摘要：介紹當前電信機房設備的各種集中監控系統，串口編程的主要方法以及通過終端伺服器對各種串口設備進行跨平台，跨應用系統進行聯網的方案。
關鍵詞：集中監控系統、串口聯網、串口編程、終端伺服器
1 引言
當前在一個固定電話運營商的分局（端局）機房中，主要的設備有程式控制交換機、傳輸設備、配線架、用戶線路測試設備、電源空調設備等。為實現管理自動化和對機房的無人或少人值守，電信公司建立了數套針對以上設備的集中監控系統，使維護人員在中心機房就可以監視這些設備的運行情況，並對它們進行操作維護，如本地電話網管系統、動力設備及環境集中監控系統、112集中測試系統等。由於機房中的這些設備通常都是通過串口進行通信的，因此對於建立一個集中監控系統，如何實現這些設備的串口聯網和串口編程，是一項非常關鍵的工作。
2 串口編程的方法及應用
目前，對串口編程進行設備控制，主要有兩種方法：一是直接對串口進行編程，二是通過網路設備轉換為網路編程。
2．1 直接對串口編程
在UNIX環境下用C語言編程，跟其它的設備一樣，對串口的操作，是通過對設備文件的編程來實現的。UNIX系統將每一個串口作為一個或多個設備文件，存放在/dev的目錄下，我們可以象對普通文件一樣編程，實現對串口的控制，以下面這一小段代碼為例：
#include /* Standard input/output definitions */
#include /* String function definitions */
#include /* UNIX standard function definitions */
#include /* File control definitions */
#include /* Error number definitions */
#include /* POSIX terminal control definitions */
main()
{
int fd; /* File descriptor for the port */
int n, res;
char buf[255];
fd = open("/dev/tty1a", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
if (fd == -1)
{
/* Could not open the port.*/
perror("open_port: Unable to open /dev/tty1a - ");
}
else
fcntl(fd, F_SETFL, 0);
……
res = read(fd,buf,255);
……
n = write(fd, "ATZ\r", 4);
if (n < 0)
fputs("write() of 4 bytes failed!\n", stderr);
……
close(fd);
}
這段代碼體現了UNIX環境下對文件和設備open、write、read、close的編程規範，當然，在具體應用中還會涉及到許多的細節問題。
應用實例：本地電話網管系統。南寧電信公司目前使用的市話交換機網管和集中監控系統（以下簡稱網管系統）是由原郵電部軟體中心開發的NOMA2.0。雖然越來越多的交換機提供基於X.25或TCP/IP通信介面，傳統的RS232的介面還是一種主要的接入方式，如EWSD的OMT口，S1240的MMC口和MPT口等。網管系統通過前置機接收交換機的報告，向交換機下發各種指令。前置機安裝在網管中心機房，通常配置是PII350的微機，操作系統是SCO UNIX5.04/5.05，每台前置機裝有一塊Moxa Smartio C168H/PCI串口卡，可以通過DDN專線或模擬專線與各分局的8個交換機介面相連，與交換機的通信是通過直接讀寫串口實現的，在此基礎在實現對交換機話務和告警的管理、集中維護操作。目前我們用這種方式接入了三十多台交換機，將近100個埠。
2．2 通過網路對串口編程
對串口編程的另一個常用的編程方法是用終端伺服器（或稱為網路通信伺服器），將串口轉換為一個網路埠，通過對網路埠的編程實現對串口設備的控制。在UNIX 環境下，進行網路編程，Socket程序庫是最普及的API（Application Program Interface），串口轉換成的網路埠通常作為伺服器（server），應用程序作為客戶端（client）。客戶端的編程是通過調用socket的系統函數實現的，一般調用過程如下：調用socket( )創建一個socket埠，調用connect( )連接伺服器，在交互控制時，調用write( )發送請求，調用read( )接收應答，調用close( )結束連接，函數調用的詳細說明請參閱相關資料。
應用實例：112集中測試系統。南寧電信公司的112集中受理、測試及管理系統（以下簡稱112系統）是由廣州瑞達公司開發的，其中一個主要的功能是對用戶線路進行自動測試。測試功能由安裝在分局的測試頭完成，測試頭提供一個RS232串口，一個內置的專線MODEN和撥號MODEN介面，可以根據現場的實際條件選擇DDN、專線或撥號方式將測試頭的連到112中心的終端伺服器。以連接MOXA CN2100 系列Async Server（IP地地址位134.201.9.253）的P1口為例，將PORT 01的OP_mode設為反向telnet(RTELNET)方式，在配置Line中設定適當的波特率（Speed）、數據位（Bits）、停止位（Stop）、校驗（Parity）等參數，這樣我們就把一個串口轉換為一個134.201.9.253 4001的TCP/IP埠，可以直接用telnet 134.201.9.253 4001來測試埠是否通信正常。112系統伺服器（Digital AlphaServer 4100小型機，操作系統為Digital UNIX V4.0D）上的自動測試程序通過對該埠編程，實現對用戶線的測試。作為112系統的一部分，112模擬測試程序也是採用這種連接方式和編程方法，不同的是模擬測試程序連接的伺服器不是測試頭，而是交換機的埠，通過交換機的人機命令實現對用戶線的測試。目前，南寧電信公司112系統已經安裝了六十多套測試設備（包括測試頭和模擬測試埠），可以對七十多萬線固定電話用戶的電話線路進行集中自動測試。
3 使用終端伺服器的串口聯網方案
以上兩種聯網和編程方案有一個共同點，都是通過一定的傳輸手段（DDN、模擬專線、撥號等）將串口連接到中心機房的設備上，再進行編程式控制制。這種方案有一個不好的地方，就是如果有多個串口需要聯網，不僅佔用大量的傳輸資源，而且布線也有一定的難度，因此有必要尋找一些新的聯網方法。
目前，南寧電信公司已建成覆蓋整個本地網的計算機網路，在此基礎上，通過在分局安裝終端伺服器進行串口聯網是一個簡便和可靠的方案。
通過網路對串口編程，將終端伺服器安裝在中心機房或是在遠端分局在編程上沒有什麼區別，只要進行一些路由配置，保證伺服器與遠端分局的終端伺服器網路通暢就可以了。
對於直接對串口進行編程，可以使用UNIX fixed tty 軟體，這個程序通過偽tty設備為 Unix 主機分配固定tty介面，對應用程序來說，這個tty介面與普通的本地串口沒有什麼區別，Moxa Async Server的fixed tty配置是比較簡便的，詳細的步驟請參閱產品的使用指南。在網管系統中，我們在前置機上運行fixed tty軟體，在遠端分局對EWSD交換機的OMT埠進行聯網測試，效果與通過DDN直接連接到中心機房前置機的串口卡上沒有什麼區別。
由此可見，將終端伺服器安裝在分局進行串口聯網是完全可行的，其好處也是顯而易見的，首先，可以減少租用傳輸線路的數量，其次，在中心機房的布線得到充分的簡化，更重要的是，這些改進不需要更改應用程序，開發人員可以沿用自己習慣的編程方法。當然，對於監控系統來說，這要求從中心機房到分局的網路可靠性要高，同時對埠的訪問要有可靠的安全認證手段。
在實際應用中，我們已經在十多個遠端分局安裝了終端伺服器，目前主要提供對112測試頭和交換機埠的聯網。以高新分局為例，我們在機房中安裝了一台Moxa Async Server（型號為CN2108），接入一個測試頭，兩個S1240的MMC口，兩個EWSD的OMT口，一個PAD Vanguard 200（一種將EWSD X25 LINK 轉換為OMT口設備）的控制埠。有一點需要注意的是，S1240的MMC口每次連接時，需要發一個break信號進行激活，有些終端伺服器發不出break 信號。
如今終端伺服器的功能越來越完善，可以支持不同的計算機平台和操作系統，可以靈活地為不同的應用系統配置埠，例如我們將一個埠設置為反向telnet模式時，不管是UNIX或windows系統，應用程序只要遵循TCP/IP協議，就可以對其所接設備的進行控制；除了UNIX fixed tty 軟體，還可以通過相應的驅動程序，將埠轉為Windows NT實埠(Real COM Port)。除了以上介紹的網管系統、112系統，還有動力設備及環境集中監控系統，一些公司還建立了光纖監控系統、配線架監控系統等，都涉及串口設備聯網的問題，雖然這些系統相對獨立，機房分佈的位置不同，開發商和使用部門也不相同，但我們可以採用終端伺服器建立一個串口通信網路，為不同的應用系統提供透明的串口接入服務，這不僅可以節約大量的傳輸資源，還可以對每個系統的進行網路優化，簡化布線，減少對傳輸線路維護的工作量。
4 結束語
現在，許多電信公司都建立了覆蓋大多數機房的廣域網，根據我們的使用經驗，如果一個分局有多個串口需要接入時，在遠端分局安裝終端伺服器不失為一個經濟實用而又可靠的聯網方案。目前，除了已經完成的十多個分局，我們計劃在每一個分局（包括所有縣城分局和部分模塊局）安裝終端伺服器，逐步建立一個專門的串口通信網路，並將一些應用系統的埠割接到這個網路上來。
參考文獻：
1、“Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems ” Michael R. Sweet
/~mike/serial/serial.html
2、《UNIX技術—網路應用篇》，作者：沈芝慎，電子工業出版社出版
