專利名稱：一種hfc異構網(wǎng)絡中多網(wǎng)元集成網(wǎng)管代理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā) 明涉及一種HFC異構網(wǎng)絡中多網(wǎng)元集成網(wǎng)管代理裝置，屬于寬帶通信網(wǎng)絡領域。
背景技術：
隨著廣電光纖同軸混合(Hybrid Fiber Coax :HFC)雙向網(wǎng)改造的深入開展、系統(tǒng)規(guī)模的日益擴大以及承載業(yè)務量的逐漸增多和業(yè)務內(nèi)容重要性的不斷提高，建設一套功能強大的網(wǎng)管系統(tǒng)越來越重要也越來越迫切，該系統(tǒng)將成為有線電視系統(tǒng)的安全播出和可靠運行最快捷、最有效、最科學的技術保障。作為運維輔助工具，通過實施網(wǎng)管系統(tǒng)，一、可增強網(wǎng)絡的可靠性檢測設備運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障，確定故障類型及解決措施；及時派遣維修人員，大大縮短網(wǎng)絡的故障維修時間；分析故障及設備的歷史參數(shù)，預防故障的發(fā)生， 進行針對性的改進。二、可改善網(wǎng)絡上各種服務的運行通過向網(wǎng)絡上的應用通報網(wǎng)絡運行狀況；當網(wǎng)絡平臺的工作狀態(tài)發(fā)生變化時，及時做出必要的調(diào)整。從廣播電視信號播出安全性的角度看，整個網(wǎng)絡傳輸鏈路中，有源設備按重要性排序依次為環(huán)網(wǎng)傳輸設備、分前端機房1310調(diào)制發(fā)射設備、野外光機、放大器。因此對各前端機房網(wǎng)元設備進行有效監(jiān)控是網(wǎng)管系統(tǒng)的首要功能，這些網(wǎng)元對象包括總前端1550光發(fā)射機、EDFA、各分前端主備路光收、光開關、射頻開關、1310光發(fā)和回傳光收等。目前在網(wǎng)運行的這些前端機房網(wǎng)元設備，來自于數(shù)百家國內(nèi)外廠商，出廠時間跨度達10年以上，電氣和結構形態(tài)差異很大，而事實上同一家運營商(國內(nèi)情況一般以地級市或縣級市為單位)通常會采用多家廠商的設備來組網(wǎng)，因此稱之為“異構網(wǎng)絡”。這些網(wǎng)元的網(wǎng)管接口包括了 RS242、RS485、RS422和IP等多種形式，普遍采用廠家私有通信協(xié)議， 甚至同一廠家的不同系列設備也不兼容。有部分廠家可以提供針對自產(chǎn)設備的簡單的網(wǎng)管方法，這種的所謂“網(wǎng)管”有兩個致命的弱點一方面各家廠商的協(xié)議互相之間不兼容，因此只能管理自家的設備，對于運營商來說，通常有多家廠商設備在一個網(wǎng)絡中使用，無法統(tǒng)一管理是一個非常頭痛的問題。另一方面，網(wǎng)管系統(tǒng)的物理接口多采用非IP的本地總線接口，操作軟件一般為單用戶PC版本，使用電纜將PC與設備直接連接。如果要實現(xiàn)總前端集中監(jiān)控，網(wǎng)管數(shù)據(jù)的遠程傳輸和協(xié)議轉(zhuǎn)換都比較復雜，進行二次開發(fā)的工作量很大，如果廠家私有協(xié)議不公開，第三方集成商根本就無法進行二次開發(fā)。目前在電信級開放式網(wǎng)管體系中，Snmp (簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議)是最主流的標準化接口方式。為了實現(xiàn)異構網(wǎng)絡中多種網(wǎng)元設備的集成管理，使用“代理”技術，通過硬件轉(zhuǎn)接和協(xié)議轉(zhuǎn)換，將各種不同網(wǎng)元設備的網(wǎng)管接口統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為Snmp/IP，對每個被管理網(wǎng)元設備，實現(xiàn)標準化的MIB (管理信息庫)，是實現(xiàn)集成網(wǎng)管的前提條件。對于HFC網(wǎng)絡的網(wǎng)元設備，中國國家標準GY/T 20030-2005《HFC網(wǎng)絡設備管理規(guī)范》，以及國際標準IEC60728，詳細規(guī)定了各類HFC網(wǎng)元設備的標準MIB庫格式。常規(guī)的“代理”一般是內(nèi)置于被管理網(wǎng)元設備內(nèi)的一個模塊裝置，它將非標準的協(xié)議修改為標準SNMP/MIB協(xié)議，同時將物理接口修改為IP/以太網(wǎng)接口。內(nèi)置式代理功能明確、結構單一，但它的定制一般涉及到電路、結構和嵌入式軟件較大的改動，只能由管理網(wǎng)元設備生產(chǎn)廠商自行開發(fā)，并在出廠前安裝到位。但從工程實踐經(jīng)驗來看，已經(jīng)在線運行的絕大部分HFC網(wǎng)元設備，要進行這樣的改造，實際上是無法操作的；另外大部分設備生產(chǎn)廠商也缺乏這方面的研發(fā)能力，因此這種常規(guī)思路只是一種理論上的解決方案，無法真正實現(xiàn)實際網(wǎng)絡的集成網(wǎng)管。綜上所述，在三網(wǎng)融合、光進銅退、雙向業(yè)務迅猛發(fā)展的大背景下，對HFC網(wǎng)絡中最關鍵的機房網(wǎng)元設備實施全面網(wǎng)管是非常迫切的課題，而由于HFC網(wǎng)絡屬于異構網(wǎng)絡， 在現(xiàn)有技術條件下，對各種網(wǎng)元設備進行集成網(wǎng)管已經(jīng)面臨很大的障礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有HFC異構網(wǎng)絡中多網(wǎng)元集成網(wǎng)管所遇到的重大障礙，提供一種HFC異構網(wǎng)絡中多網(wǎng)元集成網(wǎng)管代理裝置，它是一種外置式的一對多網(wǎng)管協(xié)議轉(zhuǎn)換的裝置，以機房為單位進行布置，使得廣電運營商可以在標準化的Snmp協(xié)議層面，對多種網(wǎng)元設備實施便捷的統(tǒng)一網(wǎng)管。按照本發(fā)明提供的技術方案，所述HFC異構網(wǎng)絡中多網(wǎng)元集成網(wǎng)管代理裝置包括相互連接的嵌入式主機和總線通信接口電路，所述嵌入式主機與網(wǎng)管主機相連，所述總線通信接口電路連接多臺被管理網(wǎng)元設備；運行在嵌入式主機上的軟件包括主控模塊、多個虛擬網(wǎng)元設備代理模塊和總線通信控制模塊，所述主控模塊接收并解析來自上級網(wǎng)管主機的下行Snmp指令、根據(jù)目標尋址并將指令轉(zhuǎn)發(fā)到相應的虛擬網(wǎng)元設備代理模塊，所述主控模塊接收并解析來自各虛擬網(wǎng)元設備代理模塊的上行Snmp指令，根據(jù)源地址尋址并將指令轉(zhuǎn)發(fā)給相應的網(wǎng)管主機，所述總線通信控制模塊完成下聯(lián)各RS485通信接口波特率及校驗方式控制、上下行RS485總線通信數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)發(fā)和一對多時分雙工通信的時序和同步控制。 所述總線通信接口電路下聯(lián)8個RJl 1形式的RS485通信接口，用于以星形方式連接被管理網(wǎng)元設備。所述虛擬網(wǎng)元設備代理模塊的上行Snmp指令包括應答和主動告警。所述虛擬網(wǎng)元設備代理模塊對應于每個被管理網(wǎng)元設備，在軟件內(nèi)存空間中分別建立一個虛擬的代理模塊對象，此模塊對象通過相應私有協(xié)議與被管理網(wǎng)元設備進行一對一通信，完成數(shù)據(jù)采集、控制和告警功能，建立數(shù)據(jù)庫和MIB庫，并與主控模塊之間進行 Snmp通信。所述主控模塊還負責管理多個虛擬網(wǎng)元設備代理模塊的工作流程，協(xié)調(diào)并發(fā)或輪詢通信任務的時序。所述主控模塊還通過本地和遠程兩種形式實現(xiàn)裝置自身的管理配置接口，包括常規(guī)信息配置，IP網(wǎng)絡配置，固件升級，被管理網(wǎng)元設備的添加、刪除和參數(shù)配置，被管理網(wǎng)元設備種類、數(shù)量和訪問權限控制；所述本地形式是指鍵盤鼠標和外接顯示器圖形界面形式， 所述遠程是指Snmp和MIB形式。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明通過一個外置式一對多的代理裝置，使得廣電運營商可以以機房為單位，將HFC異構網(wǎng)絡中來自不同廠商、不同形態(tài)、網(wǎng)管接口各異的關鍵網(wǎng)元設備經(jīng)各類總線或以太網(wǎng)，以星形方式連接到該代理裝置，拓撲結構簡單明了。并通過一套由嵌入式軟件實現(xiàn)的完整方法，將各被管理網(wǎng)元設備的網(wǎng)管接口統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為標準化、開放式的Snmp/IP形式，向上級網(wǎng)管主機提供符合國家標準或國際標準的MIB庫，從而真正實現(xiàn)多網(wǎng)元設備的統(tǒng)一集成網(wǎng)管。同時在物理上采用外置式形式和靈活的接口轉(zhuǎn)接模式，解決了 HFC網(wǎng)絡在線運行被管理網(wǎng)元設備的網(wǎng)管接口(包括電路、結構和嵌入式軟件)改造難以操作的問題。


圖1為本發(fā)明的一個典型應用場景下的硬件拓撲結構圖。圖2為本發(fā)明的嵌入式軟件系統(tǒng)結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明涉及廣電HFC(光纖同軸混合)寬帶通信網(wǎng)絡領域，具體是一種實現(xiàn)HFC異構網(wǎng)絡(由來自多廠商不同品種不同形態(tài)的網(wǎng)元設備組成)中多類型網(wǎng)元設備的集成網(wǎng)管的代理裝置，其核心技術由嵌入式軟件實現(xiàn)。 本發(fā)明使得廣電運營商可以以機房為單位，將HFC異構網(wǎng)絡中來自不同廠商、不同形態(tài)、網(wǎng)管接口各異的關鍵網(wǎng)元設備經(jīng)各類總線或以太網(wǎng)，以星形方式連接到該代理裝置。本發(fā)明所述HFC異構網(wǎng)絡中多網(wǎng)元集成網(wǎng)管代理裝置102是一種硬件平臺，包括相互連接的嵌入式主機104和總線通信接口電路105。具體多網(wǎng)元集成網(wǎng)管代理方法則是由運行于該硬件平臺上的嵌入式軟件201來完成，嵌入式軟件201包括主控模塊202、多個 (最多支持32個)虛擬網(wǎng)元設備代理模塊203和總線通信控制模塊204等。所述嵌入式主機104是一種常規(guī)19”工控主機，包含機殼、3. 5”低功耗主板(包含了以太網(wǎng)口、RS232通信接口和外接顯示器接口等)、電源、閃存盤等。所述總線通信接口電路105，上聯(lián)嵌入式主機的RS232通信接口，下聯(lián)8個RJll形式的RS485通信接口，用于以星形方式連接多臺被管理網(wǎng)元設備103。被管理網(wǎng)元設備103物理接口非RJll的情況， 如RJ45、DB9等，可通過常規(guī)無源線纜轉(zhuǎn)接頭轉(zhuǎn)換為RJll ；被管理網(wǎng)元設備103電氣接口非 RS485的，如RS232、RS422等，通過常規(guī)外置適配器轉(zhuǎn)換為RS485 ；被管理網(wǎng)元設備接口為以太網(wǎng)的，則直接通過交換機與嵌入式主機104以太網(wǎng)接口連接。所述主控模塊202，接收并解析來自上級網(wǎng)管主機的下行Snmp指令、根據(jù)目標尋址并將指令轉(zhuǎn)發(fā)到相應的虛擬網(wǎng)元設備代理模塊203 ；接收并解析來自各虛擬網(wǎng)元設備代理的上行Snmp指令(包括應答和主動告警)、根據(jù)源地址尋址并將指令轉(zhuǎn)發(fā)給相應的網(wǎng)管主機。主控模塊202還負責管理多個虛擬網(wǎng)元設備代理模塊203的工作流程，協(xié)調(diào)并發(fā)或輪詢通信任務的時序。同時，主控模塊202還通過本地(鍵盤鼠標和外接顯示器圖形界面)和遠程(Snmp MIB)兩種形式實現(xiàn)了本發(fā)明裝置自身的管理配置接口，包括常規(guī)信息配置，IP 網(wǎng)絡配置，固件升級，被管理網(wǎng)元設備的添加、刪除和參數(shù)配置，被管理網(wǎng)元設備種類、數(shù)量和訪問權限控制等。所述虛擬網(wǎng)元設備代理模塊203，是按照面向?qū)ο筌浖O計方法，對應于每個被管理網(wǎng)元設備103，在軟件內(nèi)存空間中分別建立一個虛擬的代理模塊對象。此模塊對象通過相應私有協(xié)議與被管理網(wǎng)元設備103進行一對一通信，完成數(shù)據(jù)采集、控制和告警功能，建立數(shù)據(jù)庫和MIB庫，并與主控模塊202之間進行Snmp通信。所述總線通信控制模塊204，完成下聯(lián)各RS485通信接口波特率及校驗方式控制、 上下行RS485總線通信數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)發(fā)和一對多時分雙工通信的時序和同步控制。圖1所示為本發(fā)明在實際典型應用場景下的硬件拓撲結構圖。在廣電前端機房內(nèi)布置一臺多網(wǎng)元集成網(wǎng)管代理裝置，遠程或本地網(wǎng)管主機101 通過以太網(wǎng)與硬件平臺102相連接；硬件平臺102包括嵌入式主機104與總線通信接口電路105，他們之間通過內(nèi)部RS232接口進行通信。硬件平臺102與機房內(nèi)若干臺被管理設備 103之間采用星型布線，通過RS485總線進行通信。本發(fā)明所述的方法由嵌入式軟件201來實現(xiàn)，它運行于嵌入式主機104之上。硬件平臺102采用超低功耗嵌入式工控架構，無硬盤無風扇，保證7U4小時運行的可靠性。總線通信接口電路105包括了 8個RJll形式的RS485接口，之所以采用8個這樣的數(shù)量，是因為經(jīng)過調(diào)研，絕大多數(shù)情況下同一個廣電運營商機房內(nèi)所有被管理設備的總數(shù)不會超過32臺，制造商不會超過5家，而來自于同一制造商的被管理設備一般都支持級聯(lián)，即可以連接到同一個RS485 口上，這樣一臺本發(fā)明裝置最多可以同時連接來自于8家不同制造商的被管理設備，而不會出現(xiàn)RS485接口數(shù)量不夠的情況。對于極端情況，即一個機房內(nèi)被管理設備數(shù)量超過32臺，或制造商超過8家，則可以通過增加一臺裝置來擴容解決。圖2所示為本發(fā)明中嵌入式軟件201具體實現(xiàn)的系統(tǒng)結構框圖。嵌入式軟件201在設計時采用了一種可擴展性很強的方案，按照面向?qū)ο筌浖O計(OOP)思想，對每一種不同型號不同種類的被管理網(wǎng)元設備，都對應于不同的虛擬網(wǎng)元設備代理模塊203 ；每增加一個被管理網(wǎng)元設備103，只需要在內(nèi)存中新創(chuàng)建一個虛擬網(wǎng)元設備代理模塊203的實例。每個虛擬網(wǎng)元設備代理模塊203通過總線通信控制模塊204，與具體所對應的被管理設備103進行通信。多個代理模塊的創(chuàng)建和維護，以及協(xié)調(diào)工作，則由主控模塊202來負責。 虛擬網(wǎng)元設備代理模塊203是本發(fā)明的核心部件，在實際應用中，由原HFC網(wǎng)元設備制造商提供私有網(wǎng)管接口的自定義協(xié)議文本和接口的物理參數(shù)(如RS485/RS232傳輸波特率、校驗方式等)，根據(jù)這些相關資料，研發(fā)符合開放式標準的代理模塊，完成廠商私有協(xié)議到標準MIB協(xié)議的轉(zhuǎn)換。目前本發(fā)明裝置及方法已經(jīng)可以支持包括MOTOROLA、思科(SA)、 飛利浦(C-C0R)、哈雷在內(nèi)的50余家國內(nèi)外主流廠商共200余種網(wǎng)元設備。如果遇到尚未支持的新品種被管理網(wǎng)元設備，只需要按此模式進行嵌入式軟件二次開發(fā)，并對裝置進行遠程升級后，即可完成支持。虛擬網(wǎng)元設備代理模塊203的工作流程如下。步驟一等待來自主控模塊202的“輪詢啟動”指令，否則保持空閑狀態(tài)。步驟二 按照廠商私有協(xié)議進行輪詢指令組包，通過總線通信控制模塊204，將下行數(shù)據(jù)包發(fā)往對應的被管理網(wǎng)元設備103。等待103回應的上行數(shù)據(jù)包，按照廠商私有協(xié)議解包，將參數(shù)結果按標準化MIB格式進行組織，并保持在內(nèi)存中，需要掉電保存的參數(shù)則寫入嵌入式主機104的閃存盤中。如果103回應超時，則標記該被管理網(wǎng)元設備離線，并生成 Snmp Trap (告警)消息，發(fā)送給主控模塊202。步驟三將采集的可告警動態(tài)參數(shù)與預設門限進行比較，如果超出門限，則生成Snmp Trap (告警)消息，發(fā)送給主控模塊202。步驟四如果廠商私有協(xié)議規(guī)定的輪詢指令有多條，則回到步驟二 ；否則繼續(xù)下
“■步 ο步驟五如果指令緩沖區(qū)中有來自于主控模塊202的下行Snmp Set (控制)指令， 則將其按廠商私有協(xié)議進行轉(zhuǎn)換組包，回到步驟二。步驟六向主控模塊202發(fā)送“輪詢結束”通知，回到步驟一。主控模塊202工作流程如下。步驟一啟動初始化，根據(jù)被管理網(wǎng)元設備列表，逐個創(chuàng)建虛擬網(wǎng)元設備代理模塊 203的實例，并將其加入輪詢隊列中(由于總線資源共享，同一時刻，只能有一個被管理設備處于輪詢狀態(tài))。步驟二 對輪詢隊列中第一個虛擬網(wǎng)元設備代理模塊203發(fā)送“輪詢啟動”指令。步驟三如果有來自于網(wǎng)管主機101的下行Snmp Get (讀參數(shù))指令，則根據(jù)目標地址尋址到相應的虛擬網(wǎng)元設備代理模塊203的MIB庫，讀取參數(shù)值并組包回復給網(wǎng)管主機。步驟四如果有來自于網(wǎng)管主機101的下行Snmp Set (控制)指令，則根據(jù)目標地址尋址到相應的虛擬網(wǎng)元設備代理模塊203，將控制指令寫入其指令緩沖區(qū)。步驟五如果有來自于虛擬網(wǎng)元設備代理模塊203的Snmp Trap (告警)消息，則將其轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)管主機101。步驟六如果接收到當前輪詢的虛擬網(wǎng)元設備代理模塊203發(fā)送“輪詢結束”通知，則將其移到輪詢隊列尾，回到步驟二。否則回到步驟三。
權利要求
1.一種HFC異構網(wǎng)絡中多網(wǎng)元集成網(wǎng)管代理裝置，其特征是包括相互連接的嵌入式主機(104)和總線通信接口電路(105)，所述嵌入式主機(104)與網(wǎng)管主機(101)相連，所述總線通信接口電路(105)連接多臺被管理網(wǎng)元設備(103);運行在嵌入式主機(104)上的軟件包括主控模塊(202)、多個虛擬網(wǎng)元設備代理模塊(203)和總線通信控制模塊(204)，所述主控模塊(202)接收并解析來自上級網(wǎng)管主機(101)的下行Snmp指令、根據(jù)目標尋址并將指令轉(zhuǎn)發(fā)到相應的虛擬網(wǎng)元設備代理模塊(203)，所述主控模塊(202)接收并解析來自各虛擬網(wǎng)元設備代理模塊(203)的上行Snmp指令，根據(jù)源地址尋址并將指令轉(zhuǎn)發(fā)給相應的網(wǎng)管主機(101)，所述總線通信控制模塊(204)完成下聯(lián)各RS485通信接口波特率及校驗方式控制、上下行RS485總線通信數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)發(fā)和一對多時分雙工通信的時序和同步控制。
2.如權利要求1所述HFC異構網(wǎng)絡中多網(wǎng)元集成網(wǎng)管代理裝置，其特征是所述總線通信接口電路(105)下聯(lián)8個RJl 1形式的RS485通信接口，用于以星形方式連接被管理網(wǎng)元設備(103)。
3.如權利要求1所述HFC異構網(wǎng)絡中多網(wǎng)元集成網(wǎng)管代理裝置，其特征是所述虛擬網(wǎng)元設備代理模塊(203)的上行Snmp指令包括應答和主動告警。
4.如權利要求3所述HFC異構網(wǎng)絡中多網(wǎng)元集成網(wǎng)管代理裝置，其特征是所述虛擬網(wǎng)元設備代理模塊(203)對應于每個被管理網(wǎng)元設備(103)，在軟件內(nèi)存空間中分別建立一個虛擬的代理模塊對象，此模塊對象通過相應私有協(xié)議與被管理網(wǎng)元設備(103)進行一對一通信，完成數(shù)據(jù)采集、控制和告警功能，建立數(shù)據(jù)庫和MIB庫，并與主控模塊(202)之間進行Snmp通信。
5.如權利要求1所述HFC異構網(wǎng)絡中多網(wǎng)元集成網(wǎng)管代理裝置，其特征是所述主控模塊(202)還負責管理多個虛擬網(wǎng)元設備代理模塊(203)的工作流程，協(xié)調(diào)并發(fā)或輪詢通信任務的時序。
6.如權利要求1所述HFC異構網(wǎng)絡中多網(wǎng)元集成網(wǎng)管代理裝置，其特征是所述主控模塊(202 )還通過本地和遠程兩種形式實現(xiàn)裝置自身的管理配置接口，包括常規(guī)信息配置，IP 網(wǎng)絡配置，固件升級，被管理網(wǎng)元設備的添加、刪除和參數(shù)配置，被管理網(wǎng)元設備種類、數(shù)量和訪問權限控制；所述本地形式是指鍵盤鼠標和外接顯示器圖形界面形式，所述遠程是指 Snmp和MIB形式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種HFC異構網(wǎng)絡中多網(wǎng)元集成網(wǎng)管代理裝置，包括相互連接的嵌入式主機和總線通信接口電路，嵌入式主機與網(wǎng)管主機相連，總線通信接口電路連接多臺被管理網(wǎng)元設備；運行在嵌入式主機上的軟件包括主控模塊、多個虛擬網(wǎng)元設備代理模塊和總線通信控制模塊。本發(fā)明使得廣電運營商可以以機房為單位，將HFC異構網(wǎng)絡中來自不同廠商、不同形態(tài)、網(wǎng)管接口各異的關鍵網(wǎng)元設備經(jīng)各類總線或以太網(wǎng)，以星形方式連接到該代理裝置，并通過一套由嵌入式軟件實現(xiàn)的完整方法，將各被管理網(wǎng)元設備的網(wǎng)管接口統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為標準化、開放式的Snmp/IP形式，向上級網(wǎng)管主機提供符合國家標準或國際標準的MIB庫，從而真正實現(xiàn)多網(wǎng)元設備的統(tǒng)一集成網(wǎng)管。
文檔編號H04L12/24GK102158356SQ201110072329
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權日2011年3月24日
發(fā)明者尹冠民, 李剛, 柯賢智, 王剛, 蔣秀軍, 許磊, 陳浩東, 馬金滿 申請人:無錫路通光電技術有限公司