摘  要： 基于循環(huán)上報(bào)和主動查詢相結(jié)合的機(jī)制，設(shè)計(jì)了數(shù)字光纖直放站中RU的告警信息同步機(jī)制及具體方案，并且搭載嵌入式VxWorks操作系統(tǒng)，給出了具體的代碼實(shí)現(xiàn)。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)功能完善，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)，大大提高了數(shù)字光纖直放站的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)也非常利于對設(shè)備的維護(hù)。

　　關(guān)鍵詞： 數(shù)字光纖直放站；VxWorks操作系統(tǒng)；循環(huán)上報(bào)；告警信息同步

0 引言

　　鐵道通信網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字光纖直放站是一種分布于鐵道沿線為鐵路系統(tǒng)內(nèi)部的通信、調(diào)度等工作服務(wù)的無線信號中繼設(shè)備，由近端機(jī)和遠(yuǎn)端機(jī)（Remote Unit，RU）組成[1]。圖1為數(shù)字光纖直放站結(jié)構(gòu)框圖，近端機(jī)和遠(yuǎn)端機(jī)按照鏈形組網(wǎng)方式進(jìn)行連接。近端機(jī)由兩塊時(shí)間分布控制單元（Time Distributed Master Unit，TDMU）及射頻設(shè)備組成。遠(yuǎn)端機(jī)由兩塊數(shù)字處理板（Digital Processing Board，DPB）和射頻設(shè)備組成，兩塊DPB之間通過RS232總線通信。遠(yuǎn)端機(jī)的兩塊DPB按照主備用模式工作，主DPB處于工作狀態(tài)，備DPB處于關(guān)閉備份狀態(tài)。在主DPB出現(xiàn)故障時(shí)，主DPB根據(jù)故障類型通過RS232總線開啟備DPB的功能開關(guān)或執(zhí)行相應(yīng)配置，完成主備用的功能切換[2-4]。

　　RU告警信息的同步有兩層含義：其一，RU與網(wǎng)管中心告警信息的同步；其二，RU兩塊DPB之間告警信息的同步。

　　實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)RU的兩塊DPB上報(bào)的告警信息不一致時(shí)，導(dǎo)致網(wǎng)管中心對兩塊DPB的狀況做了錯(cuò)誤的判斷，誤將正常工作的DPB判斷為故障DPB，為維修人員的工作帶來了麻煩。

　　針對RU告警信息的同步問題，通過對數(shù)字光纖直放站告警管理功能的深入研究，本文提出在RU與網(wǎng)管中心之間以及在RU的兩塊DPB之間分別采用循環(huán)上報(bào)機(jī)制[5-7]和主動發(fā)送與查詢相結(jié)合機(jī)制的實(shí)現(xiàn)方案，同時(shí)搭載嵌入式VxWorks操作系統(tǒng)，給出了具體的代碼實(shí)現(xiàn)。

1 RU告警信息同步的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　1.1 RU告警信息同步的實(shí)現(xiàn)過程

　　圖2為告警信息同步方案邏輯框圖，告警信息同步方案涉及3個(gè)部分：網(wǎng)管中心、告警同步單元和告警處理單元。告警信息同步的實(shí)現(xiàn)過程為：主DPB告警檢測模塊檢測各個(gè)告警的狀態(tài)，檢測出告警狀態(tài)發(fā)生改變的告警項(xiàng)。告警屏蔽模塊首先根據(jù)告警項(xiàng)之間的優(yōu)先級關(guān)系對這些告警項(xiàng)進(jìn)行屏蔽處理，高優(yōu)先級的告警項(xiàng)優(yōu)先上報(bào)，低優(yōu)先級的告警項(xiàng)待高優(yōu)先級的告警項(xiàng)恢復(fù)正常后再進(jìn)行上報(bào)；然后將告警項(xiàng)的告警狀態(tài)上報(bào)給各個(gè)模塊或者單元。一方面，主DPB將告警狀態(tài)上報(bào)給網(wǎng)管中心；另一方面，主DPB將告警狀態(tài)通知主DPB告警處理單元，主DPB告警處理單元收到信息后進(jìn)行應(yīng)急處理。同時(shí)，主DPB將告警狀態(tài)通過RS232總線告知備DPB，備DPB收到信息后，通過告警信息解析模塊解析信息。一方面，備DPB將告警狀態(tài)上報(bào)給網(wǎng)管中心；另一方面，備DPB將告警狀態(tài)告知備DPB告警處理單元，備DPB告警處理單元收到信息后進(jìn)行應(yīng)急處理。

　　1.2 備DPB通知模塊與主DPB告警解析模塊的信息交互

　　圖3為備DPB通知模塊與主DPB告警解析模塊的信息交互示意圖。初始上電時(shí)，首先判斷DPB的工作狀態(tài)。若DPB為主DPB，判斷告警項(xiàng)的告警狀態(tài)，如果告警狀態(tài)發(fā)生改變，將告警狀態(tài)發(fā)送給備DPB的主DPB告警信息解析模塊。若收不到備DPB的告警回復(fù)信息，則下次繼續(xù)發(fā)送；若收到備DPB的告警回復(fù)，停止發(fā)送。初始上電時(shí)，若DPB為備DPB，則向主DPB發(fā)同步信息包，主動查詢主DPB共享告警項(xiàng)的告警狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)初始上電時(shí)兩塊DPB告警信息的同步。此后備DPB通過主DPB告警信息解析模塊解析主DPB傳來的告警信息，實(shí)現(xiàn)兩塊DPB告警信息的同步。

　　1.3 DPB與網(wǎng)管中心的信息交互

　　圖4為DPB與網(wǎng)管中心的信息交互示意圖。若DPB告警狀態(tài)發(fā)生改變，則DPB將告警狀態(tài)上報(bào)給網(wǎng)管中心。若DPB規(guī)定時(shí)間內(nèi)收到網(wǎng)管中心的告警響應(yīng)信息，則改變告警項(xiàng)的同步狀態(tài)，停止上報(bào)。若沒有收到網(wǎng)管中心的告警響應(yīng)消息，則按照告警重發(fā)處理機(jī)制繼續(xù)上報(bào)告警消息。

　　告警重發(fā)處理過程如圖5所示。DPB上報(bào)告警信息后，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)如果收到網(wǎng)管中心的告警確認(rèn)，則表明本次告警信息上報(bào)成功，停止上報(bào)；如果沒有收到網(wǎng)管中心的告警確認(rèn)，則表明本次告警信息上報(bào)失敗，DPB繼續(xù)上報(bào)告警。如果連續(xù)3次告警信息上報(bào)失敗，DPB停止上報(bào)，在間隔一個(gè)規(guī)定的時(shí)間后繼續(xù)上報(bào)告警；如果再連續(xù)3次失敗，則在間隔一個(gè)規(guī)定的時(shí)間后繼續(xù)。如此循環(huán)上報(bào)，直至收到網(wǎng)管中心的告警響應(yīng)[8]。

　　告警重發(fā)特殊情況處理如下：在循環(huán)上報(bào)告警過程中產(chǎn)生了新的告警，則新的告警信息與原來沒有確認(rèn)的告警信息一起上報(bào)，原來已確認(rèn)的告警信息不上報(bào)，循環(huán)重新開始[9]。

2 RU告警信息同步的軟件實(shí)現(xiàn)

　　數(shù)字光纖直放站選擇性能穩(wěn)定、功耗低的ARM7微處理器作為主控制器，搭載VxWorks操作系統(tǒng)[10-12]來完成軟件架構(gòu)的搭建。

　　雖然告警同步實(shí)現(xiàn)過程的軟件平臺已經(jīng)確定，但如何實(shí)現(xiàn)告警項(xiàng)的管理仍然很棘手。對于每個(gè)告警項(xiàng)而言，告警項(xiàng)的要素很多，要素之間不是簡單地羅列而是有著某種邏輯關(guān)系。如何實(shí)現(xiàn)告警檢測時(shí)間的管理，如何實(shí)現(xiàn)循環(huán)上報(bào)中時(shí)間的管理，在上報(bào)過程中如何實(shí)現(xiàn)新舊告警的邏輯關(guān)系等，這些都是需要考慮的問題。

　　基于以上問題，本文采用單個(gè)結(jié)構(gòu)體及結(jié)構(gòu)體數(shù)組來實(shí)現(xiàn)對告警項(xiàng)各個(gè)要素的管理。告警信息管理結(jié)構(gòu)體和告警上報(bào)控制結(jié)構(gòu)體如下。其中，成員AlmTimersCnt為告警檢測總時(shí)間計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)了告警項(xiàng)檢測時(shí)間的管理；告警上報(bào)控制結(jié)構(gòu)體中的成員NextSendTime為告警項(xiàng)下次上報(bào)的時(shí)間，用來實(shí)現(xiàn)循環(huán)上報(bào)中時(shí)間的管理；成員AlmRptTryCnt為告警項(xiàng)上報(bào)總次數(shù)，與成員NextSendTime一起來實(shí)現(xiàn)新舊告警項(xiàng)上報(bào)的邏輯關(guān)系。

　　告警信息管理結(jié)構(gòu)體組成成員：

　　typedef struct alarm_info

　　{

　　UINT8 AlmIndex；/*告警項(xiàng)的索引號*/

　　UINT8 AlarmEna；/*告警項(xiàng)的使能開關(guān)*/

　　UINT8 CurAlmState；/*告警項(xiàng)的當(dāng)前狀態(tài)*/

　　UINT8 SyncAlmState；/*告警項(xiàng)網(wǎng)管中心的同步狀態(tài)*/

　　UINT8 Rs232SyncAlmState；/*告警項(xiàng)鄰板的同步狀態(tài)*/

　　UINT8 AlmProSyncState；/*告警處理單元的同步狀態(tài)*/

　　UINT8 AlmRptState；/*告警項(xiàng)的上報(bào)狀態(tài)*/

　　UINT8（*IsAlmRaise）（void）；/*告警項(xiàng)檢測函數(shù)的地址*/

　　UINT32 AlmRaiseCnt；/*告警項(xiàng)異常次數(shù)計(jì)數(shù)器*/

　　UINT32 AlmIdleCnt；/*告警項(xiàng)正常次數(shù)計(jì)數(shù)器*/

　　UINT32 AlmTimersCnt；/*告警項(xiàng)檢測總時(shí)間計(jì)數(shù)器*/

　　}

　　告警上報(bào)控制結(jié)構(gòu)體組成成員：

　　typedef struct alarm_rpt_ctrl

　　{

　　UINT32 NextSendTime；/*告警項(xiàng)下次上報(bào)的時(shí)間*/

　　UINT32 AlmRptTryCnt；/*告警項(xiàng)上報(bào)的次數(shù)*/

　　}

　　告警信息同步過程的關(guān)鍵代碼如下。其中，AlmRaiseCheck函數(shù)為告警檢測模塊的代碼實(shí)現(xiàn)，AlmMaskCheck函數(shù)為告警屏蔽模塊的代碼實(shí)現(xiàn)，AlmRptCheck函數(shù)為網(wǎng)管中心上報(bào)模塊的代碼實(shí)現(xiàn)，AlmProRptCheck函數(shù)為告警處理單元通知模塊的代碼實(shí)現(xiàn)，AlarmSync函數(shù)為備DPB告警通知模塊與主DPB告警信息解析模塊信息交互的代碼實(shí)現(xiàn)。

　　LOCAL void AlarmManTask（void）

　　{

　　UINT8 AlmProTimer=0；

　　wdStart（SampleTimerId，（int）AlmSampleTime，

　?。‵UNCPTR）AlmSampleTimer，0）；

　　AlmResetRptTimer（）；

　　while（1）{

　　semTake（semAlmSampleT，WAIT_FOREVER）；

　　AlmRaiseCheck（）；

　　AlmMaskCheck（）；

　　AlmRptCheck（）；

　　if（（（AlmProFlag==0）&&（AlmProTimer++>8））||

　　（AlmProFlag==1））{

　　AlmProRptCheck（）；

　　AlmProTimer=0；

　　AlmProFlag=1；

　　}

　　AlarmSync（）；

　　taskDelay（5）；

　　}

　　printf（"!!!Exit AlarmManTask...Error，errno=0x%08X\n"，

　　errnoGet（））；

　　return；

　　}

3 告警信息同步實(shí)現(xiàn)過程的測試與結(jié)果

　　測試平臺分為硬件平臺與軟件平臺。硬件平臺為PC、調(diào)試串口和數(shù)字光纖直放站；軟件平臺為串口超級終端軟件和網(wǎng)管中心的網(wǎng)管軟件。圖6為串口的超級終端信息打印圖，主DPB檢測到告警狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，將告警項(xiàng)的狀態(tài)信息按照圖中的組包格式發(fā)送給備DPB，主DPB收到告警響應(yīng)消息后停止發(fā)送。圖7為網(wǎng)管中心告警監(jiān)控界面，其中紅色按鈕表示告警項(xiàng)產(chǎn)生告警，綠色按鈕表示告警項(xiàng)告警恢復(fù)。

　　告警信息同步過程的測試分為三個(gè)層次：告警檢測的測試、備DPB通知模塊與主DPB告警解析模塊的信息交互的測試和DPB與網(wǎng)管中心的信息交互測試[5-7]。測試時(shí)，數(shù)字光纖直放站按照圖1所示連接方式組網(wǎng)。告警檢測環(huán)節(jié)主要測試告警項(xiàng)是否產(chǎn)生誤告警及非法告警，采用參考文獻(xiàn)[6]中遍歷的方法進(jìn)行測試。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，沒有產(chǎn)生誤告警及非法告警。另外兩種測試采取手動制造告警的方式進(jìn)行驗(yàn)證，測試中以電源1故障告警和輸入電壓過壓告警為例進(jìn)行說明。

　　首先，手動制造電源1故障告警、輸入電壓過壓告警，主DPB按照圖6所示格式組包，串口打印出主備DPB間的信息交互過程；同時(shí)網(wǎng)管中心收到了兩塊DPB上報(bào)的告警數(shù)據(jù)，電源1故障告警及輸入電壓過壓告警燈變?yōu)榧t色。然后，手動制造電源1故障告警恢復(fù)、輸入電壓過壓告警恢復(fù)，主DPB按照圖6所示格式組包，串口打印出主備DPB間的信息交互過程，同時(shí)網(wǎng)管中心收到了兩塊DPB上報(bào)的告警恢復(fù)數(shù)據(jù)，電源1故障告警及輸入電壓過壓告警燈變?yōu)榫G色。

4 結(jié)論

　　本文設(shè)計(jì)了RU告警信息的同步實(shí)現(xiàn)方案，在射頻設(shè)備或者DPB出現(xiàn)故障時(shí)，該方案既可以及時(shí)將告警狀態(tài)上報(bào)給網(wǎng)管中心，利于設(shè)備的維護(hù)；又可以在維修人員未到達(dá)前，對相關(guān)硬件進(jìn)行調(diào)整，保證信號的可靠傳輸。該方案提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與健壯性。通過測試驗(yàn)證了該方案的可行性，可適用于安全性較高的領(lǐng)域。

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