網(wǎng)元管理系統中的嵌入式管理者/代理設計

摘    要：本文簡(jiǎn)要介紹了網(wǎng)元管理系統的系統結構和嵌入式系統的特點(diǎn)，著(zhù)重討論了用于網(wǎng)元管理系統的基于MPC860處理機的嵌入式管理者/代理設計。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)元管理系統；嵌入式系統；管理者；代理

引言
網(wǎng)絡(luò )管理系統(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 )管理系統的基礎，直接影響網(wǎng)管系統的功能、性能和穩定性。網(wǎng)元層實(shí)際上是網(wǎng)元管理系統的組成部分，內置于通信設備，一般采用嵌入式技術(shù)設計，本文稱(chēng)之為網(wǎng)元管理單元(EMU)。一個(gè)網(wǎng)絡(luò )管理系統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 )管理信息庫四部分。EMU承擔被管代理的作用。
本文簡(jiǎn)要介紹了EMS的系統結構和嵌入式系統，著(zhù)重討論了用于EMS的基于MPC860處理機的嵌入式管理者/代理(Manager/Agent)——EMU的設計。

EMS的功能模型
與EMS系統功能結構對應的物理結構如圖1所示。
以光傳輸設備和光接入設備為例，EMS系統可抽象為圖2所示的功能模型。
圖2中的EMU是內置于設備中的管理者/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)給相應的被管對象（MO)，同時(shí)它采集MO的數據發(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)分布式計算機網(wǎng)絡(luò )。為了實(shí)現分區管理和管理業(yè)務(wù)量的均衡，也要在這些EMU中設置若干管理者。所以某EMU相對于其它EMU而言，需要根據傳輸網(wǎng)絡(luò )拓樸，通過(guò)軟件靈活地設置為管理者或代理。從網(wǎng)元管理的角度，可將整個(gè)網(wǎng)絡(luò )拓撲抽象為如圖3所示的模型。圖中虛線(xiàn)框部分簡(jiǎn)要地表示了一個(gè)網(wǎng)型拓撲，也可以是星型、鏈型、樹(shù)型、網(wǎng)格型等各種網(wǎng)絡(luò )拓撲。本文重點(diǎn)討論的是內置于設備中的M/A(即EMU)的設計。

嵌入式系統
  典型的嵌入式系統構成包括硬件系統和軟件系統。
硬件系統由嵌入式處理器及各種外圍接口電路構成。嵌入式處理器部分是硬件電路的核心，主要分為四類(lèi)：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主要強調任務(wù)執行和切換的確定性，以適應工業(yè)應用的需要，同時(shí)由于RTOS提供了對硬件系統的高度抽象，上層所有的軟件開(kāi)發(fā)都與硬件細節無(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用軟件提供網(wǎng)絡(luò )服務(wù)，具有相對的獨立性，完成數據的傳輸、糾錯、網(wǎng)絡(luò )元素和拓樸的自種發(fā)現、路由的選擇和重構等功能?？梢圆捎肙SI TP4 協(xié)議,也可采用TCP/IP協(xié)議或其它網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。
針對特定的應用需求開(kāi)發(fā)的軟件運行于操作系統和網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧之上，完成嵌入式系統的主要功能，如命令的解析、數據的處理等。將嵌入式技術(shù)應用于EMS的M/A設計，為實(shí)現EMS的強大功能和高穩定性提供了基礎。

物理層設計
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：它主要負責完成初始化、執行應用代碼、存儲管理、智能通信。
2) 存儲子系統：它包括BOOTROM、SDRAM和FLASH。BOOTROOM用于存儲通用的啟動(dòng)引導程序BOOT，存儲網(wǎng)絡(luò )和節點(diǎn)的配置。FLASH用于存儲應用程序，支持軟件遠程下載。SDRAM作為緩存。
3) 通迅接口子系統：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，完成對異構總線(xiàn)設備的管理，比如對PDH設備的管理。MPC860T的SCC3口工作在HDLC方式，作為SVB總線(xiàn)，來(lái)管理本子框/子架內的所有MO。MPC 860T的SMC1口工作在UART方式，用于DEBUG口的調試；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口與數字測溫器件配合，用來(lái)控制設備風(fēng)扇的運轉。
4) PCI橋及多通道HDLC控制器子系統：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。

軟件設計
軟件構成
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，包括實(shí)時(shí)內核及用戶(hù)特定的BSP，它介于硬件系統及上層軟件之間，為所有的上層軟件提供一個(gè)多任務(wù)的實(shí)時(shí)操作系統環(huán)境及一整套API。VxWorks支持所選CPU MPC860的所有功能，包括片內數據及指令cache等，協(xié)議豐富、可擴展性強，具有豐富的系統功能，包括系統調用數量、調度策略和優(yōu)先級反轉防護等。此外，嵌入式Linux也是嵌入式開(kāi)發(fā)者的一個(gè)不錯選擇。
協(xié)議棧模塊
協(xié)議棧是本軟件的基本構件之一，其主要設計目標是：實(shí)現相關(guān)標準在網(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計思想， 為應用層軟件提供統一的API接口；采用標準的傳輸層協(xié)議，為應用層提供要求的傳輸服務(wù)；采用標準的路由協(xié)議，使網(wǎng)元能自動(dòng)適應網(wǎng)絡(luò )拓樸結構的變化。
協(xié)議棧模塊既可采用ITU-T建議的OSI協(xié)議棧，以實(shí)現與現有網(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(xiāo)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。
應用程序－MAF模塊的設計
MAF即管理應用功能模塊。以傳輸設備為例，MAF主要實(shí)現SDH網(wǎng)管系統所要求的各種M/A功能，例如配置管理、故障管理、性能管理等。對內實(shí)現對所有MO的管理，對外通過(guò)DCC信道實(shí)現與其他網(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。具體的管理應用功能完全符合YDN 037-1997的要求。
通過(guò)軟件選擇MAF模塊運行于管理或代理模式。M/A軟件設計適用于各種管理層次。當被指定為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)數據，接收和響應從管理者來(lái)的與本NE有關(guān)的各種命令和操作；當為M時(shí)，它除了代理本端的對象外，還要代理其管轄范圍內的遠端對象，其管理功能主要體現在對這些遠端對象的維護上。
嵌入式管理應用MAF系統框架如圖6和7所示。 

結語(yǔ)
本文所討論的基于MPC860處理機的嵌入式Manager/Agent EMU的設計具有較高的網(wǎng)元節點(diǎn)處理速度、強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)管應用解決方案的特點(diǎn)。本文的應用以光傳輸網(wǎng)絡(luò )為例，但也適用于其它通信網(wǎng)絡(luò )，具有廣泛的應用前景?！?/P>

參考文獻：
1.ITU-T Rec. M.3010(02/2000) Principles for a telecommunications management network
2.YDN 037_1997  同步數字體系（SDH)管理網(wǎng)管理功能、ECC和Q3接口協(xié)議棧規范（暫行規定)