CN101009582B - 基于2m数据电路传输质量实时在线监测的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于2M数据电路传输质量实时在线监测和数据提取的方法与装置。方法：对接收到的2M信号进行循环冗余校验，利用相应的时钟信号对该接收信号进行解码，缓存该解码后的数据；分析传输线路的告警和性能，从缓存数据中按设定的过滤条件提取相应的数据帧，并将该提取的数据帧发送至网管监测中心，网管监测中心对该数据帧进行进一步分析，并根据分析结果对缓存的数据进行相应处理；按前述接收到的数据帧格式重新编码处理后的数据并发送之。本发明同时公开了基于上述方法的装置。本发明在保证监测质量准确(数据精确、线路明确)的前提下，最大程度方便了用户的使用。

Description

基于2M数据电路传输质量实时在线监测的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种实时在线数据监测和数据提取的方法与装置，尤其涉及一种应用于继电保护设备中的基于2M数据电路传输质量实时在线监测和数据提取的方法与装置。

背景技术

目前，电信运营商的INTERNET网广泛采用2M传输电路连接各个接入路由器。该网内的数字交叉连接复用设备能提供2Mbps或N×64Kbps(≤2M)速率的数字传输信道。数字中继大量采用光纤传输系统，用户之间专有固定连接，网络时延小。采用交叉连接技术和时分复用技术，由智能化程度较高的用户端设备来完成协议的转换，本身不受任何规程的约束，是全透明网，面向各类数据用户。可以支持数据、语音、图像传输等多种业务，它不仅可以和用户终端设备进行连接，也可以和用户网络连接，为用户提供灵活的组网环境。采用路由迂回和备用方式，使电路安全可靠。采用网管对网络业务进行调度监控，业务生成迅速。由于上述优点，电信运营商的大客户(企业集团或大企业用户)普遍采取租用2M传输电路的方式组建自己的数据IP通信网，用于企业内部的语音、视频、数据等业务的传输通信。电力、石油、交通、部队、政府等部门的通信专网也广泛采用2M传输电路进行内部通信和开展各种业务。如何通过不中断业务的在线方式，在技术上准确、快速、可靠监测出正在运行的本地或长途2M数据IP电路的传输质量，并且确定2M数据IP电路产生缺陷、发生问题或故障的电路段，提高这些2M数据IP传输电路的服务质量，保证2M传输电路优质、高效、稳定、可靠运行，是目前需要重点考虑和解决的一个问题。

电力继保安稳系统是电力传输的中枢系统，它的稳定决定电力系统的稳定，迫切需要对电力继保安稳通信内容的高速实时采集和分析的装置来对电力继保系统进行监测，一旦在继保安稳系统出现意外的故障，能够分析查找出出现漏洞的具体原因，以及时解决该问题，保证同样的故障不再出现，以尽可能地完善电力继保的功能。

如图1所示，目前，2Mbps电路传输质量的监测技术主要使用测试仪表以高阻跨接方式在线监测2M传输电路的传输质量。但它只能单独监测分析某点的情况，不能对多个点进行综合的分析和监测。并且，目前的监测技术也不甚完善，很多监测参数并不能精确地提供。因此它也不能满足用户快速确定质量问题和质量缺陷的要求。在为大客户提供SLA(Service Level Agreement)服务方面，这种技术并不能很好满足用户的实际要求。

发明内容

针对上述现有2Mbps电路传输质量的实时在线数据监测的方法与装置中所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种能提供精确的监测数据、使用方便、维护简单的基于2M数据电路传输质量实时在线监测的方法与装置。

本发明是这样实现的：基于2M数据电路传输质量实时在线监测的方法，包括以下步骤：

(1)对接收到的2M信号进行循环冗余校验，利用相应的时钟信号对该接收信号进行解码，缓存该解码后的数据；

(2)从所述缓存数据中按设定的监测条件提取相应的数据帧，对该提取的数据帧进行分析，并根据分析结果对缓存的数据进行相应处理，再将处理的结果发送至集中网管监测中心，集中网管监测中心对该数据帧进行统计、分析、处理，并发送相应的网管信息；

(3)按步骤(1)接收到的数据帧格式重新编码处理后的数据并发送之。

进一步地，所述监测条件具体为：检测线路告警信息、传输数据帧及其中的空闲字节串、测试专用帧、网管信息帧和监测结果帧，其中，所述测试专用帧携有数据帧的传输参数信息；所述监测结果帧携有具体线路的传输监测结果；所述网管信息帧携有相应节点的网管信息。

进一步地，所述步骤(2)中帧数据的提取步骤具体为：用所有设定的过滤条件依次在缓存数据中进行匹配，查找出匹配的各数据帧，按相应的匹配条件分别进行存储，然后送集中网管监测中心，不符合过滤条件的数据不送到网管中心。

进一步地，所述步骤(2)中根据分析结果对缓存的数据进行相应处理具体为：当测试专用帧、网管信息帧和监测结果帧被提取后，分别用空闲字节串对其填充；对测试专用帧、网管信息帧、监测结果帧或其组合进行分析后，将重新生成的测试专用帧、网管信息帧、监测结果帧或其组合分别插入到数据帧中的空闲字节串中。

进一步地，所述测试专用帧间插于数据帧中，在每两个测试专用帧之间，于后一测试专用帧中携有该两测试专用帧之间的所有数据帧的信息，至少包括有传输正确的数据帧的总帧数、传输正确的数据帧的总字节数、冗余校验码字错误的总帧数、冗余校验码字错误的总字节数、数据帧超长的总帧数、数据帧超长的总字节数、废弃的数据帧的总帧数、废弃的数据帧的总字节数和空闲字节串总的差错字节数的参数信息中的一种或一种以上。

进一步地，所述过滤条件可利用数据帧的不同字节标识来实现，对接收到的数据直接匹配相应的过滤标识即可。

基于2M数据电路传输质量实时在线监测的装置，其特征在于，该装置包括有用于接收和发送传输线路的2M数据的输入输出模块，对数据进行循环冗余校验的循环冗余校验模块，利用相应的时钟信号编解码的编解码模块；用于对各种数据进行存储或缓存的存储器；用于数据帧类型监测的监测模块，该监测模块将接收到的数据中的特征字节与设定的监测条件进行匹配，并将匹配的数据帧提取出来，发送至数据处理器；数据处理器，用于对接收到的各种数据进行分析处理，对各单元发送的数据进行各指标和质量分析，并向监测模块返回监测结果，数据处理器可具有独立的输入输出模块，可实现对不同数据处理方式的实时更新，根据设定可与网络系统的集中网管监测中心进行数据交互；输入模块接收到2M数据，首先经循环冗余校验模块进行循环冗余校验和告警分析，并经解码模块解码后存储至存储器中，监测模块对接收到的数据按设定的监测条件进行匹配，并将符合监测条件的数据帧发送至数据处理器，数据处理器对数据帧分析处理后返回监测结果，编码模块根据监测结果重新编码数据，插入循环冗余校验模块生成的校验码后经输出模块发送。

进一步地，该装置还包括有用于数据帧生成的数据帧生成模块，该模块根据监测中心的数据监测结果至少可生成测试专用帧、网管信息帧和监测结果帧中的一种或一种以上，并在数据帧重新发送前将生成的数据帧间插入发送的数据帧中。

进一步地，所述测试专用帧携有数据帧的传输参数信息，包括有传输正确的数据帧的总帧数、传输正确的数据帧的总字节数、冗余校验码字错误的总帧数、冗余校验码字错误的总字节数、数据帧超长的总帧数、数据帧超长的总字节数、废弃的数据帧的总帧数、废弃的数据帧的总字节数和空闲字节串总的差错字节数的中的一种或一种以上。

进一步地，该装置还包括有对于测试专用帧中各参数信息进行实时统计的计数器。

本发明通过在2M数据帧中插入相应的测试专用数据、通信系统中各节点的网管信息帧等实现对传输数据帧的质量监测和分析、并实时地对各节点进行相应的管理等。本发明可采用高阻跨接或直接串接于通信链路的方式实现对传输数据的实时监测。本发明可根据不同的线路段分别设置，与通信设备一起形成通信节点，各监测节点受控于独立的监测单元，通过监测单元可设定各种监测条件，并且，这些监测条件可由用户根据需求自行设定，并且可随时进行更新，而不会影响各监测节点的工作状态。本发明在保证监测质量准确(数据精确、线路明确)的前提下，最大程度方便了用户的使用。

附图说明

图1是现有数据在线监测的装置的应用结构示意图；

图2是本发明的应用结构示意图；

图3是本发明的结构示意图；

图4是本发明数据监测流程图；

图5是本发明的数据监测及自动处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

因为2Mbps速率数据位于IP电路的第2层，即数据链路层，目前大多采用HDLC(高级数据链路控制，High Level Data Link Control)或SDLC(同步数据链路控制，Synchronous Data Link Control)协议，或PPP协议、帧中继协议等，一般的在线监测装置采用高阻跨接方式连接于传输电路中。如图2所示，本发明的监测装置使用时，可直接串接于的待监测传输线路，也可采用传统的高阻跨接方式。串接方式可解决监测装置之间测试数据的同步问题，实现装置之间直接组网，快速进行网管信息和数据的传递，不再占用带外传输电路或传输路由，就不用考虑带外传输电路或传输路由对监测系统带来的影响，降低了监测系统运营管理成本。

如图3所示，为本发明的监测装置包括有：2MbpsE1接口输入单元、输入数据缓冲区，监测模块(空闲字节串检测、测试专用帧检测、网管信息帧检测、测试结果帧检测、接收数据帧检测)，中央处理和控制(监测中心)，各种检测计数器，多路选择、各缓冲区地址生成、逻辑控制单元，测试专用帧、网管信息帧、监测结果帧形成单元、2MbpsE1接口输出单元等，各模块按图示方式进行连接。图中虚线表示CPU控制线，实线箭头表示数据流向。以下分别说明各模块功用及相应结构，并详细说明本发明完成数据在线监测的流程。

目前，2Mbps速率G.703电路传输数据IP业务主要有2种方式。第一种是使用非PCM帧结构，利用2048kbit/s速率传输数据IP业务。第二种是使用PCM成帧结构，PCM帧结构可以设置成PCM30、PCM30C、PCM31、PCM31C四种中的一种，PCM帧结构满足ITU-T G.704建议，大多数用户主要使用PCM31或PCM31C帧结构，利用31个时隙传输数据IP业务，传输速率为1984kbit/s。2048kbit/s速率E1输入接口单元主要提供HDB3(三阶高密度双极性码，是基带电信设备之间进行基带传输的主要码型之一。它的主要特点是易于提取时钟、不受直流特性影响、具有自检能力、连零串小于3个等。)解码、时钟恢复，如果是PCM成帧结构信号，进行PCM帧或PCM CRC-4复帧同步，从PCM30/30C/31/31C帧结构中提取出所有业务时隙，形成业务数据流，然后送向其它单元。它还要对输入的信号做各种告警检测，例如LOS、AIS和LOF等，该单元同时还提供数据时钟信号。

输入数据缓冲区主要存储和缓存接收到的各种数据帧，主要保证在发送测试专用数据帧、监测结果数据帧或网管信息数据帧的时候，有新的数据帧流到来时，暂时存入输入数据缓冲区，等待测试专用数据帧、测试结果数据帧或网管信息数据帧发送完之后，再将输入数据缓冲区中的各种数据帧发送出去。

空闲字节串检测模块主要完成空闲字节串检测，当检测到输入的数据流是一串7E空闲字节时，向测试专用数据帧形成单元和中央处理控制单元发送检测到空闲字节串信号，通知测试专用数据帧形成单元和中央处理控制单元可以发送测试专用数据帧、监测结果数据帧或网管信息数据帧。

测试专用数据帧检测模块主要完成测试专用数据帧检测，当检测到测试专用数据帧时，向中央处理控制单元发送检测到测试专用数据帧信号，同时将该帧保存下来，送入中央处理控制单元，最后将输入数据缓冲区中的测试专用数据帧删除掉，即利用7E空闲字节串替换掉测试专用数据帧，不让该帧再发送到下游。

测试结果数据帧检测模块主要完成测试结果数据帧检测，当检测到测试结果数据帧时，如果本监测装置负责向网管计算机提供本电路的网管信息，将该帧保存下来，送入中央处理控制单元，最后将输入数据缓冲区中的该帧删除掉，即利用7E空闲字节串替换掉测试结果数据帧，不让该帧发送到下游。如果本监测装置不负责提供本电路的网管信息，对该帧不做任何处理，让该帧发送到下游。

网管信息数据帧检测模块主要完成网管信息数据帧检测，当检测到网管信息数据帧时，如果网管信息数据帧是网管软件发送给本监测装置的网管信息，将该帧保存下来，送入中央处理控制单元，最后将该帧删除掉，即利用7E空闲字节串替换掉网管信息数据帧，不让该帧再发送到下游。如果本网管信息数据帧不是本监测装置的网管信息数据帧，对该帧不做任何处理，让该帧再发送到下游。

本发明的监测模块可完成设定数据的检测和过滤，可根据用户需要设定具体的监测统计和过滤条件，然后对检测出的不同类型数据分别进行相应处理。如图4所示，本发明可按设定的监测条件完成数据的提取和过滤。由于帧数据均有相应的字节标识，因此本发明可利用其对应的字节标识来完成检测。

例如，对于第二个字节不是Ox55的数据，对其压缩存储。如图5所示，具体实现如下：对于缓存的数据，利用“Ox55”的条件匹配其第二个字节，判断是否相等，若相等则不作处理；若不是，则判断该数据是否与前一接收数据相同，若相同，则增加相同数据标记号，流程结束；若与前一数据不相同，则判断其序号是否为0，若为0则作为新数据进行压缩并保存，否则保存前一压缩数据。

测试专用数据帧形成模块从监测装置上电开始，就不断地对各种数据帧进行检测和计数、形成测试专用数据帧，随着各种数据帧的到来，测试专用数据帧中的各个计数器值不断增加，当定时时间到，同时输入数据缓冲区中空闲时，向多路选择单元发送信号，通知多路选择单元将测试专用数据帧发送出去。专用测试数据帧包括如下计数器：正确HDLC帧总数(不包括测试专用数据帧数)；正确HDLC帧的总字节数(不包括测试专用数据帧的字节数)；HDLC帧的CRC校验错误帧总数；HDLC帧的CRC校验错误的总字节数；HDLC帧的超长帧总数；HDLC帧的超长帧总字节数；废弃HDLC帧的总帧数；废弃HDLC帧的总字节数；空闲字节差错总字节数等。本发明在2048Kbit/s速率G.703电路传输HDLC数据帧的空闲处，定期或在一定的时间间隔内插入测试专用数据帧。

网管信息数据帧形成模块根据中央处理控制单元对数据的分析处理结果生成相应的网管信息，并在合理的时间通过输出模块发送出去。

中央处理控制单元要接收监测模块发送的专用测试数据帧，检测两个测试专用数据帧之间的正确HDLC帧数、正确HDLC帧字节数、HDLC帧的CRC校验错误帧数、HDLC帧的CRC校验错误字节数、HDLC帧的超长帧数、HDLC帧的超长帧字节数、废弃HDLC帧的帧数、废弃HDLC帧的帧字节数、空闲字节差错字节数等信息。每当正确接收到一次测试专用数据帧，形成一次检测结果。对该检测结果进行统计和分析，形成2048kbit/s速率数据IP电路传输质量监测结果，即测试结果数据帧，如果本监测装置直接和网管计算相连接，则将测试结果数据帧发送到网管计算机，否则将测试结果数据帧发送到测试结果数据帧和网管信息数据帧缓冲区。

中央控制处理单元也负责处理各种网管信息数据，例如接收网管中心来的各种网管信息数据，如果是本监测装置的网管信息数据，则根据网管信息做相应的处理，完成网管中心的命令或指令，如果不是本监测装置的网管信息数据，将该网管信息数据帧发送到测试结果数据帧和网管信息数据帧缓冲区，再发送到相应的监测装置。

中央控制处理单元也是本发明监测装置的控制和处理中心，还应该完成除传输质量监测之外的许多工作，例如设备的上电初始化、显示控制、按键检测输入控制、自检、环回测试等附加功能，这些不在本发明讨论和实现范围之内，不作赘述。

多路选择、各缓冲区读地址生成、逻辑控制单元主要用于选择当前发送什么数据帧，可以根据确定的算法例如轮询方式或者设定优先级的方式等，选择发送输入进来的各种数据帧(测试专用数据帧、测试结果数据帧、网管信息数据帧或者空字节串等)。

地址生成逻辑要为输入缓冲区、测试专用数据帧和网管信息数据帧缓冲区提供读缓冲区地址。

2048kbit/s速率E1输出接口单元，提供HDB3编码，将数据时钟信号和业务数据流信号编成线路传输码(HDB3)。如果使用PCM成帧结构，该单元要提供需要的帧结构信号，并将业务数据流信号插入PCM帧或PCM CRC复帧中，最后提供可供传输的2048kbit/s速率数字信号。

本发明的监测装置可直接串接于传输线路中，并在业务传输空闲时间插入监测测试专用数据帧，另外在实时监测的同时，利用被监测的传输电路来传输电路质量监测数据和网管信息，实现带内路由组网，不占用带外电路，减少系统的运营成本。本发明的各监测装置之间也能实现很好地同步。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种2M数据电路的传输质量实时在线监测和数据提取的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

对接收到的2M信号进行循环冗余校验，利用相应的时钟信号对所述2M信号进行解码，缓存解码后的数据；

从所述缓存数据中按设定的监测条件提取相应的数据帧，对该提取的数据帧进行循环冗余校验和告警分析，并根据循环冗余校验和告警的分析结果对缓存的数据进行相应处理，再将处理的结果发送至集中网管监测中心，集中网管监测中心对该处理的结果进行统计、分析、处理，并发送相应的网管信息；所述设定的监测条件为：检测线路告警信息、传输数据帧及其中的空闲字节串、测试专用帧、网管信息帧和监测结果帧，其中，所述测试专用帧携有数据帧的传输参数信息；所述监测结果帧携有传输线路的传输监测结果；所述网管信息帧携有相关传输节点的网管信息；所述测试专用帧间插于数据帧中，在每两个测试专用帧之间，于后一测试专用帧中携有所述两测试专用帧之间的所有数据帧的参数信息，包括有传输正确的数据帧的总帧数、传输正确的数据帧的总字节数、冗余校验码字错误的总帧数、冗余校验码字错误的总字节数、数据帧超长的总帧数、数据帧超长的总字节数、废弃的数据帧的总帧数、废弃的数据帧的总字节数和空闲字节串总的差错字节数的参数信息中的一种或一种以上；

根据所述2M信号的数据帧格式，对所述数据帧编码并发送。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述从所述缓存数据中按设定的监测条件提取相应的数据帧，包括：用所有设定的监测条件依次在缓存数据中进行匹配，查找出匹配的各数据帧，按相应的匹配条件分别进行存储，然后送到集中网管监测中心，不符合监测条件的数据不送到网管中心。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据分析结果对所述数据帧进行相应处理的步骤进一步包括：

当测试专用帧、网管信息帧和监测结果帧被提取后，分别用空闲字节串对所述测试专用帧、所述网管信息帧和所述监测结果帧进行替换；对测试专用帧、网管信息帧、监测结果帧或其组合进行分析后，将重新生成的测试专用帧、网管信息帧、监测结果帧或其组合，分别插入到数据帧中的空闲字节串中。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述预定监测条件根据数据帧的不同字节标识实现，对接收到的数据直接匹配相应的字节标识即可。

5.一种2M数据电路的传输质量实时在线监测和数据提取的装置，其特征在于，该装置包括有用于接收和发送传输线路的2M数据的输入模块和输出模块，对数据进行循环冗余校验的循环冗余校验模块，利用相应的时钟进行信号编解码的编码模块和解码模块；用于对各种数据进行存储或缓冲的存储器；用于数据帧类型监测的监测模块，该监测模块将接收到的2M数据中的特征字节与设定的监测条件进行匹配，并将匹配的数据帧提取出来，发送至数据处理器；用于数据帧生成的数据帧生成模块，该模块根据数据处理器的数据监测结果生成测试专用帧、网管信息帧和监测结果帧中的一种或一种以上，并在数据帧重新发送前将生成的数据帧间插入发送的数据帧中；数据处理器，用于对接收到的匹配的数据帧进行分析处理，对监测模块发送的匹配的数据帧进行各指标和质量分析，并向监测模块返回监测结果，数据处理器具有独立的输入输出模块，可实现对不同数据处理方式的实时更新，根据设定可与网络系统的集中网管监测中心进行数据交互；输入模块接收到2M数据，首先经循环冗余校验模块进行循环冗余校验和告警分析，并经解码模块解码后存储至存储器中，数据处理器对数据帧分析处理后返回监测结果，编码模块根据监测结果重新编码数据，插入循环冗余校验模块生成的校验码后经输出模块发送；

其中，在每两个测试专用帧之间，于后一测试专用帧中携有所述两测试专用帧之间的所有数据帧的参数信息；所述参数信息包括有传输正确的数据帧的总帧数、传输正确的数据帧的总字节数、冗余校验码字错误的总帧数、冗余校验码字错误的总字节数、数据帧超长的总帧数、数据帧超长的总字节数、废弃的数据帧的总帧数、废弃的数据帧的总字节数和空闲字节串总的差错字节数的中的一种或一种以上。

Images