網(wǎng)元管理系統(tǒng)中的嵌入式管理者/代理設計

摘    要：本文簡要介紹了網(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，著重討論了用于網(wǎng)元管理系統(tǒng)的基于MPC860處理機的嵌入式管理者/代理設計。
關鍵詞：網(wǎng)元管理系統(tǒng)；嵌入式系統(tǒng)；管理者；代理

引言
網(wǎng)絡管理系統(tǒng)(EMS)就管理的層次而言，可分為業(yè)務管理層、網(wǎng)絡管理層、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)絡管理系統(tǒng)的基礎，直接影響網(wǎng)管系統(tǒng)的功能、性能和穩(wěn)定性。網(wǎng)元層實際上是網(wǎng)元管理系統(tǒng)的組成部分，內(nèi)置于通信設備，一般采用嵌入式技術設計，本文稱之為網(wǎng)元管理單元(EMU)。一個網(wǎng)絡管理系統(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)絡管理信息庫四部分。EMU承擔被管代理的作用。
本文簡要介紹了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(tǒng)功能結(jié)構(gòu)對應的物理結(jié)構(gòu)如圖1所示。
以光傳輸設備和光接入設備為例，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)，同時它采集MO的數(shù)據(jù)發(fā)給網(wǎng)管工作站。EMU可以通過以太網(wǎng)物理接口與網(wǎng)管工作站連接，也可以通過RS-232物理接口與本地維護終端連接。EMU還通過SDH的嵌入式通道ECC與網(wǎng)絡上的其它站點的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。在一個傳輸網(wǎng)絡中，各EMU通過ECC組成了一個分布式計算機網(wǎng)絡。為了實現(xiàn)分區(qū)管理和管理業(yè)務量的均衡，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(jù)傳輸網(wǎng)絡拓樸，通過軟件靈活地設置為管理者或代理。從網(wǎng)元管理的角度，可將整個網(wǎng)絡拓撲抽象為如圖3所示的模型。圖中虛線框部分簡要地表示了一個網(wǎng)型拓撲，也可以是星型、鏈型、樹型、網(wǎng)格型等各種網(wǎng)絡拓撲。本文重點討論的是內(nèi)置于設備中的M/A(即EMU)的設計。

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主要強調(diào)任務執(zhí)行和切換的確定性，以適應工業(yè)應用的需要，同時由于RTOS提供了對硬件系統(tǒng)的高度抽象，上層所有的軟件開發(fā)都與硬件細節(jié)無關，從而大大提高了軟件的可移植性，加快開發(fā)速度。
網(wǎng)絡協(xié)議軟件為更高層的應用軟件提供網(wǎng)絡服務，具有相對的獨立性，完成數(shù)據(jù)的傳輸、糾錯、網(wǎng)絡元素和拓樸的自種發(fā)現(xiàn)、路由的選擇和重構(gòu)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)絡協(xié)議。
針對特定的應用需求開發(fā)的軟件運行于操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡協(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。將嵌入式技術應用于EMS的M/A設計，為實現(xiàn)EMS的強大功能和高穩(wěn)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(tǒng)：它主要負責完成初始化、執(zhí)行應用代碼、存儲管理、智能通信。
2) 存儲子系統(tǒng)：它包括BOOTROM、SDRAM和FLASH。BOOTROOM用于存儲通用的啟動引導程序BOOT，存儲網(wǎng)絡和節(jié)點的配置。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(tǒng)：MPC860T的SCC1口工作于以太網(wǎng)方式，經(jīng)過接口變換后，作為程序下載口。MPC860T的SCC2口用作MBUS口，完成對異構(gòu)總線設備的管理，比如對PDH設備的管理。MPC860T的SCC3口工作在HDLC方式，作為SVB總線，來管理本子框/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)過接口變換后，可接網(wǎng)管工作站。MPC860T的SPI口與數(shù)字測溫器件配合，用來控制設備風扇的運轉(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，比如可以用于與來自多個光方向的DCCR和DCCM通迅。

軟件設計
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模塊是整個軟件的基礎，包括實時內(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多任務的實時操作系統(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、可擴展性強，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)先級反轉(zhuǎn)防護等。此外，嵌入式Linux也是嵌入式開發(fā)者的一個不錯選擇。
協(xié)議棧模塊
協(xié)議棧是本軟件的基本構(gòu)件之一，其主要設計目標是：實現(xiàn)相關標準在網(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(tǒng)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；采用標準的路由協(xié)議，使網(wǎng)元能自動適應網(wǎng)絡拓樸結(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，OSI協(xié)議有良好的QoS性能，而IP協(xié)議棧自身的開銷比較小。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。對內(nèi)實現(xiàn)對所有MO的管理，對外通過DCC信道實現(xiàn)與其他網(wǎng)元的互聯(lián)，通過以太網(wǎng)口接受網(wǎng)管工作站的管理，通過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，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)，接收和響應從管理者來的與本NE有關的各種命令和操作；當為M時，它除了代理本端的對象外，還要代理其管轄范圍內(nèi)的遠端對象，其管理功能主要體現(xiàn)在對這些遠端對象的維護上。
嵌入式管理應用MAF系統(tǒng)框架如圖6和7所示。 

結(jié)語
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(jié)點處理速度、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。本文的應用以光傳輸網(wǎng)絡為例，但也適用于其它通信網(wǎng)絡，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(shù)字體系（SDH)管理網(wǎng)管理功能、ECC和Q3接口協(xié)議棧規(guī)范（暫行規(guī)定)