迈克HFC网络设备管理系统方案(NMS

1 迈克 HFC 网络设备管理系统方案 NMS 构造电信网可靠性水平的 HFC 网络系统 迈克 HFC 网络设备管理系统方案 NMS 1 HFC 网络管理综述网络管理综述 1 1 背景 在世界范围内 信息高速公路建设迅速发展 而 HFC 网络作为一种宽带接入网络 越来越显示出其 特有的优势 极宽的传输频带 丰富的频率资源 方便的接入手段和相对较低的技术改造费用 因此 近几年全世界 HFC 网络都在快速发展 网络规模越来越大 传输设备越来越多 网络构造也越来越复杂 任何一个 HFC 网络中都使用了来自于不同制造厂商的多种设备和器材 不管性能多么优异的设备在 其使用过程中总会发生性能的变化甚至失效 随着网络规模的扩大和设备数量的增加 系统的可靠性会 逐步降低 研究表明 一个普通的中等规模的 HFC 网络 假如在一年内平均出现重大的故障达数十次的 话 由此而产生的中断信号时间可长达数十小时 这对于 HFC 网络营运者来说 几乎就是一个灾难 在这种情况下 如何及早发现并排除潜在的故障隐患 有效地管理好网络 是网络设备提供者和网 络服务营运者都关心的问题 事实证明 管理好一个网络与建设好一个网络是同等重要的 然而 目前 HFC 网络的可靠性还远远不能满足综合信息传输的要求 要提高 HFC 网络的可靠性 只有对它实施有效的监控 因此 一种可靠性高 兼容性好 功能强大和可升级的 HFC 网络设备管理系 统 对广大 HFC 网络运营者来说就十分重要了 1 2 HFC 网络管理的目标 为了改善系统的可靠性 必须在设备运行中对设备工作状态进行监测 记录 统计 分析和控制 HFC 网络设备管理系统 就是用来给网络管理人员提供关于网络运行状况的信息 提高对网络性能的预 测 对设备参数变化而引起网络性能的下降起到预报的作用 同时对性能下降或损坏的设备进行定位 为维护或更换新备件或新设备带来极大的便利 因此 HFC 网络管理系统的应用 可以随时掌握网络中各种设备的运行状态 对处于临界状态的设 备 实施预先维护 这样就可以大大减少网络故障的发生 消除或缩短网络信号的中断 有线电视业者 迫切需要功能完善 安全可靠 使用方便灵活的网络管理系统来加强和提高对 HFC 网络的管理能力 最 大限度地提高 HFC 网络的可靠性 降低网络的运营和维护成本 随着综合信息网络建设的发展 设备制造商和 HFC 网络运营者都认识到早期那种自成体系的 独立 的 互不兼容的网络管理系统不可能满足先进的网络管理需求 也难以真正实施对 HFC 网络设备的有效 管理 更不可能从本质上提高网络的可靠性 因此 为了从根本上提高 HFC 网络的可靠性 HFC 网络需 要开放式的网络管理设备和系统 2 1 3 HFC 网络管理的内容 1 3 1 广义网络管理的范围与层次 国际标准化组织 ISO 定义的网络管理应具备五大管理功能 故障管理 为网络运营者提供网络设备的运行状态和快速发现并修复故障的诊察手段 配置管理 用于监控网络所配置的数据 生成 查询和修改软 硬件运行参数和条件 保证系统正 常运行 性能管理 通过收集网络中各种资源的使用情况和统计数据 来分析网络的运行情况 主要完成 性能数据收集 脱机处理和联机处理工作 安全管理 提供某种安全策略 实现对受管资源的访问 记账管理 监视和记录用户使用网络资源的数量和时间 调整网络资源的配额 并进行计费等 1 3 2 网络管理体系结构 自下而上分为五个层次 网元层 Network Element Layer 网络设备具有数据接口或插入式数据应答模块 提供设 备的状态参数和性能指标 实现与前端网管设备的通信 并接受网管系统的控制 调整指令 实施对设 备的控制和调整 网元管理层 Element Management Layer 由网元管理软件 EMS 支持 建立于安装在设备 中的应答器通信 收集并处理网络各种设备的状态和参数信息 对网络设备进行综合评价 网络管理层 Network Management Layer 在软件的支持下 收集来自各 EMS 的信息 对 域内的各种设备状态和参数显示并控制 对网络实施综合评价 并可支持对物理网络的规划 设计 向 高层提供信息 业务管理层 Service Management Layer 作为网络管理层和商务管理层之间的接口 收 集并处理来自网络管理层的信息 接收并处理来自商务管理层的信息 用户的请求和报告 施工维修和 车辆运行资料等数据处理和向有关人员发出指令均是此层的功能 商务管理层 Business Management Layer 是基于数据库技术和决策支持系统 DSS 的网 控和网管的最高层 通过提供背景资料 协助明确问题 进行比较分析 列举可能方案 实现人机交互 等方式 全面支持高层管理人员的研究和决策 提高工作效率 1 3 3 HFC 网络管理功能 根据目前我国 HFC 网络的实际状况和运营需求 我们现在谈论的 HFC 网络管理 在功能范围上包括 分配网络设备的故障 性能 配置以及部分安全管理内容 通俗的说法就是 设备管理 不包含用户计 费管理 在层次上设计底二层 网元层 网元管理层 同时也考虑为更高层次 网络管理层 NMS 及以 上层 网管系统提供标准化的接口 比如 SNMP 接口 3 2 迈克 HFC 网络管理系统 概述 HFC 网络设备管理系统实现 HFC 网络设备或功能单元的在线监控与管理 完成网络设备或功能单元 运行状态的监测和运行参数的调整 HFC 网络设备管理系统由设备管理器 前端控制器 应答器组成 HFC 网络设备管理系统是基于 SNMP 的开放式管理系统 SNMP 管理器软件运行于 IP 局域网 城域 网上的计算机管理系统 即设备管理器 中 HFC 网络设备的 SNMP 代理由应答器承担 2 1 总体架构 整个 HFC 网管系统主要有三个部分组成 2 1 1 管理计算机 一个基于标准 C S 或 B S 架构的系统 一般包括网管服务器 数据库服务器和若干台客户机 它 们之间通过 IP 数据网络 局域网 城域网或 Internet 互联 网管服务器是网管系统的数据调度处理 中心 数据库服务器存放网管系统的所有数据信息 它们一般安装在总前端 二者也可以安装在总前端 分前端或 IP 网络中任意位置 计算机装有管理软件通过前端控制器与应答器进行通讯即实现设备的检测和管理 2 1 2 前端控制器 简称 HE 安装于前端或分前端 用于实现与 HFC 网络设备管理系统中 I 类应答器进行数据通讯的 一种设备或数种设备的组合 主要包括数据调制解调单元 数据收发单元 数据处理单元 以及与计算 机管理系统的接口单元 在通信模型上是一个连接 IP 网络和 HFC 网络的完全透明的网关设备 它位于 系统的总前端和每个分前端 它向上提供基于 IP 的以太网接口 向下提供射频接口 起到两种标准通信 协议 SNMP IP 以太网和 SNMP HMS MAC RF 的转换功能 前端机房设备的管理因为各厂家设备都 采用了非标准非公开的自定义协议 因此需要通过协议转换来纳入管理范围 前端控制器提供可选的 RS485 或 RS232 接口 起到连接前端本地设备的作用 前端控制器作为网管系统的核心设备 本身也需 要进行管理 比如应答器地址映射表 IP 地址与 MAC 地址的映射关系 配置 SNMP 参数设置 物理层 跳频设置等 前端控制器提供一个可以选责的本机管理配置操作界面供用户直接进行操作 标准以太网接口 RJ45 通过 B 平台的数据网络与网管计算机相连 RS485 接口 通过 RS485 总线连接前端设备 RS232 接口 通过串行通信电缆连接前端设备 2 1 3 应答器 4 简称 NE 应答器安装在设备端 收集被监控设备的各种物理参数和状态的信息 并且对设备进行控 制 向上与前端控制器进行通信 不同类型的设备类型需要配备不同的应答器 包括硬件和软件 应答器按安装方式分类可分为内置式和外置式 内置式应答器 此类应答器是被管理网络设备内的一个功能单元 它依赖于被管理设备而存在 因此无法独立工作 嵌入内置式应答器后 被管理设备应满足本标准的接口和功能要求 外置式应答器 此类应答器的接口独立于被管理的网络设备 按协议类型分类 I 类应答器 II 类应答器 III 类应答器 I 类应答器 具有标准的 RF 接口 与 HE 进行数据交换 通过射频信道实现基于 SNMP V1 0 协议的数据通讯 II 类应答器 II 类应答器的物理层应符合 ISO IEC 8802 3 规定的 10BASE T 或 100BASE T 规范 在 UDP IP 协议栈上实现 SNMP v1 0 协议 III 类应答器 III 类应答器的物理层应符合 ISO IEC 8802 3 规定的 100BASE FX 规范 在 UDP IP 协议栈 上实现 SNMP v1 0 协议 2 2 系统功能描述 HFC 网络设备管理系统的前端控制器是设备管理器与 I 类应答器之间的通信网关 它完成设备管理 器与应答器之间的协议转换 并实现数据接收和发送 数据调制解调等功能 HFC 网络设备管理系统的应答器是基于 SNMP 协议的 HFC 网络设备的管理代理 它完成设备运行数 据的采集 处理并执行设备管理系统的控制指令 实现数据接收和发送 数据调制解调等功能 网管系统组成 5 HFC 网络设备管理系统组成图 点击此处查看全部新闻图片 前端控制器与 I 类应答器的通讯结构 HE 和 I 类应答器部分的通讯示意图 点击此处查看全部新闻图片 前端控制器与 II III 类应答器的通讯结构 设备控制器和 II III 类应答器的通讯示意图 2 3 前端机房设备的管理 前端机房设备主要包括光发射机和光接收机光放大器 电源等 根据设备制造厂商的不同 可以采 用不同的整合策略纳入到迈克网管系统中来 6 支持 SCTE 标准的前端设备 可以通过 RS485 总线与前端管理机的 RS485 接口连接 支持 SNMP 和以太网接口的前端设备 可以通过以太网口直接与本地或远程网管计算机连接 不 需要通过前端控制器 采用厂商自定义协议的前端设备 通常为 RS232 或 RS485 接口 此时需要厂商提供自定义协议 的详细文本 可在此基础上进行整合 在前端管理机种增加一个专用代理软件模块 将设备与前端管理 机的 RS232 或 RS485 接口相连即可 一个由 MIC 网管系统构成的 HFC 网络的拓扑图 点击此处查看全部新闻图片 2 4 开放式的系统协议模型 迈克 HFC 网管系统完全采用了符合 SCTE HMS 标准的开放性通信协议 2 4 1 系统协议 物理层 PHY 层 PHY 层是描述中心前端控制器 HE 与被管理的室外设备 网络单元 NE 的应答器接口之间通信 的物理层协议 即传输字节的规则 它详细说明 HMS 的物理层的特定要求 并要求各类应答器的接口都 要遵循 I 类应答器物理层技术要求及上 下行信道频率配置按 GY T 106 1999 和 GY T 180 2001 的规 定 设备管理信号上行信道的频率配置为 5 0 MHz 20 2MHz 设备管理信号下行信道建议选用 108MHz 119MHz 的某一频段 上 下行信道中心频率的设置都应避开强干扰信号 HFC 网络设备管理 系统下行信号载波电平比图像载波电平低 6dB 10dB 上行信号的电平以符合 GY T 180 2001 所要求 的载波干扰比为前提 应尽可能低 以免造成上行信道的过载 7 I 类应答器的物理层负责 HE 与应答器之间的物理接口及比特流传输规范 提供发送和接收信号的 能力 包括频率分配和对基带信号的调制解调等 II III 类应答器的物理层负责定义应答器与 IP 城 域网 局域网之间的物理接口 此物理层基于 ISO IEC 8802 3 MAC 层 Media Access Control I 类应答器的 MAC 层负责 HE 与应答器之间的数据交换格式 数据交换指令及数据包传输规则 实 现和维护 MAC 协议 比特差错检测与寻址 II III 类应答器的 MAC 层负责定义应答器与局域网 IP 城域网之间的数据交换格式及数据包传输规则 此 MAC 层基于 ISO IEC 8802 3 网络层协议 网络层协议为因特网协议 IP 传输层协议 传输层采用用户数据包协议 UDP 承载 SNMP 数据包 SNMP 本标准采用 SNMP v1 0 版本 符合 RFC1157 协议要求 MIB Management Information Base MIB 遵循因特网简单网络管理协议 SNMP 并定义 HFC 网络各种设备的管理对象 2 4 2 系统模型 HFC 网络设备管理系统采用 OSI 简化模型 见图 HE 与 I 类应答器之间的协议栈包括 PHY MAC 层 SNMPv1 0 及 MIB HE 与 IP 城域 局域网之间的协议栈包括 以太网物理层和 MAC 层 网络层 IP 传输层 UDP 及 SNMP V1 0 II III 类应答器与 IP 城域 局域网之间的协议栈包 括 以太网物理层和 MAC 层 IP 层 UDP 层 SNMPv1 0 及 MIB 下图为 MIC 网管系统通信协议模型 MIC 网管系统通信协议模型 8 点击此处查看全部新闻图片 从图中可以清楚地看到 整个系统中各层次通信协议接口均为公开的标准化协议 不包括任何非公 开自定义协议 因此系统在开放性和兼容性上与同类产品相比具有很大的优越性 极大地提高了网管系 统的稳定性 可升级性和可维护性 由于 MIC 网管系统完全采用了符合 SCTE 标准的开放性通信协议 使得它与所有其他符合 SCTE 标 准的网管系统能够完全兼容 示意图见图 MIC 网管系统与符合 SCTE 标准的网管系统兼容的示意图 点击此处查看全部新闻图片 所谓兼容 就是所有其他厂商的 HFC 网管组件 包括软件 前端控制器或应答器 只要符合 SCTE 开放式标准 均可以 无缝 地整合到这个系统中来 一方面网管系统的各个组件部分均可以独立替换 在系统配置选型上给用户以更大的选择余地 比如可以选用 A 厂家的网管软件 B 厂家的前端控制器加 上 C 厂家 D 厂家的应答器来组建一个完整的网管系统 另一方面 在网管系统建立以后 增加新的设 备时只要其应答器符合 SCTE 标准 那么它立即就可以直接纳入网管系统的管理中来 真正实现 即插即 用 2 5 结论 随着双向 HFC 网络的改造和升级规模的不断扩大 网络的可靠性就显得十分重要了 由于历史原因 和部分技术原因 HFC 网络管理的实际应用存在着一些客观困难 随着 HFC 网络的发展和宽带网络技术 的日趋成熟 给 HFC 网络带来了很好的契机 目前 HFC 网络设备管理已经被很多网络运营者所接收和实 施 对于 HFC 网管系统来说 只有网管系统中各层次的接口规范进行标准化 才能彻底解决开放性和兼 容性问题 也就能保证网管系统本身的高可靠性 可升级性和可维护性 从而使之真正走向实用化阶段 软件部分软件部分 迈克网管系统软件特点介绍 1 网络设备信息系统化管理 设备资料管理 如设备安装的地理位置 设备类型等 运行数据管理 记录设备运行或异常数据 9 报警阀值管理 管理各类型设备及设备的每项检测参数的报警阀值进行设置等 基本信息管理 包括设备的管理 片区的管理 电子地图图库的管理等 2 可视化的网络管理 电子地图 系统提供电子地图功能 各层次网络均可用电子地图直观体现 电子地图可以更清晰地 展示网络布局 设备的地理位置 通过系统对异常设备在电子地图中的异常标志 管理者可以直接了解 设备运行状况 同时还可以对电子地图进行导入 修改并可以将设备关联在地图上 这样更加直观明了 地对设备进行查询和管理 多样化的设备图元 系统提供形象直观的有线电视网络前端设备 线路设备及末端设备图元 用户 可自行增加 修改各种图元并且可以关联在拓扑图上 这样更加直观明了地对设备进行查询和管理 网络拓扑图管理 用户可以根据本地 HFC 网络的实际情况 创建 绘制网络拓扑图或导入原已做好 的网络拓扑图 建立并管理 HFC 网络的拓扑结构 并形象地显示出来 使操作者在显示屏上形象并直观 地看到整个 HFC 网络的拓扑结构 传输设备的安装位置 设备之间的相互关系 各个网络节点的类型等 设备的安装情况 运行情况 各项动态技术参数等可以实时显示在显示屏上 并对有关数据作实时纪录 以便查询 统计和报表 如图 网络拓扑图管理 点击此处查看全部新闻图片 3 集中 统一的网络管理平台 系统提供统一的网络拓扑管理 用户通过统一的网络拓扑视图可了解整个网络结构 网络及网络设 备的运行状况 同时实现对网络设备轮寻及运行定时刷新 以保持展示的网络及设备状态与实际情况一 致 10 网络拓扑及设备集中 统一管理 通过系统界面可以了解网络拓扑结构 每一级拓扑图的具体内容 显示和网络设备的分布情况等 查看且实时刷新指定设备的运行参数 实时显示当前所有设备的异常信 息 系统有轮寻方式获取网络及网络设备运行数据或报警信息功能 完善的系统信息显示 在系统主界面还可显示与操作或运行相关的各种信息以方便管理者了解系统 运行情况 准确的异常信息显示及报警 在异常视图中实时显示各种异常信息 用不同的颜色标识不同的异常 等级 以方便管理者及时了解并且分析 如图 集中 统一的网络管理平台 点击此处查看全部新闻图片 4 方便快捷的系统管理 系统提供完善的网络结构浏览树及设备浏览树 使管理工作更加方便快捷 实现按域或类型进行设 备模糊查找和拓扑图查找 以便准确地实现网络设备及拓扑图的定位 简单方便的操作 仅需将设备基 本信息录入系统即可对其进行查询 控制等管理操作 如图 11 方便快捷的系统管理 5 智能化 可视化的设备信息管理 系统根据不同类型的设备对应有实际设备的图片 为管理者提供可视化的设备运行参数查询和操作 运行参数的智能化显示 对引起异常的设备参数自动以红色严重告警显示 黄色一般告警显示 绿色正 常显示 当异常终止后自动恢复正常色 如图 智能化 可视化的设备信息管理 点击此处查看全部新闻图片 6 智能化的设备故障管理 12 通过对有线网络 地域环境 地理分布 气候 城市地区特点等因素的考察 用户可根据实际条件 为设备制定正常工作范围 系统将对处于非正常范围内的设备参数视为异常并作相应的异常处理 系统对网络及网络设备进行不间断监控 通过设备异常主动报告和轮寻两种手段监控异常情况 详细的故障日志记录 可对异常信息按设备 时间 片区 异常类型等条件进行查询 统计 打印 等操作 如图 智能化的设备故障管理 点击此处查看全部新闻图片 7 有效的安全管理 系统提供完善的操作权限控制功能 用户只能操作已授权的功能模块 并且只能浏览授权管理域内 授权浏览的网络拓扑图 如图 13 有效的安全管理 点击此处查看全部新闻图片 8 辅助分析功能 系统提供设备参数的辅助走势分析 让您随时掌握设备的工作状态和发展趋势 在设备损坏以前就 可以对设备进行维护 保证用户满意度 另外 系统可以对当前系统进行职能分析 作出性能总