动环监控系统中B接口的实现

作者 陈圆1 粟欣2 1.重庆邮电大学 通信与信息工程学院(重庆 400065)2.清华大学 无线与移动通信技术研究中心(北京 100084)

陈圆(1991-)，男，硕士，研究方向：无线专网;粟欣，男，研究员，研究方向：移动通信、宽带无线接入。

摘要：基站动力环境(动环)监控系统中的B接口协议，规范了监控中心与现场监控单元互联的数据传输方式。文章在研究B接口报文协议的基础上，设计了一种使用 gSOAP工具的Web Service框架。在Web Service框架下，文章给出了用于基站动环监控系统中B接口报文协议的编程实现过程和测试方法。测试结果表明，使用gSOAP工具能够简化B接口报文协议实现的方式，符合监控中心与现场监控单元通信规范。

引言

　　目前基站动环监控系统的架构分为三层：接入层、传输层和业务层^[1-4]。接入层包含现场监控单元(Field Supervision Unit, FSU)和监控对象(Supervision Object, SO)，SO指的是被监控的电源、空调等设备及环境量等。传输层包含传输节点设备和传输网络设备等。业务层包含集中监控中心(Supervision Center, SC)。

　　为规范基站动环监控系统的建设标准，《中国铁塔动环监控系统统一互联B接口技术规范》明确了动环监控系统互联B接口互联规范、B接口定义和报文协议^[5]。FSU主要的功能是与基站监控现场的对象连接，监控设备的运行状态、控制设备的运行，采集现场的环境参数。采集到数据之后，将数据传送到SC。当出现监控异常时，FSU产生告警事件并上报到SC，SC处理告警后反馈控制命令至FSU，FSU通过控制命令控制智能设备。图1表示了SC与FSU之间的B接口报文协议定义报文类型和数据流方向。

　　本文介绍了B接口报文协议的内容，包括报文原则、WSDL定义、基本报文格式的定义;然后在研究B接口报文协议的基础上，引出一种实现B接口报文协议的开源工具gSOAP，描述了它的原理和使用方法;接着设计了一种基于 gSOAP开源工具的Web Service框架^[6-7];最后在提出的框架下，本文给出了用于基站动环监控系统中B接口报文协议的编程实现过程和测试方法。测试结果表明，使用gSOAP工具能够简化B接口报文协议实现的方式，符合监控中心与现场监控单元通信规范。

1 B接口报文协议

　　B接口报文协议定义了报文的原则，即SC与FSU之间的接口是基于Web Service技术的，消息协议采用扩展标记语言(eXtensible Markup Language, XML)格式。Web Service是为支持通过网络的可互操作的机器到机器交互的软件系统，可以使用基于HTTP的简单对象接入协议 (Simple Object Access Protocol, SOAP)进行描述^[6]。另外，B接口报文协议中提供了SC和FSU的网络服务描述语言(Web Services Description Language, WSDL)文件：SCService.wsdl和FSUService.wsdl。这两个文件主要是用来描述SC和FSU的Web服务交互的消息格式、数据类型、操作、协议绑定和服务地址。

　　B接口是基于Web Service技术的，所以采用XML格式，B接口基本的报文格式定义如表1所示。基本的报文格式共有两种类型，分别是请求报文和响应报文。每种类型的报文都包含1个一级节点和2个二级节点，例如请求报文，一级节点是Request，二级节点PK_Type包含请求报文的类型，二级节点Info包含请求报文的详细内容。同样，响应报文的一级节点是Response，二级节点PK_Type包含响应报文的类型，二级节点Info包含响应报文的详细内容。

2 接口报文协议实现

2.1 gSOAP

　　目前Web Service主要通过基于C/C++和JAVA两种编程语言来实现，使用提供的工具包来定制和发布Web Service。利用gSOAP自动编码工具实现Web Service应用程序接口，可以简化实现客户端和服务器端的编码工作。gSOAP是以HTTP协议为基础的通信协议，以XML文件形式请求远程服务，再以XML文件的形式返回执行结果。Web Service中的任何一项服务都必须实现一系列遵守SOAP协议的远程过程调用函数，以公开Web上的服务供远程端调用，这是完全自动完成的。gSOAP服务函数接口定义是用一个标准C/C++头文件说明的，服务也可以用WSDL文档定义。WSDL文档与gSOAP中的WSDL输入被预处理以生成一个头文件，这个头文件包括服务函数的签名和其他额外的数据类型声明。头文件由gSOAP编译器编译后，生成远程调用服务的框架和数据类型序列化代码，这些代码编译后能链接到服务应用程序，在数据分组网上作为Web Service。

　　gSOAP工具箱提供两个重要的工具：wsdl2h和soapcpp2。gSOAP的工作流程如图2所示，详细地说明了客户端和服务端代码生成过程的两个步骤：WSDL文件作为wsdl2h的输入，产生接口文件;将接口文件与导入的协议声明和自定义序列化程序一起输入到soapcpp2工具。soapcpp2的默认选项是输出soapClient.cpp和soapServer.cpp，基于这两个文件分别编写客户端和服务器的代码。

2.2 基于Web Service的B接口程序框架

　　B接口协议规范中说明了SC和FSU接入双方的要求。当SC轮询FSU获取数据：温湿度、电压、电流、电量、频率、开关状态等时，FSU为服务端，SC为客户端。当FSU主动上报设备事件数据：告警、状态切换等时，FSU为客户端，SC为服务端。因此，SC和FSU都需要提供Web Service的客户端和服务端功能。如图3所示，本文提出一种基于Web Service的B接口程序框架。SC端的fsuSvcClient与FSU端的fsuSvcServer互联，完成SC轮询及FSU获取数据的功能，定义为FSUService。FSU端的scSvcClient与SC端的scSvcServer互联，完成FSU主动上报设备事件数据的功能，定义为SCService。fsuSvcClient和 fsuSvcServer作为一个FSUService的客户端和服务端，scSvcClient与scSvcServer作为一个SCService的客户端和服务端。这两个Web Service是相互独立运行的。

2.3 B接口报文协议实现

　　下面将使用gSOAP工具包来实现基站动环监控系统中的B接口报文协议。B接口报文协议中提供了SC和FSU的WSDL文件：SCService.wsdl和FSUService.wsdl。下面以实现SC端和FSU端的SCService为例，FSUService同理。首先，在Linux终端上通过使用gSOAP开发包中wsdl2h工具编译SCService.wsdl文件,其命令行为：

　　wsdl2h -o SCService.h SCService.wsdl

　　这样就是生成构建Web服务客户端和服务端所需的接口文件SCService.h。

　　接着使用soapcpp2生成C++文件形式的SOAP框架，具体命令行为：

　　soapcpp2 SCService.h

　　命令运行完成后会得到soapServer.cpp和soapClient.cpp。soapServer.cpp中主要是soap_serve_ns1_invoke()函数的定义，soapClient.cpp中则是soap_call_ns1_invoke()函数的定义。这两个函数形成了一对远程调用的方法，即在客户端中调用了soap_call_ns1_invoke()函数，把数据发送至服务端。那么服务端中则会执行soap_serve_ns1_invoke()函数，接收由客户端发送过来的数据，完成数据处理后，把结果返回给soap_serve_ns1_invoke()函数返回值中。这样客户端和服务端就完成了一次请求/响应的通信过程。需要指出的是，SCService.wsdl文件中描述了客户端和服务端ns1_invoke函数。

　　接下来就是在客户端中待发送XML数据生成和服务端接收到XML数据后的解析处理和返回给客户端的响应XML数据生成。XML数据的生成和解析使用的是TinyXML2库来实现的。XML数据的生成与解析不作为B接口报文协议的实现展开描述。

3 测试与分析

　　以SCService中的用户注册登陆过程来说明一下B接口报文协议的测试方法。如图4所示，在Linux环境下，使用左侧的终端代表客户端，右侧的终端代表服务端。首先在服务端中运行scSvcServer服务，8080为端口参数，然后在客户端中运行scSvcClient，101为用户注册登陆类型参数。客户端把准备好的LOGIN数据以XML文件的形式发送至服务端，例如终端显示[LOGIN]FSU->SC。服务端处理LOGIN数据，显示设备注册成功后，生成LOGIN_ACK XML文件数据返回给客户端，例如终端显示的[LOGIN_ACK]SC->FSU。

　　从终端显示的请求报文和响应报文的内容可以看出，客户端与服务端交互的XML数据是符合B接口基本的报文格式定义的。每种类型的报文都包含1个一级节点和2个二级节点，如果是请求报文，则一级节点是Request，二级节点PK_Type包含请求报文的类型，二级节点Info包含请求报文的详细内容。同样，响应报文的一级节点是Response，二级节点PK_Type包含响应报文的类型，二级节点Info包含响应报文的详细内容。

4 结论

　　本文设计的一种基于gSOAP开源工具的Web Service框架，用于基站动环监控系统中B接口报文协议的编程实现，能够减少编程实现的编码工作量。测试结果表明，使用gSOAP工具能够简化B接口报文协议实现的方式，符合监控中心与现场监控单元通信规范。但是，B接口协议中还包含了数据库协议等规范说明，需要在目前的设计上完善B接口的功能。

　　参考文献：

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　　[7]VAN ENGELEN R, GUPTA G, PANT S.Developing Web services for C and C++[J].IEEE Internet Computing,2003,7(2):53-61.

　　本文来源于《电子产品世界》2017年第8期第49页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。