EPON與EOC廣電雙向解決方案

一、引言

隨著(zhù)Internet的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)對網(wǎng)絡(luò )帶寬的需求日漸增長(cháng)。為了滿(mǎn)足市場(chǎng)的需要，通信網(wǎng)的主干部分已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，而一直變化較少的傳統接入網(wǎng)已經(jīng)成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò )中的瓶頸，各種新的寬帶接入技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。

PON技術(shù)的發(fā)展：

APON（ATMPON）

1995年提出，1996年由13家大型網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商同它們的主要設備供應商組成了FSAN(FullServiceAccessNetwork)聯(lián)盟，155Mb/s的PON系統技術(shù)規范，ATM傳輸協(xié)議，ITU-TG.983系列標準；

BPON（BroadbandPON）

2001年，APON標準后來(lái)得到了加強，可支持622Mb/s的傳輸速率，同時(shí)加上了動(dòng)態(tài)帶寬分配、保護等功能，能提供以太網(wǎng)接入、視頻發(fā)送、高速租用線(xiàn)路等業(yè)務(wù)，寬帶的PON；

GPON（GigabitPON）

FSAN聯(lián)盟進(jìn)行1Gb/s以上速率的PON標準研究，希望提出一種方案，除了能運行在更高的速率外，還要在多業(yè)務(wù)、OAMP、可擴縮性等方面較之其它的PON效率更高。這一研究使得GigabitPON(GPON)出現。2003年1月，ITU-T批準確立了GPON標準G.984.1、G.984.2和G.984.3；

摘要：以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )（EPON）即將成為寬帶接入的最有效的通信方法，為EPON系統提供一個(gè)穩定、有效的網(wǎng)絡(luò )管理系統顯得尤為重要。簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議（SNMP）是當今應用最廣泛的網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議。本文分析了基于SNMP的EPON網(wǎng)管結構，按配置管理、性能管理、故障管理、安全管理等功能設計了EPON網(wǎng)管系統，并分別在管理站和代理站上予以實(shí)現。

2000年11月，IEEE成立了802.3EFM(EthernetintheFirstMile)研究組，業(yè)界有21個(gè)網(wǎng)絡(luò )設備制造商發(fā)起成立了EFMA，實(shí)現Gb/s以太網(wǎng)點(diǎn)到多點(diǎn)的光傳送方案，所以又稱(chēng)GEPON（GigabitEthernetPON）。EFM標準IEEE802.3ah；

EPON就是一種新興的寬帶接入技術(shù)，它通過(guò)一個(gè)單一的光纖接入系統，實(shí)現數據、語(yǔ)音及視頻的綜合業(yè)務(wù)接入，并具有良好的經(jīng)濟性。業(yè)內人士普遍認為，FTTH是寬帶接入的最終解決方式，而EPON也將成為一種主流寬帶接入技術(shù)。由于EPON網(wǎng)絡(luò )結構的特點(diǎn)，寬帶入戶(hù)的特殊優(yōu)越性，以及與計算機網(wǎng)絡(luò )天然的有機結合，使得全世界的專(zhuān)家都一致認為，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )是實(shí)現“三網(wǎng)合一”和解決信息高速公路“最后一公里”的最佳傳輸媒介。

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201706/353501.htmEPON接入系統具有如下特點(diǎn)：

局端（OLT）與用戶(hù)（ONU）之間僅有光纖、光分路器等光無(wú)源器件，無(wú)需租用機房、無(wú)需配備電源、無(wú)需有源設備維護人員，因此，可有效節省建設和運營(yíng)維護成本；

EPON采用以太網(wǎng)的傳輸格式同時(shí)也是用戶(hù)局域網(wǎng)/駐地網(wǎng)的主流技術(shù)，二者具有天然的融合性，消除了復雜的傳輸協(xié)議轉換帶來(lái)的成本因素；

采用單纖波分復用技術(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20公里。在ONU側通過(guò)光分路器分送給最多32個(gè)用戶(hù)，因此可大大降低OLT和主干光纖的成本壓力；

上下行均為千兆速率，下行采用針對不同用戶(hù)加密廣播傳輸的方式共享帶寬，上行利用時(shí)分復用（TDMA）共享帶寬。高速寬帶，充分滿(mǎn)足接入網(wǎng)客戶(hù)的帶寬需求，并可方便靈活的根據用戶(hù)需求的變化動(dòng)態(tài)分配帶寬；

點(diǎn)對多點(diǎn)的結構，只需增加ONU數量和少量用戶(hù)側光纖即可方便地對系統進(jìn)行擴容升級，充分保護運營(yíng)商的投資；

EPON具有同時(shí)傳輸TDM、IP數據和視頻廣播的能力，其中TDM和IP數據采用IEEE802.3以太網(wǎng)的格式進(jìn)行傳輸，輔以電信級的網(wǎng)管系統，足以保證傳輸質(zhì)量。通過(guò)擴展第三個(gè)波長(cháng)（通常為1550nm）即可實(shí)現視頻業(yè)務(wù)廣播傳輸。

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 )能夠穩定、高效、準確的運行，為EPON提供一個(gè)有效的網(wǎng)絡(luò )管理系統顯得尤為重要。

在網(wǎng)絡(luò )管理領(lǐng)域，隨著(zhù)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)上的標準?；赟NMP的EPON網(wǎng)絡(luò )管理系統是指采用SNMP管理協(xié)議框架，對EPON網(wǎng)絡(luò )實(shí)體的資源實(shí)現有效管理的系統。

二、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 )設備。SNMP主要包括SMI（管理信息結構）、MIB（管理信息庫）和SNMP協(xié)議幾部分。SMI給出了管理對象定義的一般框架。MIB是設備所維護的全部被管理對象的結構集合。SNMP協(xié)議包括SNMP操作、SNMP信息的格式以及如何在應用程序和設備間交換消息。

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(lèi)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)這幾種消息報文進(jìn)行相互通信，以獲取網(wǎng)絡(luò )設備的各種信息，從而控制網(wǎng)絡(luò )設備的正常運行。

三、EPON網(wǎng)管系統結構

本EPON系統的管理對象為1個(gè)OLT（光線(xiàn)路終端）和32個(gè)ONU（光網(wǎng)絡(luò )單元）?；赟NMP的EPON網(wǎng)管系統結構所示。

EMS網(wǎng)管系統安裝在工作站，與OLT設備之間通過(guò)帶外網(wǎng)管接口（F接口）相連。EMS網(wǎng)管系統和OLT、ONU設備之間采用SNMP協(xié)議進(jìn)行通信，實(shí)現在EMS中對OLT、ONU的統一管理。通信的方式有2種：

（1）輪詢(xún)。管理站每隔一段時(shí)間對所有OLT和ONU代理站的MIB進(jìn)行主動(dòng)查詢(xún)，各代理站返回被查詢(xún)的結點(diǎn)值。

（2）告警（trap）。當某些指定事件發(fā)生時(shí)，代理進(jìn)程向管理站發(fā)送trap報文。管理站接收、顯示告警事件，并做相應處理。

同時(shí)OLT設備和ONU設備具備本地Console接口，可以實(shí)現本地操作管理維護。

四、EPON網(wǎng)管系統的設計

EPON網(wǎng)管系統按照網(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)內運轉所需要的資源和數據，構造和維護網(wǎng)絡(luò )系統的配置，識別各網(wǎng)元，保證網(wǎng)元的基本配置，監控當前配置和按照具體情況改變配置，設置系統參數，收集并存儲各參數，報告與基本配置值的偏差，啟動(dòng)和關(guān)閉資源等。

EPON配置管理包括系統初次啟動(dòng)時(shí)的配置管理和系統正常運行時(shí)的配置管理。

啟動(dòng)時(shí)，針對EPON網(wǎng)絡(luò )，可自動(dòng)或手動(dòng)生成OLT、ONU設備拓撲圖，顯示當前網(wǎng)絡(luò )中各OLT、ONU設備的狀態(tài)。在網(wǎng)絡(luò )拓撲圖生成后，SNMP管理進(jìn)程采用輪詢(xún)的方式定期查詢(xún)SNMP代理進(jìn)程，收集設備信息用于更新數據庫，以實(shí)現配置信息的實(shí)時(shí)性。系統正常運行后，網(wǎng)管可根據需要隨時(shí)手動(dòng)設置其各項配置參數。如可以設置各OLT、ONU代理的標識信息和系統信息，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，配置VLAN，重啟設備等。還提供基于用戶(hù)的動(dòng)態(tài)帶寬管理。
2.性能管理

性能管理功能對EPON網(wǎng)絡(luò )性能進(jìn)行監視、檢測，采集相關(guān)性能統計數據，進(jìn)行分析、診斷，從而為網(wǎng)絡(luò )進(jìn)一步規劃與調整提供依據，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測、性能管理控制和性能統計分析。性能監測是連續的收集OLT、ONU上與性能相關(guān)的數據，根據性能數據確定網(wǎng)元的性能，從而掌握設備單元因不太頻繁或間斷的差錯導致業(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。它可以設置性能管理數據采集周期、設置性能監測數據存儲過(guò)濾條件，并對門(mén)限值進(jìn)行管理。性能統計分析是對收集到的性能數據做進(jìn)一步的處理，以分析表或分析圖的形式報告分析結果。如計算接口利用率、接口的輸入錯誤率、接口輸出錯誤率、吞吐率等。

3.故障管理

故障管理功能提供對EPON網(wǎng)絡(luò )故障監測、故障定位，保護切換與恢復，并存儲故障信息供以后查詢(xún)。對來(lái)自硬件設備或路徑結點(diǎn)的報警進(jìn)行監控、報告和存儲，對故障進(jìn)行診斷、定位和處理，是故障管理的重要工作。

當監測到網(wǎng)絡(luò )、設備故障或異常時(shí)，網(wǎng)管系統實(shí)時(shí)產(chǎn)生報警。一些故障、異常是由網(wǎng)管程序通過(guò)查詢(xún)代理站MIB發(fā)現的，而另一些是代理站通過(guò)Trap通知管理站發(fā)現的?？梢栽O置各種告警事件的告警等級。不同等級的告警事件采取不同的告警指示和處理措施。

網(wǎng)管系統收到告警信息后，進(jìn)行分析和提示，然后針對不同等級的告警，進(jìn)行不同的處理。對于嚴重影響網(wǎng)絡(luò )運行的故障，需要進(jìn)行故障定位和測試。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)管系統會(huì )盡快做出響應，采取故障修復措施，使EPON網(wǎng)絡(luò )恢復正常。

告警信息被存儲到本地數據庫?？梢园凑崭婢瘯r(shí)間、告警設備、告警等級等關(guān)鍵字查詢(xún)歷史告警信息。根據全部告警信息，進(jìn)行告警統計分析，繪制出統計圖表。

4.安全管理

安全管理功能通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)操作控制策略等方法保證管理應用程序和管理信息不被非法訪(fǎng)問(wèn)和破壞。

用戶(hù)標識和鑒定，是網(wǎng)管系統提供的最外層的安全保護措施。網(wǎng)管用戶(hù)在啟動(dòng)程序前必須輸入用戶(hù)名和登陸密碼，系統在核實(shí)鑒定了用戶(hù)身份以后才能提供網(wǎng)管系統的使用權。用戶(hù)被分為3個(gè)等級，不同等級的用戶(hù)設置不同的管理權限，第一級用戶(hù)擁有最高管理權限，可以使用網(wǎng)管系統提供的所有功能；低級用戶(hù)在設置參數、操作設備等權限上被限制；高級用戶(hù)擁有低級用戶(hù)的所有權限，并能對低級用戶(hù)進(jìn)行管理。

系統還提供安全日志，登陸者的所有操作將被錄入數據庫，以便維護和檢查使用。

五、EPON網(wǎng)管系統的實(shí)現

EPON網(wǎng)管系統的實(shí)現包括管理站網(wǎng)管軟件的實(shí)現和代理站軟件的實(shí)現。

1.管理站網(wǎng)管軟件的實(shí)現

管理站網(wǎng)管系統是為用戶(hù)提供友好的交互式界面，利用SNMP協(xié)議對代理進(jìn)程實(shí)現管理的控制實(shí)體。
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通信模塊的功能是按照SNMP協(xié)議，對網(wǎng)絡(luò )中的代理站（OLT和ONU）發(fā)送、接收SNMP報文，從而獲取或設置代理站中MIB庫的相應信息。一方面，它將上層的操作、信息封裝成對應的PDU（協(xié)議數據單元），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，并解析成上層可識別的信息，向上傳遞。對應于5種消息類(lèi)型，SNMP有5種類(lèi)型

數據采集、處理模塊負責將采集的數據分析、處理、儲存或者送往上層。對各種采集到的數據，要按照配置、性能、故障幾個(gè)模塊的需求進(jìn)行轉換，向上傳送。一些數據直接可以給上層顯示使用；一些采集到的數據需要處理后，再送往上層顯示。如通過(guò)訪(fǎng)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?？梢栽O置每隔一秒鐘取一次值，然后計算秒間總流量差值，得到接口每秒鐘的流量。有些數據暫時(shí)不需要顯示，需要儲存在數據庫，供以后查詢(xún)使用。

顯示模塊是面向用戶(hù)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(lèi)，以圖形化界面形式顯示各項信息，并且提供人機接口，供配置使用。

本系統是在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，封裝成一個(gè)SNMP類(lèi)，來(lái)實(shí)現SNMP的各種操作。按照顯示模塊的需要，數據處理模塊采用各種算法對采集到的數據進(jìn)行分析處理。顯示模塊則以對話(huà)框、列表框、曲線(xiàn)圖等形式，提供直觀(guān)、方便的圖形化界面。
2.代理站軟件的實(shí)現

SNMP在代理站的實(shí)現工作主要包括代理進(jìn)程軟件的實(shí)現和MIB的設計與組織。

(1)代理進(jìn)程軟件的實(shí)現

代理進(jìn)程軟件實(shí)現SNMP協(xié)議，并管理MIB。它實(shí)際上是一個(gè)執行無(wú)限循環(huán)的守護進(jìn)程，在循環(huán)中，它接收管理站的SNMP請求，然后進(jìn)行相應的操作，并作出響應。同時(shí)，代理進(jìn)程能夠根據自身管理的MIB信息，主動(dòng)向管理站發(fā)送陷阱報文（Trap），以通知管理站所管理的網(wǎng)絡(luò )設備發(fā)生了異常事件，實(shí)現故障告警。

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SNMP代理開(kāi)發(fā)的免費軟件包，它支持SNMPv1/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)現了SNMP代理站的基本框架。

(2)EPON設備MIB的設計與組織

OLT、ONU設備的MIB主要包括RFC1213定義的MIB-II、RFC1573定義的InterfacesMIB、RFC1493定義的BridgeMIB和根據EPON設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，包括系統組、接口組、IP組、ICMP組、UDP組、SNMP組等基本管理對象。通過(guò)MIB-II，我們可以獲取OLT、ONU設備運行的基本網(wǎng)絡(luò )信息，如系統信息、端口基本信息、IP、ICMP等類(lèi)型數據包的統計等，對某些對象可以配置。InterfacesMIB是針對改善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 )接口管理對象為主的MIB。BridgeMIB是一個(gè)定義網(wǎng)橋管理對象的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OLT設備中所具有的生成樹(shù)網(wǎng)橋的設置、監測提供網(wǎng)絡(luò )管理手段。

自定義MIB是針對OLT、ONU特殊管理對象和特殊功能而定義的，主要包含各OLT、ONU的特殊系統信息和帶寬控制管理兩部分。特殊系統信息包括硬件系統信息和軟件系統信息。如我們的EPON系統上行是采用WDMA方式的，對于每個(gè)ONU端，對應于不同的上行波長(cháng)。把波長(cháng)信息加入每個(gè)ONU的自定義MIB中，這樣通過(guò)網(wǎng)管系統就可以查詢(xún)各ONU的波長(cháng)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，我們可以遠程進(jìn)行基于用戶(hù)的帶寬管理。

六、結束語(yǔ)

隨著(zhù)EPON的快速發(fā)展，為EPON設計和實(shí)現一個(gè)穩定高效和準確的網(wǎng)絡(luò )管理系統具有重要的意義。