（光学工程专业论文）epon网络管理系统设计及数据库与客户端软件的实现.pdf

摘要 摘要 互联网业务的迅猛发展以及各种新业务的不断涌现，使得人们对网络带宽的 需求大幅度增加，传统的接八网成为整个传输网络中的“瓶颈”。基于以太网 ( e t h e m e t ) 和p o n 技术的以太无源光网络( e p o n ) 是未来实现宽带多业务综合 接入的重要技术手段，它采用点到多点结构，利用无源光网络传输，在以太网之 上提供多种业务。它综合了p o n 技术和以太网技术二者的优点，以其高带宽、低 成本、易使用、易扩展的优良特性成为下一代光接入网的最佳选择。随着e p o n 国际标准i e e e 8 0 2 3 a h 在2 0 0 4 年的正式发布，e p o n 的产业联盟已经吸引了众多 商的积极参与。目前北美和日本光纤到户( f 下m ) 的建设已经规模展开，而我 国信产部也于2 0 0 5 年发布了e p o n 国家标准征求意见稿，国内的f 1 t r h 试验也已 经在一些地方开展。 e p o n 系统数目众多的网络接口以及o l t 与o n u 带来的大量管理操作信息增 加了管理的复杂性，为了保证e p o n 网络能够稳定、高效，准确的运行，为e p o i n 网络提供一个有效的网络管理系统显得尤为重要。而兼具简单、通用和成熟特点 的简单网络管理协议s n m p 无疑是e p o n 网管系统最佳的协议选择。 本文分析了e p o n 系统的体系结构，对本e p o n 系统的硬件平台和嵌入式系统 解决方案进行了说明，并简单介绍了简单网络管理协议s n m p 。根据本e p o n 系统 的自身结构与特点，设计了e p o n 网元管理系统的软件架构，整个管理系统基于 s n m p 并与o a m 协议协同工作以实现对e p o n 系统的管理。软件架构设计包括 s n m p 管理站和代理站软件构架方案，设计了管理端与代理端工作流程，并明确了 配置、性能、安全、故障和计费五大管理功能模块。 根据系统需求，设计并实现管理系统数据库与客户端软件。基于管理端数据 库快速、稳定以及兼容性的要求，选择了m y s q l 关系数据库管理系统。依据管理 需求设计了管理端数据库所需的各个数据表，在此基础上使用m y s q l 创建数据表 及构建网管系统数据库，然后实现客户端后台程序与m y s q l 数据库的通信接口。 根据管理功能模块以及人机交互原理的要求，设计与开发客户端软件，包括客户 端g u i 用户图形界面和客户端软件后台程序功能代码。基于客户端软件兼容性和 扩展性的要求，客户端g u i 与后台程序均采用j a v a 语言，使用e c l i p s e 平台进行 摘要 开发；客户端后台程序使用j n i 方式生成d l l ，调用其封装的s n m p a p i 实现对 e p o n 系统的管理操作。 关键字：以太无源光网络，网元管理系统，数据库，用户图形界面，后台程序 a b s t r a c t a b s t r a c t b e c a u s eo ft h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n t e r n e ts e r v i c e sa n dt h ec o m i n go fv a r i o u s n 鲫s e r v i c e s t h er e q u i r e m e n t so fn e t w o r kb m l d 晰d t l la r ei n c r e a s i n gm o r er a p i d l y , t r a d i t i o n a la c c e 碰qn e t w o r kb e c o m e st h eb o t t l e n e c ko ft h ew h o l et r a n s m i s s i o nn e t w o r k e p o n ( e t h e m e tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ) i sal e a d i n gt e c h n o l o g yb a s i n gu p o ne t h e m e t a n dp o nt oi m p l e m e n tb r o a d b a n da p p l i c a t i o n sa n dm u l t i - s e r v i c e si nt h ef u t u r e i th a sa p o i n t - t o - m u l t i p o i n ta r c h i t e c t u r ea n dp r o v i d e sm u l t i - s e r v i c e sb a s e do ne t h e m e t i t c o m b i n e st h ea d v a n t a g e so f p o nt e c h n o l o g ya n de t h e m e tt e c h n o l o g y w i t hi t sf e a t u r e s o fh i g hb 觚d w i d i l l 1 0 wc o s ta n dc o u l db eu s e da n du p d a t e de a s i l y , e p o nb e c o m e st h e b e s ts o l u t i o nf o rt h en e x tg e n e r a t i o na c c e s sn e t w o r k w i t he p o ni n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d i e e e 8 0 2 3 a hw a sr e l e a s e di n2 0 0 4 ，t h ee p o ni n d u s t r yu n i o nh a sa t t r a c t e dm a n y m a n u f a c t u r e st op a r t i c i p a t ei na c t i v e l y f 册( f i b e rt ot h eh o m e ) i nn o r t ha m e r i c aa n d j a p a nh a sa l r e a d yb e e ne ) 【p a n d e do nal a r g es c a l e e p o nr f cw a sr e l e a s e di n2 0 0 5 ， a n dt h ee x p e r i m e n t so f f t r hh a sb e e ns t a r t e da ts o m e p l a c e si nc h i n a s om a n yi n t e r f a c e sa n do l t sa n do n u sb r i n go nm o f co p e r a t i o n sa n dc o m p l e x i t y t on e t w o r km a n a g e m e n t s o ，i ti s v e r yi m p o r t a n tt op r o v i d ear e l i a b l en e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e mi no r d e rt oe 1 1 s u r et h es t a b i l i z a t i o na n de f f i c i e n c yo f e p o ns y s t e m a n dt h e r ei sn od o u b tt h a ts n m p , w h i c hi ss i m p l e ，u n i v e r s a la n dm a t u r e , s h o u l db et h e b e s tm a n a g e m e n tp r o t o c o lt oe p o n t h ea r c h i t e c t u r eo fe p o ns y s t e mi sa n a l y z e da n ds n m p , h a r d w a r ep l a t f o r m ， e m b e d d e ds y s t e ma r ei n t r o d u c e di nt h et h e s i s t h es o f t w a r ea r c h i t e c t u r eo f e p o ne m s ( e l e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ) i sd e s i g n e da c c o r d i n gt ot h ef e a t u r e so fe p o n e m si s b a s e du p o ns n m p ( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) w h i c hc o o p e r a t e sw i m o a mt oi m p l e m e n tm a n a g e m e n t t h es o t h v a r ea r c h i t e c t u r ec o n t a i n ss n m p m a n a g e r a n ds n m pa g e n t ，t h ew o r k i n gf l o wo fs n m pm a n a g e ra n ds n m pa g e n ta r ed e s i g n e d ， a n df u n c t i o nm o d u l e sw h i c hc o n t a i n sc o n f i g u r a t i o n , p e r f o r m a n c e , s e c u r i t y , t r o u b l ea n d e x p e n s e 8 1 0d e f i n e d e m sd a t a b a s ea n dc l i e n ts o r w a r ea r ed e s i g n e da n di m p l e m e n t e da c c o r d i n gt ot h e i i i n e e d s c h o o s i n gm y s q lr d m s ( r e l a t i o n s h i pd a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m ) t o d e s i g na n dc r e a t ed a t a s h e e t sa sw e l la sd a t a b a s e , t h e nt h ei n t e r f a c eb e t w e e n b a c k g r o u n d p r o c e s sa n dm y s q ld a t a b a s ea l ei m p l e m e n t e d c l i e n ts o f t w a r ew h i c hc o n t a i n sg u i ( g r a p h i cu s e ri n t e r f a c e ) a n db a c k g r o u n dp r o c e s sa l e d e s i g n e da c c o r d i n gt o t h e r e q u i r e m e n t so f m a n a g e m e n tf u n c t i o nm o d u l e sa sw e l la sh u m a n - c o m p u t e ri n t e r a c t i o n t h e o r y c o n s i d e r i n gt h ec o m p a t i b i l i t ya n de x p a n s i b i l i t yt oc h o o s ej a v aa n de c l i p s ei d e ( i n t e g r a t e dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ) j n i ( j a v an a t i v ei n t e r f a c e ) i su s e db yt h e b a c k g r o u n dp r o c e s st oc r e a t ed l l ( d y n a m i cl i n kl i b r a r y ) ，w h i c ht r a n s f e r ss n m p a p it o m a n a g ee p o ns y s t e m k e y w o r d s ：e t h e m e tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r ko ! p o n ) ，e l e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ( e m s ) ，d a t a b a s e , g r a p h i cu s 凹i n t e r f a c e ( g u d , b a c k g r o u n dp r o c e s s i v 图形列表 图形列表 图2 - 1e p o n 结构及传输原理 图2 - 2e p o n 层次模型 图2 3 系统硬件模块 图2 4 系统o l t 实物图 图2 5 图2 6 图3 - 1 图3 - 2 图3 3 图3 - 4 图3 5 图3 - 6 6 8 。l l 系统o n u 实物图 嵌入式系统结构图。 s n m p 协议环境 s n m p 协议体系。 对象标识树。 e m s 总体结构 。1 l 1 2 1 3 1 5 1 6 1 7 1 8 管理站软件结构图1 9 管理站工作流程2 1 图3 7 代理站软件结构图 图3 - 8s n m p 代理工作流程 2 3 2 4 图禾1 m y i n i 文件3 3 图4 - 2 服务加载与启动测试3 4 图4 - 3 创建数据表3 5 图4 - 4 数据库管理端总览 图4 - 5 客户端开发环境3 8 图4 - 6g u i 开发编辑器3 9 图年7 管理登录界面。 图4 8o l t 选择界面4 0 图4 9 管理主界面 图4 - 1 0o n u 基本信息界面 图4 一l lo n u 配置与性能界面 图4 1 2 故障与日志界面4 4 图4 1 3 轮询时间设置界面4 6 v 表格列表 表4 1 表4 - 2 表4 3 表“ 表年5 表4 6 表4 7 表4 8 表4 - 9 表格列表 s y s t e m _ i n f o 表中的单变量 2 7 o l ts t a t i s t i c s 表中的表变量2 7 a d m i n t a b l e 表描述2 8 a d m i n 表描述28oper h o s t 表描述29_config p e r f o r mo f + 表描述( o n t o 3 0 t r a p 表描述3 l f a u l t 表描述31 d b a 表描述3 2 v i 缩略字表 a p i a p o n a t m c m i s c m m d b a d i l d s l e m s e p o n f m i g p o n g u i m e e e 肼f j d b c 】n i l l 五d h l a c m i b m 脚 o a m o a 口d u o d n o m o 【j 缩略字表 a p p l i c a t i o np r o g r a mi n t e r f a c e a t mp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k a s y n c b i o n o u st r a n s f e rm o d e c o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns c t v i c e c o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o np r o t o c o l d y l l a l l l i ob a n d w i d t ha l l o c a t i o n d y n a m i cl i n kl i b r a r y d i g i t a ls u b s m i b e rl i n e e l e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m e t h e m e tp a s s i v eo p t i c a l n e t w o r k f i b e rt ot h eh o m e g i g a b i t - c a p a b l ep o n g r a p h i cu s e ri n t e r f a c e i n t e g r a t e dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t i n s t i t u t i o no f e l e c t r i c a le n de l e c 臼o n i c se n g i n e e r s i n t e r a c te n g i n e e r i n g t a s kf o r c e j a v ad a t ab a s ec o n n e c t i o n j a v an a t i v ei n t e r f a c e l o g i cl i n ki d e n t i f i c a t i o n m e d i aa c c e s sc o n t r o l m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e m u l t i - p o i n tc o n t r o lp r o t o c o l o p e r a t i o na d m i n i s t r a t i o nm a i n t e n a n c e o a mp r o t o c o ld a t au n i t o p t i c a ld i s t r i b u t i o nn e t w o r k o b j e c ti d e n t i f l 口 o p n o a ll i n et e r m i n a l i x 应用程序接口 a t m 无源光网络 异步传输模式 公共管理信息服务 公共管理信息协议 动态带宽分配 动态链接库 数字用户线路 网元管理系统 以太无源光网络 光纤到户 g 比特无源光网络 用户图形界面 集成开发环境 电气与电子工程师学会 因特网工程任务组 j a v a 数据库连接 j a v a 本地接口 逻辑链路标识 媒体访问控制 管理信息库 多点控制协议 操作管理维护 o a m 协议数据单元 光分配网络 对象标识符 光线路终端 缩略字表 o n u p d u p o n q o s i m s s m i 卧j i p t d m a v e v o d v o i p w d m o p t i c a ln e t w o r ku n i t p r o t o c o ld a t au n i t p a s s i v eo p 6 c a ln e t w o r k q u a l i t yo f s e r v i c e s r e l a t i o n s h i pd a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m s t r u c t u r eo f m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s v i s e a te d i t o r v i d e oo l ld e m a n d v o i c eo v e ri p w a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l 卸l e x x 光网络单元 协议数据单元 无源光网络 服务质量 关系数据库管理系统 管理信息结构 简单网络管理协议 时分多址 e c l i p s e 虚拟编辑器 视频点播 网络电话 波分复用 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：照! 藿 日期：伽刁年r 月仉日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权皂子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：窿鼋导师签名：鲤趁 日期：弘印，7 年r 月1 阳 第一章绪论 第一章绪论 1 1 光接入网的发展与市场现状 随着人们对网络带宽需求的不断加剧，接入网“光进铜退”的趋势已经得到 了包括运营商在内的业界的广泛认同，光接入将成为下一代接入网所采用的主要 技术之- - 1 1 。 当前广泛使用的宽带接入方案如x d s l 、h f c 和c a b l em o d e m 提高了一定的 带宽，但与人们的需求仍相去甚远，并且也不能为新兴网络业务如视频会议、v o d 、 v o i p 提供足够的带宽以及相关业务的q o s 保证，在这样的条件下产生了p o n ( p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ) 技术，它具有节省光纤资源、对网络协议透明的特点， 在光接入网中扮演着越来越重要的角色。p o n 自从在2 0 世纪8 0 年代被采用至今 已经历经几个发展阶段。起初人们认为将a t m 技术和p o n 技术相结合的a p o n 技术是实现综合接入的理想模式，然而，由于数据业务的爆炸式增长，a t m 技术 暴露出效率不高、协议复杂等弱点，且成本过高，因此并未得到大规模的应用。 目前，大量应用于宽带光接入网的技术主要是以e p o n 、g p o n 为代表的无源 光网络技术。e p o n 是基于吉比特以太网的无源光网络技术，继承了以太网的低 成本和易用性以及光网络的高带宽，是当前实现册众多技术中性价比最高的一 种。随着e p o n 国际标准i e e e 8 0 2 3 a h 在2 0 0 4 年正式发布，e p o n 的产业联盟已经吸 引了众多厂商的积极参与，从核心芯片、光模块到系统，e p o n 的产业链已经日趋 成熟。e p o n 技术是一个由制造商驱动的解决方案，而g p o n 是一种按照消费者的 准确需求设计、由运营商驱动的解决方案。以太网技术经过二十年的发展，因其 简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是 承载m 数据包的最佳载体。而以太网与p o n 的结合产生的以太网无源光网络 ( e p o n ) ，同时具备了以太网设备和光纤的价格低廉和能够提供足够的带宽的优 点，成为下一代接入网的最佳选择【l 】【2 】p j 。 全球宽带用户中，6 6 是采用d s l ，在中国这个比例高达9 0 ，但利用e p o n 技术的f n h ( f i b e r t ot h eh o m e 光纤到户) 接入方式呈现出高速增长的势头。由 于以太网的飞速发展和目前光器件的限制，e p o n 成为现阶段宽带多业务接入网的 电子科技大学硕士学位论文 最佳选择。随着口业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通 过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透，形 成从局域网、接入网、城域网到广域网全部是以太网的结构。采用与口一致的统 一的以太网帧结构，各网之间可以实现无缝连接，不需要任何格式转换，这将可 以提高运行效率，方便管理，降低成本，提供端到端的连接并保证q o s 。 国外已有多家公司推出了e p o n 产品：2 0 0 2 年底，在中国国际设备技术发展会 上，s a l i r a 光网络公司全面演示了业内第一个智能化e p o n 接入系统平台：s a l i r a 2 0 0 0p l a t f o r m 。韩国电子通信研究院于2 0 0 3 年6 月1 0 b 展示了全球第一款基于e p o n 的p h y m a c x 芯片，使用该芯片，用户的因特网联接速度可以达至i j l g b p s ，信号传 输距离达到2 0 k i n ) 这一芯片的问世扫清了e p o n 发展的障碍。在s u p e r e o m m 2 0 0 4 上，f 删已经成为宽带接入的主流。无论从无源光网络p o n 技术i c 的四家领先供 应商p a s s a v e ，c e n t i l l i u m ，t e k n o v u s ，b r o a d l i g h t ，到设备供应商u t s t a r e o m ，安奈 特，i m c ，c a r g op e r k i n s ，a d c ，e x f o ，a r r i s ，摩托罗拉，w a v e 7 ，光方案， 日立等等，都推出了成熟的e p o n j ：a ：品。而在日本，富士通等先行公司已经开始交 付商用e p o n 系统。 在国内，众多设备供应商已经投入f n h 的开发中。早在2 0 0 0 年，烽火通信 就承接了国家8 6 3 项目一a p o n 的研发。2 0 0 4 年1 月，烽火通信承担的g e p o n 国家8 6 3 项目正式通过了国家验收，2 0 0 5 年4 月烽火通信的f 订h 试点工程已正 式开通。中国网通宣布在北京和长沙率先采用e p o n 设备的v o i p 、v o d 等业务 可谓是中国运营商首个f t r h 合同。同时，随着8 0 2 3 a h 协议的正式出台，其他大 大小小通信公司都加大投入对e p o n 进行跟踪和研发，这其中包括华为、上海贝 尔阿尔卡特、中兴等国内领先的大公司。不难料想，一旦f t l h 市场开始步入正 轨，其空前的市场规模必将带动整个通信行业新一轮的快速增长1 2 】。 1 2 网络管理的需求和发展 随着大规模互连网络的建设及应用的迅猛发展，新技术、新设备的广泛应用， 使网络变成一个厂商众多的混合网络；网络的类型、服务的种类和设备的来源更 为复杂。在此环境下，资源分布和共享的程度大大提高，任何微小的故障都可能 导致用户享受的服务失效。如何及早发现并排除潜在的故障隐患，有效地管理好 网络，是网络设备和网络服务提供者所共同关注的问题。 2 第一章绪论 事实证明，网络管理的优良与网络的建设同等重要。研究表明，一个普通的 局域网若在一年内平均出现重大的故障2 0 次，由此而来产生的服务失效时间长达 1 6 小时。对于a t & t 一类的大型公共通信网络运营商来说，数小时的网络失效带 来的可能是几千万甚至上亿美元的损失。而网络管理系统作为网络管理员良好的 信息来源，能够减少网络故障，缩短网络失效时间，最大限度的提高商业利润。 功能完善、安全可靠、使用方便灵活的网络管理工具以加强网络管理能力，提高 网络使用效率的需求是迫切的 4 1 。 1 2 1 网络管理的定义和目标 网络管理是指监督、组织和控制网络通信服务和信息处理所必需的各种活动 的总称。网络管理包含两个任务，一是对网络的运行状态进行监测，二是对网络 的运行状态进行控制。 网络管理的目标是确保网络的连续正常运行，或者当网络运行出现异常时能 及时响应和排除故障，满足运营商和用户对网络的有效性、可靠性、安全性、经 济性和业务综合性的要求吼 1 2 2 网络管理的发展与标准 网络管理标准的发展对网络管理起着至关重要的作用。1 9 6 9 年世界上第一个 计算机网络a p p a n e t 产生时，就有其相应的管理系统。随后的一些网络结构如 a p p l e t a l k 等也都有相应的管理系统。当时的网络规模较小，网络管理系统也很简 单，因而网络管理没有受到应有的重视。 随着i n t e m e t 的出现，网络管理的发展得以极大促进。研发者们迅速展开了对 网络管理技术的研究，并提出多种网络管理方案。相关组织也纷纷制定网络管理 的标准。在过去的十几年里，国际标准化组织和i n t e r n e t 工作组在这方面都做了大 量的工作，并提出了各自的网络管理框架、协议标准和服务。其中最主要的两种 就是国际标准化组织开放系统互连( i s o ，o s i ) 提出的公共管理信息服务及协议 c m i s c m i p ( c o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns e r v i c ea n dc o m m o nm a n a g e m e n t i n f o r m 瓶o i lp r o t o c 0 1 ) 和由因特网网络工程任务组i e t f 制定的i n t e r n e t 简单网络管 理协议s n m p ( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 。c m i s c m i p 基于o s l 的七 层模型，包括四个子模型：为要管理的资源建立的信息模型、分配网络管理角色 的组织模型、交换管理信息的通信模型和定义基本网络管理功能的功能模型。这 3 电子科技大学硕士学位论文 些使它能够提供较完整的管理操作，但正是由于为追求完整和灵活而带来的复杂 性，使c m i s c m i p 难以实现和应用。特别是它是建立在o s i 的模型之上的，o s i 模型现今仍没有得到广泛的推广和使用，因此这也注定c m i s c m i p 无法发挥它的 强大功能【6 1 。 1 9 8 8 年，i n t e m e t 体系结构委员会提出了简单网络管理协议的第一个版本，即 s n m p v l ，s n m p 网络管理体系结构是为了管理基于t c p i p 协议的网络而提出的， 与t c p i p 协议与o s i 协议的关系类似，s n m p 与c m i p 相比，突出的特点是简单。 这一特点使s n m p 得到了广泛的支持和应用，特别是在i n t e m e t 上的成功应用，使 得它的重要性越来越突出，目前已经成为c m i p 之外的最重要的网络管理体系结 构。 s n m p v l 经过不断的完善，i e t f 先后发布了s n m p v 2 和s n m p v 2 c 版。并在 1 9 9 8 年发布了s n m p v 3 。s n m p v 3 框架提供了对s n m p v l 和s n m p v 2 的支持，并 定义了新的m i b 以配置安全性、通知、代理服务器转发以及基于视图的访问控制。 s n m p v 3 最重要的特性是安全性得到了很大的提高，但也增加了整个管理系统结 构的复杂性。 1 2 3 基于e p o n 的网元管理 一个完整的系统，必须是一个可管理，可维护的系统。因此，要保证e p o n 网络能够稳定、高效、准确的运行，必须为e p o n 网络提供一个有效的管理系统。 我们将网元管理系统e m s ( e l e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ) 的概念引入e p o n 。网 元【7 堤指构成网络的元素，也即网络设备以及其信息描述。e m s 是实现网络设备 管理的软件系统，实现特定网络设备的故障、配置、性能、帐务和安全等管理。 由于各个厂商开发的产品不同，针对网络设备的网元管理实现的是针对某种设备 或某一系列设备的管理。 e m s 的功能是检测、控制、管理网络设备，最大可能的提高设备的资源使用 效率。一方面，e m s 负责收集网元的信息，并将信息集成、分析、综合，然后通 过管理界面提交给管理员。另一方面，e m s 接收管理员的操作命令，并对其分析、 处理、转换，实现对网元操作、管理、配置。e m s 在网络管理系统中至关重要。 只有e m s 才真正操作实际的物理网络，它是整个网络管理系统的基础。由于传统 网络管理缺少网元管理的支持，网元管理成为现代网络管理中急待解决的问题。 4 第一章绪论 随着e p o n 技术的不断成熟和广泛应用。基于e p o n 的e m s 系统的研究和完 善显得越来越重要。本文的e m s 正是在详细分析了e p o n 结构的基础上，设计和 实现对e p o n 中一个o l t 及其下行o n u 的控制和管理，并提供与业务提供者以 及与核心网络的接口。 1 3 课题来源与本文主要研究内容 1 3 1 课题来源 本课题来源于电子科技大学和汇源光通信科技股份有限公司f t r h e p o n 联 合实验室合作进行的e p o n 系统研发项目。项目包括e p o n 系统的硬件研发，嵌 入式系统构建和软件部分的研发。软件部分主要包括网元管理系统的研发、o a m 协议相关设计和d b a 程序的开发。 1 3 2 本文主要内容及章节安排 本文主要完成e p o n 网管系统的设计，数据库的设计与实现，客户端g u i 的 设计与实现以及后台功能代码的编写。本论文由五章组成。 第一章绪论。介绍了光接入网的研究发展与国内外市场应用概况，阐述了网 络管理的重要性和发展现状，最后说明了课题来源和本文主要研究内容。 第二章e p o n 系统概述。研究了e p o n 的体系结构，阐明了e p o n 技术优点 并与o p o n 比较，并简要介绍了系统的硬件平台与嵌入式系统。 第三章e p o n 网元管理系统研究与设计。在简单介绍简单网络管理协议 s n m p 的基础上，设计了网元管理系统管理端与代理端的软件构架方案。 第四章数据库及客户端的设计与实现。根据系统需求并参照系统m i b 库进行 数据表设计，然后创建数据表并构建数据库，实现数据库管理通信接口。依据管 理功能设计方案与人机对话逻辑设计开发客户端g u i ，并编写后台程序。 第五章结束语。对全文进行总结并作展望。 5 电子科技大学硕士学位论文 第二章e p o n 系统概述 2 1e p o n 结构与分层模型 e e 于2 0 0 0 年底成立了e f m 工作组( e t h e m e ti nt h ef i r s tm i l e ) ，致力e p o n 技术的研究及相关协议的制定。原则是在现有i e e e 8 0 2 3 协议基础上，通过较小的 修改实现在接入网络中直接传输以太网帧。i e e e 8 0 2 3 e f m 工作组于2 0 0 2 年7 月 提出了e p o n 相关的第一份草案8 0 2 3 a h d o 9 。 e p o n 的英文全称是p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r kb a s e do v f f i e t h e m e t ，即以太无源 光网络，它是与目前应用最广泛的以太网( e t h e r n e t ) 结合在一起形成的，是继a p o n 技术之后又一受到广泛关注的用户接入技术。它采用点到多点的拓扑结构，利用 光纤和光无源器件进行传输，在以太网上提供多类型业务的一种新的接入网技术。 e p o n 是由o l t ( o p t i c a ll i n e t e r m i n a l 光线路终端) 、o n u ( o p t i c a l n e t w o r k u n i t 光网络单元) 以及o d n ( o p t i c a ld i s t r i b u t i o nn e t w o r k 光分配网络) 等单元构 成的点到多点系统。其中，e m s 为网元管理系统。e p o n 系统结构及传输原理示 意图如图2 1 所示1 8 - 1 1 l 。 图2 1e p o n 结构及传输原理 o l t 放置在中心局端，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护 功能。o n u 放置在用户侧，o l t 与o n u 之间通过无源光合分路器连接。e p o n 6 第二章e p o n 系统概述 使用波分复用( w d m ) 技术，同时处理双向信号传输，上、下行信号分别用不同 的波长，在同一根光纤中传送。e p o n 只在i e e e s 0 2 3 的以太数据帧格式上做必 要的改动，如在以太帧中加入时戳( t u n es t a m p ) 、l l i d ( l o g i cl i n ki d e n t i f i c a t i o n ) 等内容 下行( o l t 到o n u ) 采用纯广播的方式，注册后，o l t 为已注册的o n u 分 配l l i d ，由各个o n u 监测到达帧的l l i d ，以决定是否接收该帧，如果该帧所含 的l l i d 和自己的l l i d 相同，则接收该帧：反之则丢弃。上行( o n u 到o l t ) 链路中，各o n u 的数据帧以突发方式通过共同的无源分配网传输到o l t ，为了保 证每个激活的o n u 能够占用一定的上行信道带宽，上行采用时分多址接入 ( m a ) 技术，各个o n u 在o l t 分配的不同时隙中，将数据帧发送到o l ，t 。 o l t 采用m p c p 协议，通过请求授权机制来实现带宽的分配。e p o n 的上、下行 信息速率均为1 2 5g b s ，由一根光纤采用波分复用实现全双工通信。 此外e p o n 还需通过已定义的接口与电信管理网相连，进行配置管理、性能 管理、故障管理、安全管理及计费管理，完成操作维护管理功能。 由于现有以太网路由器和网桥等设备的广泛应用，处于成本和技术的考虑都 希望e p o n 设备能与标准的以太网设备兼容。因此e p o n 的分层模型是在原有 的$ 0 2 3 以太网分层模型的基础上定义的，尽量保持数据链路层及物理层的功能 与标准8 0 2 3 以太网相应子层的功能基本相同。主要的区别是在数据链路层加入 了多点m a c 控制子层( m p c p 子层) 和运行管理维护( o a m ) 子层。多点m a c 控制子层用于支持上行和下行链路的多点接入。i e e e 8 0 2 3 a h 将o a m 子层定义为 位于m a c 层上的可选子层，可选是为了向后兼容一般的无o a m 子层的以太网， 也就是说：缺少o a m 子层或者o a m 子层发生错误并不能够影响以太端口的正常 运行。e f mo a m 定义了三项主要的o a m 事件：链路监控，错误报警，远端环回。它 能帮助运营商有效的管理网络。图2 2 描述了e p o n 系统的协议分层以及与 i s o i e co s i 参考模型之间的关系阍。 7 电子科技大学硕士学位论文 瓣参考攫嗣分履 2 2e p o n 技术的优点 2 2 1e p o n 技术优点 图2 - 2e p o n 层次模型 在接入网领域除了e p o n 之外，可供选择的主流技术还有专线接入和各种数 字用户线路( x d s l ) 接入。专线接入虽然可以提供比较优秀的服务质量，但是一 根专线一般只能用于一个客户接入，不仅难以降低成本，而且灵活性和可扩展性 都难以尽如人意。x d s l 在接入带宽和距离方面总是难以兼顾，一般只能用于城区 的个人用户接入，而且很难再有进一步升级和扩容能力，难以满足复杂多变的大 客户