百科解釋
目錄·EPON網(wǎng)管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)·EPON網(wǎng)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)·EPON網(wǎng)管系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)·EPON接入系統(tǒng)特點(diǎn) 以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(Ethernet Passive Optical Network , EPON) 是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù),它采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無(wú)源光纖傳輸,在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務(wù)。它在物理層采用了PON技術(shù),在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議,利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此,它綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):低成本;高帶寬;擴(kuò)展性強(qiáng),靈活快速的服務(wù)重組;與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性;方便的管理等等。 由于EPON的眾多優(yōu)點(diǎn),它越來(lái)越受到人們的青睞,即將成為寬帶接入網(wǎng)一種最有效的通信方法。為了保證EPON網(wǎng)絡(luò)能夠穩(wěn)定、高效、準(zhǔn)確的運(yùn)行,為EPON提供一個(gè)有效的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)顯得尤為重要。 在網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域,隨著基于TCP/IP體系的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的不斷發(fā)展,SNMP已經(jīng)成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。基于SNMP的EPON網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是指采用SNMP管理協(xié)議框架,對(duì)EPON網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的資源實(shí)現(xiàn)有效管理的系統(tǒng)。 SNMP的介紹 SNMP(簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)是一種基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議,它使用UDP作為傳輸層協(xié)議,能管理支持代理進(jìn)程的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。SNMP主要包括SMI(管理信息結(jié)構(gòu))、MIB(管理信息庫(kù))和SNMP協(xié)議幾部分。SMI給出了管理對(duì)象定義的一般框架。MIB是設(shè)備所維護(hù)的全部被管理對(duì)象的結(jié)構(gòu)集合。SNMP協(xié)議包括SNMP操作、SNMP信息的格式以及如何在應(yīng)用程序和設(shè)備間交換消息。 SNMP采用代理/管理站模型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理。SNMP有5種消息類型,分別為Get-Request、Get-Response、Get-Next-Request、Set-Request和Trap。代理和管理站之間通過(guò)這幾種消息報(bào)文進(jìn)行相互通信,以獲取網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的各種信息,從而控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的正常運(yùn)行。 EPON網(wǎng)管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)EPON系統(tǒng)的管理對(duì)象為1個(gè)OLT(光線路終端)和32個(gè)ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元);赟NMP的EPON網(wǎng)管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。 EMS網(wǎng)管系統(tǒng)安裝在工作站,與OLT設(shè)備之間通過(guò)帶外網(wǎng)管接口(F接口)相連。EMS網(wǎng)管系統(tǒng)和OLT、ONU設(shè)備之間采用SNMP協(xié)議進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)在EMS中對(duì)OLT、ONU的統(tǒng)一管理。通信的方式有2種: (1)輪詢。管理站每隔一段時(shí)間對(duì)所有OLT和ONU代理站的MIB進(jìn)行主動(dòng)查詢,各代理站返回被查詢的結(jié)點(diǎn)值。(2)告警(trap)。當(dāng)某些指定事件發(fā)生時(shí),代理進(jìn)程向管理站發(fā)送trap報(bào)文。管理站接收、顯示告警事件,并做相應(yīng)處理。 同時(shí)OLT設(shè)備和ONU設(shè)備具備本地Console接口,可以實(shí)現(xiàn)本地操作管理維護(hù)。 EPON網(wǎng)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)EPON網(wǎng)管系統(tǒng)按照網(wǎng)管功能分為四大模塊:配置管理、性能管理、故障管理和安全管理。 1. 配置管理 配置管理主要是組織EPON網(wǎng)內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的資源和數(shù)據(jù),構(gòu)造和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的配置,識(shí)別各網(wǎng)元,保證網(wǎng)元的基本配置,監(jiān)控當(dāng)前配置和按照具體情況改變配置,設(shè)置系統(tǒng)參數(shù),收集并存儲(chǔ)各參數(shù),報(bào)告與基本配置值的偏差,啟動(dòng)和關(guān)閉資源等。 EPON配置管理包括系統(tǒng)初次啟動(dòng)時(shí)的配置管理和系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的配置管理。 啟動(dòng)時(shí),針對(duì)EPON網(wǎng)絡(luò),可自動(dòng)或手動(dòng)生成OLT、ONU設(shè)備拓?fù)鋱D,顯示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中各OLT、ONU設(shè)備的狀態(tài)。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D生成后,SNMP 管理進(jìn)程采用輪詢的方式定期查詢SNMP 代理進(jìn)程,收集設(shè)備信息用于更新數(shù)據(jù)庫(kù),以實(shí)現(xiàn)配置信息的實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)正常運(yùn)行后,網(wǎng)管可根據(jù)需要隨時(shí)手動(dòng)設(shè)置其各項(xiàng)配置參數(shù)。如可以設(shè)置各OLT、ONU代理的標(biāo)識(shí)信息和系統(tǒng)信息,啟用、禁用某個(gè)端口,配置各端口的工作狀態(tài),配置網(wǎng)橋的工作參數(shù),配置VLAN,重啟設(shè)備等。還提供基于用戶的動(dòng)態(tài)帶寬管理。 2. 性能管理 性能管理功能對(duì)EPON網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行監(jiān)視、檢測(cè),采集相關(guān)性能統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),進(jìn)行分析、診斷,從而為網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步規(guī)劃與調(diào)整提供依據(jù),以保證網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)質(zhì)量。 EPON的性能管理功能分為性能監(jiān)測(cè)、性能管理控制和性能統(tǒng)計(jì)分析。性能監(jiān)測(cè)是連續(xù)的收集OLT、ONU上與性能相關(guān)的數(shù)據(jù),根據(jù)性能數(shù)據(jù)確定網(wǎng)元的性能,從而掌握設(shè)備單元因不太頻繁或間斷的差錯(cuò)導(dǎo)致業(yè)務(wù)質(zhì)量變差的性能情況。性能管理控制的目的是支持管理人員發(fā)出控制命令或網(wǎng)管軟件自動(dòng)發(fā)出控制命令,以改善OLT、ONU性能。它可以設(shè)置性能管理數(shù)據(jù)采集周期、設(shè)置性能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)濾條件,并對(duì)門限值進(jìn)行管理。性能統(tǒng)計(jì)分析是對(duì)收集到的性能數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的處理,以分析表或分析圖的形式報(bào)告分析結(jié)果。如計(jì)算接口利用率、接口的輸入錯(cuò)誤率、接口輸出錯(cuò)誤率、吞吐率等。 3. 故障管理 故障管理功能提供對(duì)EPON網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測(cè)、故障定位,保護(hù)切換與恢復(fù),并存儲(chǔ)故障信息供以后查詢。對(duì)來(lái)自硬件設(shè)備或路徑結(jié)點(diǎn)的報(bào)警進(jìn)行監(jiān)控、報(bào)告和存儲(chǔ),對(duì)故障進(jìn)行診斷、定位和處理,是故障管理的重要工作。 當(dāng)監(jiān)測(cè)到網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備故障或異常時(shí),網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)時(shí)產(chǎn)生報(bào)警。一些故障、異常是由網(wǎng)管程序通過(guò)查詢代理站MIB發(fā)現(xiàn)的,而另一些是代理站通過(guò)Trap通知管理站發(fā)現(xiàn)的。可以設(shè)置各種告警事件的告警等級(jí)。不同等級(jí)的告警事件采取不同的告警指示和處理措施。 網(wǎng)管系統(tǒng)收到告警信息后,進(jìn)行分析和提示,然后針對(duì)不同等級(jí)的告警,進(jìn)行不同的處理。對(duì)于嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的故障,需要進(jìn)行故障定位和測(cè)試。啟動(dòng)故障定位過(guò)程,試圖從這些過(guò)程中獲取相關(guān)信息。進(jìn)行故障定位后,網(wǎng)管系統(tǒng)會(huì)盡快做出響應(yīng),采取故障修復(fù)措施,使EPON網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常。 告警信息被存儲(chǔ)到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)?梢园凑崭婢瘯r(shí)間、告警設(shè)備、告警等級(jí)等關(guān)鍵字查詢歷史告警信息。根據(jù)全部告警信息,進(jìn)行告警統(tǒng)計(jì)分析,繪制出統(tǒng)計(jì)圖表。 4. 安全管理 安全管理功能通過(guò)訪問(wèn)操作控制策略等方法保證管理應(yīng)用程序和管理信息不被非法訪問(wèn)和破壞。 用戶標(biāo)識(shí)和鑒定,是網(wǎng)管系統(tǒng)提供的最外層的安全保護(hù)措施。網(wǎng)管用戶在啟動(dòng)程序前必須輸入用戶名和登陸密碼,系統(tǒng)在核實(shí)鑒定了用戶身份以后才能提供網(wǎng)管系統(tǒng)的使用權(quán)。用戶被分為3個(gè)等級(jí),不同等級(jí)的用戶設(shè)置不同的管理權(quán)限,第一級(jí)用戶擁有最高管理權(quán)限,可以使用網(wǎng)管系統(tǒng)提供的所有功能;低級(jí)用戶在設(shè)置參數(shù)、操作設(shè)備等權(quán)限上被限制;高級(jí)用戶擁有低級(jí)用戶的所有權(quán)限,并能對(duì)低級(jí)用戶進(jìn)行管理。 系統(tǒng)還提供安全日志,登陸者的所有操作將被錄入數(shù)據(jù)庫(kù),以便維護(hù)和檢查使用。 EPON網(wǎng)管系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)EPON網(wǎng)管系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)包括管理站網(wǎng)管軟件的實(shí)現(xiàn)和代理站軟件的實(shí)現(xiàn)。 1. 管理站網(wǎng)管軟件的實(shí)現(xiàn) 管理站網(wǎng)管系統(tǒng)是為用戶提供友好的交互式界面,利用SNMP協(xié)議對(duì)代理進(jìn)程實(shí)現(xiàn)管理的控制實(shí)體。 通信模塊的功能是按照SNMP協(xié)議,對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的代理站(OLT和ONU)發(fā)送、接收SNMP報(bào)文,從而獲取或設(shè)置代理站中MIB庫(kù)的相應(yīng)信息。一方面,它將上層的操作、信息封裝成對(duì)應(yīng)的PDU(協(xié)議數(shù)據(jù)單元),向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送。另一方面,它接收代理發(fā)給自己的PDU,并解析成上層可識(shí)別的信息,向上傳遞。對(duì)應(yīng)于5種消息類型,SNMP有5種類型 數(shù)據(jù)采集、處理模塊負(fù)責(zé)將采集的數(shù)據(jù)分析、處理、儲(chǔ)存或者送往上層。對(duì)各種采集到的數(shù)據(jù),要按照配置、性能、故障幾個(gè)模塊的需求進(jìn)行轉(zhuǎn)換,向上傳送。一些數(shù)據(jù)直接可以給上層顯示使用;一些采集到的數(shù)據(jù)需要處理后,再送往上層顯示。如通過(guò)訪問(wèn)接口MIB,可以得到每個(gè)接口在每個(gè)時(shí)刻的總流量。可以設(shè)置每隔一秒鐘取一次值,然后計(jì)算秒間總流量差值,得到接口每秒鐘的流量。有些數(shù)據(jù)暫時(shí)不需要顯示,需要儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù),供以后查詢使用。 顯示模塊是面向用戶的。它按照配置管理、性能管理、故障管理、安全管理幾個(gè)模塊分類,以圖形化界面形式顯示各項(xiàng)信息,并且提供人機(jī)接口,供配置使用。 本系統(tǒng)是在Windows環(huán)境下,用VC++ 6.0開(kāi)發(fā)出來(lái)的。 通信模塊是利用Windows提供的API函數(shù),封裝成一個(gè)SNMP類,來(lái)實(shí)現(xiàn)SNMP的各種操作。按照顯示模塊的需要,數(shù)據(jù)處理模塊采用各種算法對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。顯示模塊則以對(duì)話框、列表框、曲線圖等形式,提供直觀、方便的圖形化界面,如圖4所示。 2.代理站軟件的實(shí)現(xiàn) SNMP在代理站的實(shí)現(xiàn)工作主要包括代理進(jìn)程軟件的實(shí)現(xiàn)和MIB的設(shè)計(jì)與組織。 (1) 代理進(jìn)程軟件的實(shí)現(xiàn) 代理進(jìn)程軟件實(shí)現(xiàn)SNMP協(xié)議,并管理MIB。它實(shí)際上是一個(gè)執(zhí)行無(wú)限循環(huán)的守護(hù)進(jìn)程,在循環(huán)中,它接收管理站的SNMP請(qǐng)求,然后進(jìn)行相應(yīng)的操作,并作出響應(yīng)。同時(shí),代理進(jìn)程能夠根據(jù)自身管理的MIB信息,主動(dòng)向管理站發(fā)送陷阱報(bào)文(Trap),以通知管理站所管理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)生了異常事件,實(shí)現(xiàn)故障告警。 通常,在開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用一些軟件開(kāi)發(fā)包可以大大縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。ucd-snmp軟件包是一個(gè)廣泛使用的實(shí)現(xiàn)SNMP代理開(kāi)發(fā)的免費(fèi)軟件包,它支持SNMP v1/v2c/v3,支持分布式代理的開(kāi)發(fā),支持MIB-II。它包括SNMP協(xié)議模塊和MIB管理模塊,實(shí)現(xiàn)了SNMP代理站的基本框架。 (2) EPON設(shè)備MIB的設(shè)計(jì)與組織 OLT、ONU設(shè)備的MIB主要包括RFC1213定義的MIB-II、RFC1573定義的Interfaces MIB、RFC1493定義的Bridge MIB和根據(jù)EPON設(shè)備需要自定義的私有MIB。 MIB-II包含了基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的基本網(wǎng)管信息,包括系統(tǒng)組、接口組、IP組、ICMP組、UDP組、SNMP組等基本管理對(duì)象。通過(guò)MIB-II,我們可以獲取OLT、ONU設(shè)備運(yùn)行的基本網(wǎng)絡(luò)信息,如系統(tǒng)信息、端口基本信息、IP、ICMP等類型數(shù)據(jù)包的統(tǒng)計(jì)等,對(duì)某些對(duì)象可以配置。Interfaces MIB是針對(duì)改善MIB-II中的接口組的不足和缺陷,發(fā)展而來(lái)的一個(gè)以定義網(wǎng)絡(luò)接口管理對(duì)象為主的MIB。Bridge MIB是一個(gè)定義網(wǎng)橋管理對(duì)象的MIB,它包括一般網(wǎng)橋管理信息、生成樹(shù)網(wǎng)橋管理信息和透明網(wǎng)橋管理信息。它主要對(duì)OLT設(shè)備中所具有的生成樹(shù)網(wǎng)橋的設(shè)置、監(jiān)測(cè)提供網(wǎng)絡(luò)管理手段。 自定義MIB是針對(duì)OLT、ONU特殊管理對(duì)象和特殊功能而定義的,主要包含各OLT、ONU的特殊系統(tǒng)信息和帶寬控制管理兩部分。特殊系統(tǒng)信息包括硬件系統(tǒng)信息和軟件系統(tǒng)信息。如我們的EPON系統(tǒng)上行是采用WDMA方式的,對(duì)于每個(gè)ONU端,對(duì)應(yīng)于不同的上行波長(zhǎng)。把波長(zhǎng)信息加入每個(gè)ONU的自定義MIB中,這樣通過(guò)網(wǎng)管系統(tǒng)就可以查詢各ONU的波長(zhǎng)相關(guān)信息了。帶寬控制管理MIB是自定義MIB的一個(gè)重要部分,通過(guò)它,我們可以遠(yuǎn)程進(jìn)行基于用戶的帶寬管理。 隨著EPON的快速發(fā)展,為EPON設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定高效和準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)具有重要的意義。本文結(jié)合EPON的特點(diǎn),設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于SNMP的EPON網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。目前,本系統(tǒng)已經(jīng)基本完成,正在進(jìn)行最后的測(cè)試工作。 EPON接入系統(tǒng)特點(diǎn) Ø 局端(OLT)與用戶(ONU)之間僅有光纖、光分路器等光無(wú)源器件,無(wú)需租用機(jī)房、無(wú)需配備電源、無(wú)需有源設(shè)備維護(hù)人員,因此,可有效節(jié)省建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本; Ø EPON采用以太網(wǎng)的傳輸格式同時(shí)也是用戶局域網(wǎng)/駐地網(wǎng)的主流技術(shù),二者具有天然的融合性,消除了復(fù)雜的傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換帶來(lái)的成本因素; Ø 采用單纖波分復(fù)用技術(shù)(下行1490nm,上行1310nm),僅需一根主干光纖和一個(gè)OLT,傳輸距離可達(dá)20公里。在ONU側(cè)通過(guò)光分路器分送給最多32個(gè)用戶,因此可大大降低OLT和主干光纖的成本壓力; Ø 上下行均為千兆速率,下行采用針對(duì)不同用戶加密廣播傳輸?shù)姆绞焦蚕韼挘闲欣脮r(shí)分復(fù)用(TDMA)共享帶寬。高速寬帶,充分滿足接入網(wǎng)客戶的帶寬需求,并可方便靈活的根據(jù)用戶需求的變化動(dòng)態(tài)分配帶寬; Ø 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu),只需增加ONU數(shù)量和少量用戶側(cè)光纖即可方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容升級(jí),充分保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的投資; Ø EPON具有同時(shí)傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力,其中TDM和IP數(shù)據(jù)采用IEEE 802.3以太網(wǎng)的格式進(jìn)行傳輸,輔以電信級(jí)的網(wǎng)管系統(tǒng),足以保證傳輸質(zhì)量。通過(guò)擴(kuò)展第三個(gè)波長(zhǎng)(通常為1550nm)即可實(shí)現(xiàn)視頻業(yè)務(wù)廣播傳輸。
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