电路端到端实时在线监测系统和方法.pdf

本发明公开了一种电路端到端实时在线监测系统，包括串接在业务分界点处电路的用户端测试设备、串接在电路网络内电路的中央监测设备和与中央监测设备连接的测试管理部分，用户端测试设备监测业务分界点处电路，并当监测到电路故障时向中央监测设备发送业务分界点电路告警消息；中央监测设备监测电路网络内电路，当监测到电路故障时向测试管理部分发送电路网络内电路告警消息，中央监测设备接收业务分界点电路告警消息，向测试管理部分上报该业务分界点电路告警消息，并接收测试管理部分发送的控制消息和向用户端测试设备转发发给用户端测试设备的控制消息。本发明还公开了一种电路端到端实时在线监测的方法。

1、  一种电路端到端实时在线监测系统，其特征在于，包括：
用户端测试设备，用于监测业务分界点处电路，并当监测到电路故障时向中央监测设备发送业务分界点电路告警消息；
中央监测设备，用于监测电路网络内电路和接收用户端测试设备发送的业务分界点电路告警消息，当监测到电路故障时向测试管理部分发送电路网络内电路告警消息，当接收到业务分界点电路告警消息时向测试管理部分上报该业务分界点电路告警消息，同时还用于接收测试管理部分发送的控制消息和向用户端测试设备转发发给用户端测试设备的控制消息；
测试管理部分，用于向中央监测设备发送控制消息，并对上报的电路网络内电路告警消息和/或业务分界点电路告警消息进行处理；
其中用户端测试设备串接在业务分界点处电路，中央监测设备串接在电路网络内电路，测试管理部分与中央监测设备连接。

2、  根据权利要求1所述的电路端到端实时在线监测系统，其特征在于，该系统进一步包括只输入电路信号而不输出电路信号的探头型监测设备，所述探头型监测设备跨接在电路上。

3、  根据权利要求1所述的电路端到端实时在线监测系统，其特征在于，所述中央监测设备通过以太网或者串口通信方式与测试管理部分连接。

4、  根据权利要求1所述的电路端到端实时在线监测系统，其特征在于，所述测试管理部分对上报的电路网络内电路告警消息和/或业务分界点电路告警消息进行处理为：测试管理部分根据上报的网络内电路告警消息和/或业务分界点电路告警消息提供电路运行报告。

5、  根据权利要求1所述的电路端到端实时在线监测系统，其特征在于，所述用户端测试设备通过带内传送方式与中央监测设备进行通信，所述中央监测设备通过带外接入方式与测试管理部分进行通信。

6、  根据权利要求5所述的电路端到端实时在线监测系统，其特征在于，所述用户端测试设备包括：
主控模块，用于进行数据计算和控制；
数据存储模块，用于存储主控模块对数据的处理结果；
E1电路处理模块，用于监测进入到用户端测试设备的E1码流及生成与发送伪随机序列；
逻辑模块，用于执行用户端测试设备内的所有逻辑处理；
带内通信模块，用于实现用户端测试设备与中央监测设备的带内通信；
时钟模块，用于提供时钟信号；
电源模块，用于向所述用户端测试设备供电；
其中主控模块、数据存储模块、E1电路处理模块、逻辑模块、时钟模块、带内通信模块、时钟模块和电源模块分别与总线连接，并且所述用户端测试设备内各模块之间的信息交换都通过总线进行。

7、  根据权利要求6所述的电路端到端实时在线监测系统，其特征在于，所述用户端测试设备进一步包括用于对电路信号双发选收的倒换控制模块，所述倒换控制模块与总线连接。

8、  根据权利要求5所述的电路端到端实时在线监测系统，其特征在于，所述中央监测设备包括：
主控模块，用于进行数据计算和控制；
数据存储模块，用于存储主控模块对数据的处理结果；
E1电路处理模块，用于监测进入到中央监测设备的E1码流及生成与发送伪随机序列；
逻辑模块，用于执行中央监测设备内的所有逻辑处理；
带内通信模块，用于中央监测设备与用户端测试设备间进行带内通信；
时钟模块，用于提供时钟信号；
电源模块，用于向所述中央监测设备供电；
带外通信模块，用于实现中央监测设备与测试管理部分间的带外通信；
其中主控模块、数据存储模块、E1电路处理模块、逻辑模块、带内通信模块、时钟模块、电源模块和带外通信模块分别与总线连接，并且所述中央监测设备各模块之间的信息交换都通过总线进行，

9、  根据权利要求8所述的电路端到端实时在线监测系统，其特征在于，所述带外通信模块为网口通信模块。

10、  一种电路端到端实时在线监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、在电路的业务分界点处串接用户端测试设备，在电路网络内部串接中央监测设备，将测试管理部分与中央监测设备相连接；
B、用户端测试设备和中央监测设备实时在线监测电路，当用户端测试设备发现电路故障时，用户端测试设备实时向中央监测设备上报业务分界点电路告警消息，中央监测设备实时向测试管理部分上报该业务分界点电路告警消息；当中央监测设备发现网络内电路故障时，中央监测设备实时向测试管理部分上报电路网络内电路告警消息。

电路端到端实时在线监测系统和方法
技术领域
本发明涉及监测技术，特别是一种电路端到端实时在线监测系统和方法。
背景技术
数字电路是一种全透明的物理通道，它支持数据、话音、图像等多种业务，而对客户通信协议没有任何要求，客户可自由选择网络设备及通信协议。数字电路通信速率可根据需要进行选择，有2Mbit/s、8Mbit/s、34Mbit/s、155Mbit/s、622Mbit/s、2.5Gbit/s等多种速率。数字数据网(DDN)是采用数字数据电路来传输信号的数据传输网，数字数据网为用户提供全数字、全透明、高质量的网络连接并传递各种数据业务。DDN的通信速率可根据需要在2.4kbit/s至2.048Mbit/s之间任意选择。目前，电路出租业务主要包括对数字数据电路和数字电路的出租。
目前，电路出租方主要是通过电路上传输系统的网络管理系统来完成对用户所租用的电路的监控。用户所租用的电路中作为网络出租元素的是传输端到端电路，其中包括接入网和骨干网等诸多网络。骨干网包括省际骨干网、省内骨干网和本地网。因为骨干网上所用的传输设备涉及较多的厂家，传输网各层为分层建设，而且这些传输设备并没有统一的接口标准而且软件也经常会升级，所以非常难以建设综合的网络管理平台，因此目前还没有综合的网络管理平台。所以目前还不能实现在骨干网进行跨厂家的业务实时端到端监测，由此造成电路出租方无法向租用电路方进行真正意义上的实时端到端的电路质量实时在线监测，从而不能提供更好的电路出租服务。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的是提出一种电路端到端实时在线监测系统，以实现对电路的端到端实时在线监测。
本发明的另一目的是提出一种电路端到端实时在线监测的方法，以实现对电路的端到端实时在线监测。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电路端到端实时在线监测系统，包括：
用户端测试设备，用于监测业务分界点处电路，并当监测到电路故障时向中央监测设备发送业务分界点电路告警消息；
中央监测设备，用于监测电路网络内电路和接收用户端测试设备发送的业务分界点电路告警消息，当监测到电路故障时向测试管理部分发送电路网络内电路告警消息，当接收到业务分界点电路告警消息时向测试管理部分上报该业务分界点电路告警消息，同时还用于接收测试管理部分发送的控制消息和向用户端测试设备转发发给用户端测试设备的控制消息；
测试管理部分，用于向中央监测设备发送控制消息，并对上报的电路网络内电路告警消息和/或业务分界点电路告警消息进行处理；
其中用户端测试设备串接在业务分界点处电路，中央监测设备串接在电路网络内电路，测试管理部分与中央监测设备连接。
该系统进一步包括只输入电路信号而不输出电路信号的探头型监测设备，所述探头型监测设备跨接在电路上。
所述中央监测设备通过以太网或者串口通信方式与测试管理部分连接。
所述测试管理部分对上报的电路网络内电路告警消息和/或业务分界点电路告警消息进行处理为：测试管理部分根据上报的网络内电路告警消息和/或业务分界点电路告警消息提供电路运行报告。
所述用户端测试设备通过带内传送方式与中央监测设备进行通信，所述中央监测设备通过带外接入方式与测试管理部分进行通信。
所述用户端测试设备包括：
主控模块，用于进行数据计算和控制；
数据存储模块，用于存储主控模块对数据的处理结果；
E1电路处理模块，用于监测进入到用户端测试设备的E1码流及生成与发送伪随机序列；
逻辑模块，用于执行用户端测试设备内的所有逻辑处理；
带内通信模块，用于实现用户端测试设备与中央监测设备的带内通信；
时钟模块，用于提供时钟信号；
电源模块，用于向所述用户端测试设备供电；
其中主控模块、数据存储模块、E1电路处理模块、逻辑模块、时钟模块、带内通信模块、时钟模块和电源模块分别与总线连接，并且所述用户端测试设备内各模块之间的信息交换都通过总线进行。
所述用户端测试设备进一步包括用于对电路信号双发选收的倒换控制模块，所述倒换控制模块与总线连接。
所述中央监测设备包括：
主控模块，用于进行数据计算和控制；
数据存储模块，用于存储主控模块对数据的处理结果；
E1电路处理模块，用于监测进入到中央监测设备的E1码流及生成与发送伪随机序列；
逻辑模块，用于执行中央监测设备内的所有逻辑处理；
带内通信模块，用于中央监测设备与用户端测试设备间进行带内通信；
时钟模块，用于提供时钟信号；
电源模块，用于向所述中央监测设备供电；
带外通信模块，用于实现中央监测设备与测试管理部分间的带外通信；
其中主控模块、数据存储模块、E1电路处理模块、逻辑模块、带内通信模块、时钟模块、电源模块和带外通信模块分别与总线连接，并且所述中央监测设备各模块之间的信息交换都通过总线进行，
所述带外通信模块为网口通信模块。
一种电路端到端实时在线监测的方法，包括以下步骤：
A、在电路的业务分界点处串接用户端测试设备，在电路网络内部串接中央监测设备，将测试管理部分与中央监测设备相连接；
B、用户端测试设备和中央监测设备实时在线监测电路，当用户端测试设备发现电路故障时，用户端测试设备实时向中央监测设备上报业务分界点电路告警消息，中央监测设备实时向测试管理部分上报该业务分界点电路告警消息；当中央监测设备发现网络内电路故障时，中央监测设备实时向测试管理部分上报电路网络内电路告警消息。
从以上技术方案可以看出，本发明提出的电路端到端实时在线监测系统包括用户端测试设备、中央监测设备和测试管理部分。用户端测试设备串接在电路内的业务分界点处，当监测到业务分界点处的电路故障时向中央监测设备发送业务分界点电路告警消息。用户端测试设备一方面接受测试管理部分的控制，另一方面通过中央监测设备将监测到的业务分界点电路告警信息实时上报给测试管理部分。中央监测设备连接在电路网络内，一方面接受测试管理部分的控制和向用户端测试设备转发发给用户端测试设备的控制消息，另一方面将用户端测试设备和自身所监测得到的电路告警信息实时向测试管理部分上传。所以应用本发明后，通过将用户端测试设备放置在业务分界点处就实现了对电路运行情况的测试由网络核心扩展到网络末端，进而实现了对电路端到端的测试功能。同时，当用户端测试设备和/或中央监测设备检测到电路运行过程中出现的告警及误码时，通过中央监测设备可将告警信息实时地上报给测试管理部分，所以应用本发明后真正地实现了对电路的端到端实时在线监测。
同时，本系统中还可以在被监测电路中增加探头型监测设备，将新增加的探头型监测设备跨接到被监测电路上，对输入到探头型监测设备的E1码流进行实时告警及误码监测。探头型监测设备通过以太网或者串口通信方式将监测到的电路告警及误码情况上报至测试管理部分，进而实现利用该新增加的探头型监测设备来进一步对整个电路故障进行分析和定位的功能，从而有利于更快地找出电路的故障点，因此极大地方便了对电路的维修。
图1为本发明的电路端到端实时在线监测系统的示意图。
图2为本发明的电路端到端实时在线监测方法的流程示意图。
图3为本发明的用户端测试设备的模块示意图。
图4为本发明的中央监测设备的模块示意图。
图5为本发明的中央监测设备的硬件实现模块图。
图6为本发明地中央监测设备消息处理流程图。
图7为本发明的中央监测设备告警处理流程图。
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
本发明中的电路端到端实时在线监测系统包括串接在电路内业务分界点的用户端测试设备、串接在电路网络内的中央监测设备和与中央监测设备相连的测试管理部分。用户端测试设备将对电路的测试由网络核心扩展到网络末端以完成网络端到端测试功能，并当监测到业务交界点处电路故障时向中央监测设备实时发送业务交界点电路告警消息。中央监测设备监测电路网络内的电路运行状况，当监测到电路网络内电路故障时向测试管理部分实时上报电路网络内电路告警消息。同时，中央监测设备还接收用户端测试设备发送的业务交界点电路告警消息，并还向测试管理部分实时上报用户端测试设备监测到的业务交界点电路告警消息，而且中央监测设备还接收测试管理部分发送的控制消息和向用户端测试设备转发发给用户端测试设备的控制消息。测试管理部分对上报的电路网络内电路告警消息和用户端测试设备监测到的业务交界点电路告警消息进行处理，并向中央监测设备发送控制消息。
图1为本发明的端到端实时在线监测系统的示意图。如图1所示，该系统包括连接在电路内电信电路和用户电路的业务分界点处的用户端测试设备、连接在电信网络内电路的中央监测设备和与中央监测设备连接的测试管理部分，其中用户端测试设备通过带内传送方式与中央监测设备通信，中央监测设备通过DCN网络以带外方式与测试管理部分通信。
用户端测试设备用于监测业务分界点的电路运行状况，以实现网络电路端到端的测试功能，并当所测试的业务分界点处电路运行出现故障时向中央监测设备信息发送业务交界点电路告警消息。中央监测设备可以根据需要连接在网络中的任何位置，用于测试电信网络内的电路。当网络中的电信电路出现故障时，中央监测设备通过DCN网络以带外传送方式向测试管理部分上报电信网络内电路告警消息。同时，中央监测设备还接收用户端测试设备发送的业务交界点电路告警消息，并向测试管理部分上报该业务交界点电路告警消息。测试管理部分对上报的网络内电路告警消息和/或业务交界点电路告警消息进行处理。测试管理部分还向中央监测设备发送控制消息，中央监测设备接收测试管理部分发送的控制消息，并向用户端测试设备转发发给用户端测试设备的控制消息。
可以进一步在本系统中增加探头型监测设备，并将新增加的探头型监测设备跨接到电路上，而且对该探头型监测设备只输入电路信号，从而可以利用该新增加的探头型监测设备来对故障进行分析和定位，从而有利于更快地找出数字电路的故障点。
根据电路物理网络的具体结构，还可在电信网络中适当位置连接一个或多个用户端测试设备，以利于对电信网络内电路的故障进行分析和定位。
可以进一步的在本系统中增加带保护倒换功能的用户端测试设备，将带保护倒换功能的用户端测试设备连接在业务分界点处，用于实现用户端测试设备的双发选收功能，进而实现对带1+1保护的用户电路的端到端实时在线监测。
除了通过DCN网络以带外方式与测试管理部分通信，中央监测设备还可以通过互联网Internet等以太网与测试管理部分通信。中央监测设备还可以通过串口通信方式与测试管理部分连接。
图2为本发明的电路端到端实时在线监测方法的流程示意图。如图2所示，包括以下步骤：
步骤201：在电路的业务分界点处串接用户端测试设备，在电路网络内部串接中央监测设备，测试管理部分通过网络与中央监测设备连接。
步骤202：配置电路端到端实时在线监测系统。
对电路端到端实时在线监测系统的配置包括根据用户的要求对电路的成帧形式进行配置和对电路的倒换方式进行配置等。其中测试管理部分向中央监测设备发送用于配置中央监测设备和用户端测试设备的配置消息，中央监测设备向用户端测试设备转发发给用户端测试设备的配置消息。
步骤203：用户端测试设备和中央监测设备实时在线检测电路。
步骤204：当检测到电路出现故障时，中央监测设备和/或用户端测试设备实时向测试管理部分上报告警消息。
当用户端测试设备检测到业务分界点电路有告警或/和误码时，通过带内传送方式向中央监测设备实时发送业务分界点电路告警消息，中央监测设备通过带外方式向测试管理部分实时上报业务分界点该电路告警消息。当中央监测设备检测到电路网络内电路错误时，中央监测设备直接通过带外传送方式向测试管理部分上报电路网络内电路告警消息。
步骤205：测试管理部分根据告警消息进行相应的处理。
测试管理部分用于对上报的电路网络内中央监测设备监测到的电路网络内电路告警消息和用户端监测设备监测到的业务分界点电路告警消息进行处理，并向中央监测设备发送控制消息。同时，测试管理部分可根据用户的需求而提供各种电路运行报告。测试管理部分可包括性能管理模块、故障管理模块、相关性分析模块、测试管理模块、报表管理模块，通过测试管理部分可实现各级电路维护人员及用户自身对用户使用的电路进行状态检测、电路运行状况测试、告警和障碍分析、故障定位等管理和维护操作，实现针对电路的远程端到端管理，降低电路维护的工作量和工作成本，向用户提供SLA等级服务，提高用户服务水平。
在用户端放置用户端测试设备是为了将对电路的测试由网络核心扩展到网络末端，以完成网络电路端到端的测试功能。同时还可以在电路出现故障时首先分清责任。
图3为本发明的用户端测试设备模块示意图。如图3所示，该用户端测试设备包括分别和总线连接的主控模块、数据存储模块、E1电路处理模块、逻辑模块、时钟模块、带内通信模块和电源模块。用户端测试设备内的模块之间的信息交换都通过总线进行。主控模块用于完成计算和控制功能；数据存储模块用于存储主控模块对数据的处理结果；E1电路处理模块用于监测进入到用户端测试设备的E1码流及生成与发送伪随机序列；逻辑模块用于完成逻辑处理功能；带内通信模块用于用户端测试设备与中央监测设备的带内通信；时钟模块用于提供时钟信号；电源模块用于向用户端测试设备供电。
用户端测试设备还可以进一步包括对接入段进行保护的倒换控制模块，倒换控制模块与总线连接，用于实现用户端测试设备对电路信号的双发选收功能。
除了用户端测试设备，电路端到端实时在线监测系统还包括中央监测设备和测试管理部分，其中中央监测设备不但具有检测电路运行状况的功能，还可以通过带外连接方式和测试管理部分信息交互。中央监测设备和用户端测试设备通过带内传送方式连接，并且中央监测设备和用户端测试设备之间的消息交互通过E1电路带内SA比特实现。可以在用户端测试设备的基础上，通过增加实现带外传输功能的模块来实现中央监测设备，例如可以通过在用户端测试设备增加网口通信模块，并且将网口通信模块与总线连接来实现中央监测设备的功能。用户端测试设备可以进一步包括串行通信接口，以便对用户端测试设备进行调试和控制。同样，中央监测设备也可以进一步包括串行通信接口，以便对中央监测设备进行调试和控制。
图4为本发明的中央监测设备模块示意图。如图4所示，该设备包括分别和总线连接的主控模块、数据存储模块、E1电路处理模块、逻辑模块、时钟模块、带内通信模块、网口通信模块和电源模块。主控模块用于完成计算和控制功能；数据存储模块用于存储主控模块对数据的处理结果；E1电路处理模块用于监测进入到用户端测试设备的E1码流的及发生与发送伪随机序列；逻辑模块用于逻辑处理功能；带内通信模块用于用户端测试设备与中央监测设备的带内通信；网口通信模块用于实现基于网口的通信；时钟模块用于提供时钟信号；电源模块用于向用户端测试设备供电。
中央监测设备还可以作为探头型监测设备来定位电路中的故障。通过将中央监测设备跨接到数字电路上，并且通过只输入电路信号而不输出电路信号来实现对数字电路的故障进行定位分析。
基于图4所示，图5为本发明的中央监测设备的硬件实现模块图。其中网卡对应于网口通信模块，RAM对应于数据存储模块，CPU对应于主控模块，FGPA芯片对应于逻辑模块，2片DS21554芯片对应于E1电路处理模块，芯片LM2575S对应于电源模块。各芯片的数据交换都是通过总线进行。CPU作为整个硬件电路的核心，完成所有的计算和控制功能。为了保证中央监测设备、测试管理部分和用户端测试设备之间的各种告警、误码、配置等时间准确地交换，可在端到端在线监测系统中设计通信协议，并利用CPU完成对通信协议的解释。CPU访问FPGA和DS21554都是采用外部寄存器寻址的方式进行。FPGA完成所有的片选、E1信号的直通和环回等逻辑功能。RS232实现串口通信功能。网卡实现和测试管理部分基于TCP/IP协议的通信。
中央监测设备接收测试管理部分发来的控制消息，并向用户端测试设备转发相应的控制消息。
图6为本发明的中央监测设备的控制消息处理流程图。如图6所示，包括以下步骤：
步骤601：判断是否收到测试管理部分发来的控制消息，如果是则执行步骤602及其后续步骤，否则重新执行步骤601；
步骤602：判断测试管理部分发来的控制消息的目标地址是否是中央监测设备，如果是则执行步骤603并结束本流程，否则执行步骤604并结束本流程；
步骤603：根据控制消息类型在中央监测设备执行相应操作；
步骤604：向控制消息的目标地址对应的设备转发控制消息。
以上过程中，在步骤601收到测试管理部分发来的控制消息后，可以进一步校验控制消息是否正确，如果正确则向测试管理部分发送表示控制消息正确的应答消息，然后再执行步骤602及其后续步骤，如果不正确则向测试管理部分发送表示控制消息不正确的应答消息，再返回执行步骤601。
以上过程中，在步骤603和步骤604后可以进一步判断控制消息是否需要回复，如果需要回复，则中央监测设备向测试管理部分发送回复消息，并结束本流程，如果不需要则直接结束本流程。
用户端测试设备和中央监测设备实时监测整个电路的运行情况，并当用户端测试设备检测到电路出现故障时，通过带内传送方式向中央监测设备实时发送告警消息，中央监测设备再通过带外传送方式向测试管理部分上报用户端测试设备监测到告警消息，而当中央监测设备自身检测到电路出现故障时，中央监测设备直接通过带外传送方式向测试管理部分上报网络内电路告警消息。
图7为本发明的中央监测设备告警处理流程图。如图7所示，包括以下步骤：
步骤701：查询中央监测设备接口的告警状态；
步骤702：判断中央监测设备接口是否有告警消息，如果有则执行步骤703并结束，否则执行步骤704；
步骤703：中央监测设备向测试管理部分实时上报告警消息，并结束本流程；
步骤704：判断中央监测设备是否收到用户端测试设备的远端电路告警消息，如果是则执行步骤703并结束，否则返回步骤701。
以上过程中，步骤703上报的告警消息可以为实时线路性能上报消息。
当中央监测设备与测试管理部分不是时时刻刻处于连接状态时，在步骤702和步骤704后可以进一步判断中央监测设备当前是否与测试管理部分处于连接状态，如果是则执行步骤703并结束本流程，否则将告警信息压缩以等待下次与测试管理部分连接的时候再上报。
以上实施例以电信网电路为例说明了端到端实时在线监测系统，但本发明并不局限应用于电信网，还可以应用本发明到其它领域，只要该领域涉及到对电路运行情况的监测即可。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。