微波传输设备的嵌入式监控系统设计与实现

唐 兴，徐 聪

（武汉邮电科学研究院，武汉,430070）

0 引言

微波传输设备多用于地形复杂的情景下，使用中派人维护设备非常不现实。为了能实现远程查询/设置设备参数，实时上报甚至解决设备故障，在设备中加入监控系统就显得十分必要。监控系统提供了友好的操作界面，可把微波通信设备接入以太网中，通过SNMP实现多台设备集中管理。

1 系统总述

微波传输设备包括IDU(室内单元)和ODU(室外单元)两部分，两套微波传输设备组成一跳，每跳设备间通过微波链路通信。IDU有业务接口和网管接口，业务接口可接入E1、SDH等数据，网管接口则与监控系统相连。监控系统位于IDU内，主要负责设备状态监控以及业务参数的查询和设置。

监控系统包括硬件和软件两部分。硬件以ARM为核心，利用ARM的多种接口交互数据。Linux为开源操作系统，支持TCP/IP协议和多任务，裁剪后的Linux体积极小且实时响应快，故本设计中以Linux系统为监控软件的运行平台。

2 硬件电路实现

系统硬件如图1所示。ARM选用ATMEL公司的AT91SAM9260，该CPU具有丰富的片上资源和接口。存储器包括1片NorFlash和2片SDRAM。NorFlash采用S29GL128S90TFI010,单片容量128Mbit，位宽为16bit。SDRAM为MT48LC16M16，单片容量128Mbit，位宽为16bit。两片SDRAM地址线共用，数据位扩展到32bit,总容量为256bit。

CPU通过MII(介质无关接口)外接以太网控制器88E6065B实现以太网数据的互联，88E6065B支持4个RJ45接口。温度传感器LM75B用于获取设备当前温度。实时时钟芯片ISL1208可提供实时时钟。温度传感器和实时时钟都通过I2C接口接入CPU，I2C工作于线与状态，故需要上拉。

CPU与各单盘通过SPI总线交互数据。由于单盘数量较多，在本设计中所有单盘共用SPI接口的CLK、MISO、MOSI信号线，各单盘上的CS脚分别与多个I/O脚相连。如图1所示，若CPU要对单盘_N进行SPI读/写操作，只要把CS_N脚拉低即可。另外，CPU跟ODU之间通过USART通信。

图1 硬件总框图

3 监控软件设计

3.1 软件总体设计

图2 软件设计总框图

从图2知，监控软件包括主控模块、Webserver模块和SNMP模块。主控模块通过操作总线控制和管理本端和对端单板，收集告警和性能等事件，实现设备参数采集和设备控制,并向上层提供查询接口。Webserver模块用于实现联网管理，用户在交换网中任意节点都可以web的形式对远程设备进行查询、设置等操作。SNMP模块可以把设备联入网管中心。由于Webserver跟SNMP都在网上有开源代码，故本文不作研究，下文将重点介绍主控模块。

3.2 主控模块

如图3所示，主控模块可分为应用层、逻辑层和设备层。应用层主要处理主控模块与外部模块的接口数据。逻辑层负责具体功能实现,同时向应用层提供查询设置接口。设备层通过ARM的SPI、USART等接口读写各业务模块中芯片的寄存器以实现参数设置/查询。

图3 主控模块分层图

告警管理模块根据告警策略完成对单盘告警状态查询、主动上报告警、告警消除等任务。告警管理的流程为：

(1)、检测告警条件。

(2)、如符合告警条件则设置告警状态标志AlmFlag=1，把告警信息上报至SNMP模块。在得到上层模块回应后本次告警上报结束，否则再上报。

(3)、告警条件不符则检测AlmFlag，若为0，程序跳转到步骤(1)。若为1，应解除告警并上报SNMP模块。在收到上层模块回应后本次上报结束，否则再上报。

(4)、把步骤(2)、(3)中的事件日志写到FLASH中，供以后查询。

本端系统管理模块的功能为：上电时完成所有业务盘初始化并注册业务盘信息，通过读取FLASH保存的配配置参数完成业务盘的配置。设备稳定运行后再根据用户在WebServer中进行的操作完成配置操作。

对端系统管理模块完成本端所有业务盘监控,实现业务盘的监控信息采集并将对端要查询的数据组帧发往对端，同时解析对端发过来的监控数据。监控数据与业务数据组帧一起通过微波链路进行传输。

4 系统功能测试

把电脑IP跟监控系统IP设置在同一网段，在浏览器输入预设IP，按回车后可出现如图9所示的WEB页面。页面左侧为功能选项，可选择IDU和ODU运行状态查看、查询/配置业务参数以及日志查看等功能。测试过程中，人为制造一些故障，如断开ODU、拔出某单盘等，监控系统都可检测到，并在WEB界面上显示出来。

5 结束语

本文设计了一种嵌入式监控系统，可用于微波传输设备的告警收集和上报、查询设备运行状态、查询/设置相关参数。本系统提高通信设备的可靠性，降低了维护成本。硬件设计以性能够用为准进行器件选型，能很好地控制成本和功耗。采用“自顶向下”的方法，对软件开发进度和功能完善都极有帮助。

[1]蒋宇,刘伯霆等.SNMP网络管理在电力SDH系统中的实现和应用[J],信息通信,2013,(01).

[2]刘长琴,刘昌智等.数字微波传输技术探讨[J],科技致富向导,2012,(30).

[3]周小波.嵌入式Linux操作系统及其应用研究[D].大连理工大学,2003.