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怎样设计一个基于VxWorks系统的单板快速恢复方案?

2019年11月03日 文章来源:网络整理 热度:181℃ 作者:刘英

在CDMA基站BTS侧,EVDO基带信号处理板负责完成基带信号的调制和解调工作,在整个通讯系统中具有非常重要的作用。基带处理板的硬件系统包括PPC、高通CSM6800等芯片;软件系统包括VxWorks操作系统、BSP驱动层、信号处理应用层等部分。基带信号处理板在运行中对外界条件和组成单元要求苛刻,当运行条件不满足系统要求时,传统的方法是采用整板硬复位的方法进行故障恢复。

需要整板复位的情况包括:(1)时钟信号出现故障,导致调制和解调异常;(2)CSM6800调制解调芯片出现异常;(3)部分应用层任务出现异常;(4)在线修改基于CSM6800的基带参数,只有硬复位后才能生效;(5)更换新的单板软件版本等。

在基站系统的实际运行中,上述情况都比较常见。基带信号处理单板一旦整板复位,通常需要4~5分钟才能恢复正常工作,期间终端用户无法进行正常业务应用。对于用户来说,这个业务中断的时间长度难以容忍,因此增加了用户投诉概率和对运营商的压力。如何解决这个问题已成为当务之急。

1 单板快速恢复设计方案 1.1 单板架构分析

如图1,基带信号处理单板硬件由两个主要组成部分:一个是主控CPU,采用高性能的PowerPC;另外一个是高通公司的基带信号调制、解调芯片CSM6800。

主控CPU完成对整个单板的控制,包括对CSM6800的控制、与BSC侧进行媒体流数据的交互、单板自身各项功能的实现等。主控CPU采用VxWorks作为实时操作系统,对单板上任务、消息队列、内存等进行管理,采用百兆网口与BTS其他单板交换数据。

CSM6800是高通推出的支持CDMA3G EVDO第二代的调制解调芯片,它具有支持前向速率3.1Mb/s和反向1.8Mb/s的调制解调能力。CSM6800的工作条件比较苛刻:(1)需要时钟系统提供精确的PP2S信号和16CHIP信号;(2)修改CSM6800配置参数后,需要复位CSM6800后才能生效。

如图2,在基带信号处理板上CPU中的软件架构是在VxWorks操作系统上完成应用层任务的调度和运行。下面分析单板上软件系统:

(1)操作系统层。基带信号处理板对实时性要求很高,因此采用VxWorks作为操作系统,完成任务管理等操作系统工作。

(2)BSP底层驱动程序。该层封装了一些上层软件需要时使用的底层或者是硬件的接口,保证上层软件更好的移植性。

(3)应用层。该层完成处理底层数据,并与BSC侧完成数据交互、基带功能控制以及包括单板的一些应用程序,如告警模块、性能统计模块、信令跟踪模块等。

怎样设计一个基于VxWorks系统的单板快速恢复方案?

从以上分析,基带单板从软件和硬件上基本可以分为相对独立的主控CPU和CSM6800两大部分。

1.2 快速启动方案设计

首先分析基带信号处理板的各种复位场景,并且进行梳理。其场景分为两大类:一类是不需要整板复位就能解决问题或者故障恢复的场景;另外一类是只有复位整板才能够解决故障。在实际的商用环境中,第二类故障或场景非常少,主要包括:(1)基站软件升级;(2)底层操作系统跑死。由于系统升级频率极低,且选择升级的时间都是事先进行安排,因此对于用户业务影响很小。至于底层操作系统跑死的可能性更加低微,无论是实验室还是商用机都极少出现此类情况。

相对而言,第一类场景比第二类场景出现的概率更高一些,目前都是采用统一整板复位的方式来进行功能恢复或者重新启动。

在分析各类场景之前,首先分析整板启动时间消耗在哪里。经过测试和计算,其结果如表1。

怎样设计一个基于VxWorks系统的单板快速恢复方案?

分析表1,整体启动时间需要253s左右,但是前四步就占用了245s,尤其是第4步高通CSM6800芯片自检,消耗了170s的时间。

分析了所有的复位源,将可以归类到第一类场景的复位源进行了细化,具体如下:

(1)更改CSM6800参数,需要重新启动CSM6800生效;

(2)时钟系统出错,应用层诊断后,为防止CSM6800出错,需要重新启动CSM6800;

(3)CS6800运行期间报错,需要重新启动CSM6800;

(4)启动时的参数校验错误,需要重新复位系统。

针对(1)、(2)、(3)这三种情况,在PPC上即控制CPU上的程序本身并没有任何问题,因此不需要复位整个CPU。第4种情况是上层的配置参数有误,导致单板无法正常运行,但是实际上此时的单板并没有出现异常,其他各个功能模块也没有出现故障。

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