楊維，吳佐平，武亞光，王錦志，于喻

（1.國家電網(wǎng)有限公司客戶服務中心，天津 300300；2.北京中電普華信息技術有限公司，北京 100085；3.國家電網(wǎng)有限公司，北京 100031）

近幾年來，隨著網(wǎng)絡信息化的快速發(fā)展，網(wǎng)絡信息應用逐漸趨于智能化，業(yè)務鏈路拓撲隨著智能化的發(fā)展逐漸被廣泛應用[1-3]。業(yè)務鏈路拓撲是網(wǎng)絡信息的中心，它管理著大量的網(wǎng)絡拓撲與多種業(yè)務，是網(wǎng)絡拓撲系統(tǒng)正常工作的基礎與關鍵[4]。

伴隨著網(wǎng)絡業(yè)務與鏈路拓撲關系的緊密發(fā)展，網(wǎng)絡業(yè)務拓撲管理的各種業(yè)務分布較廣泛且種類較多，業(yè)務鏈路拓撲種類越多，拓撲展示系統(tǒng)越安全、穩(wěn)定，一旦網(wǎng)絡系統(tǒng)出現(xiàn)業(yè)務故障，就會導致網(wǎng)絡拓撲能量系統(tǒng)的應用程序出現(xiàn)管理問題[5]。目前，拓撲軟件開發(fā)商逐漸提升對于網(wǎng)絡信息系統(tǒng)模型的認識，對于調(diào)度軟件中的業(yè)務鏈路拓撲，可以將無線網(wǎng)絡接線系統(tǒng)處理成當前應用軟件所用的模式，從而形成全新的業(yè)務展示形式，傳統(tǒng)的業(yè)務拓撲主要應用了廣度優(yōu)先的搜索方式，這種搜索方式存在一定的缺點，即搜索返回步驟多，導致業(yè)務拓撲不斷重復，工作效率低[6-8]。

為了解決上述問題，該文設計了一種基于CIM模型的業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)，采用CIM 模型可以順利實現(xiàn)業(yè)務鏈路拓撲的一次性搜索，以此完成展示系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡信息交互。

1 系統(tǒng)硬件設計

基于CIM 模型的業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)硬件結構如圖1 所示。

圖1 基于CIM模型的業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)硬件結構

1.1 轉(zhuǎn)換器設計

在基于CIM 模型的業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)中，涉及業(yè)務拓撲與網(wǎng)絡鏈路拓撲的轉(zhuǎn)換，所以系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器不需要較多的I/O接口。該轉(zhuǎn)換芯片的芯片選用SD公司生產(chǎn)的SDC2863轉(zhuǎn)換芯片，該轉(zhuǎn)換芯片具有8個輸入端，轉(zhuǎn)換速度較快且穩(wěn)定性較高，價格較低[9-10]。采用10 bit 分辨率串行轉(zhuǎn)換方式，逐次逼近式完成系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，因為轉(zhuǎn)換器的芯片采用并行輸出結構，所以可以節(jié)約較多的I/O 接口。轉(zhuǎn)換器在所在的工作溫度范圍區(qū)間可以節(jié)省10 s 的轉(zhuǎn)換時間，其具有8 個變量輸入通道，采用4 路外放內(nèi)環(huán)測試方式[11]。轉(zhuǎn)換器的采樣頻率為48 ks/s，線性誤差控制在0.1%以內(nèi)。在A/D 轉(zhuǎn)換結束后，模擬輸出通道關閉，變量輸入通道采用單極性輸出模式，轉(zhuǎn)換器可編程邏輯芯片與內(nèi)置單片機，I/O 接口可以傳輸多個輸出數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換芯片的引腳采用逐次排列方式，模擬輸入接口與轉(zhuǎn)換芯片連接，串行信息輸出端與時鐘輸入端相連，外設的串行接口內(nèi)設數(shù)據(jù)輸入接口，正基準電流接口與負基準電流接口依次設置。轉(zhuǎn)換器電路圖如圖2 所示。

圖2 轉(zhuǎn)換器電路圖

1.2 采集器設計

采集器芯片選用TI 公司生產(chǎn)的STE6429 采集芯片，該芯片具備8 路差動輸入，吞吐量為125 ks/s，串行輸出電壓控制在1.8～3.3 V，功耗較低，在傳輸數(shù)據(jù)運行時只需要消耗較少的能源[12-14]。該采集芯片在數(shù)據(jù)進行全速傳輸時能夠提供較高的線性失真與低噪聲，采集芯片具有6 個管腳，高電平采用模擬數(shù)據(jù)輸入，在省電模式下采用串行數(shù)據(jù)輸出，低電平用于輸出轉(zhuǎn)換器采用A/D 方式轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)，采集信號鎖是傳輸數(shù)據(jù)與定時器設定的信號。

采集器的采集芯片分辨率為8 位，采樣率最高可達125 ks/s，采集器正常工作時采集芯片消耗的功耗為10 mW。采集芯片的信噪比設置為120 dB，在全電壓范圍內(nèi)，具有24 位無失真失碼，電流等級可以為高或低等級，最低的信噪比為20 dB[15]。采集芯片的I/O 管腳可直接接地，采集器的內(nèi)置管腳設置為8 根，用于數(shù)據(jù)的采集、輸入與輸出。

1.3 微處理器設計

該文設計的微處理器采用16 位嵌入式結構，這種結構以處理器的外設分線作為系統(tǒng)的總線，微處理器的芯片選用三星公司最新推出的SD 系列處理芯片SD8236，該芯片處理數(shù)據(jù)的性能較好、價格較低，節(jié)約了系統(tǒng)硬件的成本[16]。該芯片具有16 位指令，數(shù)據(jù)寬度為8 位，微處理器采用6 級總分線結構，具有128 個16 位通用寄存器器件，6 個圓形結構重疊窗口，處理器內(nèi)部設有專用的存儲器管理部件、16 位全相連的高低電平。微處理器結構如圖3 所示。

圖3 微處理器結構

外部設有與存儲器相連的I/O 接口，微處理器片上的高緩用來分離采集器采集的數(shù)據(jù)寬度，并下達指令高緩，具有16 個字節(jié)，2 路與4 路接口相連，微處理器的8 字節(jié)數(shù)據(jù)寬度與16 字節(jié)指令數(shù)據(jù)寬度進行交互，6 路輸入輸出緩沖器采用通寫式配置策略，總線結構性能較強。同時，外部設有電源中斷管理部件，在正常工作時可支持向量中斷與電平觸發(fā)，微處理器的片上外圍設備設有看門狗、外設串行通信接口與通道，處理器的定時器用于設置計數(shù)器單元[17]。

1.4 存儲器設計

為了提高該文設計的存儲器的通用性，采用SIMENS 公司生產(chǎn)的SI 系列芯片SIC3985 作為控制芯片。該芯片具有6 通道的存儲轉(zhuǎn)換設備，用來提高存儲器的存儲性能。存儲器內(nèi)部設置了8 路采集卡，該采集卡可有效濾除電路與四階抗混疊濾波器中的干擾信號，且存儲器的存儲芯片價格較低，可以提供10 萬個存儲的混疊門數(shù)。存儲器具有280 kB的存儲容量，該存儲器的特點是配置較為靈活、功耗較低。存儲器結構如圖4 所示。

圖4 存儲器結構

根據(jù)圖4 可知，存儲器滿足了大容量存儲的需求，在存儲信號數(shù)據(jù)傳輸過程中，8 路模擬信號從存儲器的輸入接口接入，經(jīng)過8 路信號的調(diào)理作用后，實現(xiàn)模擬信號數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、編幀以及存儲。由于存儲器的通道數(shù)較多且采樣精度較高，需要提高存儲器外圍電路的集成度，存儲器可以16 通道同步進行信號模擬采樣，存儲雙極性信號數(shù)據(jù)并輸入模擬信號，產(chǎn)生2 MΩ的完全輸入電路阻抗，采樣頻率最高可達400 ks/s，采樣完成后可進行實時存儲。

2 系統(tǒng)軟件設計

CIM 是公用信息模型的簡稱，它定義了網(wǎng)絡拓撲模型與其之間的聯(lián)系，給出了網(wǎng)絡業(yè)務的準確含義，在業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)設計中應用CIM 模型，可以實現(xiàn)展示系統(tǒng)業(yè)務鏈路拓撲的信息交互，提高基于CIM 模型的業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)的通用性和適應性。建立相應的業(yè)務鏈路拓撲網(wǎng)絡，鏈路拓撲分析可以采用網(wǎng)絡對象技術，這種技術不需要關注網(wǎng)絡設備的具體類型和屬性，只處理網(wǎng)絡設備的子模型即可。鏈路拓撲原有的網(wǎng)絡拓撲根據(jù)網(wǎng)絡設備的繼承關系仍然可以正常運行，這時，業(yè)務鏈路拓撲分析的可擴展性與適應性都得到了一定的提高。CIM 中定義了網(wǎng)絡連接點模型，用來測量網(wǎng)絡拓撲的業(yè)務鏈路量測點，該文采用CIM 模型，利用網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫業(yè)務種類與網(wǎng)絡拓撲之間的聯(lián)系，提高展示系統(tǒng)處理復雜業(yè)務鏈路拓撲的能力，以此提高展示系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

基于CIM 模型的業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)軟件工作流程如圖5 所示。

圖5 基于CIM模型的業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)軟件工作流程

首先網(wǎng)絡用戶打開業(yè)務鏈路拓撲頁面，網(wǎng)絡用戶選擇需要的拓撲類型，根據(jù)已經(jīng)選擇的拓撲類型，在業(yè)務鏈路拓撲頁面的網(wǎng)頁鏈接上搜索鏈路拓撲ID、業(yè)務鏈路拓撲種類以及網(wǎng)絡拓撲加載器的具體路徑等。

在網(wǎng)絡服務器接收網(wǎng)絡用戶的各類請求消息后，根據(jù)動作名從網(wǎng)絡加載器中獲取業(yè)務鏈路拓撲模型，業(yè)務鏈路拓撲加載器根據(jù)服務器接收到的用戶請求獲取鏈路拓撲的詳細ID 以及網(wǎng)絡拓撲加載器對象等，對業(yè)務鏈路拓撲種類進行初始化操作，加載網(wǎng)絡拓撲的具體規(guī)格和型號參數(shù)。

最后將業(yè)務鏈路拓撲種類消息封裝起來，根據(jù)網(wǎng)絡用戶的響應消息加載業(yè)務鏈路拓撲模型數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)頁鏈接頁面發(fā)送至瀏覽器，瀏覽器對業(yè)務鏈路拓撲種類進行詳細地分析，將鏈路拓撲參數(shù)、網(wǎng)絡節(jié)點以及業(yè)務鏈路種類進行分類。在基于CIM 模型的業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)中，業(yè)務鏈路拓撲加載器從網(wǎng)絡用戶數(shù)據(jù)庫中獲取網(wǎng)絡用戶類型。當網(wǎng)絡用戶查看自己的相關權限時，網(wǎng)絡鏈路拓撲加入CIM模型參數(shù)按鍵，這時網(wǎng)絡用戶可以隨時查看業(yè)務鏈路拓撲種類以及相關數(shù)據(jù)參數(shù)，并有權更改網(wǎng)絡拓撲加載器以及業(yè)務鏈路拓撲參數(shù)、拓撲節(jié)點與加載鏈路。

3 實驗研究

為了驗證該文提出的基于CIM 模型的業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)的有效性，與傳統(tǒng)的基于數(shù)據(jù)挖掘的業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)、基于信息分析的業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)進行對比實驗，得到的展示工作耗時實驗結果如表1 所示。

表1 展示工作耗時實驗結果

展示數(shù)據(jù)量實驗結果如表2 所示。

表2 展示數(shù)據(jù)量實驗結果

從表1 與表2 所示的實驗結果中可以看出，所設計的展示系統(tǒng)可以在較短的時間內(nèi)展示更多的數(shù)據(jù)量。因為該文設計的基于CIM 模型的業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)能夠順利完成網(wǎng)絡信息與業(yè)務鏈路拓撲之間的交換，使業(yè)務鏈路拓撲的分類更詳細、具體，網(wǎng)絡用戶根據(jù)自己的拓撲需求可以隨時向網(wǎng)絡服務器發(fā)送請求，提高了業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)的通用性與可擴展性。采用CIM 模型建立的網(wǎng)絡業(yè)務鏈路拓撲結構，與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結構相比更加復雜，但采用了CIM 模型，使業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)更加方便的處理大量網(wǎng)絡用戶的各類請求，而不需要采用廣度優(yōu)先的搜索方案，就可以從網(wǎng)絡的首頁一次性瀏覽至需要的網(wǎng)絡界面，不經(jīng)過繁瑣的搜索環(huán)節(jié)與回溯，從而提高了業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在網(wǎng)絡界面設置用戶訪問級別，規(guī)范了網(wǎng)絡用戶查看的權限，網(wǎng)絡管理員擁有業(yè)務鏈路拓撲管理權限，網(wǎng)絡用戶不可以隨意修改鏈路拓撲內(nèi)容，這一設計提高了業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)的安全性。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲搜索方式需要不斷地進行回溯以及重復搜索，網(wǎng)絡設備與網(wǎng)絡頁面的節(jié)點會出現(xiàn)不同程度的卡頓，搜索效率比較低，而該文設計的基于CIM 模型的業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)，瀏覽的每一個網(wǎng)絡界面在搜索的最后都可以被訪問到，使網(wǎng)絡拓撲更加完整，簡化了展示系統(tǒng)網(wǎng)絡業(yè)務鏈路拓撲的結構，使業(yè)務鏈路拓撲可以快速、準確地將大量的業(yè)務鏈路拓撲進行系統(tǒng)的分類，有效地避免了網(wǎng)絡用戶的重復搜索，提高了搜索的效率，完善了業(yè)務鏈路拓撲的功能，帶給網(wǎng)絡用戶全新的業(yè)務鏈路拓撲體驗效果，提高了展示系統(tǒng)的靈活性，使業(yè)務鏈路拓撲不再過渡依賴傳統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲的管理，展示系統(tǒng)瀏覽器消耗的功耗較低，使該文設計的基于CIM 模型的業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)具有更高的實用價值。

4 結束語

該文采用CIM 模型技術，設計了業(yè)務鏈路拓撲展示系統(tǒng)，詳細設計了展示系統(tǒng)的硬件與軟件，構造了硬軟件協(xié)同工作的環(huán)境，硬件的設計提高了展示系統(tǒng)的可操作性與可靠性，解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲需要重復搜索的問題，搜索業(yè)務鏈路拓撲不再需要回溯，提高了網(wǎng)絡業(yè)務鏈路拓撲搜索的效率，提高了展示系統(tǒng)搜索鏈路拓撲的速度。采用網(wǎng)絡面向拓撲的設計方式，業(yè)務鏈路拓撲不再只針對某一種業(yè)務鏈路拓撲，提高了展示系統(tǒng)的適應性、穩(wěn)定性和靈活性。