维普资讯 http://www.cqvip.com 通信系统与网络技术 一种专用交换机交换与维护软件的设计 张学敏，韩春刚 （中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄０５００８１） 摘要：交换与维护软件是交换机软件的重要组成部分和系统平台。它完成交换机工作参数、工作状态的维护、中继资 源的管理、连接的控制与管理；提供统一的外部访问与控制接口。介绍了交换与维护软件的架构与功能，给出软件的设计思 路．并重点介绍了公共支撑模块的设计。对于其他网络通信核心设备软件设计有重要的参考价值。 关键词：交换机；交换与维护软件；系统软件平台 中图分类号：ＴＮ９１５．８５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—３１１４（２００７）０４—１５—２ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ａ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｓｗｉｔｃｈ ＺＨＡＮＧ Ｘｕｅ－ｍｉｎ，ＨＡＮ Ｃｈｕｎ－ｇａｎｇ （Ｔｈｅ ５４ｔｈ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＥＴＣ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｈｅｂｅｉ ０５００８１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｏｆ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｉｔ ｃａｎ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｔｈｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ ｓｗｉｔｃｈ’Ｓ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｓｔａｔｅｓ，ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｒｕｎｋ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ，ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｕｎｉｆｏｒｍ ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｄｅａ ｉｓ ｇｉｖｅｎ，ａｎｄ ｃｏｍｍｏｎ ｓｕｐｐｏｒｔ ｍｏｄｕｌｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｓｉｇｎｉｉｃａｆｎｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｏｔｈｅｒ ｃｏｒｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｎ．ｇ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｗｉｔｃｈ；ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ；ｓｙｓｔｅｍ ｓｏｆｗａｔｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｏ 引言 本专用交换机是某专用通信网中网络交换核心 意义。 针对交换机软件复杂庞大集成调试和上站维护 困难的特点，ＳＷＭＴ的公共支撑模块提供多方面的 软件调试手段，包括软件模块间信息流程监视、标准 设备，它实现话音、非ＩＰ数据、ＩＰ数据等综合业务接 入与交换并支持动态组网。 交换机软件是交换机的神经中枢和控制中心。 它需要完成呼叫处理、信令处理、ＩＰ路由协议、ＩＰ高 层应用等各种协议处理和交换机业务交换的控制。 另外交换机软件要能够接受操作员或网管的控制， 能够完成各种工作参数的设置、查询和保存，能够在 交换机重启后自动加载已存储的参数。 交换与维护软件（以下简称ＳＷＭＴ）是交换机软 件用来实现上述功能的重要组成部分。它完成交换 机工作参数、工作状态的维护；完成交换机中继资源 的管理；完成交换机连接的控制与管理；提供交换机 软件系统平台；提供统一的外部访问与控制接口。 化的故障信息输出、软件内部流程与信息的受控显 示、日志以及交换机软件在线更新等。 本文介绍了ＳＷＭＴ的架构、组成与各软件模块 功能，并给出软件的设计思路。其中重点介绍了对 于交换机软件集成、联试、上站维护等阶段有重要意 义的公共支撑模块的设计。ＳＷＭＴ的设计对于其他 交换机或路由器等网络通信核心设备软件设计有重 要的参考价值。 １ 交换与维护软件组成和架构 ＳＷＭＴ在交换机软件层次中位于操作系统之 上，高层软件之下。交换维护软件由维护管理软件、 交换与资源管理软件、数据库软件、人机接口软件、 网管代理软件、硬件驱动软件、公共支撑软件７个软 件模块组成。 ＳＷＭＴ的架构和在交换机软件中的位置如图１ 所示。 ＳＷＭＴ屏蔽交换机硬件细节，向高层软件提供 统一的访问与控制接口，这有利于交换机高层软件 的移植与重用，对提高交换机软件的可靠性有重要 收稿日期：２００６—１２—０８ 作者简介：张学敏（１９７３一），男，高级工程师，西安电子科技大学工学 硕士。主要研究方向：网络通信软件研究。 ＳＷＭＴ中硬件驱动软件、公共支撑软件、数据库 ２００７年第３３卷第４期 无线电通信技术 １５ 维普资讯 http://www.cqvip.com 通信系统与网络技术 呼 口Ｕ 信 Ａ ＩＰ 路 ＩＰ 出消息的内容。最后调用系统的消息发送函数进行 处 理 处 理 由 协 层 应 发送。开发或维护人员可以使用启动、停止消息监 测函数指定监测条件，对软件运行中模块间的消息 软 件 软 件 议 软 件 用 软 件 通信内容启动或取消监测。 受控打印输出软件单元通过封装操作系统提供 的打印输出函数，向交换机软件提供打印输出受控 的函数。开发人员调用这些函数将内部处理流程或 信息分类输出。这样在调试或维护时，需要观察或 解决问题时就可以通过命令分别打开某软件、某类 信息的输出，不需要就可以关闭相应输出。 故障信息输出软件单元向交换机软件提供格式 统一、信息丰富的软件错误信息的打印输出函数。 通过输出的故障信息可以定位到源文件的代码行， 从而加快故障定位和解决。 日志记录软件单元向交换机软件提供记录交换 图１ ＳＷＭＴ组成和架构 机故障信息、用户的主要操作信息等日志功能。交 换机出现故障后，维护人员通过日志可以浏览故障 前的主要操作或系统的异常信息等，为故障的解决 提供方便。 软件是基础平台，以函数库的形式为其他软件模块 服务；维护管理软件、交换与资源管理软件、人机接 口软件、网管代理软件以任务形式完成各自功能并 交换机软件在线更新软件单元提供对交换机软 件在线更新的能力。它通过 协议从开发主机下 对外提供服务。 ２交换与维护软件功能与设计 ２．１公共支撑软件 载软件映像，并调用ｎａｓｈ驱动软件以将写入映像写 入ｎａｓｈ来完成系统软件的更新。 ２．２维护管理软件 公共支撑软件提供软件模块间消息通信及对信 息流程的监视功能、标准化的故障信息输出、软件内 部流程与信息的受控显示、日志功能以及交换机软 件在线更新等功能。 维护管理软件作为交换机信息处理中心，完成 配置、故障、性能、安全等信息的收集与处理，并向需 要信息的各软件模块进行合理分发，协调交换机各 软件模块的运行。 交换机软件各模块间主要是基于消息通信，因 此提供标准化的消息封装及通信功能以及对消息通 信的内容及流程进行可控的监视是软件集成、交换 机联试、上站等阶段问题查找的主要手段。 维护管理软件作为控制管理交换机统一接口， 实现交换机工作参数、工作状态的维护等功能；实现 业务板上报管理、热插拔支持功能；实现交换机工作 参数掉电保护等功能。 维护管理软件分为以下４个软件单元。 业务板管理与热插拔支持单元完成业务板上 电、掉电、热插拔等相关过程的软件识别与处理。 软件模块间消息通信单元提供系统中软件模块 间通信所用消息队列的初始化，消息发送函数，消息 接收函数，启动、停止消息监测函数等。软件模块间 通信采用封装相同的消息结构，如图２所示。 源 ｉｄ 目的 ｉｄ 消息 掉电保护数据处理单元完成交换机上电和业务 板上电时掉电保护数据的读取、择选、对硬件上电工 作参数的设置、软件工作参数的设置与通知等。 交换机工作参数设置、查询单元向人机界面和 网管代理提供对交换机工作参数的设置、查询的接 口，并利用数据库软件所提供功能实现工作参数的 存储、读取等。 交换机工作状态查询单元向人机界面和网管代 （下转第２０页） 槽号 序列号 长度 内容 类型 图２通用消息结构 在消息发送函数中，首先判断消息的合法性，如 源ｉｄ、目的ｉｄ是否为合法的软件模块、长度是否超 长等，如果非法，就会打印告警信息。如果消息合法 就判断是否符合需要监测的条件，如果符合，就打印 １６ 维普资讯 http://www.cqvip.com 信息传输与接入技术 参考文献 ［３］ 光亮，张辉，常义林．自适应正交频分复用吞吐量最大 化功率分配算法［Ｊ］，西安交通大学学报．２００４，３８（８）： ８７９—８８０． ［１］ＨＯＮＧ ＰＥＮＧ，儿０ＮＧ ＺＨＵ．Ａ Ｎｅｗ Ｂｉｔ—Ａｌｌｏｃａｔｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ Ａｄａｐｔｉｖｅ ＯＦＤＭ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ［Ｃ］／／Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ ａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ． Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ２００５ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．２００５，１：１８１— １８４． ［４］ＨＷＡＮＧ ＩＮ—ＴＳＵＮＧ，ＴＳＡＩ ＣＨＥＮ—Ｙｕ，ＬＩＮ ＣＨＥＮＧ－ＣＨＥＮ． Ｂｌｏｃｋ－ｗｉｓｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ＯＦＤＭ ＷＬＡＮ Ｓｙｓｔｅｍｓ ［ｃ］／／Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ．ＩＳＣＡＳ ２００５．ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ．２００５，６：６０９８—６１０１， ［２］ＨＯＭＡＳ Ｋ．ＬＡＪＯＳ Ｈ．Ａｄａｐｔｉｖｅ ｍｕｈｉｃａｒｒｉｅｒ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ａ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｆｏｒ ｔｉｍｅ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｉｎ ［５］ＴＨＯＭＡＳ ＫＥＬＬＥＲ，ＬＡＪＯＳ ＨＡＮＺＯ．Ａｄａｐｔｉｖｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｄｕｐｌｅｘ ＯＦＤＭ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ【Ｊ Ｊ．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ。２０００，８８ （５）：６１１，６４０． Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０００，４９（５）：１８９３—１９０６． （上接第１６页） 管理通道驱动软件单元提供主控板与业务板之 间管理通道的初始化、消息收发等功能。 理提供对交换机工作状态的查询接口。 ２．３交换与资源管理软件 交换与资源管理软件完成交换矩阵、会议桥的 控制，完成链路带宽资源和标签资源的管理，提供带 宽与标签资源的申请、释放接口。 交换与资源管理软件分为交换矩阵与会议桥控 制单元和带宽与标签管理单元。 交换矩阵与会议桥控制单元在高层软件的驱动 下完成对交换矩阵与会议桥的操作，并对相应的连 接信息进行管理。 带宽与标签管理单元完成中继链路带宽和业务 板标签的管理，向交换机软件提供带宽与标签资源 信令通道驱动软件单元向信令处理软件提供与 其他交换机间信令通道的初始化与信令收发等功 能。 ２．７数据库软件 数据库软件提供一套对交换机维护管理信息库 的操作函数，包括数据库的存储、读取；数据库表项 的检索、设置、查询等各种操作函数。 数据库以统一ＯＩＤ为索引。数据库软件通过模 板库、运行库、内存库３个结构相同的库实现数据项 的查询、设置、保存、读取等功能。其中模板库是设 计时确定的静态文件，是数据库的基础文件；运行库 是用户对数据库设置修改后存储的相对模板库修改 的内容；内存库的交换机上电后位于内存的方便用 户直接访问操作的数据库内存映像，是由模板库与 运行库合并形成的。 的申请、释放接口。 ２．４人机接口软件 人机接口软件向设备操作人员提供完善的人机 界面，便于对交换机进行维护和管理，如设置交换机 工作参数、改变交换机工作方式、监视交换机工作状 态等。 ２．５网管代理软件 ３结束语 本文所述ＳＷＭＴ设计已应用到专用交换机主处 理系统中，形成了产品，并通过了各种试验与考核。 这充分验证了ＳＷＭＴ设计的正确性。公共支撑软件 网管代理软件向网管提供管理控制交换机的访 问接口。 网管代理软件与网管软件之间采用ＳＮＭＰ协 议。网管软件通过网管代理软件可以完成对交换机 以及交换机问链路设备的管理。 ２．６硬件驱动软件 在交换机软件调试与维护方面提供了很好的支持。 ＳＷＭＴ的设计对于其他交换机或路由器等网络 通信核心设备软件设计有重要的参考价值。 参考文献 硬件驱动软件完成交换机硬件的初始化，并提 供相应的访问接口。 硬件驱动软件包括Ｆｌａｓｈ芯片驱动软件单元、管 ［１］孙纪敏．ＡＴＭ交换系统软件开发与实现［Ｊ］．无线电通 信技术，２００１，２７（１）：１—３． ［２］ 韩卫东．程控交换机原理与维护［Ｍ］．北京：电子工业 出版社．１９９８． 理通道驱动软件单元、信令通道驱动软件单元等。 ｌａＦｓｈ芯片驱动软件单元提供对ｆｌｓｈ芯片的擦 ａ除、读取、编程等函数，为文件系统、系统参数和软件 ［３］郭子玉，黄桂金．全分散ＩＳＤＮ交换机嵌入式实时数据 库设计［Ｊ］．电信快报，２００Ｏ（５）：３６—３８． 映像存取提供接口。 ２０ Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ