光传输设备上网元控制软件系统研究

论文摘要

随着通信业务的不断发展,SDH光通信网络作为核心网,其应用需求不断增加,SDH通信设备正在向着高速、大容量、高可靠性和低成本等方向发展,其中网元控制软件(NCP)作为核心控制代理软件,起着承上启下的枢纽作用,NCP的性能决定了整个SDH系统的性能。但是以往NCP软件体系框架松散,不符合OOP原则,并发处理性能、可维护性和可扩展性很差,导致新产品开发进度缓慢、旧产品维护成本高。本课题来源于中兴通讯股份有限公司(深圳)下一代增强型光传输设备PATH4系列产品项目。针对PATH4系列光传输设备传输速度更高、传输容量更大等新需求以及以往NCP软件中存在的问题,重新架构NCP软件,实现NCP软件的平台化、分层化,数据报文采用易扩展的TLV结构,提供最小的平台系统内核以及二次开发接口,增强软件的并发处理性能,提高新产品开发效率和降低维护成本。本文完成了以下研究工作:①分析了SDH光传输设备在国内外的应用现状,指出了当前网元控制软件存在的问题。②研究了SDH光传输设备NCP软件相关理论和技术,研究了网元控制软件系统接口。分析比较了多线程流水线调度机制和异步多线程并发调度机制的特点和应用场合。③设计了SDH光传输设备上网元控制平台软件的架构,建立了采用3G OSS封装的轻量级Job来取代任务作为最小调度单位,结合多线程异步并发机制来构建NCP消息处理调度框架以增强多任务并发处理性能;使用TLV结构定义命令报文,支持可变长数据,提高数据库存储空间利用率,具有很强的灵活性与可扩展性。④设计并实现了光传输设备网元控制软件,包括调度模块、适配器模块、配置模块、主控板模块、单板自动发现模块、初始化模块、时隙模块、开销交叉模块等。⑤完成了网元控制软件系统的PC模拟测试和实际设备测试;网元控制软件与PATH4系列产品中5800设备单板软件的联调测试和T3网管与网元控制软件之间的联调测试,验证了设计的合理性和可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景与研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本章小结
• 2 网元控制软件系统关键技术研究
• 2.1 同步数字体系（SDH）
• 2.1.1 SDH 的优点
• 2.1.2 SDH 系统软件结构
• 2.1.3 SDH 物理设备组成
• 2.2 网元控制软件系统接口
• 2.2.1 Qx 接口
• 2.2.2 S 接口
• 2.2.3 ECC 接口
• 2.3 光传输设备嵌入式技术
• 2.3.1 嵌入式处理器 PowerPC
• 2.3.2 嵌入式操作系统 VxWorks
• 2.4 网元控制软件系统的调度机制
• 2.4.1 嵌入式轻量级多任务处理机制
• 2.4.2 异步多线程并发处理机制
• 2.4.3 网元控制软件多任务并发调度机制
• 2.5 TLV 报文数据处理机制
• 2.5.1 TLV 结构定义
• 2.5.2 TLV 报文编解码
• 2.5.3 TLV 对象的压缩、解压缩
• 2.5.4 数据库索引生成
• 2.6 本章小结
• 3 SDH 光传输设备网元控制软件系统的分析与设计
• 3.1 系统需求分析
• 3.1.1 功能需求
• 3.1.2 非功能需求
• 3.2 系统设计
• 3.2.1 模块间接口设计
• 3.2.2 设置命令处理流程
• 3.2.3 查询命令处理流程
• 3.3 系统架构
• 3.3.1 操作系统层
• 3.3.2 操作系统支持层
• 3.3.3 平台服务层
• 3.3.4 应用支撑层
• 3.3.5 平台应用层
• 3.3.6 二次开发层
• 3.4 系统功能模块
• 3.4.1 调度模块的设计
• 3.4.2 系统初始化模块的设计
• 3.4.3 应答模块的设计
• 3.4.4 二次开发模块的设计
• 3.5 本章小结
• 4 SDH 光传输设备网元控制软件系统实现
• 4.1 调度模块的实现
• 4.1.1 关键结构与宏定义
• 4.1.2 命令映射表定义
• 4.1.3 命令调度基类的实现
• 4.1.4 命令调度类的实现
• 4.2 系统初始化模块的实现
• 4.2.1 系统任务创建与处理的实现
• 4.3 应答模块的实现
• 4.3.1 关键结构定义
• 4.3.2 应答管理模块类
• 4.3.3 应答管理任务的实现
• 4.3.4 超时检测任务的实现
• 4.3.5 提供给其他模块的接口
• 4.4 二次开发模块的实现
• 4.4.1 命令处理基类的实现
• 4.4.2 命令注册表的定义
• 4.4.3 设备、应用相关二次开发类接口实现
• 4.5 网元控制软件系统的开发环境
• 4.6 光传输设备嵌入式软件开发方法与过程
• 4.6.1 嵌入式软件开发流程
• 4.6.2 嵌入式软件的 Makefile 文件
• 4.6.3 嵌入式软件的调试与固化
• 4.7 软件测试
• 4.7.1 PC 模拟测试
• 4.7.2 设备测试
• 4.8 系统性能分析
• 4.9 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录