用LabVIEW开发SDH/PDH远程测试系统

介绍
　　随着近年来光同步传输网的迅速发展以及用户要求的不断提高，对通信网进行异地实时监控的需求越来越多。另外，测试技术的不断革新也促使新的网络测控技术应用到通信网的监测监控中，从而提高通信网的可靠性，保证通信网的安全稳定运行。我们利用传统的通信测量仪器HP37717B对通信线路在本地进行测量，采用虚拟仪器和现代分布式网络测控技术构建远程测试系统，解决了对通信网异地实时监控的问题。我们通过TNT4882C ASIC PCI-GPIB接口卡连接仪器与计算机，采用LabVIEW图形化编程软件的仪器控制功能以及VISA输入/输出库开发出SDH/PDH通信性能分析仪HP37717B的驱动程序，再利用LabVIEW的强大网络功能实现了可以在Internet中使用的基于客户机/服务器模式的SDH/PDH远程测试系统。
光同步网及其测试
　　SDH（同步数字体系）是一种基于光纤的载波传输网络，它利用了网络各组件之间的同步操作。

　　SDH传送网是一种全新的传输网络，由数字交叉连接设备（DXC）和分／插复用设备（ADM）组成节点，以大容量光纤传输链路连接，构成具有高度灵活性和自愈功能的网络。这个网络面向所有业务，又相对独立于各种业务，具有一定的智能，从电信传输发展到了传送网的新阶段。光同步网的测试指标主要有抖动、漂移和误码等。
　　在实际应用中，通常使用SDH测试仪表对线路进行监控与测试，而HP37717B使用较普遍。但HP37717B传输测试仪只是安装、现场维护、试运行和制造中模块化的、可升级的单台解决方案，它不能解决用户对通信网异地实时监控的要求。另外由于通信仪器通常十分贵重，对于用户而言造成使用上的不便。因此我们根据虚拟仪器的原理设计了该系统，以解决上述问题。利用这个系统用户可以在远程通过计算机网络很方便地得到对通信网的监测结果。
系统总体结构
　　我们实现的SDH/PDH远程测控系统是基于客户机／服务器（Clients／Server）模式的，服务器通过NI的PCI-GPIB接口卡与HP37717B的HP-IB接口相连，然后HP37717B测试仪通过各种电接口或者光接口连接到被测的SDH设备上。客户机通过Internet网络连接到服务器上。
　　我们分别在服务器和客户端开发了HP37717B Server和HP37717B Client两个软件。并在制作安装盘的过程中内置了LabVIEW6i的运行引擎，以运行各虚拟仪器模块；在客户机、服务器上都需要安装TCP／IP协议，以便进行网络通信。
　　另外在测试系统中还可以提供数据备份即数据库功能，在服务器端我们选择Microsoft的SQL SERVER7.0来提供数据库服务。LabVIEW6i中提供了数据库开发工具包和报表功能，能够实现与各种数据库的接口，并以丰富灵活的形式把数据提供给用户。
该系统的总体结构模块示意图如图1所示。

　　户端软件包含1个主模块-HP37717B虚拟仪器前面板功能模块和4个子模块：PDH及其抖动设置模块、PDH及其抖动测试模块、SDH及其抖动设置模块、SDH及其抖动测试模块。
　　服务器端软件实现了如下功能：通过TCP／IP协议与客户机相连，接受客户机的建立连接、拆除连接命令；接收客户机发送来的SCPI指令字符串并向HP37717B测试仪发出控制命令以便对运行的SDH设备进行相应功能的测试，然后取得测试结果；向客户端发送测试数据。
　　HP37717B客户端软件实现功能包括：向服务器发出连接请求以建立连接；显示仪器软面板，接受用户对仪器的操作并翻译为相应的SCPI控制指令然后把该指令发送给服务器；接受服务器传来的测试数据并通过虚拟仪器面板显示给用户。
　　在客户端主模块的前面板上我们加上了一个服务器IP地址的对话框。用户首先需要输入要连接的服务器的IP地址，然后进行连接。如果连接成功，则连接指示灯会变亮。然后用户就可仿佛操作真实的HP37717B仪器面板那样在虚拟仪器面板上进行操作，如设置PDH、SDH的各种参数，取得PDH和SDH的测量结果，包括各种误码指标和抖动指标。在客户端主模块的前面板我们还加上了状态指示灯，用户可以很方便地获得通信网线路运行的实时告警信息。

系统设计过程
　　由于服务器端软件不直接面向用户，它仅仅是客户端软件与HP37717B之间的中介，因此它一方面与客户端软件相连，借助于TCP／IP协议从客户端获取SCPI指令，并返回测量数据给客户端；另一方面，它又与HP37717B相连，完成客户端所要求的仪器操作，由于HP37717B是通过PCI-GPIB卡与服务器相连的，因此，服务器将它看作是一个GPIB设备，并使用VISA来对该GPIB设备进行操作。
　　而在客户端的软件则要复杂得多，因为它既要完成虚拟仪器面板的显示，又要响应用户的操作，对测量数据还要及时地动态更新。由于HP37717B功能较多，仪器面板复杂、层次多，为了便于用户操作，在设计客户端的虚拟仪器软面板时，对仪器本身的硬面板进行了适当的调整与重组，最后得到一个虚拟仪器主面板和四个子面板，这四个子面板是：SDH测试设置子面板、PDH测试设置子面板、SDH测试结果显示子面板和PDH测试结果显示子面板。
　　客户端软件首先要建立与服务机端的TCP／IP连接，并对用户的仪器操作产生相应的SCPI指令，然后发往服务器端，如果用户的操作是要求获得测试结果，则客户端软件还要从服务器端读取数据，并在相应的软面板上显示出来。
　　在软件编写过程中我们充分利用了LabVIEW的优越性能，例如Cluster控件的应用以及LabVIEW 6i强大的TCP/IP工具包给我们程序编写工作都带来很大方便。对于HP37717B测试仪来说，仪器面板上提供了大量的需要用户设置而又分属于不同功能模块的仪器按钮，或者是显示用户测试结果的显示面板。这些仪器按钮和显示面板的数据类型主要包含枚举类型、字符串类型、布尔类型、双精度数值类型和整数等数据类型，每个输入按钮拥有自己的取值范围。我们在做系统软面板的时候充分利用了Cluster控件，将仪器面板上的各种按钮和选项按功能划分与适当简化，以使操作者可以更方便地使用。与传统的编程方法不同的是，Cluster控件能够把实现某一功能模块的大量不同数据类型控件封装为一个功能控件，利用Cluster控件，可以在不同的VI之间传递大量的参数和测试数据。我们在软件编写过程中把仪器面板上面所有按钮都做在Cluster中，这样只要有一个按钮状态改变，Cluster的值也会随之变化，我们只要对Cluster的值进行监视就可以知道整个仪器面板按钮状态改变的情况。另外，在我们的应用方案中，是采用TCP/IP协议来进行客户机与服务器之间的通信交互的。由于LabVIEW6i内部提供了完整的TCP/IP工具包，在系统开发过程中不用从底层做起，可以直接应用这个工具包编程后实现客户机与服务器之间的通信交互，从而节省了大量时间和人力。
结束语
　　随着网络技术的飞速发展，新的网络标准不断涌现，通信测试仪器为了紧跟网络发展的步伐，以适应各种测试的需求，兼容更多测试标准，也变得越来越复杂。而对于某一用户来说，他所需要的只是仪器的一部分功能，同时也可能希望增强某部分的功能。虚拟仪器可以为用户的特殊需求提供了方便，使得用户可以自行定制其所需要的仪器功能，按自己喜欢的方式来安排仪器的软面板。而NI公司的图形化编程软件LabIEW 6i为实现用户的这种要求提供了强有力的手段。