網(wǎng)元管理系統(tǒng)中的嵌入式管理者/代理設(shè)計(jì)

摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹了網(wǎng)元管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)，著重討論了用于網(wǎng)元管理系統(tǒng)的基于MPC860處理機(jī)的嵌入式管理者/代理設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)元管理系統(tǒng)；嵌入式系統(tǒng)；管理者；代理

引言
網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(EMS)就管理的層次而言，可分為業(yè)務(wù)管理層、網(wǎng)絡(luò)管理層、子網(wǎng)管理層、網(wǎng)元管理層、網(wǎng)元層。網(wǎng)元管理層和網(wǎng)元層是上層網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，直接影響網(wǎng)管系統(tǒng)的功能、性能和穩(wěn)定性。網(wǎng)元層實(shí)際上是網(wǎng)元管理系統(tǒng)的組成部分，內(nèi)置于通信設(shè)備，一般采用嵌入式技術(shù)設(shè)計(jì)，本文稱之為網(wǎng)元管理單元(EMU)。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)從邏輯上可抽象為網(wǎng)管工作站、被管代理、網(wǎng)管協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理信息庫(kù)四部分。EMU承擔(dān)被管代理的作用。
本文簡(jiǎn)要介紹了EMS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和嵌入式系統(tǒng)，著重討論了用于EMS的基于MPC860處理機(jī)的嵌入式管理者/代理(Manager/Agent)——EMU的設(shè)計(jì)。

EMS的功能模型
與EMS系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的物理結(jié)構(gòu)如圖1所示。
以光傳輸設(shè)備和光接入設(shè)備為例，EMS系統(tǒng)可抽象為圖2所示的功能模型。
圖2中的EMU是內(nèi)置于設(shè)備中的管理者/代理，一方面它接收網(wǎng)管工作站(WS/OS)的管理命令，將命令解釋后下發(fā)給相應(yīng)的被管對(duì)象（MO)，同時(shí)它采集MO的數(shù)據(jù)發(fā)給網(wǎng)管工作站。EMU可以通過(guò)以太網(wǎng)物理接口與網(wǎng)管工作站連接，也可以通過(guò)RS-232物理接口與本地維護(hù)終端連接。EMU還通過(guò)SDH的嵌入式通道ECC與網(wǎng)絡(luò)上的其它站點(diǎn)的EMU通迅。
相對(duì)于網(wǎng)管工作站而言，EMU是代理，網(wǎng)管工作站是管理者。在一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，各EMU通過(guò)ECC組成了一個(gè)分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。為了實(shí)現(xiàn)分區(qū)管理和管理業(yè)務(wù)量的均衡，也要在這些EMU中設(shè)置若干管理者。所以某EMU相對(duì)于其它EMU而言，需要根據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)拓樸，通過(guò)軟件靈活地設(shè)置為管理者或代理。從網(wǎng)元管理的角度，可將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑橄鬄槿鐖D3所示的模型。圖中虛線框部分簡(jiǎn)要地表示了一個(gè)網(wǎng)型拓?fù)洌部梢允切切?、鏈型、?shù)型、網(wǎng)格型等各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。本文重點(diǎn)討論的是內(nèi)置于設(shè)備中的M/A(即EMU)的設(shè)計(jì)。

嵌入式系統(tǒng)
典型的嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。
硬件系統(tǒng)由嵌入式處理器及各種外圍接口電路構(gòu)成。嵌入式處理器部分是硬件電路的核心，主要分為四類：嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP和嵌入式SoC。外圍電路包括ROM/FLASH、RAM以及各種通訊接口，如HDLC、USB、UART等。
RTOS主要強(qiáng)調(diào)任務(wù)執(zhí)行和切換的確定性，以適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用的需要，同時(shí)由于RTOS提供了對(duì)硬件系統(tǒng)的高度抽象，上層所有的軟件開(kāi)發(fā)都與硬件細(xì)節(jié)無(wú)關(guān)，從而大大提高了軟件的可移植性，加快開(kāi)發(fā)速度。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件為更高層的應(yīng)用軟件提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，具有相對(duì)的獨(dú)立性，完成數(shù)據(jù)的傳輸、糾錯(cuò)、網(wǎng)絡(luò)元素和拓樸的自種發(fā)現(xiàn)、路由的選擇和重構(gòu)等功能。可以采用OSI TP4 協(xié)議,也可采用TCP/IP協(xié)議或其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
針對(duì)特定的應(yīng)用需求開(kāi)發(fā)的軟件運(yùn)行于操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧之上，完成嵌入式系統(tǒng)的主要功能，如命令的解析、數(shù)據(jù)的處理等。將嵌入式技術(shù)應(yīng)用于EMS的M/A設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)EMS的強(qiáng)大功能和高穩(wěn)定性提供了基礎(chǔ)。

物理層設(shè)計(jì)
基于MPC860處理器的嵌入式M/A硬件電路框圖如圖4所示。
1) MPC860處理器子系統(tǒng)：它主要負(fù)責(zé)完成初始化、執(zhí)行應(yīng)用代碼、存儲(chǔ)管理、智能通信。
2) 存儲(chǔ)子系統(tǒng)：它包括BOOTROM、SDRAM和FLASH。BOOTROOM用于存儲(chǔ)通用的啟動(dòng)引導(dǎo)程序BOOT，存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的配置。FLASH用于存儲(chǔ)應(yīng)用程序，支持軟件遠(yuǎn)程下載。SDRAM作為緩存。
3) 通迅接口子系統(tǒng)：MPC860T的SCC1口工作于以太網(wǎng)方式，經(jīng)過(guò)接口變換后，作為程序下載口。MPC860T的SCC2口用作MBUS口，完成對(duì)異構(gòu)總線設(shè)備的管理，比如對(duì)PDH設(shè)備的管理。MPC860T的SCC3口工作在HDLC方式，作為SVB總線，來(lái)管理本子框/子架內(nèi)的所有MO。MPC 860T的SMC1口工作在UART方式，用于DEBUG口的調(diào)試；SMC2口也工作在UART方式，用于f口，經(jīng)過(guò)接口變換后，可與本地維護(hù)終端LCT連接。MPC860T的PD口用于100BASE-T口，作為F口，經(jīng)過(guò)接口變換后，可接網(wǎng)管工作站。MPC860T的SPI口與數(shù)字測(cè)溫器件配合，用來(lái)控制設(shè)備風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)。
4) PCI橋及多通道HDLC控制器子系統(tǒng)：完成多通道的HDLC通迅，比如可以用于與來(lái)自多個(gè)光方向的DCCR和DCCM通迅。

軟件設(shè)計(jì)
軟件構(gòu)成
嵌入式M/A軟件從下到上依次由RTOS、協(xié)議棧和MAF三個(gè)主要模塊構(gòu)成，如圖5所示。
嵌入式RTOS模塊
嵌入式RTOS模塊是整個(gè)軟件的基礎(chǔ)，包括實(shí)時(shí)內(nèi)核及用戶特定的BSP，它介于硬件系統(tǒng)及上層軟件之間，為所有的上層軟件提供一個(gè)多任務(wù)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境及一整套API。VxWorks支持所選CPU MPC860的所有功能，包括片內(nèi)數(shù)據(jù)及指令cache等，協(xié)議豐富、可擴(kuò)展性強(qiáng)，具有豐富的系統(tǒng)功能，包括系統(tǒng)調(diào)用數(shù)量、調(diào)度策略和優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)防護(hù)等。此外，嵌入式Linux也是嵌入式開(kāi)發(fā)者的一個(gè)不錯(cuò)選擇。
協(xié)議棧模塊
協(xié)議棧是本軟件的基本構(gòu)件之一，其主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是：實(shí)現(xiàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在網(wǎng)元管理方面建議采用的協(xié)議棧；采用分層及模塊化的設(shè)計(jì)思想， 為應(yīng)用層軟件提供統(tǒng)一的API接口；采用標(biāo)準(zhǔn)的傳輸層協(xié)議，為應(yīng)用層提供要求的傳輸服務(wù)；采用標(biāo)準(zhǔn)的路由協(xié)議，使網(wǎng)元能自動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)的變化。
協(xié)議棧模塊既可采用ITU-T建議的OSI協(xié)議棧，以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有網(wǎng)管的兼容，也可采用基于IP協(xié)議的協(xié)議棧。兩種協(xié)議棧各有其特點(diǎn)，OSI協(xié)議有良好的QoS性能，而IP協(xié)議棧自身的開(kāi)銷比較小。采用的OSI協(xié)議棧如表1所示，采用的IP協(xié)議棧如表2所示。
應(yīng)用程序－MAF模塊的設(shè)計(jì)
MAF即管理應(yīng)用功能模塊。以傳輸設(shè)備為例，MAF主要實(shí)現(xiàn)SDH網(wǎng)管系統(tǒng)所要求的各種M/A功能，例如配置管理、故障管理、性能管理等。對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有MO的管理，對(duì)外通過(guò)DCC信道實(shí)現(xiàn)與其他網(wǎng)元的互聯(lián)，通過(guò)以太網(wǎng)口接受網(wǎng)管工作站的管理，通過(guò)RS-232串口接受LCT的管理。具體的管理應(yīng)用功能完全符合YDN 037-1997的要求。
通過(guò)軟件選擇MAF模塊運(yùn)行于管理或代理模式。M/A軟件設(shè)計(jì)適用于各種管理層次。當(dāng)被指定為A時(shí)，它只收集、處理本NE中各MO的性能、告警/故障和狀態(tài)數(shù)據(jù)，接收和響應(yīng)從管理者來(lái)的與本NE有關(guān)的各種命令和操作；當(dāng)為M時(shí)，它除了代理本端的對(duì)象外，還要代理其管轄范圍內(nèi)的遠(yuǎn)端對(duì)象，其管理功能主要體現(xiàn)在對(duì)這些遠(yuǎn)端對(duì)象的維護(hù)上。
嵌入式管理應(yīng)用MAF系統(tǒng)框架如圖6和7所示。

結(jié)語(yǔ)
本文所討論的基于MPC860處理機(jī)的嵌入式Manager/Agent EMU的設(shè)計(jì)具有較高的網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)處理速度、強(qiáng)大的多通道處理能力、豐富健壯的聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、較完善的網(wǎng)管應(yīng)用解決方案的特點(diǎn)。本文的應(yīng)用以光傳輸網(wǎng)絡(luò)為例，但也適用于其它通信網(wǎng)絡(luò)，具有廣泛的應(yīng)用前景