微波傳輸設備的嵌入式監控系統設計與實現

唐 興，徐 聰

（武漢郵電科學研究院，武漢,430070）

0 引言

微波傳輸設備多用于地形復雜的情景下，使用中派人維護設備非常不現實。為了能實現遠程查詢/設置設備參數，實時上報甚至解決設備故障，在設備中加入監控系統就顯得十分必要。監控系統提供了友好的操作界面，可把微波通信設備接入以太網中，通過SNMP實現多臺設備集中管理。

1 系統總述

微波傳輸設備包括IDU(室內單元)和ODU(室外單元)兩部分，兩套微波傳輸設備組成一跳，每跳設備間通過微波鏈路通信。IDU有業務接口和網管接口，業務接口可接入E1、SDH等數據，網管接口則與監控系統相連。監控系統位于IDU內，主要負責設備狀態監控以及業務參數的查詢和設置。

監控系統包括硬件和軟件兩部分。硬件以ARM為核心，利用ARM的多種接口交互數據。Linux為開源操作系統，支持TCP/IP協議和多任務，裁剪后的Linux體積極小且實時響應快，故本設計中以Linux系統為監控軟件的運行平臺。

2 硬件電路實現

系統硬件如圖1所示。ARM選用ATMEL公司的AT91SAM9260，該CPU具有豐富的片上資源和接口。存儲器包括1片NorFlash和2片SDRAM。NorFlash采用S29GL128S90TFI010,單片容量128Mbit，位寬為16bit。SDRAM為MT48LC16M16，單片容量128Mbit，位寬為16bit。兩片SDRAM地址線共用，數據位擴展到32bit,總容量為256bit。

CPU通過MII(介質無關接口)外接以太網控制器88E6065B實現以太網數據的互聯，88E6065B支持4個RJ45接口。溫度傳感器LM75B用于獲取設備當前溫度。實時時鐘芯片ISL1208可提供實時時鐘。溫度傳感器和實時時鐘都通過I2C接口接入CPU，I2C工作于線與狀態，故需要上拉。

CPU與各單盤通過SPI總線交互數據。由于單盤數量較多，在本設計中所有單盤共用SPI接口的CLK、MISO、MOSI信號線，各單盤上的CS腳分別與多個I/O腳相連。如圖1所示，若CPU要對單盤_N進行SPI讀/寫操作，只要把CS_N腳拉低即可。另外，CPU跟ODU之間通過USART通信。

圖1 硬件總框圖

3 監控軟件設計

3.1 軟件總體設計

圖2 軟件設計總框圖

從圖2知，監控軟件包括主控模塊、Webserver模塊和SNMP模塊。主控模塊通過操作總線控制和管理本端和對端單板，收集告警和性能等事件，實現設備參數采集和設備控制,并向上層提供查詢接口。Webserver模塊用于實現聯網管理，用戶在交換網中任意節點都可以web的形式對遠程設備進行查詢、設置等操作。SNMP模塊可以把設備聯入網管中心。由于Webserver跟SNMP都在網上有開源代碼，故本文不作研究，下文將重點介紹主控模塊。

3.2 主控模塊

如圖3所示，主控模塊可分為應用層、邏輯層和設備層。應用層主要處理主控模塊與外部模塊的接口數據。邏輯層負責具體功能實現,同時向應用層提供查詢設置接口。設備層通過ARM的SPI、USART等接口讀寫各業務模塊中芯片的寄存器以實現參數設置/查詢。

圖3 主控模塊分層圖

告警管理模塊根據告警策略完成對單盤告警狀態查詢、主動上報告警、告警消除等任務。告警管理的流程為：

(1)、檢測告警條件。

(2)、如符合告警條件則設置告警狀態標志AlmFlag=1，把告警信息上報至SNMP模塊。在得到上層模塊回應后本次告警上報結束，否則再上報。

(3)、告警條件不符則檢測AlmFlag，若為0，程序跳轉到步驟(1)。若為1，應解除告警并上報SNMP模塊。在收到上層模塊回應后本次上報結束，否則再上報。

(4)、把步驟(2)、(3)中的事件日志寫到FLASH中，供以后查詢。

本端系統管理模塊的功能為：上電時完成所有業務盤初始化并注冊業務盤信息，通過讀取FLASH保存的配配置參數完成業務盤的配置。設備穩定運行后再根據用戶在WebServer中進行的操作完成配置操作。

對端系統管理模塊完成本端所有業務盤監控,實現業務盤的監控信息采集并將對端要查詢的數據組幀發往對端，同時解析對端發過來的監控數據。監控數據與業務數據組幀一起通過微波鏈路進行傳輸。

4 系統功能測試

把電腦IP跟監控系統IP設置在同一網段，在瀏覽器輸入預設IP，按回車后可出現如圖9所示的WEB頁面。頁面左側為功能選項，可選擇IDU和ODU運行狀態查看、查詢/配置業務參數以及日志查看等功能。測試過程中，人為制造一些故障，如斷開ODU、拔出某單盤等，監控系統都可檢測到，并在WEB界面上顯示出來。

5 結束語

本文設計了一種嵌入式監控系統，可用于微波傳輸設備的告警收集和上報、查詢設備運行狀態、查詢/設置相關參數。本系統提高通信設備的可靠性，降低了維護成本。硬件設計以性能夠用為準進行器件選型，能很好地控制成本和功耗。采用“自頂向下”的方法，對軟件開發進度和功能完善都極有幫助。

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