大客户2M电路分析与保护系统 - 系统概述 - 1.0

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大客户２Ｍ电路分析与保护系统

一．

开发背景

目前，有以下几种情况需要我们分析：

１． 广东省中山大客户部希望将大客户租用的２Ｍ电路（包括符合Ｇ．７０４标准的

电路（以下简称成帧电路）和非成帧电路）集中监控起来。据未证实消息，他们目前大约有１０００条大客户电路（包括成帧和非成帧）。对有条件的大客户（主要指新用户和老用户的扩容），准备采用１＋１方式加以保护。对目前没有双路由的大客户，他们想用２Ｍ电路分析设备（包括4端口成帧监测设备和4端口非成帧监测设备）监测其电路质量。他们要求我们提供统一的网管和系统解决方案。 ２． 广东省长途传输局、江苏省长途传输局、福建省数据局也提出对大客户电路的监

控与保护要求，他们的需求与中山类似。

３． 从电总方面得到信息，我们与其合作的项目可能有其它厂商参与。从积极方面分

析，我们认为这表示电总已经认识到大客户的实际需求，认真准备推广。为了避免无序竞争和在推广中保持其有利的地位，电总提出由我们制定相关标准，以保证不同厂商设备之间的兼容性。

大客户租用电路的监控与保护是一个即将兴起的巨大市场。有市场就会有竞争，我们应充分认识到未来竞争的残酷性，并做好积极准备。结合目前我们大客户项目的进展情况，我们有必要从系统的高度拿出包括网管、设备及组网等要素在内的完整解决方案，并组织强有力的开发力量进行攻关，力争在短时间内取得突破。同时，我们应积极参与电总项目，以保证我们在未来竞争中的有利地位。 二．

适用范围

本规范主要使用于本地网2M电路的集中监测和保护，组网手段主要是通过我公司的COMHUB进行多条电路、多个设备的网管信息的收敛和消息分派，至于多地区广域网的组网不在本规范的讨论之内。本规范制定的一些网管功能也仅适用于本地网2M大客户网管的功能，仅作为软件中心的省级大网管功能参考。

三．

功能概述

系统功能主要概括如下：

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１． 统一的网管平台，标准的接口规范。做到设备自动发现，自动或人工配置设备网

络拓扑图。

２． ２Ｍ电路分析和保护设备功能上采用电总大客户４端口２Ｍ设备的总体要求，增

加网管接口和网管功能。

１） 针对成帧2M分析设备，在线监测ＣＲＣ－４，每１５分钟形成一条记录，

保存在Ｆｌａｓｈ中，备网管软件查询。根据监测数据报告，网管软件根据监测数据报告能够对电路的误码性能进行Ｍ．２１００分析和Ｇ．８２６分析。

２） 针对非成帧2M分析设备，在线分析线路包性能情况，每15分钟形成一条

记录，保存在内存中，备网管软件查询。根据监测数据报告，网管软件根据监测数据报告能够对电路的包性能进行分析。 ３） 电路告警和设备故障实时检测并上报。 ４） 上电注册与网管配置相结合。

５） 设备自身只对电路长期误码率、电路告警等参数作简单显示，所有控制均来

自网管。

３． 保持１＋１设备功能与网管接口不变。

４． 网管协议应能兼容多种版本的成帧１＋１设备网管接口（包括老设备和即将进行

改进的）、非成帧１＋１设备网管接口、成帧２Ｍ电路分析设备、非成帧2M电路分析设备、其它类型的２Ｍ电路分析设备以及ＳＤＨ设备。

５． 利用串口集线器（ＣｏｍＨｕｂ）组网，实现本地网多个设备网管信息的收敛和

消息分派。

６． 一条线路上的各个设备之间通过带内传输网管信息。 四．

组网方式

本地网组网采用一级网络结构，网管中心通过RS232接口与串口集线器（ComHub）直接通讯，串口集线器带有10个下行串口，可以将网管中心的命令沿网络传递给指定设备，并将设备的信息回送网管中心。串口集线器之间可以级连。网管中心每个串口最多可以带１０００对２Ｍ分析设备和１００对１＋１设备，如果局向或设备过多，可以通过扩展串口实现。通过多串口卡，可以实现对数千个1+1设备的管理。组网示意见图３－１。

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CTD710CTD710AgentCTD71071+11+1CommHub2MModemCTD7102MCom12MModemCom'

图３－１ 中山大客户２Ｍ电路分析与保护系统网管组网示意图

图1中，给出了网管组网的几种典型应用，例如：远端机房的多个设备通过串口集线器集成为一个串口；单个设备与网管中心的连接；多个机房设备组的级连；区县设备群与网管中心的连接。这样，就可以在初期组网费用较低的基础上，建立起可灵活扩展的网管系统。 五．

网络协议概述

网管软件与设备之间采用基于消息交换的方式进行通讯。消息可以由网管软件和设备任一方发起；消息可以要求或者不要求确认；消息的交换是端到端的，中间部件负责消息逐段可靠传递，原则上不对消息内容进行解释。

１． 消息基本格式

１．１ 串口一律采用８位，奇校验，１停止位，１９．２ｋｂ／ｓ标准。采用成帧方

式交换消息，字节间隔最大为１ｍｓ，帧最小间隔为１ｍｓ。比特顺序为最低在前，字节顺序为Ｉｎｔｅｌ顺序。采用面向字符的ＨＤＬＣ封装形式。

１．２ 用２Ｍ电路的Ｓａ比特构建面向比特的ＨＤＬＣ规程，带宽为２０ｋｂ／ｓ，

在数据链路层上透明传送网管信息。

２． 协议基本功能

２．１ 设备自动注册与系统配置及网络广播复位相结合，实现设备自动发现； ２．２ 数据链路层协议保证消息逐段可靠传递； ２．３ 告警和故障及时上报； ２．４ 监测数据定期轮询； ２．５ 网络测试；

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六．

网管软件接口协议（消息定义）

针对不同的设备，具有相应的消息定义，除了公用消息外，其他设备的专用消息见

《非成帧2M监测设备网管_消息定义_1.1.doc》《成帧2M监测设备网管_消息定义_1.1.doc》等文档。

１． 消息的一般格式

说明：

7E——— 帧头， byte类型 7F——— 帧尾， byte类型

Length——— 帧长度，1字节，byte类型。指长度域之后，不包括帧尾、校验字的所有字节长度。

EI———设备标识：长度为两个字节。包括设备类别(5bit)和设备ID(11bit)两部分。

定义见图：

另外，全１设备标识EI(即0xffff)表示广播地址。全０设备标识EI (0x0000)表示未知设备标识。

Message Type —— 消息类别，uchar类型

Session ID —— 会话ID,WORD类型。其详细描述见“参数解释” Message Parameter —— 消息参数，nByte;

FCS —— 校验和：使用８比特循环冗余校验（ＣＲＣ）算法计算校验合。帧校验合的

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1 byte 1 byte n bytes 2 byte 1 byte 2 byte 1 byte 1 byte

7F FCS Message Parameter Session ID Message Type EI Length 7E LSB 设备类别标识

设备ID x x x x x LSB

Bit5~bit15 4 3 2 1 Bit0

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计算范围，不包括任何起、止字节，和ＦＣＳ本身。ＦＣＳ的生成算法为，将校验合初始化为０，从信息字段的第一个字节（Length）开始，每次将校验合循环左移一位依次与信息字段的一个字节按位异或，将结果保存在校验合变量中，直到信息字段最后一个字符，产生的校验合结果放入ＦＣＳ。接收方也是校验合初始化为０，从信息字段的第一个有效字节开始，每次将校验合左移一位依次与信息字段的一个字节按位异或，将结果保存在校验合变量中，直到ＦＣＳ字节。此时，如果校验合为０，表示ＦＣＳ校验通过；否则，认为帧信息字段有误差产生。

２． 设备类别标识和设备ID的分配

设备类别标识和设备ID共占用2字节，其中低5bit是设备类别标识，后11bit是设备的地址，目前设备类别标识和地址分配见下表。

设备 标识类别 系统广播和组播地址 成帧2048Kbit/s监测设备 非帧2048Kbit/s监测设备 保留 老成帧2048Kbit/s1+1设备 新成帧2048Kbit/s1+1设备 非成帧2048Kbit/s1+1设备 保留 SDH1+1保护设备 保留 COMHUB 保留

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2Byte中 低5bit 00000 00001 00010 01000 01001 01010 10000 11000 2Byte中 高11bit 全1是广播，0未知 传送 次序 LSB LSB LSB LSB LSB LSB LSB LSB LSB LSB LSB LSB

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七． 网管软件主要功能

采用网管软件定期轮询与设备主动上报相结合的方式控制设备信息的传送。 １． 用户管理 １．１

密码管理：每个网管人员进入系统时，均要求输入自己的密码。网管人员退出后，软件进入后台工作模式。

１．２

权限管理：系统对网管人员实行分级管理，不同级别的网管人员拥有不同２．２．１２．２２．３２．４３．４．于洋

的管理权限。目前分为一般网管人员、骨干网管人员和高级系统管理员。一般网管人员只能观察设备状态和性能分析，进行电路维护。骨干网管人员除了拥有一般网管人员的权限之外，可以进行系统管理，测试等工作。只有高级系统管理员才能进行系统启动、增删用户，察看工作日志等。

系统管理

网络配置：网管软件启动后向网络广播发送系统复位消息，通知所有网络元素

注册或重新注册。网管软件能够自动发现新设备（包括ＣｏｍＨｕｂ、２Ｍ猫、１＋１电路保护设备和各种电路分析设备等），网管人员也可以在权限允许的情况下，手工配置设备（增加和删除）。网管软件能够自动存储网络配置，并在必要时从配置数据中恢复网络。网管软件能够根据网络配置的变化，自动刷新网络拓扑图。

数据库维护：网管系统的所有分析数据均存储在数据库中，网管软件应能按照

维护人员的要求（自动／手工）对数据库进行维护。包括根据设备的增减创建和删除表，数据的自动或手工删除等。

网络测试：网管人员可以设置网管软件定期进行网络路由可达性测试。 告警及故障声光指示设置：依据设备类别和告警及故障类型对告警及故障的

音、显示和屏蔽分别设置。

设备管理：采用树视和网络拓扑图相结合的方式显示网络配置情况。用树视显示

网络层次，用不同的图标表示不同的设备（包括串口、ＣｏｍＨｕｂ、２Ｍ猫、１＋１设备、Ｇ．７０４ ２Ｍ电路分析设备、其它２Ｍ电路分析设备及ＳＤＨ设备等等），用图表的不同状态（闪烁、反显、打叉）明确指示设备的当前状态。用网络拓扑图当前层的设备情况。点中某个设备，右键菜单表示可以对设备进行的操作。

设备监测：网管软件定期轮询每个成功注册的设备，通知设备上报性能数据。收

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到设备上报的监测数据报告后，将其中的性能信息存入该设备性能数据表中。对每个设备，应根据其类别的不同，建立一张单独的性能数据表。性能数据表名称应与设备网络标识关联并一一对应，表结构应包含设备类别，通道号，测试时间，测试周期以及具体的监测数据等字段。

４．１ 监测数据的Ｍ．２１００分析：能够以表格形式和直方图形式对监测数据进行

４．２４．３

??????????????于洋

Ｍ．２１００分析，分析周期可以是１５分钟／１－２４小时。对当前正在观察的设备应及时更新设备性能信息。

监测数据的Ｇ．８２６分析：能够以表格形式和直方图形式对监测数据进行

Ｇ．８２６分析，分析周期可以是１５分钟／１－２４小时。对当前正在观察的设备应及时更新设备性能信息。

监测数据的包性能分析（针对非成帧电路） 1、

彩色条形图和文字显示（每2秒或5秒查询1次）

每秒传输业务包数（每秒传输业务包字节数）：蓝色 每秒正确业务包数（每秒正确业务包字节数）：绿色 每秒错误业务包数（每秒错误业务包字节数）：红色 每秒设备联络包数（每秒设备联络包字节数）：黄色

2、

文字显示测试周期内（从测试开始，网络复位，或计数器清零开始）

总传输业务包数（总传输业务包字节数） 总正确业务包数（总正确业务包字节数） 总错误业务包数（总错误业务包字节数） 总设备联络包数（总设备联络包字节数）

3、

文字显示测试周期内（从测试开始，或计数器清零开始）

业务包的丢包数（业务包的丢包率，用％比显示）

业务包的CRC16校验错误包数（业务包的CRC16校验错误字节数） 业务包的超长包数（业务包的超长包字节数） 传输废弃包的包数（传输废弃包的包字节数）

4、

彩色圆形图和文字显示占用信道的％

每秒传输业务包的总传输字节数占用信道的％：蓝色 每秒正确业务包的总正确字节数占用信道的％：绿色

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? 每秒错误业务包的总错误字节数占用信道的％：红色 ? 每秒设备联络包的总联络字节数占用信道的％：黄色

5、

数据表格文字分析显示（注释：针对成帧电路传输HDLC） a） ? ? ? ? ?

PCM30C/31C成帧电路传输HDLC数据业务

传输CRC-4校验错的误块数（EC）,误块率（ER） 传输CRC4校验错的误块秒（ES），误块秒率（ESR）

传输CRC4校验错的严重误块秒（SES），严重误块秒率（SESR） 传输CRC-4校验错的不可用秒（US），可用秒（UAS）

传输CRC-4校验错的背景误块数（BBE）, 背景误块率（BBER） b）

PCM30/31成帧电路传输HDLC数据业务

? 传输FAS的误码数（EC）,误码率（ER） ? 传输FAS的误码秒（ES），误码秒率（ESR）

? 传输FAS的严重误码秒（SES），严重误码秒率（SESR） ? 传输FAS的不可用秒（US），可用秒（UAS）

４．４ 告警及故障监测：各个设备自动检测电路和相关设备故障，并及时上报。网管

软件将所有告警及故障存储在单独的告警及故障历史表中，每条记录包括设备网络标识、通道号、告警时间、告警类型等字段。可以醒目地看到设备及电路的当前状态，可以用表格形式观察告警历史记录（查询告警及故障历史表），可以用直方图形式表示告警的时间分布（查询性能数据表），分辨率可以是１５分钟／１－２４小时。

４．５ 当拓扑图扩展到具体设备时，应用图形化的方式显示设备当前状态，可以参考

１＋１设备的显示方式。

５． 测试

５．１ 网络测试：网管软件能够根据网管人员的设置自动进行网络路由可达性测试，

或者由网管人员手工操作进行网络测试。网络测试结果存储在单独的网络测试表中。

６． 工作日志：网管软件应将所有网管人员在系统内操作自动录入工作日志表。某个

网管人员也可以手工输入自己的工作日志。除了高级系统管理员，每人只能查看

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自己的工作日志。工作日志的内容包括操作人，操作时间，操作内容，操作结果等。

７． 打印：打印功能的基本原则是所见既所得，原则上要求将一切用户所看到的结果、

视图都可以打印输出，只要用户需要。

八．

２Ｍ电路分析设备主要功能

１．１ 监测原理：见图６－１

用户侧

图６－１ 大客户Ｇ．７０４ ２Ｍ电路分析设备在线监测示意图

２Ｍ分析设备 ２Ｍ分析设备 网络侧 用户侧 １．２ 误码性能监测

大客户成帧２Ｍ电路（PCM）分析设备自动检测接收方向的２Ｍ信号是否带有Ｃ

ＲＣ－４校验码。如果监测电路带有CRC-4校验码，设备测出的误码为CRC-4误码，如果没有，设备测出的误码为帧定位字误码，即FAS误码。设备自动在网络侧发送方向的２Ｍ信号中插入ＣＲＣ－４校验码，同时，监测接收电路的ＣＲＣ－４误码。监测数据每１５分钟形成一条记录，存储在Ｆｌａｓｈ中，等待网管软件查询。监测数据记录包括监测开始日期、监测开始时间、通道号、误码秒数、严重误码秒数、不可用秒数、误码数、背景块误码计数、信号丢失总秒数、全１告警总秒数、帧失步总秒数、对端告警总秒数。监测数据应能满足网管软件对电路进行Ｍ．２１００分析和Ｇ．８２６分析的需要。 １．３ 包性能监测

大客户非成帧２Ｍ电路(HDLC)分析设备 ,在线撷取电路包数据指标，计算总包数/总字节数，超长包数/超长包字节数，联络包数/联络包字节数，CRC错误包数/CRC错误包字节数，废弃包数/废弃包字节数。监测数据每１５分钟形成一条记录，存储在内存中，等待网管软件查询。

１．３ 告警及故障检测与上报：

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大客户Ｇ．７０４ ２Ｍ电路分析设备自动检测接收电路的线路告警以及对端设备的故

障。当告警及故障状态发生变化时，立即向网管软件报告。报告包括告警发生日期、告警发生时间、通道号、告警及故障类型。告警类型包括ＡＩＳ、ＬＯＳ、ＬＯＦ、ＲＡＩ，故障包括远端设备掉电和链路故障。 １．４ 网管功能：

设备负责维持与对端设备的数据链路层连接，通过网管接口成功向网管软件注册的设备将作为主控设备接收向网管软件的命令，上报自己和对端设备（从属设备）的性能和告警以及从属设备的故障。

２．设备面板显示

设备面板应包括接收电路当前长期误码率的发光二极管指示，指示范围是１Ｅ－３到１Ｅ－９；发送电路是否正常工作；对端设备故障指示；接收电路的线路告警（ＡＩＳ，ＬＯＳ，ＬＯＦ，ＲＡＩ）；设备电源指示；设备正常工作指示；当前测试模式指示（中断测试／在线监测）等。电路当前长期误码率定时刷新（Ｔ２），在每天零时清零。

３．掉电保护

设备应提供掉电保护功能，既在设备掉电或故障时，将内外侧信号直接旁路通过，保证不因为我们设备的问题影响用户正常业务。 九．

串口集线器（ＣｏｍＨｕｂ）功能

ＣｏｍＨｕｂ提供１个上行串口和１０个下行串口，负责完成网管软件和设备之间的消息中继、上行消息汇集、下行消息的分派以及维持网管路由的畅通。

１． 能够进行网络注册，并且在传递设备注册消息时完成网络地址的拼装，在传递网

络配置消息时完成网络地址的拆分，负责广播传递系统复位消息。

２． 采用面向字符的ＨＤＬＣ封装形式，通过数据链路层协议保证消息逐段可靠传

递。

３． 负责直接相连的目前版本１＋１设备的性能与告警检测和报告，负责必要的协议

转换。

４． 响应网管中心的查询，向其报告上行串口的性能信息。每１５分钟形成一条性能

信息记录，顺序存储在内存中。性能信息记录包括监测开始日期、监测开始时间、

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通道号、接收帧计数，接收字节计数，发送帧计数，发送字节计数，奇偶校验错计数，帧校验合错误计数。

十．

技术指标

１． ２Ｍ电路分析设备技术指标： １．１ 输出和输入接口的技术指标

连接器为不平衡BNC75?，或选择平衡120?， 比特率为2048kbit／s，编码方式为HDB3，

接口电特性符合ITU-T G.703建议，抖动特性满足G.823 建议， 2Mbit/s数据输入接口频率输入容限为2048kbit/s土100ppm，

2Mbit/s数据输出接口的频率稳定度优于2048kbit/s土15ppm。 １．２ 中断业务测试图案发生器的技术指标 测试图案主要为PRBS211-1，16bit可编程码， 全‘0’，全‘1’以及1010和1000图案编码， 测试图案编码均采用带帧结构的方式。 １．３ 中断业务测试错误插入技术指标

错误插入类型为bit，错误率范围单个，l0到10， １．４ 测试误码和告警的技术指标

误码测试包括误码数，误码率，误码秒，无误码秒，严重误码秒， 告警测量信号包括LOS，AIS，LOF，CRC-LOM，RMAI。 １．５ 性能分析的技术指标

按照G.821建议分析(带帧结构，环回或端到端中断测试)， 按照G．826建议分析(中断或不中断业务测试)，

按照M．2100建议分析(不中断业务测试)。

１．６ 不中断业务测试的技术指标

监测正确接收包数，错误接收包数（包括HDLC超长幀，超短幀，废弃幀，CRC校验码错误幀）

错误字节数，正确字节数，统计平均幀长，幀传输速率，电路利用率， 告警包括信号丢失（LOS），告警指示（AIS）等。 １．７ 设备RS232接口技术指标

DB9串口，19200波特率，8比特，RS232C标准。

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１．８ 设备电源、重量、环境温度技术指标 设备的重量不大于500克，

供电方式为外接电源适配器，＋5V输入， 工作温度是0℃～+45℃，工作湿度小于90％。 ２． 网管软件技术指标：

２．１ 运行环境：Ｗｉｎ２０００／ＷｉｎＸＰ，Ｏｒａｃｌｅ数据库／小型数据库。 ２．２ 能够同时管理１０００－５０００个设备（其中数百个１＋１设备），能够兼容各

种电路分析设备和各种版本的１＋１设备。

２．３ 系统长期可靠、稳定运行。 ３． ＣｏｍＨｕｂ技术指标：待定。 ４． ２Ｍ猫技术指标：待定。 ５． 广东电信提出的要求：

５．１ 大客户电路全程测：用户端设备插入ＣＲＣ－４，全程逐段检测，为全程全网的监

控和故障定位提供支持。

５．２ 提高网络侧设备集成度。

５．３ 端到端连接方式下，在电路中间接入网管代理。 ５．４ 地市与省之间网管路由的双备份。

５．５ 网管接口最好是１０Ｍ／１００Ｍ以太网接口。 ５．６ 掉电保护。

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