（通信与信息系统专业论文）基于tr069协议的femtocell网管设计与实现.pdf

j 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的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。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学 或其他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了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：至塾盘 日期： 兰左：兰：z 。 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅 和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印 或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密 论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：篷盎， 日期： 兰丝：兰：z 导师签名：别溅日期：兰! ! ：三：生 一 基于t r - 0 6 9 协议的f e m t o c e l l 网管设计与实现 摘要 随着无线蜂窝技术的不断发展，移动数据业务占业务总量的比 率越来越高。随着3 g 技术的实用化，用户对带宽需求的不断增长困 扰着运营商。用户对数据业务需求量的增加，促使了在蜂窝技术网 络方面新技术的出现，作为蜂窝技术重要补充的家庭基站技术，逐 渐成为解决这一问题的有效方案。 f e m t o c e l l 技术( h o m en o d eb ) 可以极大的改善室内信号质量， 部署高数据业务，降低网络投资，提供更好的移动固定网络融合。 与传统蜂窝网络管理需求相比，f e m t o c e l l 技术方案的提出，对网管 方面有其独特的需求，要求具有网络自动配置、自动优化查询、故 障定位处理修复等功能。 在家庭基站迅速进行标准化时，f e m t o c e l l 网管方面的标准制定 也在迅速进行。本文以f e m t o c e l l 标准化为背景，以t r - 0 6 9 协议为 基础，设计基于远程网络管理协议的f e m t o c e l l 网管模块。 首先，本文概述了论文的研究背景，对f e m t o c e l l 标准化工作进 行了跟踪，对网管涉及到的t r 0 6 9 协议进行了具体介绍分析。以及 网管自配置、自管理需求部分进行了研究。 其次，在给出了f e m t o c e l l 网管软件模块总体设计，以及各个模 块具体需要解决的问题。在遵从t r 0 6 9 协议规范的基础上，采用了 开源软件g s o a p 完成协议栈实现，并在分析o s i 网管方面的五部分 需求的基础上，对f e m t o c e l l 网管需求流程进行了分析，实现了网管 模块的设计与实现。 再次，对搭建模块自动化测试平台进行了简要介绍，给出了设 计思路及实现办法。设计了一种自动化测试方案，给出了测试平台 开发主要关键过程，充分满足了f e m t o c e l l 网管模块的开发、测试需 求。 最后，对全文进行了总结，指出了本文的研究工作及意义，并 对未来的工作方向提出了展望。 关键词 f e m t o c e l l h o m en o d eb t r 一0 6 9 自动化测试 o a m s o a p i i j1ijr j i t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n o fn e t w o r k m a n a g e m e n tm o d u l eo f f e m t o c e l l b a e s e do nt r - 0 6 9 a b s t r a c t w i t ht h eo o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to fw i r e l e s sc e l l u l a rt e c h n o l o g y , m o b i l ed a t a s e r v i c e sb e c ：r m em o r ea n dm o r ei m p o r t a n tp a r to ft h eb u s i n e s s w i t h3 mg e n e r a t i o n m o b i l ec o m m u n i c a t i o nc o m m e r c i a l i z a t i o n , u s e rd e m a n d sf o rb a n d w i d t hg r o w m g , w h i c hp r o m o t e st h ee r a e r g e n c eo fn e wt e c h n o l o g i e s ，b e c a m eap r o b l e mo f o p e r a t o r s t h a ti sw h yf e m t o c e l lp r o p o s e dt os o l v et h i sp r o b l e m f e l t o c e l l ( a l s oh o m en o d eb ) c a ng r e a t l yi m p r o v et h ei n d o o rs i g n a lq u a l i t y , s p e e du pt h ed e p l o y m e n t ，r e d u c e t h ei n v e s t m e n t ，p r o v i d eab e t t e r 做e d - m o b i l e c o n v e r g e n c e c o m p a r e dt o t h em a n a g e m e n tn e e d so ft r a d i t i o n a lc e l l u l a rn e t w o r k s f e l l l t o c e l lt e c h n o l o g yh a su n i q u ed e m a n d s ， f o re x a m p l e ，r e q m r e s an e m o r k a u t o c o n f i g u r a t i o n ，a u t o - o p t i m i z e ，f a u l tl o c a t i o n ，a n dr e c o v e r y f u n c t i o n s s t a n d 莉i z t i o no ft h eh o m en o d eb i si np r o g r e s s ，a l s oi st h em a n a g e m e n t a s p e c t so ff e m t o c e l l t h i st h e s i sw i l l f o c u so nt h en e t w o r km a n a g e m e n to ft h e f 锄t o c e l lt e d m o l o 鼢a n dd e s i g n sf e m t o c e uo a m m o d u l eb a s e do nc w m pp r o t o c o l ， i nt h eb a c k g r o u n do ff e m t o c e l ls t a n d a r d i z a t i o n t h es t r u c t u r eo ft h ep a p e ri sa sf o l l o w s ： i i lt h eb e 西i m i n go ft h i st h e s i sd e s c r i b e sa no v e r v i e wo f t h ef e m t o c e l lt e c h n o l o g y a i l dw h vf e m t o c e l la sw e l la s t h em a i nw o r ka n d s t r u c t u r e a n dt r a c k e dt h e s t a n d a r d i z a t i o no ff e m t o c e l l ，g i v e sa na n a l y s i so f t r - 0 6 9i nd e t a i l s a n dt h er e s e a r c h o ft h en e t w o r km a n a g e m e n ta n ds e l f - o r g a n i z i n gd e m a n d s i nt h en e x ts e c t i o n s ，b a s e do nt r 一0 6 9p r o t o c o l ，t h i s t h e s i si m p l e m e n t st h e p r o t o c 0 1s t a c ku s i n go p e n - s o u r c es o f t w a r eg s o a p , a c c o r d i n g t ot h ef i v ep a r t so ft h e o s in e t w o r km a n a g e m e n td e m a n d s ，a n a l y s e dt h ef e m t o c e uo a m p r o c e s s e sd e m a n d s ， a n da c h i e v e dt h eg o a lo fd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f n e t w o r km a n a g e m e n tm o d u l e f u r t h e 彻o r e ，p r o p o s e da na u t o m a t e dt e s t i n gs c h e m e ，a n dd e v e l o p e dt h e t e s t i i i p l a t f o r m ，f u l f i l l e dt h ed e m a n d so fd e v e l o p m e n ta n dt e s t f o rf e m t o c e l ln e t w o r k m a n a g e m e n t f i n a l l y ，p o i n t so u tr e s e a r c hc o n t r i b u t i o na n ds i g n i f i c a n c e s ，c o n c l u s i o n sa n d f u t u r ew o r ka r es u m m a r i z e d a n d k e yw o r d s ：f e m t o c e l l h o m en o d eb i v t r 0 6 9 a u t o m a t i o nt e s t o a m s o a p _，p 第一章 1 1 1 2 第二章 2 1 2 2 2 3 第三章 3 1 3 2 3 3 第四章 4 1 4 2 4 3 4 4 目录 绪论 l 论文背景1 1 1 1论文的研究背景l 1 1 2f e m t o c e u 技术的理论基础2 1 1 3缩小蜂窝方案比较与挑战。3 1 1 4论文的主要工作4 本论文结构安排4 f e m t o c e l l 简介及t i 6 9 网管协议5 f e m t o c e l l 技术简介5 2 1 1 f e m t o c e l l 标准化工作5 2 1 2f e m t o c e l l 协议栈简介7 2 1 3 f e m t o c e l l 硬件参考平台9 s n m p 与用户设备广域网管理协议( c w m p ) 9 2 2 1网络管理功能分类及s n m p 简介1 0 2 2 2 t r - 0 6 9 简介。l2 本章小结1 4 f e m t o c e l l 网管软件需求分析15 t i 己加6 9 需求分析。1 5 3 1 1 a c s 网关发现过程l5 3 1 2会话过程1 5 3 1 3 t r - 0 6 9 协议中r p c 方法定义18 3 1 4f e m t o c e l l 数据维护需求1 9 f e m t o c e l l 管理需求分析2 0 3 2 1f e m t o c e l l 网络管理逻辑图2 l 3 2 2h n b g w 发现方法流程2 2 3 2 3h n b 认证注册流程2 4 3 2 4h n b 配置过程2 6 本章小结2 8 网管模块设计与实现。2 9 网管模块架构2 9 参数配置子模块3 0 4 2 1 f e m t o c e l l 网管参数d a t am o d e l 3 0 4 2 2 配置文件设计3 1 4 2 3数据结构设计3 2 s o a p 处理及传输模块3 3 4 3 1 g s o a p 开发结构3 4 4 3 2 s o a p 接口函数3 5 r p c 处理模块3 5 4 4 1 c p e 端r p c 消息实现一3 5 v 4 4 2 a c s 端r p c 消息实现3 7 4 5 主控模块3 7 4 5 1 主要进程事件设计3 7 4 5 2 初始化阶段3 8 4 5 3t r - 0 6 9 协议控制部分3 9 4 6 本章小结。4 0 第五章网管模块测试4 l 5 1 软件测试概述4 l 5 1 1模块测试概念4 l 5 1 2 自动化测试方法4 2 5 2 自动化模块测试框架设计4 2 5 2 1测试通信包格式4 4 5 2 2 测试控制端设计4 5 5 2 - 3被测端设计4 6 5 3 测试结果4 7 5 4 本章小结4 9 第六章总结与展望5 0 参考文献5 1 致谢5 3 作者攻读硕士学位期间发表的学术论文目录5 4 v i 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 随着移动通信技术的发展，移动数据业务占业务总量的比率越来越高。目 前第三代移动通信系统( 3 g ) 已进入商用阶段，未来通信技术的发展将选择l t e ( l o n gt e r me v o l u t i o n ) 将3 g 向第四代移动通信系统演进，以满足数据业务需 求的持续增长。另一方面，快速增长的数据业务需求，据统计有7 0 的数据业 务发生在室内，正是为了解决部署高速数据业务的室内覆盖问题，业界提出了 f e m t o c e l l 技术，也称为h o m en o d eb 。本文将围绕f e m t o c e l l 技术标准及网管相 关内容为背景进行研究。 1 1 论文背景 1 1 1论文的研究背景 移动通信技术的不断进步以及人们对与高速数据传输的需求日益增加，随 着蜂窝移动技术的不断进步，视频、多媒体和宽带数据业务正逐渐融合至同一 移动网络中，这都为下一代的移动通信网络发展提供了新的要求。这些业务比 传统的语音业务需要更高的传输带宽和更快的传输速率，人们对数据业务速率 的更高要求，客观上也促使新的技术传输标准的产生。比如w i m a x ( 8 0 2 1 6 系 列) ，3 g p p 的h s p a ( h i g hs p e e dp a c k e t a c c e s s ) 和l t e ，3 g p p 2 的e v d o 技术， 另一方面，虽然3 g 相比于2 g 在传输速率上有很大的提升，但因为它工作在 2 g h z 频段，其无线传播特性特别是建筑物内部覆盖特性，比工作在9 0 0 m h z 、 8 0 0 m h z 的g s m 、i s 9 5 系统要差，网络部署后，原来2 g 系统中室外基站可以 覆盖到的很多室内区域将成为盲区。另一方面，因为3 g 采用了c d m a 技术， 小区具有呼吸效应，一旦业务量较多，就会造成宏蜂窝小区覆盖范围的降低， 导致已覆盖室内服务质量的下降。为了解决这些问题，以及提高室内覆盖范围 和服务质量，人们提出了一种新的技术模式f e m t o c e u 技术。 f e m t o c e l l ( 毫微微蜂窝基站) 技术是一种扩展移动通信室内覆盖的解决方案， 传统蜂窝网络扩容或增大室内覆盖时，多采取分布天线或微蜂窝的方式。与传 统的解决方式相比，f e m t o c e l l 技术是一种近距离、低功耗的无线接入技术。 f e m t o c e l l 技术通过以太网连接到现有c a b l e 或者a d s lm o d e m ，来实现核心网 l 北京邮电大学硕： ：研究生学位论文第一章 绪论 回程接入，来减轻宏蜂窝整体负载，增强室内覆盖，使用户获得更好的室内通 话效果和高速数据业务的支持。 f e m t o c e l l 技术一经提出就受到众多运营商的关注与推动，因为此项技术有 利于保护运营商在固定宽带网络的投资，可以在现在进行3 g 网络建设中快速解 决室内深度覆盖难题。由此，主要移动网络的标准化组织( 如3 g p p 、3 g p p 2 ) 也投入了大量的力量进行标准化的工作。2 0 0 7 年7 月，f e m t o c e l l 论坛成立，是 推进f e m t o c e l l 产业化的重要组织，主要成员包括了爱立信、华为、阿尔卡特朗 讯、中兴、北电等设备商，也包括a t & t 、t - m o b i l e 、b t 等运营商。在2 0 0 8 年 年初，f e m t o c e l l 论坛开始讨论f e m t o c e l l 的架构问题，当时有1 5 种不同的版本。 最后，在2 0 0 8 年的3 月，形成了一个里程碑式的标准诞生，f e m t o c e l l 技术的系 列标准也就此形成，本文的工作主要也就是基于这一系列标准进行。 1 1 2f e m t o c e l l 技术的理论基础 历史上看，无线通信系统容量的增长无疑是爆炸性、持续性的，a r r a y c o m m 的m a r t i nc o o p e r 曾说过【l 】：“在过去的1 0 4 年里，无线容量每3 0 个月就要增加 一倍。”从1 9 5 7 年以来带宽增长了大约百万倍，技术人员应用了多种技术更新， 其中，通过拓展频谱大约有2 5 倍的增益，5 倍的增益是从细分频谱得来的，5 倍的增益是从设计更好的调制方式，还有将近1 6 0 0 倍的增益是从缩小蜂窝和直 接减少无线传输距离得来的( 可以有更大的复用制式) 。 f e m t o c e l l 技术对于提升容量的潜力可以从香农公式推导出来，c - - b 1 0 9 2 1 + s n 。b ，即在连续信道信道容量c 受两个因素限制，一个是信道带宽 b ，另外一个就是s i n r ( 信号与干扰和噪声比) 。s i n r 是发射源发射功率、传 播中路径损耗、及阴影效应造成的衰落三者的函数【2 1 。而提高s i n r 的主要办法 就是降低路径损耗，路径损耗的公式为a d - a , 其中a 为固定损耗，d 为发射机与 接收机的距离，a 代表路径损耗因子。降低路径损耗的关键就在于通过减小通信 距离d 和0 【来降低传输损耗。其中a 是很难改变的，减少通信距离d 就是目前 可行的方案。于此同时，由于减小了通信距离，额外的可以利用空间复用技术 来获得额外的提升总体容量的效果。 在无线通信系统中，增加通信系统容量的方法，最直接的就是使发射机和 接受机距离更近，这种办法可以提高链路通信质量和空间的复用率，具体的办 法就是缩小蜂窝规模。 2 北京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 1 1 3缩小蜂窝方案比较与挑战 下图是可以使网络蜂窝缩小的几种方案： 分布式天线微蜂窝宏基站 图1 - 1 蜂窝缩小方法 f e m t o c e l l 方案：通过在室内布设f e m t o c e l l 终端，利用固网回程( d s l 、c a b l e 等) 。需要有满足q o s 的回程链路，能够承载相关业务，不需要运营商对现有网 络进行改造，只需对相关管理功能进行更新。 分布式天线方案：通过光纤拉远或者独立天线单元来实现。运营商需要建 设独立的分布式天线单元和相应的回程拉远设施，网管方面不需要进行大的改 动和升级。 微蜂窝基站：通过增加基站数量来减少每个蜂窝的覆盖距离。完全是在覆 盖不足区域进行补点，不涉及网络架构的改变。 表1 - 1 三种网络结构的比较 运营商投入优点缺点 f e m t o c e l1 花费少( 固网回程) ， 周围宏蜂窝的干扰问题，回 f e m t o c e l l空间复用充分，减少 终端程链路可靠性问题 宏基站负载 天线单元、可改善覆盖质量，复没有解决室内覆盖问题，回 分布式天线 回程光纤用增益利用 程设备的投资大 增大整个系统容量，安装和维护工作量大，室内 微蜂窝基站布设新基站 完全受运营商控制覆盖问题没解决 由此可见，对于运营商来说，利用f e m t o c e l l 技术对于现有网络覆盖的提升 是很有帮助的。与此同时，利用f e m t o c e l l 技术解决室内覆盖问题，由于终端是 在每个用户的家中，不在运营商的机房里面，所以涉及到的网络管理问题，就 需要有能够进行远程管理功能的网管协议，以及相关的标准己达到标准化、产 业化的目的。 3 北京邮电大学硕十研究生学位沦文第+ 。章绪论 1 1 4论文的主要工作 基于上述f e m t o c e l l 技术背景介绍和需要关注的网络管理问题。本文将跟踪 f e m t o c e l l 技术的标准化工作，和网络管理部分的标准和技术研究作为需求，来 实现f e m t o c e u 技术网管部分的设计与实现。主要工作如下： ( 1 ) 结合f e m t o c e l l 最新标准和相关标准化组织的建议内容，研究适合 f e m t o c e l l 技术的网管体系和需求，特别是基于t r - 0 6 9 协议的远程网络管理方法 需求，以及电信通信中网络管理的相应需求。 ( 2 ) 分解各个需求项，进行总体模块设计和具体的子模块的设计与实现。 ( 3 ) 基于上部分的设计结构，实现网络管理的功能，并对相应的模块测试 部分提出解决办法，实现自动化测试流程。 1 2 本论文结构安排 本论文以f e m t o c e l l 技术为研究背景，紧密跟踪标准化工作，分析了f e m t o c e l l 技术网络管理部分的技术需求，研究和实现了f e m t o c e l l 技术网管模块的开发工 作。工作内容包括f e m t o c e l l 技术网管标准的分析、自配置和自管理流程的分析、 t r - 0 6 9 管理协议的分析、t r 1 9 6 数据模型的分析、网管模块的设计与实现、自 动化测试的简单实现和验证工作。 本论文的结构安排如下： 第一章“绪论 ，概述了本论文的选题背景；列举f e m t o c e l l 技术的前景 和主要遇到的网络管理问题；说明了本论文所完成的主要工作。 第二章“f e m t o c e l l 简介及t r - 0 6 9 网管协议”，首先介绍了f e m t o c e l l 标准 化工作和协议栈相关介绍，对t r 0 6 9 协议进行了介绍，简要介绍f e m t o c e l l 硬 件平台。 第四章“f e m t o c e l l 网管软件需求分析 ，本章分为两个大方面对f e m t o c e l l 网管软件需求进行了详细的分析，总结了具体需要实现的几个重要流程。 第五章“网管模块设计与实现”，采用总分结构对网管软件提出了设计， 以及详细介绍了各个子模块的设计与实现。 第六章“网管模块测试 ，本章提出了一种自动化测试的架构，并进行了 设计实现。利用提出的测试架构对模块进行了测试。 第六章“总结与展望 ，对本文所作工作做了总结，对研究工作做后续展 望。 4 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章f e m t o c e l l 简介及t r - 0 6 9 网管协议 第二章f e m t o c e l l 简介及t r - 0 6 9 网管协议 本章首先对f e m t o c e l l 技术进行简要介绍，包括网络架构，标准化跟踪，以 及f e m t o c e l l 硬件架构基础。另外对于网管部分涉及到的t r - 0 6 9 协议进行介绍， 相对于传统的s n m p 网络管理协议来说，t r - 0 6 9 协议所具有的优势及在远程管 理中涉及到的特殊问题。 2 1f e m t o c e l i 技术简介 f e m t o c e l l 又称毫微微蜂窝基站或家庭基站( 3 g p p 称为h n b ) ，是近年来根 据3 g 发展和移动宽带化趋势推出的超小型、低功率的室内无线接入基站。f e m t o 论坛给出的f e m t o c e l l 定义是：“低功率无线接入点设备，工作在授权频段，利 用已有的d s l 或者线缆宽带连接到运营商的标准移动网中，提供相应服务的室 内设备。 f e m t o e e l l 由专用网关实现从p 网到移动核心电信网的连接。其作用 可作为蜂窝网在室内覆盖的补充，为用户提供电信级语音及数据服务。 2 1 1 f e m t o c e l l 标准化工作 整个f e m t o c e l l 技术标准化工作进行的速度是相当快的。在2 0 0 7 年末到2 0 0 8 年初，f e m t o c e l l 技术逐渐进入业界的视线，由于运营商3 g 大规模建设的需求， 对于在热点地区通过f e m t o c e l l 技术覆盖提上了日程。这个市场的因素，推动着 3 g p p 标准化组织进行标准化的制定工作。另一方面，原数字用户论坛( d s l f o r u m ，现在改名为宽带论坛b b f ) 于2 0 0 4 年制定的面向终端设备的网管协 议t r - 0 6 9 协议，即c p e 广域网管理协议【3 】，也涉及到了相关管理部分实现的问 题。所以，有必要对两个标准组织使用的术语进行对比： 5 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章f e m t o l l 简介及t r - 0 6 9 网管协议 表2 - i 标准组织对f e m t o c e u 技术术语对比【4 】 3 g p p b b f 论坛定义 c p e 设各，实现小规模的 h n b ( h o m e f e m t o c e l1 n o d e b 功能，通过空口提供 n o d e b ) 服务，与i u h 口相连 h n b _ g w ( h o m e网元设备，i u h 口终点，实 n o d e b f a p g a t e w a y现l t n b 的聚合功能点，与核 g a t e w a y ) 心网相连。 删s ( h o m e 实现网络管理功能，t r - 0 6 9 n o d e b a c s ( a u t o - c o n f i g u r a t i o n 协议终点，远程终端管理协 m a n a g e m e n t s e r v e r ) 议实现部分 s y s t e m ) 在2 0 0 8 年初，由众多运营商、设备商参与的b b f 论坛开始讨论确定f c m t o 的架构问题。在2 0 0 8 年3 月，3 g p p 联合宽带论坛发布了第一个f e m t o c e l l 标准 ( h n b ) ，也确定了f e m t o c e l l 的一般网络构梨5 】。即在现有i u 口基础上，增加 i u h 口来实现f e m t o c e l l 的接入。 量u 工 h n b 、 s c c 嘶l y h n b g w g a t e w a y 图2 - 13 g p p 定义i u h 参考点位置及f e m t o c e l l 网络位置嘲 图中所示h n b 即是f e m t o c e l l ，通过i u h 接口与h n b 网关相连，网关通过 i u 口连入运营商网络中。其中，各个网元介绍如下： h m s ( h n bm a n a g e m e n ts y s t e m ) ：h n b 管理系统，基于t r 一0 6 9 协议家族 实现，实现h n b 网关发现功能，向h n b 提供配置数据。 s e c u r i t yg a t e w a y ：安全网关，口安全隧道终结点，t r - 0 6 9 协议支撑部分， 提供h m s 与h n b g w 的连接。 hnbg a t e w a y ：i u h 接i i l 终结参考点，通过i ui = 1 连接到运营商的核心网，为 h n b 提供服务。 h n b f e m t o c e l l 终端节点，c p e 设备，提供与u e 的接口( u u 口) ，通过i u h 口提供类r n c 的服务连接。支持相应r n c 服务和相关注册功能。 6 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章f e m t o c e l l 简介及t r - 0 6 9 网管协议 具体的网络实物图如下所示： 一够! i 。一；j p s 一。| 1 j t ； ：? 偬瓷；辑 f e m t o c e l l 移习 s g s ng g s n 。 ，。 图2 - 2f e m t o e e u 网络实际位置示意图 图中f e m t o c e l l 即是3 g p p 标准中h n b 实体，通过f e m t o g w 实现到核心 网的回程，实现i u p s 、1 1 1 c s 协议接口功能。 2 1 2f e m t o c e h 协议栈简介 3 g p p 标准化组制定的i i i i l 接口在u t r a n 中的位置如下忉： u t r a n i _ _ _ _ _ _ _ - - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - 一 l u hi n t e r f ac e 夕c固ore n e t w o r “ b c d o m a i n l ui n t e r f a c e 图2 3i 。h 口和i u 口架构图 在u t r a n 接入网的位置，利用i u h 口使多个h n b 与h n b 网关相连，最后 通过常用的i u 口连接到核心网的不同域当中【8 1 ，具体的各个协议栈情况如下： 7 =：嚣涉簪瞻嚎n婶 。；i；：小；：忆：令r：】|li ， 、 。；i；一一i 虿册一 i-：#i西嚣 蜃器 北京邮电大学硕十研究生学位论文第二章f e m t o c c l l 简介及t r - 0 6 9 网管协议 ：厂、 r p a y l o a a p a y l o a d l i r t p r t p i r l c r l c u d p i u d p i p l p l m a c i m a c l 21 2 ii d 1p f l l y i i i m s c ：lf e m t o c e l l ： u e i 小c s u u 图2 _ 4 用户面l , - c s 协议栈示意图 a p p l i c a t i o n 厂1 、 e gi p ，p p p e gi p p p pi 上 l g t r u i g t p - ug t b ug t p - u p d c p 。 p d c p - - t - - u d p r l c 。 r l c u d pu o pu d p i l p 1 l pl p i p om a c m a c l 2l 21 21 _ 2 “山 ，h y i i i g g s ns g s n ：lf e m t o c e l l u e 图2 - 5 用户面i 。p s 协议栈示意图 厂1 、 g m m ，s m g m m ，s m ，s m s r a n a p r a n a p r r c r r c s c c p s c c p m 3 u a m 3 u a r l cr l c s c t p s c t p i p i p m a c m a c l 2l 2 l 1p h y c n lf e m t o c e l l u e l uu u 图2 - 6 控制面协议栈示意图 从上述的协议栈情况也可以看出，f e r n t o c d l 和其网关需要完成传统r n c 的 所有重要功能。而这需要定义一系列的相关标准来实现，3 g p p 标准化组织已经 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章f e m t o c e l l 简介及t r - 0 6 9 同管协议 完成了对于相关协议栈的修订工作，如r a n a p 和h n b a p 等协议的制定。另一 方面，整个f e m t o c e l l 的网管实现则是通过宽带论坛的t r - 0 6 9 协议为基础实现 的。 2 1 3f e m t o e e l l 硬件参考平台 f e m t o c e l l 软件设计基于p i c o a r r a y 技术的多核d s p 芯片实现，p i c o a r r a y 芯 片中有众多节点，而这些结点具有这样的特征：含有各种不同的r i s c 处理器。 这些器件可能用多种方式进行优化，一些可能有大量的存储空间，而另一些可 能支持某些专门的算法指令。所以在单个时钟周期可以完成通用处理器4 0 个周 期所执行的任务。 图2 7f e m t o c e l l 硬件平台框架图 如上图所示给出的参考模型【9 】，p c 2 0 2 是基于p i c o a r r a y 技术的多核d s p 处 理器，当中还集成了a r m 核，可以运行嵌入式l i n u x 或定制剪裁自身需要的操 作系统。f e m t o c e l l 网管软件是运行在一定具有a r m 结构的处理器上，与普通 的高层软件设计一样，可以先不用考虑底层软件所涉及的复杂操作。 2 2s n m p 与用户设备广域网管理协议( c w m p ) 在电信网络管理领域，已经有很多标准化组织进行了相关模型的定义，国 际标准化组织i s o 一直致力于网络管理的标准化，定义了网络管理的五大功能 【l o 】：管理配置( c m ) 、性能管理( p m ) 、安全管理( s m ) 、计费管理( a m ) 、 和故障管理( f m ) 。通过这五大网络管理功能，网管系统就能够调整网络状态、 充分提高每个被管对象的利用率，使网络不发生故障或拥塞、网络中的各种资 源得到更加高效的利用。 9 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章f e m t o c e l l 简介及t r - 0 6 9 网管协议 2 2 1网络管理功能分类及s n m p 简介 性能管理( p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ) 性能管理提供评价和报告电信设备的运行状况及网络或网络单元有效性的 各种功能。它的任务是收集用于监视和校正网络、网络单元或电信设备运行和 有效的统计数据，以便在计划和分析中加以利用。性能管理功能包括性能监视 功能、业务量管理功能和网络管理功能及服务质量的观测功能等。 故障管理( f a u l tm a n a g e m e n t ) 故障管理是用于监测、隔离和纠正电信网及其环境下异常运行的一组功能。 故障管理功能包括告警监视功能、故障定位功能以及测试功能等。 配置管理( c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) 配置管理提供的功能包括有控制和识别网络单元，收集来自网络单元的数 据并为它提供数据的功能。配置管理功能包括配置功能、状态检验和控制功能 及安装功能等。 计费管理( a c c o u n tm a n a g e m e n t ) 计费管理功能是对网络服务的使用情况进行量化，并进而确定应收费用的 过程。其主要任务是收集计费记录和规定不同服务方式的账单参数，决定用户 因使用电信资源而产生的帐务。 安全管理( s e c l 】r i t ym a n a g c 苴n e n t ) 安全管理为电信网的电信环境和电信资源的管理与使用提供保护功能，使 之不受未经受权的人或单位的控制，也不为其提供无偿服务；另一方面，安全 管理还为管理网本身，如管理信息数据库系统( m i b ) 提供保护，使之免遭侵犯 和损害。 在现有网络管理常用的协议有基于s n m p 协议的网络管理实现，简单网络 管理协议( s n m p ) 由i n t e m e t 活动委员会( 认b ) 制定，是i n t e m e t 组织用来管理 t c p i p 互联网和以太网的网络管理协议，它最初是作为一种可提供最小的网络 管理功能的临时方法开发的【l l 】。s n m p 使用的管理信息结构( s m i ) 和管理信息库 ( m i b ) 提供了一组监控网络元素的最小的，但功能强大的工具。它的结构十分简 单，能够简单快速地实现。因而s n m p 在网络管理领域得到了广泛的接受，已 经成为事实上的国际标准。 s n m p 协议的体系结构由三部分组成：信息管理结构( s m i ) ，管理信息库 ( m i b ) 以及s n m p 协议。信息管理结构s m i 可以确定管理信息库m i b 中被管对 象的定义和s n m p 报文的描述规则，它是构成整个s n m p 的基础。m i b 描述了 s n m p 所用到的管理信息库的结构及其中变量的定义，它以树形结构来表示。 1 0 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章f e m t o e e l l 简介及t r - 0 6 9 网管协议 s m i 和m i b 都是采用o s i 的a s n 1 ( 抽象语法表示) 定义的。s n m p 协议提供在 网络管理站和被管代理之间交换管理信息的方法。网络管理站和被管代理之间 通过发送s n m p 报文来彼此通信。 s n m p 管理站s n m p 被管对象 图2 8s n m p 管理模型 s n m p 网络管理方式虽然现在广泛应用于网络管理方面，但有一些特点使得 s n m p 并不适合对c p e 终端进行管理【1 2 】。存在以