在个人计算机上模拟基站网管系统的方法及其装置的制作方法

专利名称：在个人计算机上模拟基站网管系统的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通信基站网管系统的开发、调测及演示，尤其涉及一种在PC(个人计算机)环境中模拟整个网管系统以进行调测的方法及装置。
背景技术：
为了适应通信网络规模不断扩大和设备种类的不断增加，国际电信联盟(ITU)定义了电信管理网(TMN)的概念和规范，以取得各类操作系统和电信设备之间的互连。TMN的管理分层分为网元层、网元管理层、网络管理层等，其中网元层是具体的网元设备，而网元管理层实现对一个或多个网元设备的操作和管理，如基站的操作维护，设备软、硬件的管理。操作维护中心OMC(即网管系统)是设备厂家针对自己的电信设备开发的操作维护程序，对应于TMN网元管理层的范畴。OMC管理五大功能，包括故障管理、性能管理、配置管理、安全管理和记帐管理，共同完成基站系统的维护管理工作以及系统运行情况的收集、分析，为网络规划和工程提供依据。
图1是个典型的OMC系统架构。从物理组成上，OMC管理的基站系统由一个基站控制器(BSC)B0和若干个基站收发器(BTS)T0、T1、T2组成，BTS受BSC控制，BSC/BTS的功能由所含单板上的软、硬件结合完成。从软件结构上，OMC系统则由基站单板上的OMC代理软件和PC上的服务端模块S0、客户端模块C0、C1组成(以下将客户端模块和服务端模块合称为用户模块)，BSC和用户模块通过以太网连接。用户模块运行在PC操作系统上，BSC/BTS单板上的OMC代理软件运行于嵌入式操作系统上。OMC用户模块通过与单板上的OMC代理软件交互，实现对基站的信息收集和控制。
图2左半部分是单板上OMC代理软件的层次图，从顶层到底层分别是代理软件层、支撑层、嵌入式操作系统层和单板软件支撑包(BSP)层。代理软件层以下的三层是支持代理软件运行的平台。代理软件蕴含OMC的全部业务逻辑，是有穷的状态机。为了对代理的状态进行管理和控制，在嵌入式操作系统之上外包了一个支撑层，它是代理软件运行的直接平台，为代理提供通信支持、存储管理支持等。实际系统中，一个支撑层为一块单板的代理软件服务，能够支持同一单板上不同功能的代理的多个实例同时运行。单板支撑包层为上层软件提供硬件访问接口，为上层屏蔽不同硬件的区别。
就OMC软件的开发而言，在代理程序编码完成后，需要到实验环境进行调测。在产品开发阶段，往往实验室的调试环境资源比较紧张，一是设备本身昂贵，不可能大量配置；二是不同子系统都需要进行调测，开发任务集中时，资源的紧张情况尤其明显。其次，实验环境有些设备暂不具备、不足或有硬件故障时，例如，若基站调试环境只有一个BTS，那么一些并行功能的调试便无法进行；又如单板出现硬件故障将会导致软件调试中止，直到故障解决。
OMC软件的调测中，更重要的是，相对于与硬件的接口而言，OMC软件关注更多的是业务流程。业务流程的调试完全可以在PC上完成，而不必受到硬件环境的制约；而且软件开发是一个反复的过程，实践证明，始终在实际环境中调测耗时较长。若在PC上能模拟出整个基站系统的OMC代理软件运行的平台，在其上完成OMC软件的业务流程调试，然后再到实验环境验证硬件接口，就能最大程度地减少对调试环境的依赖，提高开发效率。
公开号为CN1287427的中国专利申请公开了“一种基于消息录制回放的模拟网元测试方法”，其基本技术方案是在真实的运行环境中录制网元间的消息交互，通过回放录制的消息来模拟被测网元的响应，并且可以模拟多个网元。该方法需要采集真实网元的交互，只能用于软件后期测试，不能用于软件开发阶段。同时，该方法仍然受实验环境的制约。
因而，提供一个能使整个基站系统的代理软件在PC上运行的模拟方法和装置是必要和重要的。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在个人计算机上模拟基站网管系统的方法，能够在PC上模拟整个基站系统OMC代理软件的运行，实现对代理软件的调试和测试。本发明还要提供一种可以实现该方法的装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种在个人计算机上模拟基站网管系统的方法，包括以下步骤(a)在配置文件中定义所模拟基站系统的物理配置，包含基站个数以及基站控制器和各基站上的硬件框、单板的配置信息；(b)在个人计算机操作系统之上提供面向多基站扩展的支撑层，作为支持要调测OMC代理软件运行的模拟平台，并通过对网管系统代理地址的配置，实现所有代理实例的单板定位和代理识别；(c)在不改变函数原型的基础上修改所述支撑层向上层提供的通信函数，使其能根据所述物理配置、发方本身识别信息和函数参数获得收方的地址，实现OMC代理间的通讯；(d)将带有存储器的基站控制器和基站单板的目录映射到所述个人计算机的存储装置上；(e)提供OMC代理需要的BSP硬件接口原型函数，在函数中直接返回OMC代理需要的值。
进一步地，为了使模拟环境更完整，上述方法可具有以下特点在所述要调测的代理软件中包括按所述支撑层上代理的模式写出的业务逻辑与微控制单元一致的模拟软件。
进一步地，为简化调测过程，上述方法可具有以下特点所述各基站上的硬件框和各硬件框上的单板配置相同。
进一步地，上述方法可具有以下特点所述网管系统代理地址的配置是将单板定位信息和代理识别信息全部复用到该地址结构中的代理识别部分。
进一步地，上述方法可具有以下特点所述代理识别部分采用位分复用的方式，包括系统号、代理类型号和实例号；单板定位时，通过判断代理类型号所在的区间范围确定该代理所在单板的类型，通过实例号的数据约束规则确定该代理所在的硬件框，从而定位该代理所在的单板。
进一步地，上述方法可具有以下特点对于同一硬件框上的主、备单板按同一单板对待，通过实例号的奇偶来加以区别。
本发明提供的模拟基站网管系统的装置包括代理软件模块、支撑模块和操作系统模块，其特征在于，还包括系统配置模块和硬件接口模块，所有模块均在个人计算机上设置，其中所述支撑模块还包括扩展部分，该扩展部分包含代理地址配置单元、通讯单元和存储单元，其中该代理地址配置单元，用于完成对所有网管系统代理地址的配置，且在所述代理地址中包含单板定位信息和代理识别信息；该通讯单元，用于根据所述物理配置、发方本身识别信息和函数参数获得收方的地址，完成网管系统代理之间的交互；该存储单元，用于将带有存储器的基站控制器和基站单板的目录映射到微机的存储装置上，完成信息的存储；所述操作系统模块采用个人计算机操作系统；所述系统配置模块定义了所模拟的基站系统的物理配置，包含基站个数以及基站控制器和各基站上的硬件框、单板的配置信息；所述硬件接口模块，用于给出代理软件需要的单板支撑包硬件接口的原型函数，在函数中直接返回代理软件需要的值。
进一步地，上述装置可具有以下特点所述代理软件模块中包含按所述支撑模块上代理的模式写出的业务逻辑与微控制单元一致的代理软件单元。
进一步地，上述装置可具有以下特点所述代理地址配置单元中进一步包括系统号配置单元，用于配置网管系统代理的系统号；代理类型号配置单元，用于结合代理所属的单板种类配置网管系统代理的代理类型号；以及实例号配置单元，用于结合代理所属的子系统配置网管系统代理的实例号。
由上可知，本发明根据单板上代理软件的层次结构，采用数据约束和数值复用的思想，对代理软件的支撑层进行扩展，实现支持整个基站系统OMC代理软件运行的模拟平台，达到了在基站网管系统开发过程中，在PC机中就能调试、测试代理软件的目的，从而节约硬件成本，减少了对调试环境的依赖，提高开发效率。另外，应用本发明的模拟平台在PC中构建的网管系统还可用于产品演示、客户培训。


图1是实际基站网管系统的架构图；
图2是实验环境和本发明实施例模拟环境下OMC代理软件的层次结构对照图；图3是本发明实施例一个基站系统的配置文件的格式示例；图4是本发明实施例应用模拟平台的整个基站系统网管软件的架构图；图5是本发明实施例代理号复用后的比特位分配示例；图6是本发明实施例同一BTS内通信关系分类的示意图；图7是本发明实施例装置的功能框图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例方法作详细的说明。
在模拟环境下，首先要在配置文件中完成基站系统的配置，作为模拟平台运行的基础。模拟平台依据配置文件的内容确定运行的BTS数量、BSC和BTS上各硬件框的数量、硬件框内各类单板的数量。图3是一个基站系统配置文件的格式示例。在该示例中，BTS的数量为两个，编号为1和2；每个BTS有基带框和两个射频框；“BOARD＝0”表示硬件框配有编号为0的单板，两行“BOARD＝0”表示这样的单板配有两块，一主一备，其它以此类推。本实施例为简化流程，在保证代理软件的功能可正常调测的前提下，所有BTS的物理配置均相同，各个射频框上的单板配置也相同。
在软件层次上，模拟环境和实际环境具有密切的相关性，也有区别，图2为代理软件在两种环境下的软件层次结构的对比。右半部分是PC(也可采用其它类型的计算机)上OMC代理软件的层次图，从顶层到底层分别是代理软件层、面向多基站扩展的支撑层和PC操作系统层。由于本发明PC模拟环境注重软件业务流程，因而不需要单板软件支撑包层。面向多基站扩展的支撑层和PC操作系统一起构成了模拟环境下支持代理软件运行的模拟平台，而面向多基站扩展的支撑层是代理软件运行的直接平台。
在PC上应用模拟平台后的OMC软件架构如图4所示，图中虚线左侧为OMC用户模块部分，右侧为OMC代理软件部分。如图所示，在运行Windows的PC上，面向多基站扩展的支撑层形成的模拟平台能支持整个基站网管系统的运行，模拟平台上的BSC和BTS方框表示模拟平台上运行的隶属同一个BSC或BTS的所有代理实例的逻辑组合。从图中还可以看出，OMC服务端模块和客户端模块均不必针对连接的是实际基站还是模拟基站做出改变，这表明，模拟平台不仅能用于OMC代理软件的调测，还能用于OMC用户模块的调测。
由于模拟平台向上屏蔽了环境的差异，因而运行在嵌入式操作系统上的代理软件在两个环境中基本上是相同的，只是需进行微控制单元(MCU)的模拟。MCU也是一种代理软件，但是不运行在带CPU单板的嵌入式操作系统上，而是运行在单片机上，因此不能直接将MCU的代码搬到模拟平台上运行，而其它OMC代理有与MCU软件交互的需求。为了使模拟环境更完整，需要按在扩展后的支撑层上代理的模式，写出业务逻辑与MCU一致的模拟软件，让它可以和其它OMC代理一样在本实施例的模拟平台上运行，并完成与其单板代理软件的交互。
本实施例的支撑层同样是为代理软件提供通信支持、存储管理支持等功能，但由于两种环境下基于的操作系统不同，在构建模拟平台时，支撑层需更换引用的操作系统，即由嵌入式操作系统换为PC操作系统，如Windows。
实际环境中支撑层只为一块单板服务，而在模拟环境下需要支持运行BSC和多个BTS的代理软件，因而需要面向多基站扩展，下面将详细介绍支撑层扩展的具体方法。
在机架环境中，OMC代理(即代理实例)按极方式编址。按设备的连接、包含关系，定位一个OMC代理要确定系统号、子系统号、单板号、代理类型、实例号。其中“系统号”为BSC/BTS的唯一编号，如0、1、2；“子系统号”为BSC/BTS内硬件框的编号(如BTS有基带框、射频框、电源框等)；“单板号”为一个硬件框内各个单板的编号；这三个号码构成地址结构中的单板定位部分。“代理类型”为单板上一个代理程序的注册编号；“实例号”为同一代理软件多个运行实例的编号，这两个号码构成了地址结构中的代理识别部分。其中，代理类型与实例号合在一个多位的数值里面，分别占用高位和低位，这个数值称代理号。同一单板的代理相互通信时，只需代理号即可彼此区别。而在模拟环境下，由于并无实际的基站、硬件框和单板等硬件，需将这两部分内容全部复用到OMC代理地址结构中的代理识别部分。
图5所示是本实施例代理号位分复用的示例图，它将定位一个OMC代理所需的单板定位部分和代理识别部分都复用到了代理号里面。图中以代理号为32位值为例，分为三个部分第1-8位作为系统号，第8-16位为代理类型，可以借此判断出所属的单板号，第16-32位为实例号，子系统号融入了实例号里面。
支撑层取代理号的1-8位就能确定OMC代理的系统号，所以一台PC上，就能同时模拟多至28＝256个BTS，这种位分方式还可以调整，系统号位数不同，能最多模拟的BTS的个数就不同。
将所有OMC代理按所属的单板分类登记是模拟平台支持多基站的需要(模拟环境下的单板即指其所拥有的所有代理实例的逻辑组合)。因为模拟平台要支持BSC和多个BTS上大量的单板，因而存在单板识别的问题。本实施例为每种单板定义OMC代理类型登记的开始宏和结束宏，所有隶属该类型单板的代理软件的类型号都在这两个宏之间取值，因此这两个宏就成为模拟平台辨别单板种类的依据。依图中的位分方式，有8位代理类型号，因而BSC或BTS上总共可有28＝256中不同类型的OMC代理。
代理号的最后16位用作实例号，在实际环境中，实例号用于区分同一块单板上同类代理的运行实例。但是，因为同一BTS内的相同单板(如基带框的主备板、多个射频框的相同单板)上有同类的代理，那么在模拟环境同类代理的实例的个数就依子系统中相同单板的个数成倍数增长，例如，一个基带框带n个射频框，一个射频框某类代理的实例数为m，各射频框的单板配置相同，那么该代理的实例总数就是m×n个。编号时，子系统号融入了实例号里面，例如，一个基站上同一个代理有120个实例，那么可将1-24分配给一个子系统，而25-48给另一个，依次下去；如果有80个实例，则可将1-16分配给一个子系统，17-32分配给另一个，依次下去。因而通过实例号的约束规则可以确定该代理实例所属的子系统，进而准确定位到该子系统上的某块单板。
对于同一单板主、备板上的相同类型的代理，本实施例是登记在同一块单板上，依照该代理的实例号的奇偶性来加以区分，代理实例号为奇数时在主板上，否则在备板上。若配置文件中单板不存在备板，则不同硬件框上相同单板的代理的实例号连续编号。
需要说明的是，本实施例OMC代理地址结构中的系统号和代理类型号是在运行初期就配置好的，实例号可以动态增减，更准确地说，代理分静态代理和动态代理，静态代理的实例号也是一开始就定好的，动态代理由静态代理依需要创建，所以动态代理的实例数是可增减的，这与实际环境的运行是一致的。
对于OMC代理的地址结构，并不局限于上述实施例的方法，只要可以实现单板识别和代理识别就可以了。
模拟环境中，还需要修改支撑层向上层提供的通信函数(不改变函数原型)，使通信函数能根据物理配置、发方本身识别信息和函数参数获得收方的地址，使得代理软件本身不必针对PC模拟环境作改变。
图6示出了BTS内的通信关系分类，共分为四类①表示基带框内部通信，②表示基带框到射频框的通信，③表示射频框到基带框的通信，④表示射频框内部通信。单板代理间通过实例号的对应关系彼此通信，以同一射频框内的代理agentA向代理agentB通信为例，考虑到备板的有无，agentB的实例号计算公式如下wBInstNO＝((wAInstNO+g_bA_S)/(g_bA_S+1))×(g_bB_S+1)-g_bB_S (1)式中wBInstNO表示agentB的实例号；wAInstNO表示agentA的实例号；g_bA_S、g_bB_S分别表示agentA、agentB所在单板是否有备板，有则为1，否则0。
假定agentA所在单板配有备板，而agentB所在单板只有主板，实例号为31的OMC代理agentA在16号射频框某单板上，要和同在一射频框内的某单板上的代理agentB通讯，对应的agentB实例号应为(31+1)/2×(0+1)-0＝16。
表1列出了不同通讯方式下的实例号计算公式，式中agentA、agentB分别为发方代理和收方代理，SubSystem为B的子系统号(SubSystem＝1，2…)，其它符号含义与式(1)均相同。
表1 基站系统不同通讯关系下的实例号计算公式

面向多基站扩展的支撑层还需为代理软件提供存储管理的支持。基站系统BSC和BTS上有闪存的单板须能映射到PC上的不同目录，以解决代理的存储需求。本实施例采用的解决方法是按一定的规则在PC上创建目录，例如BSC的A板，基带框的B板，射频框的C板有闪存，那么可按表1的规则创建并命名目录，表中n为系统号，m为子系统号，X为盘符。
表1 基站系统含闪存单板的存储映射

另外，本实施例虽然不需要单板软件支撑包层，但代理软件在实际基站环境中必然要通过BSP接口访问硬件，即代理软件中有对BSP接口的调用，为了不改变代理软件代码，本实施例的模拟平台还提供了BSP硬件接口原型函数，利用该函数直接返回OMC代理需要的值，可以由使用者任意指定，这点也是该模拟平台的极大优势，从而不受限于硬件。该原型函数也使得模拟平台及其上加入OMC代理后形成的工程能顺利编译通过。
本实施例相应的模拟基站网管系统的装置包括在PC上设置的代理软件模块、支撑模块和操作系统模块、系统配置模块和硬件接口模块，如图7所示，其中所述代理软件模块用于提供要调测的代理软件，包括了按所述支撑模块上代理的模式写出的业务逻辑与微控制单元一致的代理软件单元。
所述支撑模块进一步分为基础部分和扩展部分，基础部分由内存管理单元、文件管理单元、定时器管理单元、任务调度单元、异常处理单元组成，在模拟环境和实际环境是相同的。扩展部分则包含代理地址配置单元、通讯单元和存储单元，其中代理地址配置单元，用于完成对所有OMC代理地址的配置，且在所述代理地址中包含单板定位信息和代理识别信息；在本实施例中所述代理地址配置单元中进一步包括系统号配置单元，用于配置OMC代理的系统号；代理类型号配置单元，用于结合代理所属的单板种类配置OMC代理的代理类型号；以及实例号配置单元，用于结合代理所属的子系统配置OMC代理的实例号。
通讯单元，用于根据所述物理配置、发方本身识别信息和函数参数获得收方的地址，完成OMC代理之间的交互；存储单元，用于将带有存储器的基站控制器和基站单板的目录映射到微机的存储装置上，完成信息的存储；所述操作系统模块采用PC操作系统；所述系统配置模块定义了所模拟的基站系统的物理配置，包含基站个数以及基站控制器和各基站上的硬件框、单板的配置信息；所述硬件接口模块，用于给出代理软件需要的单板支撑包硬件接口的原型函数，在函数中直接返回代理软件需要的值。
综上所述，上述实施例实现的模拟平台能够满足网管软件所有模块开发中调试、测试的需求。通过将基站网管软件业务流程的调测过程转移到PC上，某种程度上，提高了软件的开发效率，节约了硬件投入上的成本。本发明能有效促进基站网管软件的开发和使用。
权利要求
1.一种在个人计算机上模拟基站网管系统的方法，包括以下步骤(a)在配置文件中定义所模拟基站系统的物理配置，包含基站个数以及基站控制器和各基站上的硬件框、单板的配置信息；(b)在个人计算机操作系统之上提供面向多基站扩展的支撑层，作为支持要调测网管系统代理软件运行的模拟平台，并通过对网管系统代理地址的配置，实现所有代理实例的单板定位和代理识别；(c)在不改变函数原型的基础上修改所述支撑层向上层提供的通信函数，使其能根据所述物理配置、发方本身识别信息和函数参数获得收方的地址，实现网管系统代理间的通讯；(d)将带有存储器的基站控制器和基站单板的目录映射到所述个人计算机的存储装置上；(e)提供网管系统代理需要的单板软件支撑包硬件接口原型函数，在函数中直接返回网管系统代理需要的值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述要调测的代理软件中包括按所述支撑层上代理的模式写出的业务逻辑与微控制单元一致的模拟软件。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各基站上的硬件框和各硬件框上的单板配置相同。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网管系统代理地址的配置是将单板定位信息和代理识别信息全部复用到该地址结构中的代理识别部分。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述代理识别部分采用位分复用的方式，包括系统号、代理类型号和实例号；单板定位时，通过判断代理类型号所在的区间范围确定该代理所在单板的类型，通过实例号的数据约束规则确定该代理所在的硬件框，从而定位该代理所在的单板。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对于同一硬件框上的主、备单板按同一单板对待，通过实例号的奇偶来加以区别。
7.一种模拟基站网管系统的装置，包括代理软件模块、支撑模块和操作系统模块，其特征在于，还包括系统配置模块和硬件接口模块，所有模块均在个人计算机上设置，其中所述支撑模块还包括扩展部分，该扩展部分包含代理地址配置单元、通讯单元和存储单元，其中该代理地址配置单元，用于完成对所有网管系统代理地址的配置，且在所述代理地址中包含单板定位信息和代理识别信息；该通讯单元，用于根据所述物理配置、发方本身识别信息和函数参数获得收方的地址，完成网管系统代理之间的交互；该存储单元，用于将带有存储器的基站控制器和基站单板的目录映射到微机的存储装置上，完成信息的存储；所述操作系统模块采用个人计算机操作系统；所述系统配置模块定义了所模拟的基站系统的物理配置，包含基站个数以及基站控制器和各基站上的硬件框、单板的配置信息；所述硬件接口模块，用于给出代理软件需要的单板支撑包硬件接口的原型函数，在函数中直接返回代理软件需要的值。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述代理软件模块中包含按所述支撑模块上代理的模式写出的业务逻辑与微控制单元一致的代理软件单元。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述代理地址配置单元中进一步包括系统号配置单元，用于配置网管系统代理的系统号；代理类型号配置单元，用于结合代理所属的单板种类配置网管系统代理的代理类型号；以及实例号配置单元，用于结合代理所属的子系统配置网管系统代理的实例号。
全文摘要
本发明公开一种在PC上模拟基站网管系统的方法和装置，利用PC上的功能模块完成以下处理进行所模拟基站系统的物理配置；在PC操作系统之上提供面向多基站扩展的支撑层，作为支持要调测代理软件运行的模拟平台，并通过对网管系统代理地址的配置，实现所有代理实例的单板定位和代理识别；修改所述支撑层向上层提供的通信函数，使其能根据所述物理配置、发方本身识别信息和函数参数获得收方的地址，实现代理软件间的通讯；将带有存储器的单板的目录映射到PC的存储装置上；同时提供代理软件需要的BSP硬件接口原型函数。本发明能够在PC上模拟整个基站系统OMC代理软件的运行，实现对代理软件的调试和测试。
文档编号H04Q7/34GK1737774SQ20041005692
公开日2006年2月22日 申请日期2004年8月20日 优先权日2004年8月20日
发明者王世明, 雷大力, 景玲 申请人:中兴通讯股份有限公司