CN105591814A - 一种在线监测e1通道质量的方法及其监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线监测E1通道质量的方法及其监测系统，通过在E1通道物理层设置AD转换模块，链路层设置FPGA模块，网络层设置CPU模块，实现了在不中断既有E1通道前提下，连续不间断的对通道进行监测，实现在物理层到网络层范围内监测通道质量。本发明能够在通道发生故障时发出告警，在通道质量下降时发出预警。监控中心可以通过分析，锁定通道故障范围，预测通道中断的发生，使监控中心及时掌握整体E1通道的通信质量。

Description

一种在线监测E1通道质量的方法及其监测系统
技术领域
本发明涉及通道质量检测技术领域，特别是涉及一种在线监测E1通道质量的方法及其监测系统。
背景技术
我国铁路通信网络已经实现了主干网络的光纤化，但在分支网络里，依然存在着大量的E1通信电路。这些电路的可靠性会影响铁路信息系统的正常运行。为此需要一种监测方法和系统，在不中断通信电路的情况下，监测线路质量，保证通信电路的正常运行。为了增加数据带宽，铁路网络内E1线路一般使用非成帧模式，这样以来，通常基于E1时隙内的CRC4进行误码监测的设备就无法使用。
另外，网络线路拥堵程度也是衡量线路质量的一个重要标准。如今市场上的E1通信线路监测设备都是基于物理链路层监测，无法做到网络层和更高级层面监测，因此无法满足完整监测线路质量的需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，设计出一种在线监测E1通道质量的方法及其监测系统，不仅能够提供传统的通道故障监测，还能提供网络TCP/IP协议监测，解决了目前E1通道维护方面监测不够全面，无法反映通道整体质量的问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种在线监测E1通道质量的方法，包含以下步骤：
步骤1.1：通过AD转换模块将E1通道物理层的被测信号转换为数字信号，并检测被测信号发出告警信号，分别将数字信号和告警信号发送给FPGA模块和CPU模块；
步骤1.2：通过FPGA模块检测E1通道链路层的故障信号，将故障信号传递给CPU模块；
首先，通过FPGA模块获取E1通道链路层中数字信号的信号参数指标及其PPP数据包，检测出故障信号，然后，根据FPGA模块寄存器的状态将故障信号传递给CPU模块；
步骤1.3：通过CPU模块分析故障信号的PPP数据包，判断通道流量，定位数据源，获取故障IP地址；
首先，CPU模块分析故障信号PPP数据包的IP协议，当通道流量H>S时，CPU模块的TCP/IP协议栈定位数据源，获取故障IP地址，其中，S为FPGA模块设置的通道流量门限值，CPU模块的控制模块对接收到的告警信号、信号参数指标和故障信号进行存储；
步骤1.4：CPU模块通过网络接口将存储的数据传送给远程控制中心。
所述告警信号包括信号全1告警信号、信号丢失告警信号、信号强度过低告警信号。
所述发出告警信号的具体步骤为：当被测信号至少0.1μs连续出现全1序列时，AD转换模块发出信号全1告警信号；当被测信号至少0.1μs没有产生下降沿跳变信号时，AD转换模块发出信号丢失告警信号；当被测信号的波峰强度Q<P时，AD转换模块发出信号强度过低告警信号，其中P为AD采样芯片设置的信号强度门限值。
所述检测E1通道链路层的故障信号的具体步骤为：
步骤4.1：通过FPGA模块获取E1通道链路层数字信号的信号参数指标及其PPP数据包，检测故障信号，所述故障信号包括质量下降预警信号和误码信号；所述信号参数指标包括通道流量、误码率、正确帧、超长超短帧、错误帧和废弃帧；
步骤4.2：根据获取的信号参数指标，判断通道流量，当通道流量H>S时，FPGA模块发出质量下降预警信号，其中，S为FPGA模块设置的通道流量门限值；
步骤4.3：根据获取的PPP数据包，检测通道是否存在误码信号，若存在，判断FPGA模块的寄存器IPERR_EN是否为1，否则将PPP数据包传递给CPU模块；若FPGA模块的寄存器IPERR_EN为1，将误码信号传递给CPU模块，否则继续获取PPP数据包，检测误码信号；
一种在线监测E1通道质量的监测系统，包括用以将E1通道的被测信号转换为数字信号并发出告警信号的AD转换模块，用以分析数字信号并向CPU模块发送故障信号的FPGA模块，用以储存告警信号和故障信号并定位故障IP地址的CPU模块，远程监控中心，所述CPU模块通过网络接口或无线通信模块将数据传输给远程监控中心。
进一步地，所述CPU模块包括用以对IP数据报进行分析的TCP/IP协议栈，用以储存告警信号、数字信号的信号参数指标和故障信号的控制模块。
进一步地，所述AD转换模块采用AD采样芯片，AD采样芯片的工作频率为10MHz。
本发明的积极有益效果：本发明可以在不中断既有E1通道前提下，连续不间断的对通道进行监测，可以在物理层到网络层范围内监测通道质量。本发明能够在通道发生故障时发出告警，在通道质量下降时发出预警。监控中心可以通过分析，锁定通道故障范围，预测通道中断的发生，使监控中心及时掌握整体E1通道的通信质量。
附图说明
图1为本发明系统功能框图
图2为本发明在线监测E1通道质量的方法的流程图
图3为本发明AD转换模块发出的告警信号的框图
图4为本发明在线监测E1通道质量的监测系统的系统框图之一
图5为本发明在线监测E1通道质量的监测系统的系统框图之二。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明的具体实施方式。
参见图1，本申请的在线监测E1通道质量的方法，包含以下步骤：
步骤1.1：通过AD转换模块将E1通道物理层的被测信号转换为数字信号，并检测被测信号发出告警信号，分别将数字信号和告警信号发送给FPGA模块和CPU模块；所述告警信号包括信号全1告警信号、信号丢失告警信号、信号强度过低告警信号。
所述发出告警信号的具体步骤为：当被测信号至少0.1μs连续出现全1序列时，AD转换模块发出信号全1告警信号；当被测信号至少0.1μs没有产生下降沿跳变信号时，AD转换模块发出信号丢失告警信号；当被测信号的波峰强度Q<P时，AD转换模块发出信号强度过低告警信号，其中P为AD采样芯片设置的信号强度门限值。
步骤1.2：通过FPGA模块检测E1通道链路层的故障信号，将故障信号传递给CPU模块；
所述检测E1通道链路层的故障信号的具体步骤为：首先，通过FPGA模块获取E1通道链路层数字信号的信号参数指标及其PPP数据包，检测故障信号，所述故障信号包括质量下降预警信号和误码信号；所述信号参数指标包括通道流量、误码率、正确帧、超长超短帧、错误帧和废弃帧；其次，根据获取的信号参数指标，判断通道流量，当通道流量H>S时，FPGA模块发出质量下降预警信号，其中，S为FPGA模块设置的通道流量门限值；然后，根据获取的PPP数据包，检测通道是否存在误码信号，由于E1通道通常封装的是PPP协议，相比以太网协议，该协议前导码较短，这会导致在通道质量较差时产生大量错误数据报，若通道存在误码信号，判断FPGA模块的寄存器IPERR_EN的状态，否则将PPP数据包传递给CPU模块；若FPGA模块的寄存器IPERR_EN为1，将误码信号传递给CPU模块，否则继续获取PPP数据包，检测误码信号；
步骤1.3：通过CPU模块分析故障信号的PPP数据包，判断通道流量，定位数据源，获取故障IP地址；
首先，CPU模块分析故障信号PPP数据包的IP协议，当通道流量H>S时，CPU模块的TCP/IP协议栈定位数据源，获取故障IP地址，其中，S为FPGA模块设置的通道流量门限值，CPU模块的控制模块对接收到的告警信号、信号参数指标和故障信号进行存储；
步骤1.4：CPU模块通过网络接口将存储的数据传送给远程控制中心。
一种在线监测E1通道质量的监测系统，包括用以将E1通道的被测信号转换为数字信号并发出告警信号的AD转换模块，用以分析数字信号并向CPU模块发送故障信号的FPGA模块，用以储存告警信号和故障信号并定位故障IP地址的CPU模块，远程监控中心，所述CPU模块通过网络接口或无线通信模块将数据传输给远程监控中心。
所述CPU模块包括用以对IP数据报进行分析的TCP/IP协议栈、用以储存告警信号、数字信号的信号参数指标和故障信号的控制模块。
所述AD转换模块采用AD采样芯片，通常情况下，E1通道的信号传输速率为2.048Mbps，根据奈奎斯特原理，采样频率需要设定在被采用频率的2倍以上，因此，本申请AD采样芯片的工作频率为10MHz，可以获得完整的信号曲线。同时，AD采用芯片设置信号强度门限值P，当被测信号波峰强度Q<P时，AD采样模块发出信号强度过低告警信号。
本申请的可以在不中断既有E1通道前提下，连续不间断的对通道进行监测，能够在通道发生故障时发出告警，在通道质量下降时发出预警。监控中心可以通过分析，锁定通道故障范围，预测通道中断的发生，使监控中心及时掌握整体E1通道的通信质量。CPU模块会将告警信号和IP数据报的数据进行存储，即使网络出现问题，也能够保证历史数据可追溯查找。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种在线监测E1通道质量的方法,其特征在于，包含以下步骤：
步骤1.1：通过AD转换模块将E1通道物理层的被测信号转换为数字信号，并检测被测信号发出告警信号，分别将数字信号和告警信号发送给FPGA模块和CPU模块；
步骤1.2：通过FPGA模块检测E1通道链路层的故障信号，将故障信号传递给CPU模块；
首先，通过FPGA模块获取E1通道链路层中数字信号的信号参数指标及其PPP数据包，检测出故障信号，然后，根据FPGA模块寄存器的状态将故障信号传递给CPU模块；
步骤1.3：通过CPU模块分析故障信号的PPP数据包，判断通道流量，定位数据源，获取故障IP地址；
首先，CPU模块分析故障信号PPP数据包的IP协议，当通道流量H>S时，CPU模块的TCP/IP协议栈定位数据源，获取故障IP地址，其中，S为FPGA模块设置的通道流量门限值，CPU模块的控制模块对接收到的告警信号、信号参数指标和故障信号进行存储；
步骤1.4：CPU模块通过网络接口将存储的数据传送给远程控制中心。
2.根据权利要求1所述的在线监测E1通道质量的方法，其特征是：所述告警信号包括信号全1告警信号、信号丢失告警信号、信号强度过低告警信号。
3.根据权利要求2所述的在线监测E1通道质量的方法，其特征是：所述发出告警信号的具体步骤为：当被测信号至少0.1μs连续出现全1序列时，AD转换模块发出信号全1告警信号；当被测信号至少0.1μs没有产生下降沿跳变信号时，AD转换模块发出信号丢失告警信号；当被测信号的波峰强度Q<P时，AD转换模块发出信号强度过低告警信号，其中P为AD采样芯片设置的信号强度门限值。
4.根据权利要求1所述的在线监测E1通道质量的方法，其特征是：所述检测E1通道链路层的故障信号的具体步骤为：
步骤4.1：通过FPGA模块获取E1通道链路层数字信号的信号参数指标及其PPP数据包，检测故障信号，所述故障信号包括质量下降预警信号和误码信号；所述信号参数指标包括通道流量、误码率、正确帧、超长超短帧、错误帧和废弃帧；
步骤4.2：根据获取的信号参数指标，判断通道流量，当通道流量H>S时，FPGA模块发出质量下降预警信号，其中，S为FPGA模块设置的通道流量门限值；
步骤4.3：根据获取的PPP数据包，检测通道是否存在误码信号，若存在，判断FPGA模块的寄存器IPERR_EN的状态，否则将PPP数据包传递给CPU模块；若FPGA模块的寄存器IPERR_EN为1，将误码信号传递给CPU模块，否则继续获取PPP数据包，检测误码信号。
5.一种实现权利要求1所述的在线监测E1通道质量的方法的监测系统，其特征是：包括用以将E1通道的被测信号转换为数字信号并发出告警信号的AD转换模块，用以分析数字信号并向CPU模块发送故障信号的FPGA模块，用以储存告警信号和故障信号并定位故障IP地址的CPU模块，远程监控中心，所述CPU模块通过网络接口或无线通信模块将数据传输给远程监控中心。
6.根据权利要求5所述的在线监测E1通道质量的方法的监测系统，其特征是：所述CPU模块包括用以对IP数据报进行分析的TCP/IP协议栈，用以储存告警信号、数字信号的信号参数指标和故障信号的控制模块。
7.根据权利要求5所述的在线监测E1通道质量的方法的监测系统，其特征是：所述AD转换模块采用AD采样芯片，AD采样芯片的工作频率为10MHz。
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