SDH光端設(shè)備模擬訓(xùn)練器的應(yīng)用原理與設(shè)計(jì)

　　摘 要：隨著SDH光端設(shè)備的廣泛應(yīng)用，對(duì)其維護(hù)操作人員的培訓(xùn)日益增多，研制一種價(jià)格低廉且能完全模擬其功能的培訓(xùn)設(shè)備很有必要。文中詳細(xì)介紹了一套SDH光端設(shè)備模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，并重點(diǎn)介紹了其基于客戶機(jī)/服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。該模擬訓(xùn)練系統(tǒng)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，能模擬進(jìn)行SDH光端設(shè)備的各項(xiàng)測(cè)試和業(yè)務(wù)調(diào)配，且其網(wǎng)管系統(tǒng)具有逼真的網(wǎng)管操作界面，能實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)SDH網(wǎng)管各項(xiàng)功能，并且還具有在線幫助和隨機(jī)測(cè)評(píng)功能。
　　
　　關(guān)鍵詞：客戶機(jī)/服務(wù)器模式；同步數(shù)字體系；模擬訓(xùn)練器；網(wǎng)絡(luò)管理
　　
　　隨著SDH光端設(shè)備相繼投入運(yùn)營(yíng)，其已逐步成為電信網(wǎng)主干設(shè)備。SDH光端設(shè)備的廣泛應(yīng)用，對(duì)操作、維護(hù)設(shè)備的技術(shù)人員的培訓(xùn)也相應(yīng)地增多。然而SDH光端設(shè)備成本高、生產(chǎn)廠家型號(hào)多。若在線培訓(xùn)，人員誤操作造成的影響較大，而離線培訓(xùn)費(fèi)用又太高。目前的培訓(xùn)，主要是基于設(shè)備生產(chǎn)廠家的售后培訓(xùn)，其人員培訓(xùn)代價(jià)高，且不能滿足眾多技術(shù)人員的要求。
　　
　　同樣，隨著SDH光端設(shè)備在通信部隊(duì)的廣泛使用，部隊(duì)的訓(xùn)練、院校學(xué)員的設(shè)備實(shí)習(xí)也存在上述問題，業(yè)已嚴(yán)重影響了裝備性能的發(fā)揮。部分操作甚至還依賴于設(shè)備生產(chǎn)廠家，給通信的安全保密性也帶來嚴(yán)重隱患。因此，研制一套低成本、兼容多廠家設(shè)備、仿真程度高的SDH光端設(shè)備模擬訓(xùn)練系統(tǒng)具有重要意義。
　　
　　在SDH光端設(shè)備模擬系統(tǒng)中，網(wǎng)管系統(tǒng)占很大比重。開發(fā)出具有逼真網(wǎng)管操作界面、能同時(shí)提供多人上機(jī)操作訓(xùn)練、實(shí)時(shí)完成對(duì)網(wǎng)元模擬設(shè)備進(jìn)行各項(xiàng)管理的網(wǎng)管模擬系統(tǒng)成為必要。
　　
　　本文詳細(xì)介紹了一套SDH光端設(shè)備模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程，并重點(diǎn)介紹了Windows 2000 server平臺(tái)下用MS SQL Server7、Delphi5開發(fā)的基于C/S模式的網(wǎng)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，能模擬實(shí)現(xiàn)SDH光端設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試、業(yè)務(wù)調(diào)配等；同時(shí)還具有逼真的模擬網(wǎng)管操作界面，能實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)SDH網(wǎng)管系統(tǒng)各項(xiàng)功能，并且能對(duì)培訓(xùn)人員進(jìn)行在線幫助和隨機(jī)測(cè)評(píng)。
　　
　　1 SDH 光端設(shè)備模擬訓(xùn)練系統(tǒng)
　　　　
　　1.1 系統(tǒng)組成
　　
　　SDH光端設(shè)備模擬系統(tǒng)由SDH網(wǎng)元模擬投備和網(wǎng)管模擬系統(tǒng)構(gòu)成。本系統(tǒng)是在實(shí)際機(jī)架上模擬實(shí)現(xiàn)SDH設(shè)備中ADM設(shè)備在環(huán)型網(wǎng)上的應(yīng)用。
　　
　　三個(gè)以上的網(wǎng)元（NE）模擬設(shè)備在邏輯上構(gòu)成一個(gè)環(huán)狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，在物理上通過接口和服務(wù)器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，利用其提供的面板可模擬實(shí)現(xiàn)SDH光端設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試和告警指示。實(shí)習(xí)終端和服務(wù)器通過集線器（HUB）相連，共同構(gòu)成網(wǎng)管模擬系統(tǒng)。培訓(xùn)人員通過其提供的界面和通信接口，可登陸到各個(gè)網(wǎng)元進(jìn)行操作。服務(wù)器與網(wǎng)元的接口相當(dāng)于一串口集線器，相互之間均通過串口進(jìn)行通信，解析、轉(zhuǎn)發(fā)與傳送數(shù)據(jù)。這就構(gòu)成了一個(gè)SDH模擬訓(xùn)練網(wǎng)。
　　
　　1.2實(shí)現(xiàn)功能
　　
　　SDH網(wǎng)元模擬設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)SDH的面板功能。該系統(tǒng)具備的模擬功能為告警指示、性能測(cè)試功能，要求對(duì)設(shè)備面板和測(cè)試儀表進(jìn)行仿真；交叉連接功能，能夠?qū)崿F(xiàn)在群路與支路、群路之間、支路口上各級(jí)通道之間的帶寬分配、保護(hù)功能，可成環(huán)配置、構(gòu)成自愈網(wǎng)。本系統(tǒng)模擬實(shí)現(xiàn)復(fù)用段保護(hù)（MSP）、通道單元保護(hù)（PPS）和單元保護(hù)。

　　SDH網(wǎng)絡(luò)管理的內(nèi)容一般包括配置管理、性能管理、故障管理、安全管理及計(jì)費(fèi)管理等。本網(wǎng)管模擬系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)除計(jì)費(fèi)管理外的其它管理。結(jié)合培訓(xùn)的特點(diǎn)，系統(tǒng)還包括智能評(píng)分系統(tǒng)和用戶在線幫助系統(tǒng)，智能評(píng)分系統(tǒng)是為適應(yīng)培訓(xùn)的特殊需求而設(shè)計(jì)，主要由理論題庫(kù)、操作規(guī)程、操作智能判斷等模塊構(gòu)成，和在線幫助系統(tǒng)一起構(gòu)成對(duì)培訓(xùn)人員的訓(xùn)練、輔導(dǎo)與測(cè)評(píng)。
　　
　　1.3網(wǎng)元模擬設(shè)備　　
　　
　　網(wǎng)元模擬設(shè)備組成主要由控制單元、串行集線器、測(cè)試端口等部分組成。其中主控制單元包括微處理器（MCU）、四個(gè)串行通信控制器（SCC）、并行接口（PIP）、邏輯控制模塊等。
　　
　　串行集線器負(fù)責(zé)收集各網(wǎng)元信息，在數(shù)據(jù)前加上相應(yīng)網(wǎng)元標(biāo)識(shí)后通過串口送到網(wǎng)管服務(wù)器，并接收服務(wù)器數(shù)據(jù)分析后送到相應(yīng)網(wǎng)元進(jìn)行處理，從而保證多終端同時(shí)登錄服務(wù)器進(jìn)行管理操作。各測(cè)試端口模擬SDH設(shè)備面板指標(biāo)測(cè)試及告警指示。邏輯產(chǎn)生模塊根據(jù)各測(cè)試端口狀態(tài)和操作進(jìn)行相應(yīng)邏輯判斷，產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作和結(jié)果，并提供面板顯示，與MCU之間通過并行接口通信。
　　
　　1.4 基于C/S模式的SDH網(wǎng)管系統(tǒng)
　　
　　C/S模式是計(jì)算機(jī)的一種應(yīng)用模式，是指把一個(gè)大型的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)變?yōu)槎鄠�(gè)能互為獨(dú)立的子系統(tǒng)，服務(wù)器是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)資源的存儲(chǔ)與管理中心，多臺(tái)客戶機(jī)則各自處理相應(yīng)的功能，共同實(shí)現(xiàn)完成的應(yīng)用。其工作劃分：客戶機(jī)用于界面表示/顯示、用戶交互、應(yīng)用程序邏輯控制、請(qǐng)求表述，服務(wù)器用于共享資源的查詢定位、數(shù)據(jù)管理、事務(wù)處理、中央應(yīng)用程序邏輯控制、通訊、計(jì)算等。　　
　　
　　實(shí)習(xí)終端（客戶機(jī)）由數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)和用戶圖形接口等構(gòu)成，提供用戶網(wǎng)管操作界面，并通過網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器通信，向服務(wù)器發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并將返回?cái)?shù)據(jù)在界面顯示。
　　
　　服務(wù)器由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理及通信模塊組成。主要提供數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)及數(shù)據(jù)庫(kù)管理，以及和硬件交互數(shù)據(jù)的接口。它接受客戶端數(shù)據(jù)請(qǐng)求提供數(shù)據(jù)服務(wù)，并根據(jù)客戶端要求發(fā)出相應(yīng)指令，通過通信模塊和硬件通信，并將返回?cái)?shù)據(jù)相應(yīng)地在數(shù)據(jù)庫(kù)更新。
　　
　　2 關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法
　　
　　2.1 網(wǎng)元模擬設(shè)備實(shí)現(xiàn)技術(shù)
　　
　　網(wǎng)元模擬設(shè)備主要基于單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
　　
　　串行集線器以串口連接服務(wù)器，采用定時(shí)或中斷的方式接收控制信息，先進(jìn)行預(yù)處理，判斷是對(duì)哪個(gè)網(wǎng)元的操作并送至相應(yīng)網(wǎng)元的MCU進(jìn)行處理，然后將處理好的數(shù)據(jù)放入預(yù)先定義的存儲(chǔ)器；同時(shí)不斷從底層收集各種狀態(tài)信息，按一定格式進(jìn)行處理，最后加上相應(yīng)網(wǎng)元標(biāo)識(shí)，按要求送至服務(wù)器。
　　
　　MCU采用Motorola公司的MC68360芯片，同時(shí)利用其提供的四個(gè)串行通信控制器可完成串行通信。
　　
　　編程語(yǔ)言采用C++，編譯器、連接器使用由瑞典Diab公司開發(fā)的專門針對(duì)Motorola MC68K系列芯片的D-CC & D-C++可將C或C++語(yǔ)言編譯連接成在MC68360芯片上的可執(zhí)行文件。
　　
　　將連接好的可執(zhí)行文件載入芯片，跟蹤調(diào)試工作在由德國(guó)Lauterbach公司提供的TRACE32 In-Circuit Debugger上完成。
　　
　　與底層的通信使用預(yù)定義的存儲(chǔ)器作為介質(zhì)，采用定時(shí)的方式；與上層的通信使用RS-232串口作為介質(zhì)，數(shù)據(jù)格式參考LAP-D協(xié)議，采用定時(shí)與中斷相結(jié)合的方式。
　　
　　2.2 網(wǎng)管模擬系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)

　　網(wǎng)管模擬系統(tǒng)采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式，是基于其下特點(diǎn)而考慮的：系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的分布特性、資源的充分利用、較高的事務(wù)處理能力、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸減少，從而網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較輕、系統(tǒng)便于維護(hù)和移植、面向?qū)ο筇匦�、�?jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)等。
　　
　　網(wǎng)管系統(tǒng)要解決的主要問題包括：客戶端網(wǎng)管軟件界面、客戶機(jī)/服務(wù)器通信、服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、服務(wù)器與網(wǎng)元模擬設(shè)備的通信等。
　　
　　客戶機(jī)端按照網(wǎng)管功能要求，開發(fā)網(wǎng)管界面，并建立和服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取數(shù)據(jù)或修改、更新數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)。
　　
　　服務(wù)器端按照SDH網(wǎng)管各管理功能模塊，按性能參數(shù)相應(yīng)建立數(shù)據(jù)庫(kù)表，將數(shù)據(jù)庫(kù)表與前端客戶界面及下層串行通信的內(nèi)容相對(duì)應(yīng)。在服務(wù)器端對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理，使之能實(shí)時(shí)體現(xiàn)前端用戶的需求和反映下層設(shè)備狀態(tài)的變化�！　�
　　
　　數(shù)據(jù)庫(kù)以MS SQL Server 7.0為工具建立，供客戶端查詢、修改及更新數(shù)據(jù)等，并在服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的控制下，通過通信接口模塊和硬件交互數(shù)據(jù)。
　　
　　數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)用于描述、管理和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，并組織數(shù)據(jù)的傳輸，提供數(shù)據(jù)庫(kù)與硬件數(shù)據(jù)通道，根據(jù)協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)操作或指令發(fā)送。
　　　　
　　通信模塊向上層（數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）提供標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)接口，其功能是：與設(shè)備建立通信聯(lián)系；從設(shè)備處獲取數(shù)據(jù)并解讀出有用信息，以約定格式向上層提供；從上層獲得操作人員對(duì)設(shè)備的指令，識(shí)別后組裝成設(shè)備能理解執(zhí)行的指令向設(shè)備發(fā)送；向上層匯報(bào)通信狀況。
　　
　　各子模塊協(xié)同工作過程為：接口函數(shù)子模塊通過上層調(diào)用初始化函數(shù)激活整個(gè)通信模塊；在上層調(diào)用發(fā)送命令函數(shù)發(fā)送聯(lián)機(jī)命令后，通信模塊開始接收設(shè)備上報(bào)的數(shù)據(jù)；在收完一個(gè)數(shù)據(jù)后，放在接收數(shù)據(jù)循環(huán)隊(duì)列中，向數(shù)據(jù)處理子模塊發(fā)送請(qǐng)求處理信息；數(shù)據(jù)處理子模塊收到該消息后，進(jìn)行數(shù)據(jù)解讀處理，解讀后分配一段內(nèi)存將數(shù)據(jù)按約定的格式寫入，然后向上層發(fā)送準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)、消息；上層收到消息后，調(diào)用讀數(shù)據(jù)函數(shù)取出解讀過的數(shù)據(jù)。在讀取過程中，通信模塊負(fù)責(zé)釋放分配的內(nèi)存。在發(fā)送命令時(shí)，接口子模塊中的發(fā)送命令函數(shù)識(shí)別上層命令，將該命令組裝成設(shè)備能識(shí)別的命令數(shù)據(jù)，向數(shù)據(jù)發(fā)送子模塊發(fā)出請(qǐng)求發(fā)送消息，由數(shù)據(jù)發(fā)送子模塊按通信協(xié)議將組裝好的數(shù)據(jù)發(fā)送到設(shè)備。
　　
　　網(wǎng)管軟件與硬件接口采用RS-232串口通信，利用Delphi串口通信控件編程實(shí)現(xiàn)。其傳送數(shù)據(jù)格式參考數(shù)據(jù)鏈路層LAP-D協(xié)議為：標(biāo)志段，一組特殊比特碼組，用作幀頭和幀尾。地址段，用于標(biāo)識(shí)終端端點(diǎn)，即網(wǎng)元地址和業(yè)務(wù)接入點(diǎn)（實(shí)習(xí)終端操作）�？刂贫危�用于數(shù)據(jù)傳送的監(jiān)視和控制，并可用于檢錯(cuò)。信息段，即用戶數(shù)據(jù)，內(nèi)容包括命令類型代碼、唯一標(biāo)識(shí)AID（Access IDentification）、狀態(tài)信息等。其中，命令類型代碼用于指示硬件執(zhí)行操作類型，包括性能監(jiān)視命令、對(duì)設(shè)備的各項(xiàng)控制命令等。盤名、AID Type和AID合起來唯一標(biāo)識(shí)執(zhí)行操作或數(shù)據(jù)交互的對(duì)象。狀態(tài)信息指上層采集的硬件告警信息、性能數(shù)據(jù)等，用于指示操作的數(shù)據(jù)結(jié)果。其中告警信息包括告警類型、嚴(yán)重等級(jí)、產(chǎn)生位置、方向等；性能數(shù)據(jù)包括監(jiān)視類別、性能參數(shù)設(shè)置、監(jiān)視名稱、方向、時(shí)間周期、監(jiān)測(cè)日期時(shí)間等。
　　
　　3 結(jié)束語(yǔ)
　　
　　SDH光端設(shè)備模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，將能解決部隊(duì)訓(xùn)練、學(xué)校設(shè)備實(shí)習(xí)，以及SDH設(shè)備維護(hù)操作人員的培訓(xùn)等問題。該系統(tǒng)不僅能模擬實(shí)現(xiàn)SDH光端設(shè)備的指標(biāo)測(cè)試、業(yè)務(wù)調(diào)配、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)管理等功能，而且結(jié)合學(xué)習(xí)和培訓(xùn)的特點(diǎn)，還具有在線幫助系統(tǒng)和智能測(cè)評(píng)系統(tǒng)，因而具有重大的應(yīng)用價(jià)值。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 韋樂平.光同步數(shù)字傳送網(wǎng)[M].第2版.北京：人民郵電出版社，1998.
　　[2] 鄧忠禮.光同步數(shù)字傳輸系統(tǒng)測(cè)試[M]. 北京：人民郵電出版社，1998.
　　[3] 劉 藝.Delphi 5企業(yè)級(jí)解決方案及應(yīng)用剖析[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.
　　[4] 李興明.SDH網(wǎng)絡(luò)管理及其應(yīng)用[M]. 北京：人民郵電出版社，1999.
　　[5] 楊正洪.SQL Server7關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理與開發(fā)指南[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.
　　[6] 程時(shí)端.綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)[M]. 北京：人民郵電出版社，1993.