摘  要： 基于循環上報和主動查詢相結合的機制，設計了數字光纖直放站中RU的告警信息同步機制及具體方案，并且搭載嵌入式VxWorks操作系統，給出了具體的代碼實現。測試結果表明，該系統功能完善，達到了設計目標，大大提高了數字光纖直放站的可靠性和穩定性，同時也非常利于對設備的維護。

　　關鍵詞： 數字光纖直放站；VxWorks操作系統；循環上報；告警信息同步

0 引言

　　鐵道通信網絡中，數字光纖直放站是一種分布于鐵道沿線為鐵路系統內部的通信、調度等工作服務的無線信號中繼設備，由近端機和遠端機（Remote Unit，RU）組成[1]。圖1為數字光纖直放站結構框圖，近端機和遠端機按照鏈形組網方式進行連接。近端機由兩塊時間分布控制單元（Time Distributed Master Unit，TDMU）及射頻設備組成。遠端機由兩塊數字處理板（Digital Processing Board，DPB）和射頻設備組成，兩塊DPB之間通過RS232總線通信。遠端機的兩塊DPB按照主備用模式工作，主DPB處于工作狀態，備DPB處于關閉備份狀態。在主DPB出現故障時，主DPB根據故障類型通過RS232總線開啟備DPB的功能開關或執行相應配置，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。

　　實際應用中發現，當一個RU的兩塊DPB上報的告警信息不一致時，導致網管中心對兩塊DPB的狀況做了錯誤的判斷，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與網管中心之間以及在RU的兩塊DPB之間分別采用循環上報機制[5-7]和主動發送與查詢相結合機制的實現方案，同時搭載嵌入式VxWorks操作系統，給出了具體的代碼實現。

1 RU告警信息同步的設計與實現

　　1.1 RU告警信息同步的實現過程

　　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個部分：網管中心、告警同步單元和告警處理單元。告警信息同步的實現過程為：主DPB告警檢測模塊檢測各個告警的狀態，檢測出告警狀態發生改變的告警項。告警屏蔽模塊首先根據告警項之間的優先級關系對這些告警項進行屏蔽處理，高優先級的告警項優先上報，低優先級的告警項待高優先級的告警項恢復正常后再進行上報；然后將告警項的告警狀態上報給各個模塊或者單元。一方面，主DPB將告警狀態上報給網管中心；另一方面，主DPB將告警狀態通知主DPB告警處理單元，主DPB告警處理單元收到信息后進行應急處理。同時，主DPB將告警狀態通過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將告警狀態上報給網管中心；另一方面，備DPB將告警狀態告知備DPB告警處理單元，備DPB告警處理單元收到信息后進行應急處理。

　　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，首先判斷DPB的工作狀態。若DPB為主DPB，判斷告警項的告警狀態，如果告警狀態發生改變，將告警狀態發送給備DPB的主DPB告警信息解析模塊。若收不到備DPB的告警回復信息，則下次繼續發送；若收到備DPB的告警回復，停止發送。初始上電時，若DPB為備DPB，則向主DPB發同步信息包，主動查詢主DPB共享告警項的告警狀態，實現初始上電時兩塊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，實現兩塊DPB告警信息的同步。

　　1.3 DPB與網管中心的信息交互

　　圖4為DPB與網管中心的信息交互示意圖。若DPB告警狀態發生改變，則DPB將告警狀態上報給網管中心。若DPB規定時間內收到網管中心的告警響應信息，則改變告警項的同步狀態，停止上報。若沒有收到網管中心的告警響應消息，則按照告警重發處理機制繼續上報告警消息。

　　告警重發處理過程如圖5所示。DPB上報告警信息后，在規定的時間內如果收到網管中心的告警確認，則表明本次告警信息上報成功，停止上報；如果沒有收到網管中心的告警確認，則表明本次告警信息上報失敗，DPB繼續上報告警。如果連續3次告警信息上報失敗，DPB停止上報，在間隔一個規定的時間后繼續上報告警；如果再連續3次失敗，則在間隔一個規定的時間后繼續。如此循環上報，直至收到網管中心的告警響應[8]。

　　告警重發特殊情況處理如下：在循環上報告警過程中產生了新的告警，則新的告警信息與原來沒有確認的告警信息一起上報，原來已確認的告警信息不上報，循環重新開始[9]。

2 RU告警信息同步的軟件實現

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

　　雖然告警同步實現過程的軟件平臺已經確定，但如何實現告警項的管理仍然很棘手。對于每個告警項而言，告警項的要素很多，要素之間不是簡單地羅列而是有著某種邏輯關系。如何實現告警檢測時間的管理，如何實現循環上報中時間的管理，在上報過程中如何實現新舊告警的邏輯關系等，這些都是需要考慮的問題。

　　基于以上問題，本文采用單個結構體及結構體數組來實現對告警項各個要素的管理。告警信息管理結構體和告警上報控制結構體如下。其中，成員AlmTimersCnt為告警檢測總時間計數器，實現了告警項檢測時間的管理；告警上報控制結構體中的成員NextSendTime為告警項下次上報的時間，用來實現循環上報中時間的管理；成員AlmRptTryCnt為告警項上報總次數，與成員NextSendTime一起來實現新舊告警項上報的邏輯關系。

　　告警信息管理結構體組成成員：

　　typedef struct alarm_info

　　{

　　UINT8 AlmIndex；/*告警項的索引號*/

　　UINT8 AlarmEna；/*告警項的使能開關*/

　　UINT8 CurAlmState；/*告警項的當前狀態*/

　　UINT8 SyncAlmState；/*告警項網管中心的同步狀態*/

　　UINT8 Rs232SyncAlmState；/*告警項鄰板的同步狀態*/

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

　　UINT8 AlmRptState；/*告警項的上報狀態*/

　　UINT8（*IsAlmRaise）（void）；/*告警項檢測函數的地址*/

　　UINT32 AlmRaiseCnt；/*告警項異常次數計數器*/

　　UINT32 AlmIdleCnt；/*告警項正常次數計數器*/

　　UINT32 AlmTimersCnt；/*告警項檢測總時間計數器*/

　　}

　　告警上報控制結構體組成成員：

　　typedef struct alarm_rpt_ctrl

　　{

　　UINT32 NextSendTime；/*告警項下次上報的時間*/

　　UINT32 AlmRptTryCnt；/*告警項上報的次數*/

　　}

　　告警信息同步過程的關鍵代碼如下。其中，AlmRaiseCheck函數為告警檢測模塊的代碼實現，AlmMaskCheck函數為告警屏蔽模塊的代碼實現，AlmRptCheck函數為網管中心上報模塊的代碼實現，AlmProRptCheck函數為告警處理單元通知模塊的代碼實現，AlarmSync函數為備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現。

　　LOCAL void AlarmManTask（void）

　　{

　　UINT8 AlmProTimer=0；

　　wdStart（SampleTimerId，（int）AlmSampleTime，

　　（FUNCPTR）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 告警信息同步實現過程的測試與結果

　　測試平臺分為硬件平臺與軟件平臺。硬件平臺為PC、調試串口和數字光纖直放站；軟件平臺為串口超級終端軟件和網管中心的網管軟件。圖6為串口的超級終端信息打印圖，主DPB檢測到告警狀態發生改變時，將告警項的狀態信息按照圖中的組包格式發送給備DPB，主DPB收到告警響應消息后停止發送。圖7為網管中心告警監控界面，其中紅色按鈕表示告警項產生告警，綠色按鈕表示告警項告警恢復。

　　告警信息同步過程的測試分為三個層次：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與網管中心的信息交互測試[5-7]。測試時，數字光纖直放站按照圖1所示連接方式組網。告警檢測環節主要測試告警項是否產生誤告警及非法告警，采用參考文獻[6]中遍歷的方法進行測試。經測試發現，沒有產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行驗證，測試中以電源1故障告警和輸入電壓過壓告警為例進行說明。

　　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；同時網管中心收到了兩塊DPB上報的告警數據，電源1故障告警及輸入電壓過壓告警燈變為紅色。然后，手動制造電源1故障告警恢復、輸入電壓過壓告警恢復，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，同時網管中心收到了兩塊DPB上報的告警恢復數據，電源1故障告警及輸入電壓過壓告警燈變為綠色。

4 結論

　　本文設計了RU告警信息的同步實現方案，在射頻設備或者DPB出現故障時，該方案既可以及時將告警狀態上報給網管中心，利于設備的維護；又可以在維修人員未到達前，對相關硬件進行調整，保證信號的可靠傳輸。該方案提高了系統的穩定性與健壯性。通過測試驗證了該方案的可行性，可適用于安全性較高的領域。

參考文獻

　　[1] 劉立海.數字光纖直放站特性及其在GSM-R無線覆蓋中的應用分析[J].鐵道通信信號，2012（9）：30-35.

　　[2] 鐘楊斌.基站覆蓋延伸系統在無線網絡覆蓋優化中的應用研究[D].北京：北京郵電大學，2008.

　　[3] 高婷婷.鐵路GPRS系統冗余備份的研究[J].鐵路通信信號工程技術，2013（S1）：250-254.

　　[4] 洪治.淺談高速鐵路GSM-R系統干擾現狀及對策[J].中國無線電，2013（3）：28-29.

　　[5] 蘇潔，溫蕾.直放站監控管理告警處理機制及測試方法分析[J].電信網技術，2010（3）：57-60.

　　[6] 敖姣.直放站調測系統軟件設計與研究[D].武漢：武漢郵電科學研究院，2009.

　　[7] WCDMA直放站嵌入式監控終端研制[D].成都：電子科技大學，2007.

　　[8] GB/T 1.1-2009.鐵路數字移動通信系統（GSM-R）光纖直放站網絡管理系統[S].2009.

　　[9] YD/T 2231-2011.2 GHz WCDMA數字蜂窩移動通信網模擬直放站設備網管接口技術要求[S].2011.

　　[10] 張培輝.基于VxWorks和MPC565無人機飛行控制軟件設計與開發[D].南京：南京航空航天大學，2012.

　　[11] 張林，王芙蓉.VxWorks嵌入式實時系統任務機制的研究[J].微型機與應用，2005，24（3）：11-13.

　　[12] 廖崇琦，文臣，鄧文，等.一種基于VxWorks的可重構軟件框架設計[J].微型機與應用，2013，32（12）：22-24.