（计算机软件与理论专业论文）基于epon的接入网网管技术研究.pdf

摘要 e p o n 系统是一种提供全业务接入的光接入网技术，随着以太网向城域 网、广域网的延伸，e p o n 系统在提供综合业务高速接入方面具有显著的优 越性。本论文论述e p o n 网管系统的设计和实现。 e p o n 网管系统依据e p o n 系统原理和电信管理网( t m n ) 的基本原理和方 法、用面向对象技术、采用开放式的体系结构进行设计和实现。 本论文主要论述了e p o n 网管系统的设计思想、网管体系结构、网管管 理功能、网管接口功能及网管系统实现等关键问题。本课题在研究基础上实 现了原型系统。 关键词：e p o n ，o l t ，o n u ，e p o n 网管，e m s a b s t r a c t e t h e r n e tp a s s i v e o p t i c a ln e t w o r ka s a na c c e s s n e t w o r kt e c h n o l o g yp r o v i d e s f u l l s e r v i c e sa c c e s sf o rc u s t o m e r s a st h ee t h e r n e t s p r e a d t ow a na n dm a n ， e p o np r e s e n te x c e l i e n t c a p a b i l i t y i n p r o v i d i n g f u l l - s e r v i c ea c c e s s t h i s p a p e r d i s c u s s e st h ed e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o no f t h ee l e m e n tm a n a g e m e n t s y s t e m ( e m s ) o f e p o n b a s e do nt m n t h e o r y , t h ee m so fe p o ni sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e df o r o p e n e n v i r o n m e n tw i t ho b j e c t o r i e n t a t i o nm e t h o d t h i sp a p e r w i l ld i s c u s ss e v e r a ls i d e so f e p o n e m s ：d e s i g nc o n s i d e r a t i o n ，e m s a r c h i t e c t u r e ，s y s t e mm a n a g e m e n tf u n c t i o n s ，i n t e r f a c e f u n c t i o n sa n dt h e i m p l e m e n t a t i o n k e y w o r d ：e p o n ，e m s ，0 l t , o n u 北京| | | | j i u 人学坝1 1 学位论文 第一章引言 1 1 研究背景 宽带谈入是鹜蔚接入溺磷究中的热点，疆嚣宽带接入方式主要有鏊予电话线 的a d s l ( a s y m m e t r i c a ld i g i t a ls u b s c r i b e rl o o p ) 、綦于同轴电缆的h f c ( h y b r i d f i b e rc o a x i a l ) 、快速以太慰、抉逡无线接入方式l m d s ( l o c a lm u l t i p o i n t d i s t r i b u t es e r v i c e ) 以及光线攘入。由于光部件价格的下降和用户终端带宽需求 鲍增长，传为宽豢接入网最后一公里的解决方案，p o n ( p a s s i v eo p t i c a l n e t w o r k ) 已经驻示出它经济和技术上的可行性，由于技术和市场的原豳， a p o n ( a t mp a s s i v eo p t i c a in e t w o r k ) 逐渐退出市场，t p e t h e m e t 逐渐受到人 们的青濂，成为宋来宽带接入网的蕾选方聚。与此同时，箕溺络管璐技术的研 究也提到了议事日程，所以对e p o n ( e t h e m e t p a s s i v e o p t i c a l n e t w o r k ) 接入网 丽络管理体系结构、瓣络管琏系统功能帮接盈模鬃等管理技术熬骚究就具有重 要的意义。 1 2 研究内容 e p o n 系统l 乍为毅的接入网技术，具鸯独特的特点，因此，应首先对e p o n 系统的体系结构、工作原理及其关键技术避行了解，在此基础上开臌网管技术 的磺究，论文首先分绍了对e p o n 系统的学习结果。 基于t m n 的基本原理和方法，研究e p o n 网管系统的体系结构，包括 e p o n 网管系统的物理结构、功能结构和信息结构。 e p o n 溺警系统管瑗功能萃蟊接口功能是溺管系统研究静核心。在耱究e p o n 网管系统体系结构的基础上，提出e p o n 网管系统的管理功能和接口功能。网 管系统警疆功旋除雹瑟t m n 基本綮理功能壤耱基本篱理功麓井，还包括与 e p o n 系统有关的特殊管理功能，特殊管理功能与e p o n 系统特点密切相关， 主要涉及以太网及无源光网终滤特性。网镣系统接墨功缝在系统管璞功能熬基 础上提出，并在此基础上提出管理信息模型。 在系统管理功能和接口功越研究的基础上，研究e p o n 劂营系统的实蛾闽 题，包括功能模块的设计等问题，最后使用了一稀有效的分布式体系结构实现 网管系统原型。 1 3研究嫩期间所作工作 本人磷究生麓阚参与部分涮管系统顼茜憝骚究开发，具体包括第三代移动通 信嗣管系统( 8 6 3 项目) 、北京电信社区网络管理系统、罗顿直放站网管系统、 e p o n 鄹繁系统鸵磅究与开发( 8 6 3 瑷基) ，掌握了t m n 基本原理，著积累了 网管系统的丌发经验。 第三代移动道信网慧系统硪究第三代移动通信网的网管系统功能和网络管理 接口。本入在学习电信管理网( t m n ) 的同时参与了本项目，任务怒配置管理 界磷g u i 的玎发，丌发过程中的主要收获是对t m n 的核一1 5 管理功能的管理内 容和实现形式有了比较深刻静认识；对基予清患辊销的分布式两管体系结构有 了纂本认识：对软件工程在软件丌发过程中的作用有深刻体会：软件的版本控 隶管理嚣样在软件开笈遭程中逛重要 乍嗣。 北京电信社区网络管理系统丌发魁针对园区网进行网管系统丌发。管理剥1 象 包撬黪由爨、交换枧、接入黢务器、应用暇务器鞠主枧。管l l ! 功能色辑阚元的 北京 l | | i f b 火学顺l 。学位论文批于e p o n 的接入i 训酬管投术 i j | _ 究 物理拓朴、配置( 网元和网元中的端口) 、性能( 网元和网元中的端口) 、故障 ( 网元和网元中的端口) ；管理功能还包括系统管理。本人的任务是进行g u i 帮助系统的研究开发。由于j a v a 的特性，其帮助系统的丌发有其独特性，所 以，作为网管系统组成部分，其研究工作非常重要。 罗顿直放站网管系统的管理对象是l tr o s a m s i 直放站设备。管理功能包 含以下几个方面：直放站的配置、直放站的故障收集和处理、系统管理及打 印、备份功能；本人任务是进行打印系统的研究和开发工作。由于j a v a 的特 性，其打印系统的开发相对于其他开发环境困难，因此，对于需要大量打印报 表功能的网管系统，具有研究价值。 e p o n 网管系统项目的内容包括e p o n 系统的系统功能和接口功能，e p o n 网管系统是网元管理系统，本人参与了网管的系统功能定义和接口功能定义， 并在原型系统的开发中承担部分开发任务。 l 隶鄙l 毡大学疆卜学位逾交 基手e p o n 弱接入糍獬譬投零研究 第二章以太无源光网络与电信管理网 2 。1e p o n 系统及其关键技术 2 1 1e p o n 系统定义及体系结构 e p o n 系统基于p o n 实瑗以太溯兹接入，在中心交接震( c o ，c e n t r a lo f i e e 与用户之间配置光按入线路提供一种低成本的宽带按入方式；它是在i t u t 的 a p o n 标准g 9 8 3 款基破上发震，_ 菸絮望在单一接入网络上实现全业务接入服 务( f s a n ，f u l ls e r v i c ea c c e s sn e t w o r k ) ，即在单一网络上综合提供数据、语 音、视频服务。 从某种意义上说，e p o n 怒一种宽带综合接入技术。e p o n 的网络结构如图 2 一l 所示。 图2 1e p 0 n 嗣络体系结构 典型的e p o n 系统幽光线路终端( o l t ，o p t i c a ll i n et e r m i n a l ) ，光溺络单元 f o n u ，o p t i c a ln e t w o r ku n i t ) 羊 1 无源分光器( p o s ，p a s s i v eo p t i c a ls p l i t t e r ) 组 残。o l t 教在c o ，它哥戳是一令l 2 交换规或者l 3 路波器。在下学方囊( 中 心机房到用户) ，它提供面向无源光纤网络的光纤接口；在上行方向( 用户到 c o ) ，o l t 可以提供吉毙特以太鄹( g e ，g a b i te t h e m e t ) 。】0 g b i u s 的以太鄹 技术标准定型后，o l t 可以同时支持类似的高速接口。为了吏持其能流行的协 议，o l t 还支持a t m ，f r 以及o c 3 1 2 4 8 1 9 2 等速率的s d h s o n e t 的接口标 准。o l t 通过支持e l 接口来实现传统的t d m 话膏的接入。 在e p o n 的网管方酾，通过o l t 实现网络管理的五大功能。如通过在o l t 上通过定义用户带宽参数来控制用户业务矮量、通过访问控制列表来实现黼络 安全控制、通过读取m i b 库获取系统状态以及用户状态信息等，还能提供有效 弱稻户隔藤。 北京j 1 1 1 5 乜人学顸l 学位论文雉十e p o n 的接入刚网管技术研究 无源光纤分光器p o s ，是一个连接o l t 和o n u 的无源设备。它的功能是分 发下行数据和集中上行数据。无源分光器的部署相当灵活。由于是无源操作， 几乎可以适应于所有环境。一般一个p o s 的分线率为8 ，1 6 ，并可以进行多级 连接。 o n u 放在用户驻地侧( c p e ，c u s t o mp r e m i e re q u i p m e n t ) ，e p o n 中的 o n u 主要采用以太网协议。在中带宽和高带宽的o n u 中实现了成本低廉的以 太网第二层交换甚至是第三层路由功能。这种类型的o n u 可以通过堆叠来为 多个最终用户提供很高的共享带宽。由于使用以太网协议，在通信的过程中， 就不再需要协议转换，实现o n u 对用户数据的透明传送。从o l t 到o n u 之 间可以实现高速的数据转发。 2 1 2e p o n 系统原理及特点 e p o n 技术是一种宽带综合接入技术。它沿用了以太网和t d m 的一些特 性。 从物理层上看，e p o n 从电气特性、机械特性、规程特性、功能特性等四大 功能基本上采纳了e t h e r n e t 的标准，确切的说，应该是g e 的标准。由于e p o n 属于宽带接入技术，如果还是采用e t h e r n e t 或者f e 来作为物理层标准，那么带 宽将成为e p o n 的瓶颈，即便是采用8 f e 端口捆绑技术达到8 0 0 m b i t s 的带 宽。因此在物理层e p o n 基本上沿用了g e 的标准，包含p h y ( p h y s i c a ll a v e r p r o t o c 0 1 ) 和p m d ( p h y s i c a lm e d i u md e p e n d e n c ep r o t o c 0 1 ) 两大子层功能。这 里需要指出的是g e 的p m d 标准中总共有l h ( l o n gh a u l ) 、l x ( l o n g d i s t a n c e ) 和s x ( s h o r td i s t a n c e ) 共三种。由于s x 的驱动距离比较短，因此 在e p o n 里主要是采用了l h 和l x 的p m d 标准。 从数据链路层看，该层分为l l c ( l i n kl a y e rc o n t r o lp r o t o c 0 1 ) 和m a c 两 大部分。l l c 主要体现为8 0 2 2 ，后者在8 0 2 的标准中有8 0 2 3 ( c s m a c d ) 、8 0 2 4 ( t o k e n b u s ) 、8 0 2 5 ( t o k e n r i n g ) 等。 e p o n 在数据链路层上，采用了基于时分复用( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x ， t d m ) 思想的全新控制协议。 通过对时间进行分片，然后将不同的时间片指定给不同的o n u 设备来使 用，从而避免数据传输过程中棘手的冲突问题以及复杂的冲突检测问题。 e p o n 在m a c 层中实现8 0 2 1 p 来提供与a p o n 类似的业务质量( q o s ， q u a l i t yo fs e r v i c e ) 。e p o n 就是通过这些简单成熟的协议来提供声音、视频和 数据服务，控制和优化各o n u 与o l t 之间突发性数据通信和实时的话音通 信。 从上面的描述可以看出，e p o n 具备一系列优越的特性，比如有效的带宽控 制、优先权处理、点对多点组网。 e p o n 采用了基于t d m 时间片原理的分片分级分配的方式，可以非常灵活 地将不同的网络带宽赋予不同的o n u 设备，达到有效控制用户带宽的效果。 在带宽的颗粒度上可以达到6 4 k b i t s 这样的地步，从而实现精细的带宽控制， 而这种带宽控制功能是e t h e r n e t 所不具备的。目前在带宽控制功能上一般需要 在路由器或者宽带接入服务器上才可以实现，而e p o n 带宽控制功能将为网络 管理、网络优化、用户配置等带来有效的管理。 e p o n 采用了8 0 2i p 的标准进行优先权控制，8 0 21 p 规定了一个3 b i t s 的字 段，统在8 0 2 1 0 的标准进行描述。在8 0 21 q 的标准中，规定了一个4 个字 北京吣i u 人学坝l 。学位论文 节的标签，包含了2 个字节的标签协议标识( t p i d t a gp r o t o c o l i d e n t i f i e r ，它 的德是8 1 0 0 ) ，邪两个字节的标签控制信息( t c i t a gc o n t r o li n f o r m a t i o n ) ， t p i d 是i e e e 定义的新的类型，表明这是一个加了8 0 2 1 0 标签的报文。t c i 中 规定了三个字段，为3 b i t s 的p r i o r i t y 、l b i t 的c f i ( c a n o n i c a lf o r m a ti n d i c a t o r ) 和1 2 b i t s 的v l a ni d e n t i f i e d ( v l a ni d ) 。其中3 b i t s 酌p r i o r i t y 字段可以设嚣8 个优先级别。 e p o n - o l t 可以遴过两蛰对不黼煞数据瀛打上不弼熬优先较级潮标签。当 o l t 或者o n u 出现数据拥塞时，可以让优先权级别高的数据流先通过，从而 保谖缎别寒的数摄优先传送。 这里需要指出的是，这种带宽控制和优先权控制的有效范围在于e p o n 设备 内部，即从o n u 到o l t 之间、彤之间可以实现端到溃的繁宽控制和优先投 控制。如祭超出e p o n 的工作范围，需要借助其他的控制手段才能实现，i ：l p n 带宽控制镶要通过q o s 转换，而优先权控制需要邋过标签转换来分别完成。 e p o n 通过在o l t 和o n u 之同引入了无源分光器p o s ，从雨实现了点对多 点的通信方式，实现了一个端口可以支持多个o n u 、最小化占用o l t 端阳资 源、节省了中阔段翡光电，电光转换、上章亍带宽共享、节省工程投资等，可以解 决传统的网络系统中点对点组网方式带来的种种问题。 p o s 袋鼹了光波分路霜光渡耪合愿理，实襞了下行广播分发秘上行时分汇 聚的无源搽作。对于从o l t 到达o n u 的下行数据，p o s 通过实现下行光波分 光从丽实现下行数摄拷贝移广播分发；对予从o a 心到达o l t 豹上行数据，无 源分光器只是通过将上行的各路光波耦合在一起，从而实现将上行的各路数据 简单汇聚。由于器个o n u 使用的时隙各不相同，因此不会出现由于上行数掘 冲突导致数据传送出错。 出于无源分光器是一种无源的光学设备，在驱动距离上主要是由o l t 和 o n u 来决定，溺i 季无源分光嚣在进行光波分路帮光波藕合时，都会遗成或多或 少的光学损耗。目前o l t 和o n u 之间的最大距离为2 0 公里。当然，如果采用 有潍熬光爨敖大器，o l t 露o n x j 之阉憝捷镰距离可以蘩长。 从e p o n 的总体来看，这是一种优秀的宽带技术，集中当前众多网络技术 优点，同时克服了e t h e r n e t 的固有缺点，提供了强大的网管功耗，怒一静壤电 信级别的技术。 2 1 3e p o n 系统荚键拽术分褥 上 亍信道复用技本 上行的复用技术是e p o n 技术的核心，网前的研究结果，大多数方案都使用 d w d m + t d m a 复用的方法。虽然d w d m 的馒用是发展的趋势，但这主要取 决予光器件的发疆。目前的焦点是t d m a 的实现方法，即如何使用t d m a 的 方法使上行信道的带宽利用率、时延和时延抖动镰指标达到要求。上行带宽的 分瓣方法、o n u 发送窃口固定还蔻可交、最大静o n u 发送窗口应为多大、 o n u 发送窗口的间隔、以太网帧是否切割等问题都有待于研究和确定。 测距帮时延 偿技术 由于光纤信道时延较大，o n u 与o l t 之i a j 的距离将影响到上行信道的复 用，准确的测量各o n u 到达o l t 戆距褰并糖确调整o n u 的发送时延，则司 以减小o n u 发送窗口间的删隔，从而提商上行信道的利用率并减小时延，同 时，测距过程应充分考虑到整个e p o n 的配置漪况。例如系统在工作中加入 北京i 【f f f f 也人学坝f j 学位论文 璀十e p o n 的接入州删管技术驯究 新的o n u ，此时对它的测距不应对其它o n u 有太大的影响。 光器件 由于e p o n 上行信道是o n u 分时复用的，每个o n u 只能在指定的时问窗 口内发送数据，因此，e p o n 上行信道中的信号是突发信号，这要求在o n u 和 o l t 中使用支持突发信号的光器件。 突发信号的快速同步 由于o l t 接收到的信号为突发信号，o l t 必须能在很短的时间( 几个 b i t s ) 内实现相位的同步，进而接收数据。这一技术与a p o n 中使用的类似， 因此可以借鉴a p o n 的经验。 除此之外，下行信道安全性、如何实现q o s 、如何实现v l a n 和网管等也 是影响e p o n 应用前景的问题，必须加以考虑。 e p o n 目前尚处于商业开发的早期阶段，虽然a p o n 率先启动了一小部分市 场，但是业界更看好e p o n ，认为e p o n 比a p o n 更有可能成为未来网络普遍 采用的接入手段。因为对于企、事业用户来说，以太网技术一直是最流行的， 全球已有超过6 亿个以太网交换端口，目前已成为仅次于供电插口的第二大住 宅和办公室公用设施接口。采用以太网作为企、事业用户接入手段的主要原因 在于：已有大量的网络基础和经验知识；目前所有流行的操作系统和应用也都 是与以太网兼容的；初期投入成本和运营成本均较低、扩展性好、容易安装开 通以及高可靠性等。容量分为1 0 1 0 0 1 0 0 0 m b s3 级，可根据需要依照1 m b s 乃 至细到1 2 8 k b s 的带宽颗粒逐步提供所需的带宽，用户真正实现按需付费，而 且1 0 g b s 以太网系统也即将问世。也就是说，容量可以从1 0 m b s 一直扩展到 1 0 g b s 而不会影响诸如第三层路由和第四层到第七层智能，包括q o s 、高速缓 存、服务器负荷均衡、安全和基于策略的联网能力等。特别是千兆位以太网和 万兆位以太网技术直接与光技术结合后，由于省掉了中间的a t m 层和s d h 层，可以使总的投资成本减少3 0 ，而总的所有权成本降低4 0 。因而，从长 远的观点看，e p o n 最终会更有优势。 2 2t m n 的结构 电信管理网的基本概念是提供一个有组织的网络结构，以取得各种类型的操 作系统( o s s ，o p e r a t i n gs y s t e m s ) 之间，操作系统与电信设备之间的互连它 是采用商定的具有标准协议和信息的接口进行管理信息交换的体系结构提出 t m n 体系结构的目的是支撑电信网和电信业务的规划、配置、安装、操作及组 织。t m n 及电信网的总体关系如图2 2 所示。图中的操作系统( o s ) 代表实现 各种管理功能的处理系统，工作站代表实现人机界面的装置，数据通信网提供 管理系统与被管理网元之间的数据通信能力。 随着电信网的发展，同时各种新业务的不断引入，导致了电信网络设备的类 型不断增多。多厂商在电信市场上的竞争，多种设备的引入，使得整个电信网 r 趋复杂。尽管许多网络都有自己的网络管理系统，但这些网络管理系统一般 都是相互独立的。这些网络管理系统使用不同的体系结构，不同的管理语言和 操作接口。还有许多系统早在网络管理标准出台之前就已经存在了，而且它们 往往都是为了管理特定的网络单元，设备及专网而丌发的。总而言之，目前的 网络管理体系已经发展成为一个复杂的，难以仂调的网络管理体系。这种状况 导致了许多问题： 新业务的引入，尤其是需要不同网络支持的业务难以提供： 北京忡也人学坝j j 学位论立 基于e p o n 的接入删附管技术f 究 业务质量难以保证； 无法满足业务用户及业务提供者对业务及网络重新配置的需求； 难以适应多厂商环境； 网络管理费用激增。 为了解决以上这些问题，以适应电信网技术的飞速发展和名目繁多的电信新 业务的需要，i t u t 提出了电信网实行统一的综合维护管理的新手段一一电信 管理网( t m n ) 。t m n 是i t u - t 借鉴o s i 中有关系统管理的思想和技术，为管 理电信业务而定义的结构化网络体系机构。它使得网络管理系统与电信网在标 准的体系机构下，按照标准的接口和标准的信息格式交换管理信息，从而实现 网络管理功能。t m n 的基本思想之一就是使管理功能与电信功能分离。网络管 理者可以通过有限的几个管理节点管理电信网络中分布的电信设备。 图2 - 2t m n 与电信网的关系 由于t m n 提供了对电信网络和业务的操作、管理、维护和分配功能，满足 了来自电信设备供应商，业务提供者以及最终用户的多方面要求。同时，随着 标准化更加成熟，软件开发商也开发出一系列的支持t m n 标准的网管平台， 简化了使用。因而促进了t m n 在电信网络管理领域的流行和发展。 2 2 1t 州功能体系结构 t m n 的功能体系结构不包括物理细节，也不涉及通信单元和接口，而是从 逻辑上描述t m n 内部的功能分布，任意复杂的t m n 通过各种功能模块的有机 组合实现其管理目标。在t m n 的功能体系结构中引入一组标准的功能块 ( f c ，f u n c t i o nb l o c k ) 和有可能发生信息交换的参考点，功能块之问利用数据 通信功能( d c f ，d a t ac o m m u n i c a t i o nf u n c t i o n ) 来传递信息，并由参考点隔 丌。如图2 - 3 所示： 北京| l i i j 电人学坝l 学位论文皋于e p o n 的接入划州管技术研究 嚣2 - 3t m n 功熊决与参考点 t m n 憋基本功能坟包括下瑟五季申，期运行系统凌麓( o s f ，o p e r a t i n g s y s t e mf u n c t i o n ) 、协调功能( m f ，m e d i a t i o nf u n c t i o n ) 、网络单元功能 ( n e f ，n e t w o r ke l e m e n tf u n c t i o n ) 、q 适黧功能( q a f ，0 a d a p t e rf u n c t i o n ) 和工作站功能( w s f ，w o r k s t a t i o n f u n c t i o n ) 。 o s f 功能块处理与电信管理相关的信息，支持和控制电信管理功能的实现。 对应的管避分层又可分为事务篱理0 s f 、业务管琏o s f ，网络管理o s f 和丽元 管理o s f 。 中分功缝m f 分子o s f 与n e f ( 或q a f ) 之淘，起协谓裁中奔 蕾爝。它按 o s f 的要求，对来自n e f ( 或q a f ) 的信息进行适配、过滤和胍缩等处理。 0 a f 震寒垮郝些不具备标猴接v 1 鹣n e f 秘o s f 连接至t m n ，其任务楚进 行t m n 接口与非t m n 接口间的转换。 n e f 与t m n 避罩亍透信以倭受其鉴援或控测，它主要提供遭壤和支持功能。 w s f 为管理倍息的用户提供种解释t m n 信息的手段。其功能包括终端的 安全接入和注册、识别斧确认输入、格式化和确认输出等。 参考点确定了不同的管理功能块问的边羿。它实际上是表示两个管理功能块 之间进行信息交换的概念上的一个点。t m n 对内对外共提供五类不同的参考 点：霹：q 参考点，f 参考点，g 参考点，1 t l 参考点。萁中，最蓬要静是q 参考 点，它包括q 3 参考点和q x 参考点，q 3 参考点位于o s f 与n e f , o s f 与q a f ， 0 s f 与m f ，0 s f 与0 s f 之耀，x 参考点位于m f 与q a f ，m f 与n e 之 问。 在t m n 匏功能模块阍进行消息蛇传递时，需要用到d c f , d c f 不爆于t m n 的功能实体，但它是t m n 交换信息的手段，其主要作用是提供信息传送职 能，d c f 可以有选路、转接和互通功能，涉及o s i 参考模型的下三层功能，它 由d c n 支持。 t m n 功能模块又可细分为功能单元，每一功能模块都是由这些功能单元缀 合露成豹。功能单元包括： 实现t m n 镣理业务和管理功能的管理应用模块( m a f ，m a n a g e m e n t 北京| | 】| j i u 人学坝f j 学位论义皋十e p o n 的接入l 叫嘲链技术州究 a p p l i c a t i o nf u n c t i o n ) ； 提供安全访问业务的安全功能( s f ，s e c u t i r yf u n c t i o n ) ； 存储目录信息，提供分布式命名系统的目录系统功能( d s f ，d i r e c t o r y s y s t e m f u n c t i o n ) 提供命名访问的目录访问功能( d a f ，d i r e c t o r y a c c e s s f u n c t i o n ) 实现t m n 信息模型与人机界面消息相互转化的界面支撑功能( u i s f ，u s e r i n t e r f a c es u p p o r t i n g f u n c t i o n ) ； 提供工作站数据访问，操作等功能的工作站支撑功能( w s s f ，w o r k s t a t i o n s u p p o r t i n gf u n c t i o n ) ； 实现不同信息模型间转换的信息转换功能( i c f ，i n f o r m a t i o nc o n v e r t i n g f u n c t i o n ) ； 完成管理信息传输功能的管理通信功能( m c f ，m a n a g e m e n tc o m m u n i c a t i o n f u n c t i o n ) ： 2 2 2t 删物理体系结构 t m n 的物理体系结构确定为实现t m n 的功能所需要的各种物理配置的结 构，实现t m n 的功能根据需要，t m n 的功能结构可以灵活的组成不同的物理 结构，物理结构由物理实体组成，物理实体问为t m n 的标准接口。图2 - 4 所示 是t m n 物理体系结构的一个一般化例子。这种一般化的物理体系结构，使得 t m n 有能力在多厂商的环境下对任何数据通信和电信网络的运行、组织、维护 和提供( o a m & p ) 进行管理。 t m n 基本物理实体包括运行系统( o s ) ，工作站( w s ) ，q 适配器在 ( q a ) ，网元( n e ) 和数据通信网( d c n ) ，它们之间的接口分别为0 3 接口， f 接口和x 接口。 图2 4t m n 通用的物理结构图 o s 主要完成o s f 功能，同时也可完成q a f 功能和w s f 功能 w s 是完成w s f 功能的系统，即完成t m n 信息模型与人机界面表示形式之 问转换的系统 q a 是连接非t m n 网元和t m n 操作系统之间的设备，完成q a f 功能 n e 出电信设备和一些支撑设备组成，主要完成n e f 功能，也可根据需要完 成t m n 中的其它功能，如q a f , 0 s f 和w s f 等。 d c n 是t m n 中完成d c f 功能的通信网，可以由不同类型的子网( 如公用 电话网、公用数字数据网d d n 、公用分组数据网x 2 5 、专用线、i s d n 、 w a n 、l a n 、或s d hd c c 等) 互连而成。d c n 为t m n 的物理实体l 瑚通信提 供传输媒质，t m n 物理实体问的信息交换要用到o s i 参考模型的全部7 层功 能，而d c n 只需提供o s i 参考模型的下三层功能，不需要提供4 到7 层功 能。 当功能模块在不同的物理实体间实现时，功能模块之间的功能参考点由物理 实体之间的相应物理接口替代，如q 3 接口在q 参考点实现，f 接口在f 参考点 实现，x 接口在x 参考点实现。若功能模块在个物理实体重实现时，功能模 块之间的功能参考点可以不转化为物理接口。 2 2 3t m n 信息体系结构 2 2 3 1 管理层次模型 电信网络的种类很多，电信网络的管理非常复杂，对某类电信设备( 如交换 机，交叉连接设备d x c 等) 的管理已经显示了其复杂性，若对整个电信网，甚 至只是对某个本地网做到综合管理都将是一项非常艰巨和非常复杂的任务。 t m n 管理分层的概念就为最终实现综合管理提供一个分步骤的、循序渐进的实 现方法。t m n 把管理功能需求分解为不同的层次，每层相对独立，都有各自的 o s f 完成特定的管理功能，层与层之间由q 参考点分隔。在t m n 建设初期可 以只完成低层的管理功能，以后逐步完善高层的管理功能，最终实现管理的综 合。 t m n 的管理层次分为五层，从低到高依次为：网元层( n e l ，n e t w o r k e l e m e n tl a y e r ) ，网元管理层( e m l ，e l e m e n tm a n a g e m e n tl a y e r ) ，网络管理层 ( n m l ，n e t w o r k m a n a g e m e n tl a y e r ) ，业务管理层( s m l ，s e r v i c e m a n a g e m e n tl a y e r ) 和事务管理层( b m l ，b u s i n e s sm a n a g e m e n tl a y e r ) 。其中 网元层属于被管理层，其它四层属于管理层。 网元管理层对网元进行管理，主要功能包括： ( 1 ) 控制利协调一个或多个网元 ( 2 ) 与网络管理层进行交互 ( 3 ) 维护涉及网元的统计数据、记录和其它有关的数据 网络管理层从全网的角度对管理域内的网络进行管理，包括： ( 1 1 从全网的角度控制和协凋本管理域 = | 的所有网元； ( 2 ) 根据向州户提供业务的要求对网络能力进行支配，终l l 或修改； f 3 1 维护网络性能，并与上面的业务管理层进行交互 业务管理层主要处理有关业务的事项，它较少涉及网络的物理特性，而着蕈 于网络所提供的逻辑业务功能。主要包括： 北京邮i u 大学钡l 学位论文幕十e p o n 的接入l 叫刚管技术圳究 ( 1 1 为所有业务事项提供与_ 【_ j 户的基本联系点； f 2 1 与业务提供者、r 面的网络管理层利上面的事务管理层进行交互； ( 3 ) 维护与业务有关的统计数据，处理业务之间的交互。 事务管理层负责网络的高层决策，包括指定计费政策，设定目标任务等。 t m n 管理层次体系结构如图2 5 所示： 事务 管理层 业务 管理层 网络 管理层 网元 管理层 网元层 2 2 3 2 管理信息模型 l w s f l l o s f lll 吵 o s f m f hw s f q x ( c m , m 了 l q a fn e f 系统侧环境 客户侧环境 图2 5t m n 管理层次体系结构 在不同管理层之间或相同层的对等实体之间传送的管理信息是由管理信息模 型来描述的。信息模型的建模是基于面向对象技术的，即把被管理的物理的或 逻辑的资源抽象为管理对象( m a n a g e do b j e c t ，简称m o ) ，管理对象是管理信息 模型的基本单位。m o 的描述采用面向对象的方法，它具有面向对象的方法所 具有的特点：抽象、封装与可重用。m o 是从管理的角度对可管理的实际资源 的一种抽象，它来源于实际资源，但又独立于实际资源。它把资源的具体实现 封装起来，只把管理者可管理的方面留在边界，管理者对资源的管理是通过与 m o 的边界信息交换信息而实现的。 如何把实际被管理的物理的或逻辑的资源抽象为管理对象是t m n 的一项关 键技术，管理对象由以下方面所定义： ( 1 ) 在管理边界可见的对象的属性； ( 2 ) 对管理对象施加的操作： f 3 ) 管理对象对管理操作或其它情况所作山的响应或表现山的行为： f 4 1 管理对象发山的通戋等。 珠十e p o n 的接入叫管技术究 2 2 3 3 管理组织模型 管理组织模型用于描述管理任务的分配，它规定了t m n 的结构，以及管理 层内或管理层间的t m n 功能。它主要描述了管理应用进程担任的角色一一或 是管理者( m a n a g e r ) 或是代理者( a g e n t ) ，以及管理者和代理者之间的相互关 系。管理者的任务是发送管理命令并接受代理者发来的通知；代理者的任务是 直接管理有关的管理对象，响应管理者发来的管理命令并向管理者发出通知。 图2 - 6 描述了管理者、代理者和管理对象间的基本关系。 被管理系统 m i b i 篙眨掣 。 代理者 斗厶 、 丽。 oo 被管理对象 图2 - 6管理者、代理者和对象之间的关系 北京| | | | i l u 人学f 北i 学位论文 3 1 e p o n 网管研究基本思想 第三章e p o n 网管研究 e p o n 接入网网管的建设应当是基于t m n 的，因为t m n 的思想是：在丌 放的环境中，采用标准的管理协议来传送标准的管理信息，这一基本思想可以 保证网管的高适应性和可持续性建设要求。 在t m n 中，对管理系统与被管系统之间传送的管理信息进行了标准化，只 要各厂商生产的e p o n 接入网设备都提供标准的接口，不论其具体实现方法如 何，也不论其组网方式如何，不同厂商的接入网资源都可以被集中管理，统一 调度，而不是各自为政，互不相通。 在t m n 中，把不同网络中的公共资源抽象为公共管理信息，无论对什么类 型的网络进行管理，这部分管理信息都是通用的，具有很高的软件重用性。对 某一具体的网络资源也同样，如对于接入网，t m n 抽象出符合接入网特点的信 息模型，由于抽象出的信息模型是独立于具体的实现方式的，厂商可以不断采 用新科技对设备进行革新，以求得更高的性能，更低的费用，但与管理系统之 间传送的管理信息是保持不变的，这样在一定的时期内，管理系统可以以不变 应接入设备的万变。随着技术的不断发展，当出现了新的接入技术，目前定义 的信息模型已不能满足管理需求时，可以增加新的管理信息模型，而原有的信 息模型依然发挥作用，从这一点来说，t m n 在软件的重用性方面具有很高的优 越性，因此在t m n 建成后，会大大降低网管的成本，提高效率，取得明显的 经济效益。 基于t m n 技术来建设我国的各种网管系统是我国网管建设的主要技术路 线。在接入网网管的建设中，由于接入网本身的技术特点，要求网管系统具有 良好的适应性和可持续性，而t m n 切实保证了接入网网管建设的平滑过渡和 可持续性发展。 3 2 统一建模语言( 1 b t l ) 用例模型 统一建模语言( u m l ，u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 是面向对象系统开发领 域的有力工具。u m l 是一种可视化的建模语言，它让系统构造者用标准的、易 于理解的方式建立起系统蓝图，并且提供了不同人之间有效的共享和交流设计 结果的机制。u m l 提供了各种图，包括类图、对象图、用例图、状态图、顺序 图、活动图、协作图、构件图、部署图，利用这些图可以从多个角度展示一个 系统。其中，用例图能够清楚的表现系统的预期行为，在e p o n 系统的系统功 能和接口功能分析中，将采用用例图来表示。 用例是从用户的的观点对系统行为的一个描述。用例是由参与者发起，参与 者( 也许是发起者，但不必须) 能够从用例的执行中获得有价值的事物。用例 用一个椭圆形表示，直立人形图标表示参与者。用例的发起参与者在用例图的 左侧，接受参与者在用例图的右侧。参与者的名字放在参与者图标的下方，用 例的名字可以放在椭圆形罩面也可以放在椭圆形下面。关联线连接参与者和用 例，并且表示参与者与用例之问有通信关系。 参与者、用例和互连线共同组成了用例模型( u s ec a s em o d e l ) 。图3 1 晚明 了这些符号。 北京帅u 人学坝 学位论义 产 夕艮 f 用例、卜_ 参与者 图3 1 用例模型 参与者 用例之间可以以几种形式相互关联，包含( i n c l u d i n g ) ，即在一个用例中重 用另一个用例中的步骤；扩展( e x t e n d i n g ) ，允许对己有用例增加步骤创建一个 新的用例；泛化( g e n e r a l i z a t i o n ) ，是指一个用例继承了另一个用例；分组 ( g r o u p i n g ) 是一组用例的简单组织方式 用例的主要关系包含关系用带箭头虚线来表示，箭头指向被包含类，虚线上 标注“ ”。如图3 - 2 表示用例1 包含用例2 和用例3 ： 图3 - 2 用例包含关系 用例的其它关系及u m l 相关内容请参考参考资料2 3j 。 3 3e p o n 网管系统管理功能 基于t m n 的基本原理，e p o n 网管系统的功能包括拓扑、配置、故障、性 能、业务和系统支持管理等功能。其用例图如图3 - 3 所示： 一一 l 沁 一雠 一 量 。一 一屿 蛳弋 一、 “协 一 徽 寨。，一 ( ， 妒 ) 牲 ， 曲 一咋，q 一流 。一一撤n 卜一蔷 印)理 北京i i l l i b 大学硕卜学位论文拱于e p o n 的接入m 刚管技术研究 图3 - 3e p o n 网管系统功能用例图 e p o n 网络管理系统满足t m n 网管系统配置管理、性能管理、故障管理、 安全管理以及用户管理的基本管理功能，简介如下： 配置管理：配置管理功能包括e p o n 网络初次运行的初始配置管理( 网络指 配) 和网络正常运行时的工作配置管理( 配置控制) ，涉及物理设备配置管理、 软件配置管理、配置数据同步以及配置数据统计与打印。 性能管理：性能管理功能对系统性能进行监测，对性能数据进行分析、诊断 及控制，以保证网络的业务质量。 故障管理：故障管理功能提供故障监测，故障上报，保护切换以及故障定位 与恢复，并提供故障信息存储和查询。 安全管理：安全管理功能通过访问控制策略、鉴权机制等方法来保证管理应 用程序和管理信息不被非法访问和破坏。 系统支持管理：系统支持管理功能支持用户、用户组管理，日志管理，系统 权限管理，数据备份与恢复管理。 业务管理：提供o l t 、o n u 的测试管理，v l a n 业务管理以及相关的端口 管理。 此外，为满足用户需要，还需要相应增加图形字符用户界面，拓扑管理功 能等。 3 3 1 拓扑管理 拓扑管