应用于光纤同轴电缆混合网的基于嵌入式ARM的SNMP网管代理器

2024年6月13日发(作者：)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.9

(22)申请日 2005.07.28

(71)申请人 上海大学;上海天博光电科技有限公司

地址 200444 上海市宝山区上大路99号

(72)发明人 沈昶宏 胡斌 秦幸坚 董戎萍

(74)专利代理机构 上海上大专利事务所

代理人 何文欣

(51)

(10)申请公布号 CN 1747401 A

(43)申请公布日 2006.03.15

权利要求说明书 说明书 幅图

(54)发明名称

应用于光纤同轴电缆混合网的基于

嵌入式ARM的SNMP网管代理器

(57)摘要

本发明涉及应用于光纤同轴电缆混

合网的基于嵌入式ARM的SNMP网管代

理器，它包括一个单片机及其外围接口，

单片机采用ARM单片机、以太网接口、

在线调试接口、串行通信接口和通用的I/O

数据采集接口；将SNMP网管协议嵌入

ARM单片机对HFC网内业务进行监控和

管理。其能够使用32位ARM CPU对光纤

同轴电缆混合网HFC网内的设备进行实时

的跟踪与监控，达到实时远程管理的目

的。

法律状态

法律状态公告日

2023-08-11

法律状态信息

未缴年费专利权终止IPC(主分

类):H04L12/24专利

号:ZL2申请

日:20050728授权公告

日:20080213

法律状态

专利权的终止

权 利 要 求 说 明 书

1、一种应用于光纤同轴电缆混合网的基于嵌入式ARM的SNMP网管代理器，包

括一个代理网管服务处理的单片机及其外围接口，其特征在于：

1)所述的单片机采用ARM单片机(1)，将SNMP网管协议嵌入到ARM单片机内，

对HFC网内业务进行监控和管理；

2)所述的外围接口有以太网接口(2)、在线调试接口(3)、串行通讯接口(4)和通用的

I/O接口与数据采集接口(5)，分别与所述的ARM单片机(1)连接；

3)所述的ARM单片机(1)及其所述的所有接口(2、3、4、5)组成体积小巧的代理器

而能直接作为设备组件安置于被管理设备内部；

4)对所述的代理器的各个参数，采用Telnet远程登陆服务和本地串口连接的方法来

实现配置；

5)对网络地址采取管理权限的配置和采用IP过滤的方法，限制不同IP段对设备的

管理权限，提高被管设备的安全性。

2、根据权利1所述的应用于光纤同轴电缆混合网的基于嵌入式ARM的SNMP网

管代理器，其特征在于：所述的以太网接口(2)通过地址总线、数据总线与ARM单

片机(1)的I/O口相连接，这些I/O口模拟地址总线和数据总线，完成远程网络管理

工作站与网管代理器的通信连接；所述的在线调试接口(3)通过数据发送与接收线、

时钟线、复位线与ARM单片机(1)连接，完成在线调试、测试功能；所述的串行通

信接口(4)通过标准的RS-232的数据发送与接收线与ARM单片机(1)连接，完成在

本地对代理器的参数进行配置的功能；ARM单片机(1)的通用I/O口与数据采集接

口(5)相连接，实现数据的采集与控制、PWM(脉宽调制)输出功能、A/D(模数转换)

功能、中断控制功能。

3、根据权利2所述的应用于光纤同轴光缆混合网的基于嵌入式ARM的SNMP网

管代理器，其特征在于：所述的地址总线上的地址信息包含网管代理器的地址(原

地址)和远程网络管理工作站的地址(目的地址)；所述的数据总线上的数据包含

ARM单片机(1)在数据采集接口(5)上采集到的需要传输到远程网络管理工作站的数

据和从远程网络管理工作站发送到ARM单片机(1)的控制数据。

说 明 书

技术领域：

本发明涉及一种管网代理器，特别是一种应用于同轴光纤混合网(以下简称HFC网)

的基于功能强大的高级精简指令集计算机系统(以下简称ARM)，遵循简单网络管

理协议(以下简称SNMP)的网管代理器。尤其能够使用32位ARM CPU对HFC网

内的设备进行实时的跟踪与监控，达到实时远程管理的目的。

技术背景：

光纤/同轴混合技术在我国占有相当重要的位置，目前我国的有线电视网普遍采用

此项技术，并且已不单运行单纯模拟/数字业务，还在开展宽带综合业务。所以，

应用于HFC网的各类传输/应用设备日益丰富，进而产生了对HFC网络管理的需

求。国家质量监督检验检疫总局也适时提出了《光纤同轴混合网设备管理系统规

范》，为HFC网络管理的发展铺平了道路。随着ARM技术的发展，以其强大的

位处理功能及较低的成本，在电子技术领域展现出强大的竞争力。在嵌入式系统中，

ARM更是以其32位处理器的性能成为网络相关设计的新宠。

2003年5月由中兴通讯股份有限公司申请的专利：一种基于SNMP协议的代理网

管的实现方法(专利号03113414.9)，其特征在于：在分布式网络通信系统中，设置

代理网管服务器，通过代理网管服务器对SNMP报文的处理和转发，完成网管站

与被管设备之间的通信，其原理框图如图7所示。此方法通过代理网管服务器解决

了现有技术中对公网IP地址的浪费和无法实现远程集中管理的缺点，而并没有充

分利用被管设备SNMP代理器的特点，进行功能上的强化。随着SNMP网络管理

的普及，网管代理器的应用环境、性能及安全性等诸多问题渐渐浮现，利用ARM

单片机，在HFC网中，采用SNMP网管协议对网络设备进行监控管理成了一种具

有实用性和可行性的网络管理应用。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种应用于光纤同轴光缆混合网的基于嵌入式ARM的

SNMP网管代理器，遵循SNMP网管代理协议，能够使用32位ARM CPU对HFC

网内的设备进行实时的跟踪与监控，达到实时远程管理的目的。

为达到上述目的，本发明所采用的技术构思是：应用于光纤同轴光缆混合网的基于

嵌入式ARM的SNMP网管代理器包括ARM单片机和外围接口。外围接口有以太

网物理接口、在线编程和调试接口、串行通信接口、通用I/O数据采集接口。

ARM单片机通过地址总线和数据总线以及控制线与以太网物理接口相连接，通过

这个接口可以将本代理器连接到网络上，与远程网络管理工作站进行通信。在线调

试接口与ARM单片机的JTAG调试、测试数据线相连，由外部的JTAG连接线连

接PC机的RS-232接口实现在线调试、测试功能。串行通信接口连接ARM单片机

的具有16C550工业标准的UART单元，可对网管代理器的控制参数进行设置。程

序代码通过在线调试、测试接口或者具有ISP下载功能的串行通信接口下载到

ARM单片机内部。整个系统通过ARM单片机内部的程序对通用的I/O口上采集到

的数据进行比较和分类，并且由远程网络管理工作站通过以太网远程控制ARM单

片机输出各类控制指令，实现对HFC网内的传输/应用设备进行监控。

根据上述技术构思，本发明采用下述技术方案：

一种应用于光纤同轴电缆混合网的基于嵌入式ARM的SNMP网管代理器，包括一

个代理网管服务处理的单片机及其外围接口。其特征在于：

1)所述的单片机采用ARM单片机，将SNMP网管协议嵌入到ARM单片机内，对

HFC网内业务进行监控和管理；

2)所述的外围接口有以太网接口、在线调试接口、串行通讯接口和通用的I/O接口

与数据采集接口，分别与所述的ARM单片机连接；

3)所述的ARM单片机及其所述的所有接口组成体积小巧的代理器而能直接作为设

备组件安置于被管理设备内部；

4)对所述的代理器的各个参数，采用Telnet远程登陆服务和本地串口连接的方法来

实现配置；

5)对网络地址采取管理权限的配置和采用IP过滤的方法，限制不同IP段对设备的

管理权限，提高被管设备的安全性。

上述的所述的以太网接口通过地址总线、数据总线与ARM单片机的I/O口相连接，

这些I/O口模拟地址总线和数据总线，完成远程网络管理工作站与网管代理器的通

信连接；所述的在线调试接口通过数据发送与接收线、时钟线、复位线与ARM单

片机连接，完成在线调试、测试功能；所述的串行通信接口通过标准的RS-232的

数据发送与接收线与ARM单片机连接，完成在本地对代理器的参数进行配置的功

能；ARM单片机的通用I/O口与数据采集接口相连接，实现数据的采集与控制、

PWM(脉宽调制)输出功能、A/D(模数转换)功能、中断控制功能。

上述的地址总线上的地址信息包含网管代理器的地址(原地址)和远程网络管理工作

站的地址(目的地址)；所述的数据总线上的数据包含ARM单片机在数据采集接口

上采集到的需要传输到远程网络管理工作站的数据和从远程网络管理工作站发送到

ARM单片机的控制数据。

本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出的实质性特点和显著优点：本发

明将SNMP网管协议嵌入到ARM单片机中，利用ARM强大的位处理功能，对有

线电视网进行实时网络监控与管理。同时由于ARM技术的发展，其较低的成本能

够使得本发明在电子技术领域展现出强大的竞争力。并且由于采用ARM单片机，

使整个处理器能制成体积小巧而直接置于被管理设备内部，从而对其被管理设备进

行实时跟踪与监控，实现实时远程管理。

附图说明：

图1为SNMP网管代理器的一个实施例的原理框图。

图2为ARM单片机芯片示意图；

图3为以太网接口部分示意图；

图4为JTAG在线调试、测试接口示意图；

图5为串行通信接口示意图；

图6为数据采集与控制接口示意图；

图7为已有技术的分布式网络设置代理管理服务器的示意图。

具体实施方式：

本发明的一个优选实施例结合附图详述如下：

图1中，应用于HFC的基于嵌入式ARM的SNMP网管代理器包括ARM单片机芯

片1、以太网接口2、JTAG在线调试、测试接口3、串行通信接口4和数据采集与

控制接口5。其制作和装配过程为将主ARM单片机1芯片、物理层接口芯片2、

JTAG在线测试接口3以及其他外围分立元器件分别焊接在预先设计好的印制电路

板上，将程序从JTAG在线测试接口3或者串行通信接口4下载到ARM单片机芯

片内部。整个网管代理器制成体积小巧而能置于被管理设备内。

所述的以太网接口2通过地址总线、数据总线与ARM单片机1的I/O口相连接，

这些I/O口模拟地址总线和数据总线，完成远程网络管理工作站与网管代理器的通

信连接；所述的在线调试接口3通过数据发送与接收线、时钟线、复位线与ARM

单片机1连接，完成在线调试、测试功能；所述的串行通信接口4通过标准的RS-

232的数据发送与接收线与ARM单片机1连接，完成在本地对代理器的参数进行

配置的功能；ARM单片机1的通用I/O口与数据采集接口5相连接，实现数据的

采集与控制、PWM(脉宽调制)输出功能、A/D(模数转换)功能、中断控制功能。

所述的地址总线上的地址信息包含网管代理器的地址(原地址)和远程网络管理工作

站的地址(目的地址)；所述的数据总线上的数据包含ARM单片机1在数据采集接

口5上采集到的需要传输到远程网络管理工作站的数据和从远程网络管理工作站发

送到ARM单片机1的控制数据。

基于嵌入式ARM的SNMP网管代理器的具体工作原理描述如下：

程序下载：由计算机编译完成的ARM程序从JTAG在线测试接口3的数据输入引

脚(图4中JP3的引脚5、7、9、11)，或者串行通信接口4(图5中J2UART1的引脚

2和3)下载到ARM单片机芯片1(图2)内部，由内部的FLASH控制器操纵，存储

在128K字节的FLASH存储器内。重新上电，对芯片复位后，由ARM单片机芯

片1(图2)调用存储在ARM单片机芯片1(图2)内部FLASH内的程序来负责整个系

统的正常工作。

数据采集：ARM单片机芯片1(图2)从数据采集与控制接口5(图6中的U6)的输入

引脚上采集信号电平，在ARM单片机芯片1(图2)内部由程序进行电平比较，由程

序将电平转换成有用数据。

数据发送：程序将有用数据由ARM单片机芯片1(图2)通过连接以太网接口2(图3)

的数据总线(图3中U2A的36至43引脚)传输到远程网络管理工作站，其地址由地

址总线(图3中U2A的A0至A4引脚)读取。安装在远程网络管理工作站上的

SNMP网管软件读取以太网卡接收到的SNMP网管数据，将其转换为能为网络管

理员识别的信号以图像、文字等的方式显示在电脑显示屏上。

数据接收：远程网络管理员在网管界面上的操作由SNMP网管软件转换为控制数

据发送到以太网上，由以太网接口2(图3)接收到属于该代理器的控制数据，以太

网接口芯片(图3中的U2A)将数据通过数据总线传送到ARM单片机芯片1(图2)。

数据控制：ARM单片机芯片1(图2)接收到的控制数据由程序转换成相应的电平信

号，再通过ARM单片机1(图2)输出到数据采集与控制接口5(图6)，形成对设备

的控制。

代理器控制：在远程网络管理工作站上通过Telnet远程登录命令对代理器进行远

程控制，或者在近端通过串行通信接口4(图5)进行配置。比如对整个ARM SNMP

网管代理器的地址、序列号等进行配置，还可以通过设置代理器的IP过滤功能来

提高网络安全性。

通过上述的数据采集与控制，就达到了发明的工作目的。