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光纖同軸電纜混合網(wǎng)(hybrid fiber coaxial, HFC)是一種以模擬頻分復用技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合應用模擬和數(shù)字傳輸技術(shù)、光纖和同軸電纜技術(shù)、射頻技術(shù)以及高度分布式智能技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)絡，是CATV和電話網(wǎng)結(jié)合的產(chǎn)物，也是將光纖逐漸推向用戶(FTTH)的一種新的經(jīng)濟的演進策略，這種方式兼顧了寬帶業(yè)務和建立網(wǎng)絡的低成本，目前已經(jīng)在國內(nèi)外廣泛應用。
HFC的傳輸鏈路主干線是光纖，接入部分是同軸電纜，是一種多傳輸介質(zhì)、數(shù)字和模擬信號共存的復雜網(wǎng)絡，說明對HFC網(wǎng)絡的管理要比傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡或電信網(wǎng)絡的管理更為復雜。由于HFC網(wǎng)絡發(fā)展的歷史原因和繼承性，使得HFC網(wǎng)絡管理存在許多弊病，已經(jīng)不適應現(xiàn)代寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的要求，特別是HFC接入網(wǎng)處于多系統(tǒng)運營商(multiple systems operator, MSO)的管理之下，其兼容性和互操作性是一個很大的問題，急需完善、可靠、經(jīng)濟的HFC網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，最終實現(xiàn)對HFC網(wǎng)絡的全面管理，如失效管理、配置管理、安全管理、性能管理和計費管理等。當前，對HFC網(wǎng)絡的管理基本集中在網(wǎng)絡維護的網(wǎng)元管理層，對更高層(網(wǎng)絡層、業(yè)務層、企業(yè)級)的管理，尤其是對接入網(wǎng)的高層管理還是一個有待發(fā)展的課題。在物理層，HFC網(wǎng)絡管理功能包括差錯檢測、噪聲系數(shù)、放大器增益、信號電平和電源電壓；在數(shù)據(jù)層(數(shù)據(jù)鏈路層及以上)，HFC網(wǎng)絡管理功能包括對網(wǎng)絡及其組件的配置管理、故障管理和性能管理。本文進一步探討了SNMP在HFC網(wǎng)絡管理中的應用，提出一種經(jīng)濟的解決方案，實現(xiàn)對HFC網(wǎng)絡中每一個設備的本地管理和遠程管理，最終實現(xiàn)對HFC網(wǎng)絡的全面管理。
HFC網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)及網(wǎng)管
HFC的網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示，每一個HFC子網(wǎng)主要包括下行收發(fā)光端機、上行收發(fā)光端機、戶外光工作站(包括上行光發(fā)射機、下行光接收機、調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)管模塊)和調(diào)制解調(diào)器。前端信號經(jīng)下行收發(fā)光端機送向用戶端，用戶端反向信號經(jīng)上行收發(fā)光端機送向中心前端。傳輸平臺的工作狀態(tài)由網(wǎng)管系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理，前端設備和網(wǎng)管主機代理的數(shù)據(jù)傳輸用雙絞線，用戶端設備和網(wǎng)管主機之間需經(jīng)過上下行調(diào)制解調(diào)器和光纖傳輸系統(tǒng)來實現(xiàn)指令和狀態(tài)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。
HFC子網(wǎng)管理系統(tǒng)包括收發(fā)光端機專用監(jiān)控模塊，研制的HFC雙向傳輸系統(tǒng)網(wǎng)管委托代理軟件，該系統(tǒng)通過RS232/RS485串行接口進行通信，上下行光端機通過調(diào)制解調(diào)器使各個光端機與網(wǎng)管委托代理連接起來，可實現(xiàn)對256個(可任意擴展)網(wǎng)絡設備的管理，并通過中文菜單等友好的人機界面進行控制、參數(shù)設定、報警等多項功能，并對網(wǎng)絡故障進行定位(發(fā)現(xiàn)異常/找原因/修復問題)，能增強網(wǎng)絡可靠性，從而提高網(wǎng)絡的效率。
圖1 HFC網(wǎng)絡和基于SNMP的網(wǎng)絡管理平臺
在HFC子網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議(SNMP)，由網(wǎng)絡管理工作站通過IP網(wǎng)絡將所有的委托代理服務器連接起來，實現(xiàn)對HFC城域網(wǎng)或廣域網(wǎng)的管理，解決網(wǎng)絡中多種設備、多運營缺乏管理的局面，主要實現(xiàn)了以下網(wǎng)管功能：
1) 系統(tǒng)配置：添加、刪除光端機(發(fā)射機、光接收機和戶外工作站)和傳輸鏈路，并建立HFC網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)；
2) 失效管理：查詢光端機工作狀態(tài)，修改光端機D/A輸出參數(shù)，修改光端機報警限，查詢報警限功能，報警功能和數(shù)據(jù)輸出產(chǎn)生報表；
3) 安全管理：建立軟件的安全權(quán)限，防止系統(tǒng)失控。
2 基于SNMP的HFC網(wǎng)絡網(wǎng)管平臺設計
圖2給出了SNMP的HFC網(wǎng)絡管理的平臺模型，它是對圖1的抽象和簡化，由網(wǎng)絡管理工作站通過INTERNET基礎(chǔ)網(wǎng)絡，對所有的委托代理進行控制管理，實現(xiàn)HFC子網(wǎng)的分散管理和整個HFC網(wǎng)絡管理的統(tǒng)一，既兼顧了HFC網(wǎng)絡的特點，又體現(xiàn)了SNMP靈活方便、經(jīng)濟使用的特色。
2.1 簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議
1) 管理節(jié)點：運行SNMP管理進程[5]，即SNMP代理(agent)，每個代理維護一個本地數(shù)據(jù)庫，庫中存放其狀態(tài)、歷史并影響其運行；
2) 管理站：一臺運行特殊管理軟件的計算機，包括一個或多個進程，在網(wǎng)絡上與代理通信、發(fā)送命令及接受應答，管理站一般具有圖形用戶界面，允許網(wǎng)管者檢查網(wǎng)絡狀態(tài)并在需要時采取行動；
3) 管理信息：每個設備都具有一個或多個變量來描述其狀態(tài)(信息被嚴格定義，以使不同廠商的設備能互相通信)，這些變量在SNMP中稱作對象(object)，網(wǎng)絡中所有的對象都存放在一個稱作管理信息庫MIB的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中；
4) 協(xié)議：管理站用SNMP協(xié)議與代理通信，該協(xié)議允許管理站查詢代理的本地對象的狀態(tài)，必要時作修改；
5) 查詢：應答式通信；
6) SNMP陷阱(trap)：MIB中定義了每個重要事件(節(jié)點崩潰又重起，線路中斷并恢復，擁塞會發(fā)生等)，當代理發(fā)現(xiàn)了一件重要事件，立即匯報給配置表中的所有管理站。該報告僅作匯報，而由管理站負責進行查詢以找出所有細節(jié)。這種較長時間查詢一次，但在收到trap時加速的方式稱陷阱指導輪詢(trap directed polling)；
7) 代理設施(Proxy agent)：該設施監(jiān)視一臺或多臺非SNMP設備，并作為其代表與管理站通信，可能會用某些非標準協(xié)議與這些設備通信；
8) SNMPv3擴展了SNMP框架，使用Reports提供引擎到引擎的通信(即SNMP Agents 和SNMP Managers，現(xiàn)在稱SNMP Entity，每個SNMP Entity包含一個SNMP引擎)，并提供可靠的鑒別和數(shù)據(jù)加密方法解決SNMPv1、SNMPv2中的安全問題。
圖2 SNMP管理模型
2.2 基于SNMP的HFC網(wǎng)管平臺的協(xié)議棧
圖3所示為基于SNMP的HFC網(wǎng)絡管理平臺的協(xié)議棧，委托代理采用專用協(xié)議(自定義)通過通用串行接口(RS232/485)與網(wǎng)絡設備建立管理連接，而網(wǎng)絡管理工作站(NMS)則建立在簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議(SNMP)之上，開發(fā)設計相應的管理工作站軟件和代理工作站的軟件，通過TCP/IP網(wǎng)絡實現(xiàn)廣義的管理和代理[5]。
2.3 軟件開發(fā)環(huán)境
網(wǎng)管軟件系統(tǒng)由C++語言設計，采用微軟的Visual C++6.0(SP5)為基本開發(fā)環(huán)境。網(wǎng)絡管理站(NMS)和委托代理(proxy agent)運行在Windows2000 Professional/Server平臺上。委托代理端的本地數(shù)據(jù)庫采用微軟的Access2000，網(wǎng)絡管理站端的數(shù)據(jù)庫采用了SQL Server7.0(SP1)。另外，在MIB的設計中還使用了MG-SOFT公司的MIB BROWSER和SNMP LAB工具。
系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的主要功能是建立HFC-MIB的鏡像內(nèi)容。在代理端建立Agent數(shù)據(jù)庫、NMS端建立NMS數(shù)據(jù)庫，Agent數(shù)據(jù)庫由本地Microsoft Access維護，NMS數(shù)據(jù)庫由Microsoft SQL Server維護。應用進程與數(shù)據(jù)庫之間的連接由ADO(ActiveX Data Object)通過數(shù)據(jù)鏈接文件(Data Link File)處理。
3 HFC網(wǎng)絡管理站的設計
圖4為網(wǎng)絡管理工作站的軟件，其關(guān)鍵是依據(jù)HFC網(wǎng)管系統(tǒng)的HFC-MIB管理信息庫設計好數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)。NMS數(shù)據(jù)庫主要包括代理表、設備表、域值表、系數(shù)表和狀態(tài)表。應用進程與數(shù)據(jù)庫之間的連接由ADO(ActiveX Data Object)通過數(shù)據(jù)鏈接文件(Data Link File)NMS.udl處理。
工商網(wǎng)監(jiān)
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