基于SNMP協(xié)議的ROADM設(shè)備網(wǎng)管代理軟件實(shí)現(xiàn)研究

鄧云波 潘玉燕 劉明武 黃照祥 李玲
（北京郵電大學(xué)光通信與光波技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京 100876）

摘要：介紹了一種基于SNMP協(xié)議的ROADM設(shè)備代理實(shí)現(xiàn)方案。該方案全面考慮ROADM設(shè)備應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能，同時(shí)考慮到ROADM設(shè)備單盤處理能力的增強(qiáng)，對(duì)網(wǎng)管代理軟件的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化，使ROADM設(shè)備以更優(yōu)的性能工作。
關(guān)鍵詞  ROADM  SNMP 網(wǎng)管管理 Agent

1 引言 
近幾年，IP、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)的廣泛開展迅速消耗了光纖帶寬，已配波長逐漸被占用，業(yè)務(wù)的發(fā)展呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)特征。WDM系統(tǒng)在擴(kuò)大其規(guī)模的同時(shí)，必然向新一代WDM系統(tǒng)ULH+ROADM轉(zhuǎn)化。ROADM(可重構(gòu)光分插復(fù)用器)以其方便的配置、可改變的波長資源分配，可以滿足動(dòng)態(tài)的業(yè)務(wù)需要，并可以根據(jù)需要設(shè)置中間上下節(jié)點(diǎn)的波長數(shù)量和具體波長值，可以避免波長阻塞和構(gòu)建端到端的虛波長通道[1]。

ROADM是ASON的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。在城域網(wǎng)建設(shè)時(shí)，選用ROADM設(shè)備，不但可以降低運(yùn)營費(fèi)用，保證業(yè)務(wù)靈活開展，保證所需帶寬，提供透明、高效的傳輸和交換；還能實(shí)現(xiàn)靈活的組網(wǎng)，以利于ASON的流量控制；并為向下一代網(wǎng)絡(luò)平滑過渡做好準(zhǔn)備。ROADM的實(shí)現(xiàn)主要有兩種思路，廣播/選擇式和解復(fù)用/交叉/復(fù)用式。廣播/選擇式ROADM設(shè)備由可調(diào)諧濾波器及波長阻塞器等器件構(gòu)成。解復(fù)用/交叉/復(fù)用式ROADM設(shè)備通常采用波分復(fù)用/解復(fù)用器，再加上可控光開關(guān)構(gòu)成[2]。

隨著硬件芯片及處理器的快速發(fā)展，ROADM設(shè)備單盤已經(jīng)能進(jìn)行更多的處理。因此可以將具體的任務(wù)處理放在單盤上進(jìn)行，而不用Agent實(shí)現(xiàn)。下面介紹一種ROADM設(shè)備網(wǎng)管代理的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案。這種方案對(duì)ROADM設(shè)備的性能、告警、配置及專有命令等不進(jìn)行特殊處理，簡化在命令處理模塊和響應(yīng)幀處理模塊中實(shí)現(xiàn)。這樣可以使Agent的設(shè)計(jì)更加簡潔，把重點(diǎn)放在設(shè)備的實(shí)時(shí)性管理和多任務(wù)的協(xié)調(diào)運(yùn)行上，從而使ROADM設(shè)備能實(shí)時(shí)響應(yīng)網(wǎng)管需求并能及時(shí)上報(bào)網(wǎng)元信息，以更優(yōu)的性能工作。

2 SNMP協(xié)議
以SNMP協(xié)議為基礎(chǔ)的簡單網(wǎng)絡(luò)管理框架，由于Internet的普及而得到迅速推廣，成為目前的重要網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)之一。SNMP處于不斷發(fā)展的進(jìn)程中，目前有SNMPv1/v2/v3三個(gè)主要版本；此外，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控（RMON）的出現(xiàn)使SNMP向分布式管理邁進(jìn)了一大步。

SNMP的網(wǎng)絡(luò)管理模型包括四個(gè)關(guān)鍵部分：管理者（Manager）、代理（Agent）、管理信息庫（MIB）和網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP），如圖1。Manager運(yùn)行SNMP客戶端（Client）程序和網(wǎng)管應(yīng)用軟件，負(fù)責(zé)將網(wǎng)管命令下發(fā)給Agent，從MIB中提取管理信息和接受來自于Agent的異常事件上報(bào)。Agent運(yùn)行SNMP服務(wù)器端（Server）程序和MIB操作處理程序，負(fù)責(zé)接收網(wǎng)管命令并對(duì)MIB執(zhí)行相關(guān)操作，上報(bào)異常事件。 MIB：保存和組織從被管網(wǎng)絡(luò)資源中抽象出的管理信息。SNMP：Manager和Agent之間交換管理信息的通信規(guī)則，一般是基于TCP/IP實(shí)現(xiàn)的。

3軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1 ROADM設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理
基于SNMP協(xié)議的ROADM設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理模型如圖2所示。圖中網(wǎng)管代理（Agent）作為ROADM設(shè)備和管理站之間的橋梁，是運(yùn)行在被管理設(shè)備（ROADM）中的軟件,執(zhí)行管理進(jìn)程的管理操作,直接操作本地的管理信息庫[3]。ROADM設(shè)備Agent具有響應(yīng)管理站命令、采集ROADM設(shè)備信息、配置ROADM設(shè)備、將ROADM設(shè)備信息及命令執(zhí)行結(jié)果發(fā)送給管理站、發(fā)送TRAP給管理站、保存配置信息等功能。

ROADM設(shè)備Agent選擇MPC860作為運(yùn)行軟件的硬件平臺(tái)，操作系統(tǒng)選用VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)；MPC860與設(shè)備各單盤的通信通過MPC860的SPI口來實(shí)現(xiàn)。這樣能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，獲得良好的管理性能。

3.2 MIB設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
按SNMP協(xié)議規(guī)定[4]，所有的被管對(duì)象都被排列在一個(gè)樹型結(jié)構(gòu)之中，處于葉子位置上的對(duì)象是實(shí)際的被管對(duì)象，每個(gè)實(shí)際的被管對(duì)象表示某些被管資源、活動(dòng)或相關(guān)信息。樹型結(jié)構(gòu)本身定義一個(gè)將對(duì)象組織到邏輯上相關(guān)的集合之中的方法。

ROADM設(shè)備Agent管理ROADM設(shè)備的系統(tǒng)信息（設(shè)備名稱、設(shè)備類型、設(shè)備制造廠商、設(shè)備地址），設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)（告警或正常），槽位信息（槽位類型、槽位板卡在位信息），單盤基本信息（硬件版本、軟件版本、制造商信息），單盤運(yùn)行狀態(tài)（告警或正常），單盤溫度，端口基本信息和端口運(yùn)行狀態(tài)。ROADM的MIB如圖3所示。

 3.3 軟件設(shè)計(jì)（模塊劃分）
依照ROADM設(shè)備Agent需實(shí)現(xiàn)的功能，將Agent軟件劃分為下面幾個(gè)模塊，每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)特定的功能，相互之間通過函數(shù)接口聯(lián)系。ROADM設(shè)備Agent軟件模塊框圖如圖4所示。

 
 3.4 各模塊具體實(shí)現(xiàn)
上層通信模塊：該模塊建立socket連接，幀聽網(wǎng)管請(qǐng)求。從接收到的UDP包中解析出信息來源（網(wǎng)管IP地址）。并將UDP中的數(shù)據(jù)塊頭指針傳遞給命令解析模塊。響應(yīng)信息封裝模塊可調(diào)用本模塊函數(shù)來發(fā)送Trap或響應(yīng)信息給網(wǎng)管。在嵌入式系統(tǒng)中，一般將161端口作為接收管理站請(qǐng)求和向管理站發(fā)送響應(yīng)信息的端口，而把162端口用來向管理站發(fā)送Trap。

命令解析模塊：本模塊對(duì)接收到的UDP包的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解析，取出共同體字段信息進(jìn)行驗(yàn)證，以確保是合法的操作；最后將解析出來的操作對(duì)象及操作參數(shù)傳遞給命令處理模塊，由命令處理模塊進(jìn)行對(duì)設(shè)備的操作。

命令處理模塊：本模塊實(shí)現(xiàn)管理站向ROADM設(shè)備發(fā)送的讀、寫命令的分析與傳送。其流程見圖5。首先接收命令解析模塊傳遞過來的操作對(duì)象和操作參數(shù)。然后對(duì)操作對(duì)象進(jìn)行分析，通過OID找到對(duì)應(yīng)的設(shè)備屬性（Equipment屬性、Slot屬性、Card屬性或是Port屬性）。按照硬件層協(xié)議將設(shè)備屬性及屬性值轉(zhuǎn)換成設(shè)備硬件可識(shí)別的十六進(jìn)制數(shù)，封裝成數(shù)據(jù)幀，傳遞給下層通信模塊。

 響應(yīng)幀處理模塊：本模塊處理從下層通信模塊發(fā)來的上報(bào)信息和響應(yīng)幀，解析出相應(yīng)的被管對(duì)象屬性（OID）和被管對(duì)象屬性值，傳遞給響應(yīng)信息封裝模塊，并通過接口函數(shù)更新數(shù)據(jù)庫。在有告警及重要信息時(shí)發(fā)送Trap給Manager。其流程見圖6

響應(yīng)信息封裝模塊：本模塊將接收到的被管對(duì)象屬性（OID）及其屬性值綁定在一起，封裝成相應(yīng)PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）包，再加上共同體名和版本號(hào)，傳遞給上層通信模塊。

配置模塊：網(wǎng)管下達(dá)Set命令時(shí)，如響應(yīng)幀返回Set成功消息，則通知配置模塊將新的配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫里。系統(tǒng)重新上電時(shí)，該模塊從數(shù)據(jù)庫讀出最后一次的配置數(shù)據(jù)，通過命令處理模塊對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置。

下層通信模塊：該模塊建立兩消息隊(duì)列，一個(gè)用于向ROADM設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，另一個(gè)從ROADM設(shè)備接收響應(yīng)幀。實(shí)現(xiàn)交互信息透明傳輸，完成Agent軟件與ROADM設(shè)備之間的通信。

4 結(jié)束語
ROADM在本地/城域網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，引起各設(shè)備制造商和運(yùn)營商的熱切關(guān)注。尤其國外的運(yùn)營商對(duì)ROADM投以極高的熱忱，均有想用ROADM升級(jí)自己的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的想法，并準(zhǔn)備在未來部署ROADM技術(shù)。

本論文介紹了一種基于SNMP協(xié)議的ROADM網(wǎng)管代理軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案，該方案簡化Agent的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，使得Agent把更多的資源放在設(shè)備的實(shí)時(shí)性管理和多任務(wù)的協(xié)調(diào)運(yùn)行上。這種方案也可以用于其他設(shè)備。

參考文獻(xiàn)
1張成良.決定未來光網(wǎng)絡(luò)走向的關(guān)鍵.人民郵電報(bào)，2005年2月21日
2 吳健學(xué) 李文耀 編著.自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò).北京:北京郵電大學(xué)出版社，2003，P84
3黃國言.WEB方式下基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)管理軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2003年，第9期
4 郭軍 編著.網(wǎng)絡(luò)管理.北京:北京郵電大學(xué)出版社,2001，P102

作者簡介：
鄧云波 女，1978年生，在讀碩士
研究方向：寬帶光網(wǎng)絡(luò)
聯(lián)系方式：北京郵電大學(xué)光通信與光波技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（教三樓707）   100876