專利名稱：有線電視網絡設備的監控信息通信方法和監控方法
技術領域：
本發明涉及有線電視網絡設備的管理監控方法，特別涉及一種在管理設備與被監控設備之間快速、準確地收發監控信息的通信方法，以及基于該通信方法的有線電視網絡設備監控方法。
背景技術：
有線電視網絡是一種樹型拓樸結構的信號傳輸系統，傳輸頻率高達860MHz，傳輸距離數十公里，因此信號在傳輸過程中存在損耗。為了彌補這種傳輸損耗，需要在傳輸路徑上設置專用的光接收機(或光工作站)、電放大器(或電工作站)及電源等網絡設備對傳輸信號進行中繼放大。由于這些設備的構造復雜，工作環境惡劣，而且發生故障后的影響面廣，所以為了加強有線電視網絡運行的可靠性，常需要對主要的網絡傳輸設備的運行狀態進行監控，以便將設備的故障消滅在失效之前。
圖1為有線電視網絡典型結構的示意圖。如圖1所示，光前端1與光工作站2之間以及光工作站2與電放大器A和C之間通過光纖連接，電放大器A與B之間電氣連接，并且光前端1還與作為有線電視網絡管理設備的計算機3相連。由于被監控的網絡傳輸設備(這里為光工作站2和電放大器A～C)都可以實現雙向傳輸信息，也就是說，每臺設備既可以接收信號，又可以發送(傳輸)信號，因此只要在每臺被監控設備上安裝狀態數據采集模塊和通信模塊，計算機1就可與被監控設備建立雙向串行通信連接，從而實現對網絡傳輸設備的狀態監控。
隨著有線電視網絡規模的擴大，被監控設備的數量也急劇增加，雙向串行通信的數據量也相應增加，在上下行信道帶寬一定的情況下，需要對監控過程中傳輸的監控信息采用高效的編碼方式來實現管理設備與被監控設備之間高效、準確的監控數據交換。

發明內容
本發明的目的是提供一種通過高效編碼監控信息來實現管理設備與被監控設備之間快速、準確通信的方法。
本發明的上述目的通過下列技術方案實現一種有線電視網絡內管理設備與被監控設備之間的通信方法，管理設備經下行信道向被監控設備發送監控命令消息，而被監控設備響應管理設備發送的監控命令消息，經上行信道返回監控應答消息，所述監控命令消息和監控應答消息以幀為單位發送，每幀依次包含報頭，其包含分別表示每幀起始位置和被監控設備地址的定長信息段；數據部分，其依次包含表示命令或應答類型的定長信息段和內容與命令或應答類型相對應的數據核，其中，與應答類型相對應的數據核依次包含定長的設備報警狀態標志字節、定長的數據格式代碼和不定長的應答數據，設備報警狀態標志字節的每個比特表示應答設備其中一個狀態參數是否處于正常狀態，數據格式代碼與應答類型相對應，應答數據由若干表示狀態參數具體取值的數據組成并具有數據格式代碼表示的格式；報尾，其包含分別表示報頭和數據部分發送數據的校驗信息和每幀結束位置的定長信息段。
比較好的是，在上述通信方法中，所述表示每幀起始位置和表示目的發送設備地址的定長信息段的長度分別為1個字節和2個字節，報頭包含兩個標識每幀起始位置的定長信息段并且表示目的發送設備地址的定長信息段位于它們之間。
比較好的是，在上述通信方法中，表示命令或應答類型的定長信息段與數據核之間還包括表示數據核字節數的定長信息段，并且表示命令或應答類型的定長信息段和表示數據核字節數的定長信息段的長度皆為1個字節。
比較好的是，在上述通信方法中，所述校驗信息基于報頭內后兩個定長信息段的數據和數據部分內的數據計算得到，表示校驗信息的定長信息段先于表示每幀結束位置的定長信息段并且二者的長度皆為1個字節。
本發明的另一個目的是提供一種利用上述通信方法對有線電視網絡設備進行快速、準確監控的方法。
本發明的上述目的通過以下的技術方案實現一種對有線電視網絡設備進行監控的方法，包含下列步驟(1)管理設備經下行信道向被監控設備發送具有如權利要求1～4中任意一項所述幀結構的監控命令消息；(2)被監控設備將接收到的監控命令消息中包含的被監控設備地址與本地被監控設備地址進行比較，如果二者不一致，則不予應答，否則，被監控設備根據該監控命令消息中包含的命令類型確定相應的應答類型并完成相應的監控操作以獲取所需的狀態參數信息；(3)被監控設備按照與應答類型對應的數據格式代碼所確定的格式生成具有如權利要求1～4中任意一項所述幀結構的監控應答消息，并經上行信道將該監控應答消息返回管理設備；(4)管理設備根據接收到的該監控應答消息中包含的設備報警狀態標志字節確定狀態參數是否處于正常狀態，如果有處于異常狀態的狀態參數，則根據數據格式代碼所表示的格式從應答數據中讀取處于異常狀態的狀態參數的具體取值。
比較好的是，在上述對有線電視網絡設備進行監控的方法中，在步驟(1)中，所述管理設備在經下行信道向被監控設備發送監控命令消息之前，先對監控命令消息作擾碼處理，并且在步驟(3)中，所述被監控設備在經上行信道向管理設備返回監控應答消息之前，先對監控應答消息作擾碼處理。
本發明具有如下的優點。首先，由于僅根據設備報警狀態標志字節就可以判斷應答設備是否處于正常狀態，所以簡化了監控過程，提高了監控速度和效率。其次，應答數據由若干表示狀態參數具體取值的數據組成，其屬性、含義和排列順序等由占用少量字節的數據格式代碼表示，因此編碼效率很高，通信的數據量也大幅度降低。最后，校驗信息和擾碼處理的引入提高了監控信息傳輸的可靠性。


圖1為有線電視網絡典型結構的示意圖。
圖2為按照本發明一個較佳實施例的有線電視網絡設備監控方法流程圖。
具體實施例方式
按照源設備或目的設備的不同，管理設備與被監控設備之間傳輸的監控信息分為兩類1、管理設備向特定或全部被監控設備發送的監控信息，這類信息應至少包含被監控設備的地址和對被監控設備的操作命令，以下將這類信息稱為監控命令消息。
2、被監控設備向管理設備發送的監控信息，這類信息應至少包含被監控設備的地址和根據操作命令進行操作產生的結果信息，例如，當操作命令為輪詢命令時，被監控設備測量其諸如射頻電平輸出、工作溫度、電流、電壓之類的各種工作參數并將測量結果返回管理設備，又如，當操作命令是遠程軟件下載時，被監控設備下載相應的設備軟件并且將操作是否成功、下載結束時間之類的情況返回管理設備。以下將這類信息稱為監控應答消息。
為了簡化上述兩類消息的編碼和解碼處理，本發明采用統一的幀結構框架對它們進行描述，以下作進一步的闡述。
對于一個數據幀，其一般由報頭、數據部分和報尾三部分組成，在時間先后順序上，報頭最前，數據部分次之，而報尾最后。在本發明中，報頭除了包含標識每幀開始位置的定長信息段之外，還用定長的地址信息段來表示該幀欲發送至的被監控設備地址；報尾除了包含標識每幀結束位置的定長信息段之外，為了提高傳輸的可靠性，還用定長的地址信息段來表示報頭和數據部分發送數據的校驗信息。
對于數據部分，由于各種操作命令和應答結果的數據量是變化的，因此整個數據部分的長度是不定的，在本發明中，數據部分被分為定長和不定長兩部分，定長部分在前而不定長部分在后，其中，定長部分采用一個定長信息段來表示操作命令類型(如果是監控命令消息)或與操作命令對應的應答類型(如果是監控應答消息)；不定長部分用于存儲與命令或應答類型相對應的數據，以下稱為數據核。在監控應答消息中，數據核占用的字節數一般較多而且隨不同的應答類型變化較大，本發明對此作如下的安排數據核依次包含定長的設備報警狀態標志字節、定長的數據格式代碼和不定長的應答數據，設備報警狀態標志字節的每個比特表示應答設備其中一個狀態參數是否處于正常狀態，數據格式代碼與應答類型相對應，應答數據由若干表示狀態參數具體取值的數據組成并具有數據格式代碼表示的格式。與應答類型相比，命令類型比較簡單，無需大量字節來描述應答結果和與命令有關的特征參數，因此數據核部分的長度較短。
當采用上述幀結構來描述監控命令消息和監控應答消息后，即可在管理設備與被監控設備之間實現快速、準確的通信連接。以下描述按照本發明的通信方法的一個較佳實施例。
為了避免對傳輸信號產生干擾，管理設備與被監控設備之間必須采用單獨的二個射頻物理信道完成通信，其中，管理設備經下行信道向被監控設備發送監控命令消息，而被監控設備響應管理設備發送的監控命令消息，經上行信道返回監控應答消息。假設上行信道的頻率范圍一般設定為5～21MHz，下行信道的頻率范圍設定為85～109.3MHz，上下行信道各用一個頻點，例如通常選取的上行頻率為17MHz，下行頻率為107.5MHz；傳輸速率則固定為38.4kbps；調制方式采用FSK(頻移鍵控)方式，頻偏Δf＝±50kHz，傳號Mark(1)為正頻偏(+Δf)，空號Space(0)為負頻偏(-Δf)。
表1示出了承載監控命令消息和監控應答消息的數據幀結構。
表1

如表1所示，數據幀由報頭、數據部分、報尾三大部分組成，每個部分又由如下定義的信息段構成1.幀起始符其為固定的十六進制數68H，表示一個數據幀的開始，接收設備以此確定一個完整的幀數據包的開始。在本實施例中，在地址信息段之后再添加一個相同的幀起始符68H。
2.地址A0/A1其表示被監控設備的編號，每臺被監控設備(例如圖1中的光工作站1、電放大器A、電放大器B和電放大器C等)都被賦予唯一的編號以示區分。在本實施例中，地址采用BCD編碼方式并占用2個字節，因此最多可用于9999臺被監控設備。此外，全1的二進制地址被保留作為廣播地址。
3.命令或應答類型C其表示各種操作命令或應答類型的識別碼。表2示出了識別碼的代碼表，共包含9項操作18種代碼，其中命令碼是通過主動發出請求啟動操作的命令代碼，應答碼是被動回答設備對命令作出響應時使用的應答代碼。例如對“上行開關”命令，發出該命令的設備在監控命令消息的命令類型信息段位置用69H代碼，而執行這條命令的應答設備在監控應答消息的應答類型信息段位置用C9H代碼。
表2

4.數據長度L其以字節數為單位，表示數據核的長度。
5.數據核DATA其包含各種實際數據，內容隨命令或應答類型而變化，最大長度253字節，以下將作進一步的詳述。
6.校驗碼CS為控制差錯而設置的幀校驗，在本實施例中為縱向算術累加校驗和，長度為一個字節，校驗范圍自地址信息段開始至數據核DATA結束。如果接收方檢測到縱向信息校驗和出錯，則將放棄該信息幀，不予響應。
7.結束符其為固定的十六進制數16H，表示一個數據幀的結束。接收設備根據其確定一個完整數據幀的結束。
以下以輪詢命令操作為例描述管理設備與被監控設備之間一次完整的通信過程。
在作為管理設備的計算機側，生成如下的輪詢命令操作幀，假設欲向地址為8888的被監控設備發送輪詢命令。表3為該幀的示意圖，數字表示信息段的具體取值(16進制)并且在時間上左邊先于右邊表3

該幀由9個字節組成，命令碼為74H，數據長度L為1字節，數據核部分以數據字節00填充，校驗碼的校驗和為65，最后以幀結束符16結束。
接著，計算機對該輪詢命令操作幀按字節進行加33H的擾碼處理以有效增加抗擾能力。經過加擾處理后，幀原始數據68H 88H 88H 68H 74H 01H 00H65H 16H變換為9BH BBH BBH 9BH A7H 34H 33H 98H 49H。
被監控設備接收到輪詢命令操作幀后，進行去擾碼處理以還原得到原始數據，并利用校驗信息判斷接收到的輪詢命令操作幀是否正確，如果不正確，則放棄該幀，如果正確，則進一步判斷該被監控設備的地址碼與8888是否一致。如果判斷該被監控設備的地址碼與8888不一致，則該設備不作出響應，否則，根據預先規定的輪詢命令操作的規程，完成各項操作步驟，并根據一定的數據格式將操作結果放置在表4所示的輪詢命令應答幀內，表4中的數字表示信息段的具體取值(16進制)并且在時間上左邊先于右邊。
表4

由于管理設備可能還將接收到其它被監控設備的應答消息，因此應答幀的報頭部分包含本應答設備的地址碼(這里為8888)，以便計算機正確區分各被監控設備的監控應答消息。由表2可見，B4H為與輪詢命令命令碼74H對應的應答碼，其后為表示數據核長度L的信息段和數據核。數據核為一串特殊規格的數據，表4中以XX表示，以下借助表5描述數據核的結構。
表5

由表5可見，數據核依次包含ALR_STA1、ALR_STA2、Code和DATA-R，其中，長度皆為1個字節的ALR_STA1和ALR_STA2標志字節為快速反應被監控設備工作狀態而設置，其每個比特都用來表示被監控設備其中一個狀態參數，例如電壓、電流、溫度、數據電平、射頻電平、激光功率等等。對光工作站而言，這二個字節的8個比特定義如下ALR_STA1

ALR_STA2

Code占用1個字節，其表示數據格式代碼，即，應答數據DATA-R的性質和格式。對于每種型號的被監控設備，都被分配一個固定的數據格式代碼并且規定一套相應的數據格式。例如光工作站的數據格式代碼為02H。
應答數據占用(L-3)個字節，其由表示狀態參數具體取值的數據組成并具有數據格式代碼表示的格式。以光工作站為例，其應答數據格式如表6所示表6

報警標志1報警標志2光站標識(共16種)端蓋鎖詢答器內部溫度

60v交流電壓24v直流電壓24v直流電流正向數據載波電平射頻輸出電平1射頻輸出電平2射頻輸出電平3射頻輸出電平4接收光功率回傳光功率回傳激光器電流在表6中，每種狀態參數的出現順序和占用字節都是固定不變的，換句話說，它們在應答數據內具有固定的位置。此外，ALR_STA1和ALR_STA2標志字節內所反應的被監控設備工作狀態在表6所示的應答數據內都有具體的數值。
當被監控設備生成上述輪詢命令應答幀后，將對該幀按字節進行加33H的擾碼處理并向管理設備發送。
管理設備在接收到應答設備發送的加擾處理后的輪詢應答幀后，同樣先進行去擾碼處理以還原得到原始數據，并利用校驗信息判斷接收到的輪詢應答幀是否正確，如果正確，則讀取幀內的數據并據此作出相應的監控動作。
以下借助附圖描述利用上述通信方法較佳實施例的有線電視網絡設備監控方法。
如圖2所示，在步驟1中，作為管理設備的計算機經下行信道向被監控設備發送具有上述較佳實施例所述幀結構并經過加擾處理的監控命令消息，這里假設被監控設備為光工作站，其地址碼為8888，并且命令類型為輪詢命令操作，因此監控命令消息中的地址信息段取值為8888，命令類型信息段取值為74。
隨后，在步驟2中，被監控設備根據校驗信息CS判斷去加擾處理后的監控命令消息是否正確，如果正確，則進一步判斷該消息中包含的被監控設備地址與其本地被監控設備地址是否一致。如果二者不一致，則不予應答，否則，被監控設備根據該監控命令消息中包含的命令類型確定相應的應答類型并完成相應的監控操作以獲取所需的狀態參數信息，對于光工作站，其輪詢操作包括對表6所示的所有狀態參數進行數據采集測量。
在步驟3中，光工作站按照與應答類型對應的數據格式代碼(這里為02H)所確定的格式生成具有上述較佳實施例所示幀結構的監控應答消息，對其施行加擾處理并經上行信道返回計算機。
最后，在步驟4中，當計算機根據校驗信息CS判斷去加擾處理后的監控應答消息是否正確，如果正確，則從接收到的該監控應答消息中提取出ALR_STA1和ALR_STA2標志字節。如果ALR_STA1和ALR_STA2標志字節表明所有的狀態參數都處于正常狀態，則可以不再繼續讀取應答數據DATA-R內的數據，否則，則根據數據格式代碼Code讀取處于依次工作狀態的狀態參數的具體取值并采取相應的監控措施。
在上述監控方法中，管理設備利用ALR_STA1和ALR_STA2標志字節可以簡單、快速地了解被監控設備的工作狀態，提高了監控效率。此外，由于每種狀態參數在應答數據內具有固定的位置，所以無需用大量的字節來注明每個狀態參數的名稱或含意，減少數據傳輸量。
權利要求
1.一種有線電視網絡內管理設備與被監控設備之間的通信方法，管理設備經下行信道向被監控設備發送監控命令消息，而被監控設備響應管理設備發送的監控命令消息，經上行信道返回監控應答消息，其特征在于，所述監控命令消息和監控應答消息以幀為單位發送，每幀依次包含報頭，其包含分別表示每幀起始位置和被監控設備地址的定長信息段；數據部分，其依次包含表示命令或應答類型的定長信息段和內容與命令或應答類型相對應的數據核，其中，與應答類型相對應的數據核依次包含定長的設備報警狀態標志字節、定長的數據格式代碼和不定長的應答數據，設備報警狀態標志字節的每個比特表示應答設備其中一個狀態參數是否處于正常狀態，數據格式代碼與應答類型相對應，應答數據由若干表示狀態參數具體取值的數據組成并具有數據格式代碼表示的格式；報尾，其包含分別表示報頭和數據部分發送數據的校驗信息和每幀結束位置的定長信息段。
2.如權利要求1所述的通信方法，其特征在于，所述表示每幀起始位置和表示目的發送設備地址的定長信息段的長度分別為1個字節和2個字節，報頭包含兩個表示每幀起始位置的定長信息段并且表示目的發送設備地址的定長信息段位于它們之間。
3.如權利要求2所述的通信方法，其特征在于，表示命令或應答類型的定長信息段與數據核之間還包括表示數據核字節數的定長信息段，并且表示命令或應答類型的定長信息段和表示數據核字節數的定長信息段的長度皆為1個字節。
4.如權利要求3所述的通信方法，其特征在于，所述校驗信息基于報頭內后兩個定長信息段的數據和數據部分內的數據計算得到，表示校驗信息的定長信息段先于表示每幀結束位置的定長信息段并且二者的長度皆為1個字節。
5.一種對有線電視網絡設備進行監控的方法，其特征在于，包含下列步驟(1)管理設備經下行信道向被監控設備發送具有如權利要求1～4中任意一項所述幀結構的監控命令消息；(2)被監控設備將接收到的監控命令消息中包含的被監控設備地址與本地被監控設備地址進行比較，如果二者不一致，則不予應答，否則，被監控設備根據該監控命令消息中包含的命令類型確定相應的應答類型并完成相應的監控操作以獲取所需的狀態參數信息；(3)被監控設備按照與應答類型對應的數據格式代碼所確定的格式生成具有如權利要求1～4中任意一項所述幀結構的監控應答消息，并經上行信道將該監控應答消息返回管理設備；(4)管理設備根據接收到的該監控應答消息中包含的設備報警狀態標志字節確定狀態參數是否處于正常狀態，如果有處于異常狀態的狀態參數，則根據數據格式代碼所表示的格式從應答數據中讀取處于異常狀態的狀態參數的具體取值。
6.如權利要求5所述的對有線電視網絡設備進行監控的方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述管理設備在經下行信道向被監控設備發送監控命令消息之前，先對監控命令消息作擾碼處理，并且在步驟(3)中，所述被監控設備在經上行信道向管理設備返回監控應答消息之前，先對監控應答消息作擾碼處理。
全文摘要
本發明提供一種通過高效編碼監控信息來實現管理設備與被監控設備之間快速、準確通信的方法。在該方法中，每個數據幀的數據部分依次包含表示命令或應答類型的定長信息段和內容與命令或應答類型相對應的數據核，其中，與應答類型相對應的數據核依次包含定長的設備報警狀態標志字節、定長的數據格式代碼和不定長的應答數據，設備報警狀態標志字節的每個比特表示應答設備其中一個狀態參數是否處于正常狀態，數據格式代碼與應答類型相對應，應答數據由若干表示狀態參數具體取值的數據組成并具有數據格式代碼表示的格式。由于可根據標志字節快速判斷應答設備的狀態，所以提高了監控效率。其次，每種狀態參數在應答數據內具有固定位置，因此編碼效率很高。
文檔編號H04N7/10GK1567997SQ03129338
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月18日 優先權日2003年6月18日
發明者周新民, 馮航輝, 唐菊平, 殷源海, 陳衛平 申請人:上海金陵電子網絡股份有限公司