基于CIM 模型的业务链路拓扑展示系统设计

杨维，吴佐平，武亚光，王锦志，于喻

（1.国家电网有限公司客户服务中心，天津 300300；2.北京中电普华信息技术有限公司，北京 100085；3.国家电网有限公司，北京 100031）

近几年来，随着网络信息化的快速发展，网络信息应用逐渐趋于智能化，业务链路拓扑随着智能化的发展逐渐被广泛应用[1-3]。业务链路拓扑是网络信息的中心，它管理着大量的网络拓扑与多种业务，是网络拓扑系统正常工作的基础与关键[4]。

伴随着网络业务与链路拓扑关系的紧密发展，网络业务拓扑管理的各种业务分布较广泛且种类较多，业务链路拓扑种类越多，拓扑展示系统越安全、稳定，一旦网络系统出现业务故障，就会导致网络拓扑能量系统的应用程序出现管理问题[5]。目前，拓扑软件开发商逐渐提升对于网络信息系统模型的认识，对于调度软件中的业务链路拓扑，可以将无线网络接线系统处理成当前应用软件所用的模式，从而形成全新的业务展示形式，传统的业务拓扑主要应用了广度优先的搜索方式，这种搜索方式存在一定的缺点，即搜索返回步骤多，导致业务拓扑不断重复，工作效率低[6-8]。

为了解决上述问题，该文设计了一种基于CIM模型的业务链路拓扑展示系统，采用CIM 模型可以顺利实现业务链路拓扑的一次性搜索，以此完成展示系统之间的网络信息交互。

1 系统硬件设计

基于CIM 模型的业务链路拓扑展示系统硬件结构如图1 所示。

图1 基于CIM模型的业务链路拓扑展示系统硬件结构

1.1 转换器设计

在基于CIM 模型的业务链路拓扑展示系统中，涉及业务拓扑与网络链路拓扑的转换，所以系统的转换器不需要较多的I/O接口。该转换芯片的芯片选用SD公司生产的SDC2863转换芯片，该转换芯片具有8个输入端，转换速度较快且稳定性较高，价格较低[9-10]。采用10 bit 分辨率串行转换方式，逐次逼近式完成系统的转换，因为转换器的芯片采用并行输出结构，所以可以节约较多的I/O 接口。转换器在所在的工作温度范围区间可以节省10 s 的转换时间，其具有8 个变量输入通道，采用4 路外放内环测试方式[11]。转换器的采样频率为48 ks/s，线性误差控制在0.1%以内。在A/D 转换结束后，模拟输出通道关闭，变量输入通道采用单极性输出模式，转换器可编程逻辑芯片与内置单片机，I/O 接口可以传输多个输出数据，转换芯片的引脚采用逐次排列方式，模拟输入接口与转换芯片连接，串行信息输出端与时钟输入端相连，外设的串行接口内设数据输入接口，正基准电流接口与负基准电流接口依次设置。转换器电路图如图2 所示。

图2 转换器电路图

1.2 采集器设计

采集器芯片选用TI 公司生产的STE6429 采集芯片，该芯片具备8 路差动输入，吞吐量为125 ks/s，串行输出电压控制在1.8～3.3 V，功耗较低，在传输数据运行时只需要消耗较少的能源[12-14]。该采集芯片在数据进行全速传输时能够提供较高的线性失真与低噪声，采集芯片具有6 个管脚，高电平采用模拟数据输入，在省电模式下采用串行数据输出，低电平用于输出转换器采用A/D 方式转换完成的数据，采集信号锁是传输数据与定时器设定的信号。

采集器的采集芯片分辨率为8 位，采样率最高可达125 ks/s，采集器正常工作时采集芯片消耗的功耗为10 mW。采集芯片的信噪比设置为120 dB，在全电压范围内，具有24 位无失真失码，电流等级可以为高或低等级，最低的信噪比为20 dB[15]。采集芯片的I/O 管脚可直接接地，采集器的内置管脚设置为8 根，用于数据的采集、输入与输出。

1.3 微处理器设计

该文设计的微处理器采用16 位嵌入式结构，这种结构以处理器的外设分线作为系统的总线，微处理器的芯片选用三星公司最新推出的SD 系列处理芯片SD8236，该芯片处理数据的性能较好、价格较低，节约了系统硬件的成本[16]。该芯片具有16 位指令，数据宽度为8 位，微处理器采用6 级总分线结构，具有128 个16 位通用寄存器器件，6 个圆形结构重叠窗口，处理器内部设有专用的存储器管理部件、16 位全相连的高低电平。微处理器结构如图3 所示。

图3 微处理器结构

外部设有与存储器相连的I/O 接口，微处理器片上的高缓用来分离采集器采集的数据宽度，并下达指令高缓，具有16 个字节，2 路与4 路接口相连，微处理器的8 字节数据宽度与16 字节指令数据宽度进行交互，6 路输入输出缓冲器采用通写式配置策略，总线结构性能较强。同时，外部设有电源中断管理部件，在正常工作时可支持向量中断与电平触发，微处理器的片上外围设备设有看门狗、外设串行通信接口与通道，处理器的定时器用于设置计数器单元[17]。

1.4 存储器设计

为了提高该文设计的存储器的通用性，采用SIMENS 公司生产的SI 系列芯片SIC3985 作为控制芯片。该芯片具有6 通道的存储转换设备，用来提高存储器的存储性能。存储器内部设置了8 路采集卡，该采集卡可有效滤除电路与四阶抗混叠滤波器中的干扰信号，且存储器的存储芯片价格较低，可以提供10 万个存储的混叠门数。存储器具有280 kB的存储容量，该存储器的特点是配置较为灵活、功耗较低。存储器结构如图4 所示。

图4 存储器结构

根据图4 可知，存储器满足了大容量存储的需求，在存储信号数据传输过程中，8 路模拟信号从存储器的输入接口接入，经过8 路信号的调理作用后，实现模拟信号数据的转换、编帧以及存储。由于存储器的通道数较多且采样精度较高，需要提高存储器外围电路的集成度，存储器可以16 通道同步进行信号模拟采样，存储双极性信号数据并输入模拟信号，产生2 MΩ的完全输入电路阻抗，采样频率最高可达400 ks/s，采样完成后可进行实时存储。

2 系统软件设计

CIM 是公用信息模型的简称，它定义了网络拓扑模型与其之间的联系，给出了网络业务的准确含义，在业务链路拓扑展示系统设计中应用CIM 模型，可以实现展示系统业务链路拓扑的信息交互，提高基于CIM 模型的业务链路拓扑展示系统的通用性和适应性。建立相应的业务链路拓扑网络，链路拓扑分析可以采用网络对象技术，这种技术不需要关注网络设备的具体类型和属性，只处理网络设备的子模型即可。链路拓扑原有的网络拓扑根据网络设备的继承关系仍然可以正常运行，这时，业务链路拓扑分析的可扩展性与适应性都得到了一定的提高。CIM 中定义了网络连接点模型，用来测量网络拓扑的业务链路量测点，该文采用CIM 模型，利用网络数据库业务种类与网络拓扑之间的联系，提高展示系统处理复杂业务链路拓扑的能力，以此提高展示系统的稳定性与可靠性。

基于CIM 模型的业务链路拓扑展示系统软件工作流程如图5 所示。

图5 基于CIM模型的业务链路拓扑展示系统软件工作流程

首先网络用户打开业务链路拓扑页面，网络用户选择需要的拓扑类型，根据已经选择的拓扑类型，在业务链路拓扑页面的网页链接上搜索链路拓扑ID、业务链路拓扑种类以及网络拓扑加载器的具体路径等。

在网络服务器接收网络用户的各类请求消息后，根据动作名从网络加载器中获取业务链路拓扑模型，业务链路拓扑加载器根据服务器接收到的用户请求获取链路拓扑的详细ID 以及网络拓扑加载器对象等，对业务链路拓扑种类进行初始化操作，加载网络拓扑的具体规格和型号参数。

最后将业务链路拓扑种类消息封装起来，根据网络用户的响应消息加载业务链路拓扑模型数据，通过网页链接页面发送至浏览器，浏览器对业务链路拓扑种类进行详细地分析，将链路拓扑参数、网络节点以及业务链路种类进行分类。在基于CIM 模型的业务链路拓扑展示系统中，业务链路拓扑加载器从网络用户数据库中获取网络用户类型。当网络用户查看自己的相关权限时，网络链路拓扑加入CIM模型参数按键，这时网络用户可以随时查看业务链路拓扑种类以及相关数据参数，并有权更改网络拓扑加载器以及业务链路拓扑参数、拓扑节点与加载链路。

3 实验研究

为了验证该文提出的基于CIM 模型的业务链路拓扑展示系统的有效性，与传统的基于数据挖掘的业务链路拓扑展示系统、基于信息分析的业务链路拓扑展示系统进行对比实验，得到的展示工作耗时实验结果如表1 所示。

表1 展示工作耗时实验结果

展示数据量实验结果如表2 所示。

表2 展示数据量实验结果

从表1 与表2 所示的实验结果中可以看出，所设计的展示系统可以在较短的时间内展示更多的数据量。因为该文设计的基于CIM 模型的业务链路拓扑展示系统能够顺利完成网络信息与业务链路拓扑之间的交换，使业务链路拓扑的分类更详细、具体，网络用户根据自己的拓扑需求可以随时向网络服务器发送请求，提高了业务链路拓扑展示系统的通用性与可扩展性。采用CIM 模型建立的网络业务链路拓扑结构，与传统的网络拓扑结构相比更加复杂，但采用了CIM 模型，使业务链路拓扑展示系统更加方便的处理大量网络用户的各类请求，而不需要采用广度优先的搜索方案，就可以从网络的首页一次性浏览至需要的网络界面，不经过繁琐的搜索环节与回溯，从而提高了业务链路拓扑展示系统的稳定性。在网络界面设置用户访问级别，规范了网络用户查看的权限，网络管理员拥有业务链路拓扑管理权限，网络用户不可以随意修改链路拓扑内容，这一设计提高了业务链路拓扑展示系统的安全性。传统的网络拓扑搜索方式需要不断地进行回溯以及重复搜索，网络设备与网络页面的节点会出现不同程度的卡顿，搜索效率比较低，而该文设计的基于CIM 模型的业务链路拓扑展示系统，浏览的每一个网络界面在搜索的最后都可以被访问到，使网络拓扑更加完整，简化了展示系统网络业务链路拓扑的结构，使业务链路拓扑可以快速、准确地将大量的业务链路拓扑进行系统的分类，有效地避免了网络用户的重复搜索，提高了搜索的效率，完善了业务链路拓扑的功能，带给网络用户全新的业务链路拓扑体验效果，提高了展示系统的灵活性，使业务链路拓扑不再过渡依赖传统网络拓扑的管理，展示系统浏览器消耗的功耗较低，使该文设计的基于CIM 模型的业务链路拓扑展示系统具有更高的实用价值。

4 结束语

该文采用CIM 模型技术，设计了业务链路拓扑展示系统，详细设计了展示系统的硬件与软件，构造了硬软件协同工作的环境，硬件的设计提高了展示系统的可操作性与可靠性，解决了传统网络拓扑需要重复搜索的问题，搜索业务链路拓扑不再需要回溯，提高了网络业务链路拓扑搜索的效率，提高了展示系统搜索链路拓扑的速度。采用网络面向拓扑的设计方式，业务链路拓扑不再只针对某一种业务链路拓扑，提高了展示系统的适应性、稳定性和灵活性。