用LabVIEW開發SDH/PDH遠程測試系統

介紹
　　隨著近年來光同步傳輸網的迅速發展以及用戶要求的不斷提高，對通信網進行異地實時監控的需求越來越多。另外，測試技術的不斷革新也促使新的網絡測控技術應用到通信網的監測監控中，從而提高通信網的可靠性，保證通信網的安全穩定運行。我們利用傳統的通信測量儀器HP37717B對通信線路在本地進行測量，采用虛擬儀器和現代分布式網絡測控技術構建遠程測試系統，解決了對通信網異地實時監控的問題。我們通過TNT4882C ASIC PCI-GPIB接口卡連接儀器與計算機，采用LabVIEW圖形化編程軟件的儀器控制功能以及VISA輸入/輸出庫開發出SDH/PDH通信性能分析儀HP37717B的驅動程序，再利用LabVIEW的強大網絡功能實現了可以在Internet中使用的基于客戶機/服務器模式的SDH/PDH遠程測試系統。
光同步網及其測試
　　SDH（同步數字體系）是一種基于光纖的載波傳輸網絡，它利用了網絡各組件之間的同步操作。

　　SDH傳送網是一種全新的傳輸網絡，由數字交叉連接設備（DXC）和分／插復用設備（ADM）組成節點，以大容量光纖傳輸鏈路連接，構成具有高度靈活性和自愈功能的網絡。這個網絡面向所有業務，又相對獨立于各種業務，具有一定的智能，從電信傳輸發展到了傳送網的新階段。光同步網的測試指標主要有抖動、漂移和誤碼等。
　　在實際應用中，通常使用SDH測試儀表對線路進行監控與測試，而HP37717B使用較普遍。但HP37717B傳輸測試儀只是安裝、現場維護、試運行和制造中模塊化的、可升級的單臺解決方案，它不能解決用戶對通信網異地實時監控的要求。另外由于通信儀器通常十分貴重，對于用戶而言造成使用上的不便。因此我們根據虛擬儀器的原理設計了該系統，以解決上述問題。利用這個系統用戶可以在遠程通過計算機網絡很方便地得到對通信網的監測結果。
系統總體結構
　　我們實現的SDH/PDH遠程測控系統是基于客戶機／服務器（Clients／Server）模式的，服務器通過NI的PCI-GPIB接口卡與HP37717B的HP-IB接口相連，然后HP37717B測試儀通過各種電接口或者光接口連接到被測的SDH設備上。客戶機通過Internet網絡連接到服務器上。
　　我們分別在服務器和客戶端開發了HP37717B Server和HP37717B Client兩個軟件。并在制作安裝盤的過程中內置了LabVIEW6i的運行引擎，以運行各虛擬儀器模塊；在客戶機、服務器上都需要安裝TCP／IP協議，以便進行網絡通信。
　　另外在測試系統中還可以提供數據備份即數據庫功能，在服務器端我們選擇Microsoft的SQL SERVER7.0來提供數據庫服務。LabVIEW6i中提供了數據庫開發工具包和報表功能，能夠實現與各種數據庫的接口，并以豐富靈活的形式把數據提供給用戶。
該系統的總體結構模塊示意圖如圖1所示。

　　戶端軟件包含1個主模塊-HP37717B虛擬儀器前面板功能模塊和4個子模塊：PDH及其抖動設置模塊、PDH及其抖動測試模塊、SDH及其抖動設置模塊、SDH及其抖動測試模塊。
　　服務器端軟件實現了如下功能：通過TCP／IP協議與客戶機相連，接受客戶機的建立連接、拆除連接命令；接收客戶機發送來的SCPI指令字符串并向HP37717B測試儀發出控制命令以便對運行的SDH設備進行相應功能的測試，然后取得測試結果；向客戶端發送測試數據。
　　HP37717B客戶端軟件實現功能包括：向服務器發出連接請求以建立連接；顯示儀器軟面板，接受用戶對儀器的操作并翻譯為相應的SCPI控制指令然后把該指令發送給服務器；接受服務器傳來的測試數據并通過虛擬儀器面板顯示給用戶。
　　在客戶端主模塊的前面板上我們加上了一個服務器IP地址的對話框。用戶首先需要輸入要連接的服務器的IP地址，然后進行連接。如果連接成功，則連接指示燈會變亮。然后用戶就可仿佛操作真實的HP37717B儀器面板那樣在虛擬儀器面板上進行操作，如設置PDH、SDH的各種參數，取得PDH和SDH的測量結果，包括各種誤碼指標和抖動指標。在客戶端主模塊的前面板我們還加上了狀態指示燈，用戶可以很方便地獲得通信網線路運行的實時告警信息。

系統設計過程
　　由于服務器端軟件不直接面向用戶，它僅僅是客戶端軟件與HP37717B之間的中介，因此它一方面與客戶端軟件相連，借助于TCP／IP協議從客戶端獲取SCPI指令，并返回測量數據給客戶端；另一方面，它又與HP37717B相連，完成客戶端所要求的儀器操作，由于HP37717B是通過PCI-GPIB卡與服務器相連的，因此，服務器將它看作是一個GPIB設備，并使用VISA來對該GPIB設備進行操作。
　　而在客戶端的軟件則要復雜得多，因為它既要完成虛擬儀器面板的顯示，又要響應用戶的操作，對測量數據還要及時地動態更新。由于HP37717B功能較多，儀器面板復雜、層次多，為了便于用戶操作，在設計客戶端的虛擬儀器軟面板時，對儀器本身的硬面板進行了適當的調整與重組，最后得到一個虛擬儀器主面板和四個子面板，這四個子面板是：SDH測試設置子面板、PDH測試設置子面板、SDH測試結果顯示子面板和PDH測試結果顯示子面板。
　　客戶端軟件首先要建立與服務機端的TCP／IP連接，并對用戶的儀器操作產生相應的SCPI指令，然后發往服務器端，如果用戶的操作是要求獲得測試結果，則客戶端軟件還要從服務器端讀取數據，并在相應的軟面板上顯示出來。
　　在軟件編寫過程中我們充分利用了LabVIEW的優越性能，例如Cluster控件的應用以及LabVIEW 6i強大的TCP/IP工具包給我們程序編寫工作都帶來很大方便。對于HP37717B測試儀來說，儀器面板上提供了大量的需要用戶設置而又分屬于不同功能模塊的儀器按鈕，或者是顯示用戶測試結果的顯示面板。這些儀器按鈕和顯示面板的數據類型主要包含枚舉類型、字符串類型、布爾類型、雙精度數值類型和整數等數據類型，每個輸入按鈕擁有自己的取值范圍。我們在做系統軟面板的時候充分利用了Cluster控件，將儀器面板上的各種按鈕和選項按功能劃分與適當簡化，以使操作者可以更方便地使用。與傳統的編程方法不同的是，Cluster控件能夠把實現某一功能模塊的大量不同數據類型控件封裝為一個功能控件，利用Cluster控件，可以在不同的VI之間傳遞大量的參數和測試數據。我們在軟件編寫過程中把儀器面板上面所有按鈕都做在Cluster中，這樣只要有一個按鈕狀態改變，Cluster的值也會隨之變化，我們只要對Cluster的值進行監視就可以知道整個儀器面板按鈕狀態改變的情況。另外，在我們的應用方案中，是采用TCP/IP協議來進行客戶機與服務器之間的通信交互的。由于LabVIEW6i內部提供了完整的TCP/IP工具包，在系統開發過程中不用從底層做起，可以直接應用這個工具包編程后實現客戶機與服務器之間的通信交互，從而節省了大量時間和人力。
結束語
　　隨著網絡技術的飛速發展，新的網絡標準不斷涌現，通信測試儀器為了緊跟網絡發展的步伐，以適應各種測試的需求，兼容更多測試標準，也變得越來越復雜。而對于某一用戶來說，他所需要的只是儀器的一部分功能，同時也可能希望增強某部分的功能。虛擬儀器可以為用戶的特殊需求提供了方便，使得用戶可以自行定制其所需要的儀器功能，按自己喜歡的方式來安排儀器的軟面板。而NI公司的圖形化編程軟件LabIEW 6i為實現用戶的這種要求提供了強有力的手段。