| 摘要：本文介紹了一種由單片機(jī)控制的網(wǎng)絡(luò)通信和管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)可與PC機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信,并可對采集到的數(shù)據(jù)隨時(shí)進(jìn)行刷新存儲。 關(guān)鍵詞：HFC 通信監(jiān)控 引言 目前,隨著我國有線電視（CATV）事業(yè)飛速發(fā)展,傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)絡(luò)正逐漸改變成為光纖同軸電纜混合網(wǎng)（HFC）。隨著信息量的增長,HFC網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理問題日益突出。本文介紹一種采用單片機(jī)作微處理的HFC網(wǎng)絡(luò)前端管理系統(tǒng)前端控制器。在通信發(fā)展到光纖到戶（FTTH）時(shí)可把數(shù)據(jù)直接調(diào)制到光纖中去,能較容易地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)升級。 本HFC網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)主要是為了控制HFC網(wǎng)絡(luò)上行信道噪聲對通信質(zhì)量的影響,而研制的一種用于HFC網(wǎng)絡(luò)的上行信道進(jìn)行干線放大器選通控制的雙向中心裝置系統(tǒng)。它主要是對多個(gè)用戶終端的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理,并對各個(gè)終端發(fā)出指令進(jìn)行控制。能提供用戶端機(jī)的溫度、載波電平、信號電平、噪聲、信噪比及其它一些控制和管理。在數(shù)據(jù)傳輸方面可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況選擇通過有線電視線、電話線進(jìn)行傳輸或用HFC網(wǎng)絡(luò)和電話線結(jié)合傳送數(shù)據(jù)。系統(tǒng)由兩部分組成：前端控制器和用戶端通信控制器。每個(gè)前端控制器最多可控制5000個(gè)用戶端通信控制器。前端控制器通過輪詢方式,尋址用戶端通信控制器,接收用戶端通信控制器送回的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。若確認(rèn)該用戶線路通信不正常,則前端控制器記下此用戶端通信控制器的地址和發(fā)生時(shí)間,作為供外部查詢時(shí)LCD顯示和對延長放大器上行通道 進(jìn)行關(guān)斷或衰減增益的處理儀據(jù)。系統(tǒng)前端控制器功能主要有： （1）登錄功能：對各個(gè)用戶端通信控制器原始信息的登錄,包括一些指標(biāo)的設(shè)置。 （2）監(jiān)測功能：通過對地址相符的分支單元發(fā)出的信號進(jìn)行監(jiān)測和判斷,確定通信可否,同時(shí)將載噪比的情況公平量通過LED十段顯示。 （3）通信控制功能：此功能分手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作狀態(tài)。手動(dòng)是根據(jù)需要由操作員手動(dòng)操作,指示用戶端通信控制器對相應(yīng)的放大器進(jìn)行控制處理。而自動(dòng)操作狀態(tài)則由前端控制器依據(jù)通信狀況自動(dòng)對系統(tǒng)進(jìn)行操作。 （4）信息存儲功能：用外部擴(kuò)展RAM存儲相關(guān)信息,具有掉電保護(hù)功能。 （5）顯示功能：通過鍵盤結(jié)合顯示各項(xiàng)功能及信息。 系統(tǒng)硬件 系統(tǒng)硬件構(gòu)成如圖1。主要包括通信單元、中央處理單元、存儲單元、實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、顯示單元、擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸入輸出口單元、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)單元等。 系統(tǒng)主控制單元 系統(tǒng)主控制單元為CPU2負(fù)責(zé)所有數(shù)據(jù)的采集與處理,其主要任務(wù)包括產(chǎn)生片選信號;讀、寫調(diào)制解調(diào)部分電路的輸入輸出數(shù)據(jù);控制LCD顯示單元的顯示狀態(tài);負(fù)責(zé)判別鍵盤的輸入信號;系統(tǒng)的讀、寫控制信號;通過擴(kuò)展輸入輸出單元控制調(diào)制解調(diào)單元、指示燈、蜂鳴器等;確定RAM高位地址線的狀態(tài);另外由于CPU1和CPU2共用一個(gè)RAM,因此還要有確定系統(tǒng)存儲器RAM控制權(quán)的通信控制信號。 實(shí)時(shí)通信單元 本系統(tǒng)使用一個(gè)專門的處理器CPU1與計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。CPU1加電后即進(jìn)入與計(jì)算機(jī)串行通信狀態(tài)。操作為員可通過計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令對存儲器的內(nèi)容進(jìn)行讀取或修改（主要是地址信息、工作狀態(tài)等）,也可以對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操作。由于系統(tǒng)共用一個(gè)RAM,因此,任一個(gè)處理器若要使用RAM必須先確立其控制權(quán)。在一個(gè)CPU需要與系統(tǒng)RAM通信時(shí),必須先判別RAM的控制權(quán)。若另一個(gè)CPU正在與RAM通信,則應(yīng)等待其結(jié)束當(dāng)前通信,讓出RAM的控制權(quán)之后,再進(jìn)行通信。任一個(gè)CPU在與RAM通信結(jié)束之后必須讓出RAM的控制權(quán)。其連接如圖2。 其中e1為CPU1的工作狀態(tài)信號線,向CPU2表明其工作狀態(tài)。e2為CPU2的工作狀態(tài)信號線,向CPU1表明其是束正在使用RAM。而e1-2為它們之間工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的控制信號線。 系統(tǒng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元 系統(tǒng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘由時(shí)鐘芯片及其外圍電路組成。當(dāng)主處理器CPU2通過片選元件送出時(shí)鐘芯片選通信信號后,系統(tǒng)可通過CPU2的P0口設(shè)置時(shí)鐘初值,啟動(dòng)時(shí)鐘芯片工作,為整個(gè)系統(tǒng)提供一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘。在必要時(shí),可由系統(tǒng)讀出當(dāng)前時(shí)間為系統(tǒng)數(shù)據(jù)做出時(shí)間標(biāo)簽,更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,以便故障定位。 顯示單元 顯示單元包括LCD顯示器和LED輸入輸出數(shù)據(jù)狀態(tài)顯示以及接收電平顯示模塊。LCD顯示單元為系統(tǒng)提供一個(gè)可供觀察的平臺。它可以顯示系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài),鍵盤的輸入值也可為系統(tǒng)查詢提供直觀的顯示。為避免硬件沖突,它需由片選元件提供片選信號。輸入輸出數(shù)據(jù)LED顯示表明系統(tǒng)是否正在接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。而接收電平顯示模塊則直觀地顯示接收信號的電平值。 擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸入輸出單元 擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸入輸出口為網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的主要部分。主控制器CPU2通過它實(shí)現(xiàn)與終端設(shè)備的通信。系統(tǒng)利用擴(kuò)展輸入輸出單元的定時(shí)輸出線作為蜂鳴器的輸入線。在使用電話線傳送數(shù)據(jù)時(shí)它可根據(jù)需要發(fā)出各種聲音如撥號音、回鈴音、忙音、告警音等,也可由另一條擴(kuò)展輸出線來控制電話信令信號以決定是否讓其接通蜂鳴器。在一般情況下蜂鳴器只發(fā)出告警音。另外利用擴(kuò)展輸出線來驅(qū)動(dòng)兩個(gè)LED,以識別系統(tǒng)是否正在接收或發(fā)送數(shù)據(jù)及控制接收電平顯示模塊。此外由擴(kuò)展輸入線連通手動(dòng)控制開關(guān)來實(shí)現(xiàn)多種通信方式的選擇。另上由多條擴(kuò)展輸入輸出線作為調(diào)制解調(diào)單元的控制信號線。 調(diào)制解調(diào)單元 本單元分為接收和發(fā)射兩部分。系統(tǒng)由兩個(gè)手動(dòng)控制開關(guān)來實(shí)現(xiàn)電話線、電纜、電纜前傳一電話線后傳三種通信方式的選擇。 電話傳送方式 本方式使用一個(gè)MODEN電話調(diào)制器調(diào)器,包括一個(gè)音頻信號發(fā)生器和一個(gè)線纜調(diào)制解調(diào)器（一般只需用低速率的線纜調(diào)制解調(diào)器）組成。其中音頻信號發(fā)生器的先通信號線、時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線及低速率線纜調(diào)制解調(diào)器的三條控制信號線及MODEN單元的摘機(jī)控制信號線均由擴(kuò)展輸入輸出單元提供。線纜調(diào)制解調(diào)器的輸入數(shù)據(jù)由主控制器CPU2提供,其輸出數(shù)據(jù)直接送給CPU2處理。這種傳送方式一般在用戶端的上行噪聲過大而無法利用電纜進(jìn)行傳送時(shí)使用。 電纜傳送方式 這種傳送方式利用HFC網(wǎng)絡(luò)的電纜傳送數(shù)據(jù)。因此數(shù)據(jù)需調(diào)制到較高頻帶。此部分使用一個(gè)可編程雙鎖相環(huán)頻率合成器及一個(gè)低功率窄帶FM接收機(jī)來實(shí)現(xiàn)對發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的調(diào)制。首先需對鎖相進(jìn)行編程同,確定其接收和發(fā)送的頻率鎖定值。由于HFC網(wǎng)絡(luò)的后向通道噪聲比較大。一般需要設(shè)置可自動(dòng)倒換的一另一通道。我們在接收端各端設(shè)置兩個(gè)可供選擇的頻率,不傳數(shù)據(jù)的頻率可作為不送信號時(shí)（靜默狀態(tài)）的噪聲檢測。兩個(gè)頻率可根據(jù)需要進(jìn)行倒換。從單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制、放大后發(fā)送出去。接收數(shù)據(jù)先經(jīng)兩級放大后輸入低功率窄帶FM接收機(jī)進(jìn)行解調(diào)后輸出一個(gè)限幅的音頻信號,此信號經(jīng)門限電路比較輸出數(shù)字信號。數(shù)據(jù)送到單生機(jī)進(jìn)行處理。這種調(diào)制方式只需用三條擴(kuò)展輸出線來設(shè)定鎖相環(huán)的頻率。這種傳送方式在電纜性能比較優(yōu)良、噪聲較小時(shí)使用。 電纜前傳-電話線后傳傳送方式 這種方式是根據(jù)光纖同軸電纜混合網(wǎng)上行通道噪聲遠(yuǎn)大于下行噪聲的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。在網(wǎng)絡(luò)信道噪聲比較大的上行通道用電話線進(jìn)行傳輸,而在噪聲較小的下行通道仍用光纖由軸電纜混合網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。 軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件由兩個(gè)主模塊和四個(gè)子模塊組成。其中CPU2主模塊為系統(tǒng)主控制單元對系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,同時(shí)對各個(gè)端機(jī)發(fā)出指令。CPU1主模塊為實(shí)時(shí)通信單元程序模塊。其總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。 其中,通信控制子模塊首先判斷所要通信的用戶端機(jī)（單地址、范圍或組別等）的工作狀態(tài)（是否刪除、放大器狀態(tài)、通信好環(huán)）確定確定需要通信的用戶端機(jī)。然后通過發(fā)送該用戶端機(jī)的地址信息（電話傳送方式則撥打該地址的電話號碼）與該用戶端機(jī)建立聯(lián)系,接收用戶端機(jī)的溫度、信號電平、噪聲、信噪比等數(shù)據(jù)并記錄當(dāng)前時(shí)間以作為該地址的最新通信時(shí)間。此外單地址參數(shù)設(shè)定包括：電話號碼、工作狀態(tài)和地址設(shè)置。 結(jié)語 本系統(tǒng)采用專門的CPU1作為與PC機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信的通信控制單元,確保了系統(tǒng)與PC機(jī)的實(shí)時(shí)通信和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的刷新。本系統(tǒng)還采用一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘以記錄數(shù)據(jù)的刷新時(shí)間,方便查閱和故障定位。此外本系統(tǒng)使用一個(gè)帶背光的LCD顯示器在無PC機(jī)時(shí)也可顯示系統(tǒng)運(yùn)行。特別是本系統(tǒng)采用多種數(shù)據(jù)傳輸方式,可適應(yīng)于不同的網(wǎng)絡(luò),組網(wǎng)比較靈活。本系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí),反向信道可自動(dòng)切換傳輸頻率,在系統(tǒng)噪聲不穩(wěn)定時(shí)具有很大的優(yōu)越性。本系統(tǒng)每個(gè)主機(jī)可帶5000個(gè)端機(jī),可以滿足HFC網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)管理的一般需要。 若對用戶端機(jī)加以改進(jìn)擴(kuò)展,使其能收集有線電視用戶的其他用戶信息（如水電煤氣的用量等信息）,則本系統(tǒng)只需在用戶端要幾主機(jī)之間的通信信息加上家庭用戶地址字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)。這樣,本系統(tǒng)功能就可以得到較大的擴(kuò)展和完善。 | 
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