fā)模塊將封裝后的告警信息和性能信息傳送到GPRS無線網(wǎng)絡(luò)。遠(yuǎn)程維護(hù)模塊硬件系統(tǒng)不僅具備告警和性能的主動(dòng)上報(bào)功能，還具備設(shè)備故障排查和配置管理功能。遠(yuǎn)程維護(hù)軟件系統(tǒng)在設(shè)備告警發(fā)生后，會(huì)通過告警信息對遠(yuǎn)程的受控設(shè)備進(jìn)行故障排查。無線傳輸接/收模塊收到配置管理指令后，將其傳遞給無線傳輸數(shù)據(jù)處理模塊；無線傳輸數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議對收到的配置管理指令進(jìn)行解析，并將配置管理指令轉(zhuǎn)換為嵌入式系統(tǒng)識別的SNMP配置指令；SNMP配置指令通過設(shè)備CPU運(yùn)行的嵌入式系統(tǒng)完成對設(shè)備相關(guān)業(yè)務(wù)的配置，實(shí)現(xiàn)故障的排查和排除。

1.3無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的設(shè)計(jì)由于無線傳輸鏈路資源很寶貴，采用GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中會(huì)產(chǎn)生流量費(fèi)用，這要求無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行更簡潔的處理和封裝，使得有限的帶寬傳輸盡可能多的數(shù)據(jù)。在基于GPRS的光傳輸設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)模塊的設(shè)計(jì)過程中，無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議主要完成兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)交互，告警信息和性能統(tǒng)計(jì)信息的主動(dòng)推送和軟件系統(tǒng)配置管理指令的傳輸。為了確保無線帶寬的有效利用，需要對無線數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行深層次的封裝。無線傳輸部分采用的是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)協(xié)議，在傳輸過程中為了盡最大可能節(jié)約帶寬，主要對以太網(wǎng)傳輸內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)，具體設(shè)計(jì)如下：①告警信息和性能統(tǒng)計(jì)信息無線數(shù)據(jù)傳輸幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。定義第一個(gè)字節(jié)為包類型標(biāo)志(信息包或配置包)；定義第二個(gè)字節(jié)為數(shù)據(jù)類型標(biāo)志(告警信息或性能信息)；第三和第四個(gè)字節(jié)為信息編號（該編號可以參照告警和性能信息對照表查看告警和性能的具體信息）；其它字節(jié)預(yù)留做擴(kuò)展使用。②軟件配置管理指令無線數(shù)據(jù)傳輸幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。定義第一個(gè)字節(jié)為包類型標(biāo)志(信息包或配置包)；定義第二和第三個(gè)字節(jié)為配置管理編號（該編號可以參照配置管理信息對照表查看配置管理的具體信息）；其它字節(jié)預(yù)留做擴(kuò)展使用。以上提到的兩種對照表主要是通過簡單字節(jié)的方式來解決無線傳輸過程中信息量過大的問題。通過對照表可以保持嵌入式系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)信息模型的統(tǒng)一，很好地壓縮了無線傳輸?shù)男畔⒘俊?/p>

2遠(yuǎn)程維護(hù)模塊軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1遠(yuǎn)程維護(hù)模塊軟件系統(tǒng)組成基于GPRS的光傳輸設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)模塊的軟件系統(tǒng)由無線傳輸收/發(fā)模塊、無線傳輸數(shù)據(jù)處理模塊、SN-MP配置管理模塊、告警信息處理模塊、各類業(yè)務(wù)配置模塊、性能統(tǒng)計(jì)處理模塊和圖形化界面顯示模塊組成。其中無線傳輸收/發(fā)模塊負(fù)責(zé)接收GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母婢畔⒑托阅芙y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并具備將遠(yuǎn)程維護(hù)模塊軟件系統(tǒng)配置管理指令發(fā)送出去；無線傳輸數(shù)據(jù)處理模塊主要負(fù)責(zé)按無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議解析通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)按無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議封裝SNMP配置管理模塊傳遞的配置管理指令；告警信息處理模塊主要完成告警信息的分類和圖形化數(shù)據(jù)處理，并根據(jù)圖形化界面的顯示模型提供各類接口函數(shù)；SNMP配置管理模塊負(fù)責(zé)將配置管理指令轉(zhuǎn)換成SNMP指令交由無線傳輸數(shù)據(jù)處理模塊；各類業(yè)務(wù)配置模塊主要負(fù)責(zé)按業(yè)務(wù)類別提供業(yè)務(wù)配置接口；性能統(tǒng)計(jì)處理模塊主要完成性能數(shù)據(jù)的分類和圖形化數(shù)據(jù)處理，并根據(jù)圖形化界面的顯示模型提供各類接口函數(shù)；圖形化界面顯示模塊主要負(fù)責(zé)監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)、性能和告警顯示，并提供設(shè)備的各類業(yè)務(wù)配置界面供值守人員進(jìn)行故障定位和排除。遠(yuǎn)程維護(hù)模塊軟件系統(tǒng)組成如圖3所示。

2.2遠(yuǎn)程維護(hù)模塊軟件系統(tǒng)工作原理遠(yuǎn)程維護(hù)模塊軟件系統(tǒng)工作原理由接收被控設(shè)備信息和配置管理指令的發(fā)送兩部分組成，具體工作原理如下：①被監(jiān)控設(shè)備的告警信息和性能統(tǒng)計(jì)信息經(jīng)過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸后，由無線傳輸收/發(fā)模塊接收；無線傳輸數(shù)據(jù)處理模塊按無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議對接收到的無線數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，并將解析后的數(shù)據(jù)傳遞到告警信息處理模塊和性能統(tǒng)計(jì)處理模塊；告警信息處理模塊對收到的告警信息進(jìn)行分類處理，并根據(jù)軟件系統(tǒng)定義的告警表現(xiàn)形式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成可以通過圖形化界面顯示模塊顯示的數(shù)據(jù)；性能統(tǒng)計(jì)處理模塊對收到的性能統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行分類處理，并根據(jù)軟件系統(tǒng)定義的性能預(yù)警機(jī)制對性能統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成可以通過圖形化界面顯示模塊顯示的數(shù)據(jù)；圖形化界面顯示模塊將被監(jiān)控設(shè)備的告警信息和性能信息按遠(yuǎn)程維護(hù)模塊軟件系統(tǒng)定義的圖形顯示方式進(jìn)行顯示和預(yù)警。②值守人員通過圖形化界面顯示模塊提供的告警信息判斷被監(jiān)控設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，并調(diào)用各類業(yè)務(wù)配置模塊提供的配置管理功能對被監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行配置；各類業(yè)務(wù)配置管理模塊將圖形化配置指令傳遞給SNMP配置管理模塊，由該模塊將圖形化配置指令轉(zhuǎn)換為SNMP協(xié)議指令；無線傳輸數(shù)據(jù)處理模塊將SNMP配置管理模塊處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的轉(zhuǎn)換，將SNMP配置指令數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議封裝，由無線傳輸收/發(fā)模塊發(fā)送到被監(jiān)控設(shè)備，完成設(shè)備故障的定位和排除。

3結(jié)束語

隨著光傳輸網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，光傳輸設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)也越來越受到用戶的重視，光傳輸設(shè)備由于布設(shè)的地理位置偏遠(yuǎn)使得維護(hù)成本急劇增加，本文提出的基于GPRS的光傳輸設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)模塊不僅降低了光傳輸設(shè)備的維護(hù)成本，而且能快速精確地對故障進(jìn)行定位和排除，確保光傳輸設(shè)備的正常運(yùn)行。在光傳輸設(shè)備出現(xiàn)故障后，設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)模塊通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)提示位于監(jiān)控中心基站的值守人員，通過傳回的告警信息和性能統(tǒng)計(jì)信息定位故障。對于非硬件故障，可以通過遠(yuǎn)程維護(hù)軟件系統(tǒng)配置管理模塊直接排除；對于硬件故障可以啟用備用通信設(shè)備，在確保業(yè)務(wù)正常傳輸?shù)那闆r下，為維護(hù)人員提供準(zhǔn)確的故障定位信息，及時(shí)對故障模塊進(jìn)行更換。

作者：陳艷李志遠(yuǎn)單位：桂林航天工業(yè)學(xué)院信息工程系