（电磁场与微波技术专业论文）波分复用设备网元控制管理系统的设计与实现.pdf

11_，11-11j 一 ，o， 一 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：丝焦一 r 期： 独纽! 三! ! 1 2 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： 丝4 生 日期： 谢旦! 圣：f 垡 导师签名：毒彰0 靼扯 日期：一 中文摘要 波分复用设备网元控制管理系统的设计与实现 摘要 随着光通信技术的不断发展，由于密集波分复用( d e n s e w a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ，d w d m ) 技术能适应快速增长的数 据通信需求，近几年在全球范围内成为扩大现有光纤通信系统传输容 量的主要技术手段。光分插复用设备( o p t i c a la d d d r o pm u l t i p l e x e r ， o a d m ) 是当前光纤通信网络重要的节点设备。可重构光分插复用 ( r e c o n f i g u r a b l eo p t i c a la d d d r o pm u l t i p l e x i n g ，r o a d m ) 技术可以选 择性地分插复用某些需要的波长通道，通过网络系统对波长上下路进 行远端配置，实现任意波长到任意端口的操作，从而能使网络具有重 构的能力。 简单网络管理协议( 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 ，s n m p ) 对于波分复用设备的管理有重要的作用，基于该协议的网络管理软件 可以提供可视化的界面，方便用户对设备进行管理和维护，同时功能 强大，稳定可靠。因此，研究波分复用设备网元控制管理系统的设计 与实现有着重要的意义。 本文基于波分复用设备的研制与开发，研究了该设备的网元控制 管理系统的实现。首先介绍了d w d m 设备和r o a d m 设备的基本工 作原理，然后从s n m p 技术的应用引出波分复用设备的网元控制管 理系统的实现，主要从管理层，代理层，控制层对该控制管理系统的 实现进行了说明，并对该系统的性能进行了分析。论文的主要内容包 括： 1 d w d m 技术和r o a d m 技术的简介，各个设备原理的介绍， 基于波分复用技术的网络管理软件的必要性和可行性。网络管理的重 要协议s n m p 的原理，主要操作及其功能。 2 d w d m 终端设备网络管理软件的实现。主要介绍了管理端软 件和代理端软件的基本功能和整体架构。对d w d m 设备的主要功能 模块w d m 模块网络控制管理系统的设计与实现进行了深入研究，并 分析了其性能。其中代理端的实现使用低成本单片机实现的方式，是 该软件实现的创新点。 3 r o a d m 终端设备网管代理端软件的实现。主要介绍了代理端 软件的开发环境，实现功能，程序流程。同时详细介绍了代理端软件 中文摘要 管理层和控制层的实现。该代理端是在l i n u x 操作系统下编译完成的， 运行于嵌入式a r m 9 2 0 0 板卡之上，使用n e t s n m p 开发包实现网管的 基本操作。该代理端软件有很多优点，在以往实验室项目基础上有很 大的创新，具有很好的扩展性，提高了数据读写速度以及系统的稳定 性和实时性，节省了项目的成本。 关键词：d w d mr o a d m 网元控制管理系统s n m p 1 1 liiillllllllll别 t r a n s m i s s i o nc a p a c i t yo ft h ee x i s t i n go p t i c a lf i b e rc o m m u n i c a t i o ns y s t e m i nr e c e n ty e a r s b e c a u s ei tc a na d a p tt o r a p i dg r o w t ho f t h ed a t a c o m m u n i c a t i o nn e e d s o p t i c a la d d d r o pm u l t i p l e x e r ( o a d m ) i so n e i m p o r t a n tn o d ee q u i p m e n t i n o p t i c a l f i b e rc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k c u r r e n t l y r e c o n f i g u r a b l eo p t i c a la d d d r o pm u l t i p l e x i n g ( r o a d m ) c a n s e l e c t i v e l ya d d d r o pt h ew a v e l e n g t hc h a n n e l so nd e m a n d ，a n dt h e nc a n c o n f i g u r et h eu p p e ra n dl o w e rw a v e l e n g t hr e m o t e l yt h r o u g ht h en e t w o r k s y s t e m st om a k ea n yw a v e l e n g t ht oa n yp o r t ，a l l o w i n gt h en e t w o r kh a s t h er e c o n f i g u r a t i o nc a p a b i l i t y 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 ( s n m p ) i si m p o r t a n tt ot h e m a n a g e m e n t o fw d md e v i c e s b a s e do nt h e p r o t o c o l ，n e t w o r k m a n a g e m e n t s o f t w a r ec a n p r o v i d e v i s u a l i n t e r f a c e ，u s e r f r i e n d l y m a n a g e m e n ta n dm a i n t e n a n c eo ft h ee q u i p m e n t a tt h es a m et i m e ，i ti s p o w e r f u l ，s t a b l e a n dr e l i a b l e s ot h er e s e a r c h o ft h e d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o no fn e t w o r ke l e m e n tc o n t r o la n dm a n a g e m e n ts y s t e mf o r w d m e q u i p m e n ti si m p e r a t i v e b a s e do nt h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fw d m e q u i p m e n t ，h a v e s t u d i e dt h ei m p l e m e n t a t i o no fn e t w o r ke l e m e n tc o n t r o la n dm a n a g e m e n t s y s t e m f o rw d me q u i p m e n t f i r s t l y ，t h eb a s i cw o r kp r i n c i p l e so f d w d m e q u i p m e n ta n dr o a d me q u i p m e n ta r ei n t r o d u c e d t h e n ，t h e i m p l e m e n t a t i o no fn e t w o r ke l e m e n tc o n t r o la n dm a n a g e m e n ts y s t e mf o r w d m e q u i p m e n ti s i n t r o d u c e db a s e do nt h es n m p t h es y s t e mi s d e s c r i b e dm a i n l yf r o mt h em a n a g e m e n tl a y e r ，t h ea g e n tl a y e r ，a n dc o n t r o l i i i 英文摘要 1 a y e r t h ep e r f o r m a n c eo ft h es y s t e mi sa l s oa n a l y z e d t h em a i nc o n t e n t s i n c l u d e ： 1 b r i e fi n t r o d u c t i o no fd w d mt e c h n o l o g ya n dr o a d m t e c h n o l o g y ；t h eb r i e fi n t r o d u c t i o no ft h ep r i n c i p l eo fe a c he q u i p m e n t ；t h e n e c e s s i t ya n df e a s i b i l i t yo fn e t w o r km a n a g e m e n ts o f t w a r ew h i c h i sb a s e d o nw d m t e c h n o l o g y ；t h ep r i n c i p l eo fs n m p ，a n dt h em a i no p e r a t i o n s a n df u n c t i o n so fi t 2 i m p l e m e n t a t i o no ft h en e t w o r km a n a g e m e n ts o f t w a r ef o rd w d m t e r m i n a le q u i p m e n t t h eb a s i cf u n c t i o na n do v e r a l la r c h i t e c t u r eo f m a n a g e m e n t s i d es o f t w a r ea n da g e n t s i d es o f t w a r ea r ei n t r o d u c e d w d m m o d u l ei st h em a i nf u n c t i o n a lm o d u l ei nd w d m e q u i p m e n t s t u d i e dt h e i m p l e m e n t a t i o no fn e t w o r kc o n t r o la n dm a n a g e m e n ts y s t e mo f , a n di t s p e r f o r m a n c ei sa l s oa n a l y z e d t h er e a l i z a t i o no ft h ea g e n tu s i n gt h em c u i st h ep o i n to ft h ei n n o v a t i o n 3 i m p l e m e n t a t i o no fs n m pa g e n t s i d es o f t w a r ef o rr o a d m t e r m i n a le q u i p m e n t t h ed e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ，a c h i e v e df u n c t i o n a n dt h ep r o g r a m sf l o wd i a g r a mo ft h ea g e n t s i d es o f t w a r ea r em a i n l y i n t r o d u c e d a tt h es a m et i m e ，t h ed e t a i l e di m p l e m e n t a t i o no ft h e m a n a g e m e n tl a y e ra n dc o n t r o ll a y e ro ft h es o f t w a r ea r ea l s oi n t r o d u c e d t h ea g e n t s i d es o f t w a r ei sd e v e l o p e du n d e rt h el i n u xo p e r a t i n gs y s t e m ， r u n n i n go nt h ee m b e d d e da r m 9 2 0 0b o a r d ，u s i n gn e t s n m pp a c k e t t o a c h i e v et h eb a s i co p e r a t i o no fn e t w o r km a n a g e m e n t t h ed e v e l o p e d s o f t w a r eh a sm a n ya d v a n t a g e s ，a n di ti sag r e a ti n n o v a t i o na c c o r d i n gt o t h eo l dm e t h o di nt h el a b i th a sag o o ds c a l a b i l i t y ；i ti m p r o v e st h ed a t a a c c e s ss p e e d ，t h es t a b i l i t yo ft h es y s t e ma n dr e a l - t i m eo ft h es y s t e m ；i t a l s os a v et h ec o s to ft h ep r o j e c t k e yw o r d s ：d w d mr o a d me l e m e n tc o n t r o la n dm a n a g e m e n t s y s t e m s n m p i v 第一章绪论1 1 1d w d m ( 密集波分复用) 技术的发展背景2 1 1 1d w d m 技术简介2 1 1 2d w d m 技术的优势3 1 2 r o a d m ( o 重构光分插复用1 技术的发展背景4 1 2 1r o a d m 技术简介4 1 2 2r o a d m 技术的优势5 1 3网络管理的重要性6 1 3 1网络管理的基本概念6 1 3 2网络管理的必要性7 1 4 选题背景与研究意义8 1 5 主要工作总结及论文结构介绍9 1 5 1 主要工作总结9 1 5 2 论文结构介绍1 0 第二章s n m p 协议原理及应用。1 1 2 1s n m p 协议结构模型1 2 2 2s n m p 协议体系1 4 2 2 1 s n m p 管理信息库( m i b l 1 4 2 2 2 s n m p 管理信息结构( s m i ) 1 5 2 2 3s n m p 报文结构1 5 2 2 4a s n 1 变量类型1 6 2 3s n m p 报文操作及其功能1 7 第三章d w d m 设备网元控制管理系统的实现。1 8 3 1d w d m 设备简介1 8 3 1 1 d w d m 原理概述一2 0 3 1 2d w d m 设备各功能模块简介2 2 3 2d w d m 设备网络管理软件的实现2 2 3 2 1d w d m 网管软件整体架构2 2 3 2 2d w d m 网管管理端软件简介2 4 3 2 2 1 管理端软件基本功能2 4 3 2 2 2 管理端软件整体结构2 5 3 2 3d w d m 网管代理端软件简介2 6 3 2 3 1 代理端系统结构2 6 3 2 3 1 代理端s n m p 编解码程序2 7 3 2 3 2串口网口转换模块简介2 7 3 3w d m 模块网络控制管理系统的实现2 8 3 3 1w d m 模块原理简介2 8 目录 3 3 2 w d m 模块网络控制管理系统简介2 8 3 3 3 w d m 模块网络控制管理系统硬件控制命令的实现2 9 3 3 3 1 硬件初始化模块2 9 3 3 3 2 设置波长模块3 0 3 3 4w d m 模块网络控制管理系统代理端网管命令的实现3 0 3 3 5w d m 模块网络控制管理系统功能测试及性能分析3 0 3 3 5 1w d m 模块网络控制管理系统代理端与管理端通信的测试 31 3 3 5 2 w d m 模块网络控制管理系统波长设置功能的测试3 2 第四章r o a d m 设备网管代理端的实现3 4 4 1r o a d m 设备简介3 4 4 1 1r o a d m 原理概述3 5 4 1 2r o a d m 设备各功能模块原理简介3 7 4 2r o a d m 终端系统网管代理端软件总体设计3 7 4 2 1 代理端软件系统组成3 7 4 2 2 代理端软件程序流程4 1 4 2 3 代理端软件运行环境4 3 4 2 3 1 对硬件坏境的需求4 3 4 2 3 2 对软件环境的需求4 3 4 2 3 3对接口需求。4 4 4 2 4 数据采集方式4 4 4 3r o a d m 设备代理端软件各部分功能具体实现4 5 4 3 1 代理端软件功能体划分4 5 4 3 2 代理端管理层软件的实现4 7 4 3 2 1 管理层软件流程图。4 7 4 3 2 2 管理层软件功能体的实现4 8 4 3 3 代理端控制层软件的实现4 9 4 3 3 1 控制层软件流程图4 9 4 3 3 2 控制层软件功能体的实现5 0 4 3 4d c e 控制软件的实现5 1 4 3 4 1d c e 原理简介5 1 4 3 4 2d c e 算法原理介绍5 3 4 3 4 3d c e 控制软件各功能模块的具体实现5 5 4 4r o a d m 设备代理端性能分析5 6 4 4 1 代理端管理层软件功能的测试5 7 4 4 2 代理端控制层软件功能的测试5 8 4 4 3d c e 控制层软件功能的测试6 l 第五章论文总结。6 ：! 参考文献6 4 附录。6 6 n i i i 7 7 i v 第一章绪论 第一章绪论弟一早珀y 匕 随着科学技术的不断发展，在人类信息革新进程同益加快的今天，传统的通 信网络j 下逐步向宽带综合业务网络演进，各种新型的电信业务，如互联网络应用、 视频业务、个人及商务数据等业务对通信带宽需求爆炸式的增长，将需要数倍甚 至数十倍地增加现有传输系统的容量。这种需求直接导致了现有光纤资源紧张的 问题。与此同时，传统的由p d h 3 4 m b i t s 、1 4 0 m b i t s 向s d h l 5 5 m b i t s 、 6 2 2 m b i t s 、2 5 g b i t s 以及1 0 g b i t s 的t d m 扩容方式已经不能满足人们的需求， 并伴随着传输设备成本的大幅提高以及光纤色散和偏振膜色散影响的日益加重， 人们逐渐把注意力转向另一种复用方式：光波分复用( w a v e l e n g t hd i v i s i o n m u l t i p l e x i n g ，w d m ) i 。 经常与w d m 被同时提起的是密集波分复用( d e n s ew a v e l e n g t hd i v i s i o n m u l t i p l e x i n g ，d w d m ) ，两者其实是同一种技术，只是在不同时期技术的发展引 起人们称谓的改变而已。简单的讲，d w d m 就是波道间隔更小、复用的波道数 更多的w d m 系统，目前商用的基本上都是d w d m 技术。d w d m 能适应快速 增长的数据通信需求，特别是快速增长的i p 业务对传输容量的冲击，近几年在 全球范围内成为扩大现有光纤通信系统传输容量的主要技术手段。采用d w d m 技术建设光传输网络，可以大幅度提高系统传输容量并带来下列一系列好处：可 以充分利用光纤的巨大带宽资源；在大容量长途传输时可以节约大量光纤、再生 中继器和光放大器，从而大大降低传输成本，是引入宽带新业务的方便手段；利 用w d m 技术实现网络交换和恢复可望实现未来透明、高生存性的光传送联网。 此外，w d m 技术对城域网、用户驻地网也同样适用【2 l 。 d w d m 密集波分复用系统是当前最常见的光层组网技术，通过复用解复用 器可以实现数十波甚至上百波的传送能力，但是当前的波分复用系统，其本质上 还是一个点到点的线路系统，大多数的光层组网只能通过终端站( t m ) 实现的光 线路系统构建。稍后出现的o a d m 光分插复用器，逐渐迈出了从点到点组网向 环网的演进。但是由于o a d m 有限的功能，通常只能上下固定数目和波长的光 通道，并没有真j 下实现灵活的光层组网。因此，从某种意义上说，早期的波分复 用系统并没有实现真正意义上的光层组网，难以满足业务网络l p 化和分组化的 要求，例如，网络的业务调度能力、可靠性、可维护性、可扩展性、可管理性等。 这种情况直到可重构光分插复用技术( r e c o n f i g u r a b l eo p t i c a la d d d r o p m u l t i p l e x i n g ，r o a d m ) 的出现彳。得以改善1 3 1 。r o a d m 在光域内以波长为通道 单位实现对支路信号的分插和复用，同时直通无需本地处理的波长通路，其高度 第一章绪论 的透明性、灵活性和可扩展性越来越受到运营商和设备商的青睐。在本文中 要介绍d w d m 技术以及r o a d m 技术，以及其网元控制管理系统的实现。 1 1 d w d m ( 密集波分复f f l ) 技术的发展背景 1 1 1d w d m 技术简介 w d m 本质上是光的频分复用( f d m ) 技术。在模拟通信中，为了充分利用铜 缆的传输带宽资源，人们采用了f d m 技术，即在发送端将若干信道的信号调制 到不同载波频率上，接收端利用滤波器再将各个不同频率的信号滤出。波分复用 技术采用的是同样原理工作，只是由于人们更喜欢采用波长来定义光信号在频率 上的差别，因此将这种复用方法称为波分复用。所谓w d m 技术就是按一定的 波长间隔将单模光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，根据每信道光波的波长 不同把光波作为信号的载波，在发送端将不同波长的光信号通过波分复用器把它 们合并起来送入一根光纤进行传输：在接收端，再利用波分解复用器将合并的光 信号分开。经常与w d m 被同时提起的是d w d m ( 密集波分复用) ，两者其实是 同一种技术，只是在不同时期技术的发展引起人们称谓的改变而已【2 1 。简单的讲， d w d m 就是波道间隔更小、复用的波道数更多的w d m 系统，目前商用的基本 上都是d w d m 技术。d w d m 技术的光纤示意图如图1 1 所示： s t m 4 s t m 一1 6 s t m 6 4 s t m 1 图1 - 1d w d m 光纤示意图1 9 1 密集型光波复用是能组合一组光波长用一根光纤进行传送。这是一项用来在 现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。更确切地说，该技术是在一根指定的 光纤中，多路复用单个光纤载波，以便利用可以达到的传输性能( 例如，达到最 小程度的色散或者衰减) 。这样，在给定的信息传输容量下，就可以减少所需要 的光纤的总数量。d w d m 能够在同一根光纤中，把不同的波长同时进行组合和 传输。为了保证有效，一根光纤转换为多个虚拟光纤。所以，如果复用8 个光纤 载波( o c ) ，即一根光纤中传输8 路信号，这样传输容量就将从2 5 g b i t s 提高到 2 0 g b i t s 。目前，由于采用了d w d m 技术，单根光纤可以传输的数据流量最大 2 第一章绪论 达到4 0 0 g b i t s 。随着厂商在每根光纤中加入更多信道，每秒兆兆位的传输速度 指日可待。d w d m 的一个关键优点是它的协议和传输速度是不相关的。基于 d w d m 的网络可以采用i p 协议、a t m 、s o n e t s d h 、以太网协议来传输数据， 处理的数据流量在1 0 0 m b i t s 和2 5 g b i t s 之间。这样，基于d w d m 的网络可以 在一个激光信道上以不同的速度传输不同类型的数据流量。从q o s ( 质量服务1 的 观点看，基于d w d m 的网络以低成本的方式来快速响应客户的带宽需求和协议 改变。根据波分复用器的不同，可以复用的光波长数也不同，常见的一般是8 波、1 6 波以及3 2 波系统；根据每波长承载信号的速率不同，经常可分为n x 2 5 g b i t s 和n 1 0 g b i t s 系统。 d w d m 系统的构成及光谱示意图如图1 2 所示。发送端的光发射机发出波 长不同而精度和稳定度满足一定要求的光信号，经过光波长复用器复用在一起送 入掺铒光纤功率放大器( 掺铒光纤放大器主要用来弥补合波器引起的功率损失， 补偿线路的衰减，提高光信号的发送功率) ，再将放大后的多路光信号送入光纤 传输，线路中间可以根据情况决定有或没有光线路放大器，到达接收端经光自 置 放大器( 主要用于提高接收灵敏度，以便延长传输距离) 放大以后，送入光波长分 波器分解出原来的各路光信别引。传送端可结合n 个波长的光信号在同一条光纤 图1 - 2d w d m 系统的构成及频谱示意图 1 1 2d w d m 技术的优势 d w d m 光传送网为未来网络提供了一个经济、大容量、高生存性和灵活性 的传输基础设施，极具有诱人的前景，有以下主要特点【2 1 。 ( 1 ) 高容量：d w d m 的固有优点。既可解决网络中光纤传输容量即将耗尽 3 的难题， ( 3 ) 独立性：由于同一光纤中传输的业务彼此独立，因此可以传输特性完全 不同的信号，完成各种电信业务的综合和分离。 ( 4 ) 透明性：d w d m 通道对数据格式是透明的，即与信号速率及电调制方 式无关。对于业务层来说，d w d m 的每个波长就像一段“虚拟”光纤一样。 ( 5 ) 可扩充性：d w d m 是理想的扩容手段，也是引入宽带新业务( 如c a t v 、 h d t v 和b i s d n 等) 的方便手段，增加一个附加波长即可引入新业务或新容量。 同时，可与全光交换网无缝兼容。 ( 6 ) 生存性：利用波长路由选择可实现网络交换和恢复。 1 2 r o a d m ( n - - j z 莺构光分插复用) 技术的发展背景 1 2 1r o a d m 技术简介 光上下路复用器( o a d m ) 是当前光纤通信网络重要的节点设备，它的基本功 能是从光纤通道中的信号下路送往本地用户，同时将本地用户发往其他节点用户 的信号上路并进入光纤，而不影响其他波长通道的传输，并且保持光域的透明性。 o a d m 如果只选择某个或某些固定的波长通道进行分插复用，则称为固定 o a d m ( f o a d m ) 。但固定波长的上下路要求设备使用者必须预先对未来业务进 行预测并据此对网络进行规划。对网络业务预测的准确性直接影响着网络的规划 和部署，不完善的网络规划将直接影响网络的寿命和未来升级的成本。在灵活的 光网络中，完全管理的r o a d m 是实现网络灵活性的核心设备。r o a d m 可以 选择性地分插复用某些需要的波长通道，通过网络系统对波长业务上下路进行远 端配置，实现任意波长到任意端口的操作，从而能使网络具有重构的能力【。 r o a d m 的结构示意图如图1 3 所示。而目前连接重多局域网的光城域网是针对 传统话音业务而构建的，对于目前高速增长的数据业务，它的业务处理能力已经 变得非常不灵活，而升级城域网又是一个复杂且成本高昂的任务。如果我们在网 络节点采用r o a d m ，那么网管系统就可以灵活控制某个波长在节点处的上 下从而使得光交换变得更为灵活，这样就可以实现业务的快速指配，从而大大 增加网络的灵活性和网络监视、升级的能力。 4 h， 一一_ 一 光放大 设备 网络节点采用r o a d m 技术后，网管系统可以控制某个波长通过这个光节 点或者从本地端口下路，终结于这个光节点的光转发器。r o a d m 系统中，至少 可以在两个端口之间交换波长。直通口支持普通w d m 信号，这时本地端口可以 是任意波长或者某个已知波长。r o a d m 还有更多的功能，如可以连续控制每一 个波长的光功率1 4 j 。可以将r o a d m 节点划分成如下主要功能模块： ( 1 ) 线路处理部分：前置和后置光放大器、色散补偿单元等。 ( 2 ) 监控信号处理部分：光监控信道( o s c ) 的产生和终结。 ( 3 ) 光分插复用( o a d m ) 部分：波长下路、波长上路、波长直通。 ( 4 ) 监测部分：在节点内多处进行多信道单信道的功率监控：可用不可用 和可选波长的监测，整个节点内的光信号的信噪比监测。 ( 5 ) 功率管理部分：上下路和直通波长的功率衰减控制、前置和后置放大器 的增益均衡。 ( 6 ) 网管远程配置功能：对可调滤波器、可调激光器、光开关等的配置管理。 1 2 2r o a d m 技术的优势 r o a d m 克服了f o a d m ( 固定波长上下的o a d m ，当前现网使用较多) 的缺 点，同时增添了新的内容。r o a d m 的功能更像对应的s d h 网元a d m 和d x c ， 能够在需要时非常灵活地添加容量，不需要进行代价高昂的升级，而且不会对当 前的服务造成任何的干扰。提供全自动的光层，其中包括可重新配置的光分插复 用、单波长粒度交换、自动功率和瞬态控制，以及确保业务质量和故障管理的连 续实时性能监测。r o a d m 可方便地配置，可动态改变波长资源分配，能够满足 动态可配置的业务需要，主要具备以下特性： 5 灵活调 下； 单、 存在的情况，提高带宽利用率： ( 7 ) 光层可实现全自动远端性能检测； ( 8 ) 对于网络自动发现提供标准的分布式网络控制平面： ( 9 ) 可以通过配合边缘的光传送f - x j ( o p t i c a lt r a n s p o r tn e t w o r k ，o t n ) 接口及 电交叉，整合s d h 层，简化网络。 可重配置的w d m 联网技术可以消除诸多与传统w d m 联网技术有关的困 难和麻烦。r o a d m 提供一种自动化机制，必将在w d m 系统中广泛应用。鉴 于以上原因，全球的网络运营商都开始意识到r o a d m 的价值。最近有报告指 出，6 5 的网络运营商都打算在自己的城域网中采用r o a d m 。r o a d m 正在以 6 5 的年均增长率( c a g r ) 发展。 1 3网络管理的重要性 1 3 1网络管理的基本概念 网络管理主要包括对硬件设备、软件和人力的使用、综合与协调，以便对网 络资源进行监视、测试、配置、分析、评价和控制，这样就能以合理的方式满足 网络的一些需求，如实时运行性能、服务质量等。网络管理常简称为网管。网络 管理，是指网络管理员通过网络管理程序对网络上的资源进行集中化管理的操 作，包括配置管理、性能和记账管理、问题管理、操作管理和变化管理等。一台 设备所支持的管理程度反映了该设备的可管理性及可操作性。 s n m p 协议是网络管理常用的协议，s n m p 是英文“s i m p l en e t w o r k m a n a g e m e n tp r o t o c o l ”的缩写，中文意思是“简单网络管理协议”。s n m p 首先是 由i n t e r n e t 工程任务组织( i n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ，i e t d 的研究小组为了 解决i n t e m e t 上的路由器管理问题而提出的。s n m p 是目前最常用的环境管理协 议。s n m p 被设计成与协议无关，所以它可以在i p ，i p x ，a p p l e t a l k ，o s i 以及 6 第一章绪论 其他用到的传输协议上被使用。s n m p 是一系列协议组和规范，它们提供了一种 从网络上的设备中收集网络管理信息的方法。s n m p 也为设备向网络管理工作站 报告问题和错误提供了一种方法。目前，几乎所有的网络设备生产厂家都实现了 对s n m p 的支持。s n m p 是一个从网络上的设备收集管理信息的公用通信协议。 设备的管理者收集这些信息并记录在管理信息库( m i b ) 中【5 1 。这些信息报告设备 的特性、数据吞吐量、通信超载和错误等。m i b 有标准的格式，所以来自多个 厂商的s n m p 管理工具可以收集m i b 信息，在管理控制台上呈现给系统管理员。 通过将s n m p 嵌入数据通信设备，如交换机或集线器中，就可以从一个中心站 管理这些设备，并以图形方式查看信息。目前可获取的很多管理应用程序通常可 在大多数当前使用的操作系统下运行，如w i n d o w s 9 5 、w i n d o w sn t 和不同版本 u n i x 的等。一个被管理的设备有一个管理代理，它负责向管理站请求信息和动 作，代理还可以借助于陷阱为管理站提供站动提供的信息，因此，一些关键的网 络设备( 如集线器、路由器、交换机等) 提供这一管理代理，又称s n m p 代理，以 便通过s n m p 管理站进行管理。 网络管理就是通过某种方式对网络进行管理，使网络能正常高效地运行，使 网络中的资源得到更加有效的利用。它应维护网络的正常运行，当网络出现故障 时能及时报告和处理，并协调、保持网络系统的高效运行等。国际标准化组织( i s o ) 在i s o i e c 7 4 9 8 4 中定义并描述了开放系统互连( o s l ) 管理的术语和概念，提出 了一个o s i 管理的结构并描述了o s i 管理应有的行为。开放系统互连管理是指 这样一些功能，它们控制、协调、监视o s i 环境下的一些资源，这些资源保证 o s i 环境下的通信。通常对一个网络管理系统需要定义以下内容： ( 1 ) 系统的功能：即一个网络管理系统应具有哪些功能。 ( 2 ) 网络资源的表示：网络管理很大一部分是对网络中资源的管理。网络中 的资源就是指网络中的硬件、软件以及所提供的服务等。而一个网络管理系统必 须在系统中将它们表示出来，才能对其进行管理。 ( 3 ) 网络管理信息的表示：网络管理系统对网络的管理主要靠系统中网络管 理信息的传递来实现。一个网络管理系统必须具备以下方面内容：网络管理信息 的表示、传递方式、传送的协议。 ( 4 ) 系统的结构：即网络管理系统的结构的具体实现。 1 3 2 网络管理的必要性 网络管理技术是伴随着计算机、网络和通信技术的发展而发展的，二者相辅 相成。从网络管理范畴来分类，可分为对网“路”的管理。即针对交换机、路由器 等主干网络进行管理；对接入设备的管理，即对内部p c 、服务器、交换机等进 行管理；对行为的管理。即针对用户的使用进行管理；对资产的管理，即统计i t 7 第一章绪论 软硬件的信息等。 根据网管软件的发展历史，可以将网管软件划分为三代： 第一代网管软件就是最常用的命令行方式，并结合一些简单的网络监测工 具，它不仅要求使用者精通网络的原理及概念，还要求使用者了解不同厂商的不 同网络设备的配置方法。第二代网管软件有着良好的图形化界面。用户无须过多 了解设备的配置方法，就能图形化地对多台设备同时进行配嚣和监控。大大提高 了工作效率，但仍然存在由于人为因素造成的设备功能使用不全面或不j 下确的问 题数增大，容易引发误操作。第三代网管软件相对来说比较智能，是真正将网络 和管理进行有机结合的软件系统，具有“自动配置”和“自动调整”功能。对网管人 员来说，只要把用户情况、设备情况以及用户与网络资源之间的分配关系输入网 管系统，系统就能自动地建立图形化的人员与网络的配置关系，并自动鉴别用户 身份，分配用户所需的资源( 如电子邮件、w e b 、文档服务等) 。 根据国际标准化组织定义网络管理有五大功能：故障管理、配置管理、性能 管理、安全管理、计费管理。对网络管理软件产品功能的不同，又可细分为五类， 即网络故障管理软件，网络配置管理软件，网络性能管理软件，网络服务安全 管理软件，网络计费管理软件。 波分复用系统的网管系统只负责对光线路系统的管理，这包括波分复用器、 光放大器、监控信道等。随着光同络的迅速发展，其丌销和网管信息会越来越多， 其网管系统也会同益庞大。现阶段d w d m 系统至少应设置自己独立的同元管理 系统( e m ) 层，具有在一个平台上管理e d f a 、波分复用器、波长转换器( 0 t u ) 和 监控信道的功能，对设备进行性能、故障、配置及安全等方面的管理。在d w d m 系统e