上海凌云天博光电科技有限公司  印永强 庄 杰

[摘要] 本文主要介绍了有线电视网络管理的重要性及迫切性，并指出传统的HFC网状态监测系统的缺点。介绍了一种基于SNMP（简单网络管理协议）国际标准的新型HFC网网络管理系统，对这种管理系统的原理、特点及优势作了详细的描述。并对于这种基于SNMP标准协议的网络管理系统实际的使用操作及界面等方面作了介绍。

一、 有线电视网管及国家标准现状
        随着HFC网络双向改造的深入开展及网络规模的日益扩大，网络管理的重要性及迫切性日益突出,成为网络良好运行必不可少的保证。因为对于缺乏网络管理系统的网络，故障的发现和诊断一般总要等到用户的反馈，才可找到故障点、诊断并修理直到恢复正常工作，需要花费很长的时间，造成主业务的损失，降低了客户的满意度，同时也大大增加了网络维护的人工成本。另外HFC网的业务仍然以电视广播为主，没有感到现代网络管理的迫切性。而双向业务要求达到电信级的运营水平（可用性99.99%，年平均中断时间不超过53分钟），随着ATV/DTV/HDTV/UltraHDTV等业务不断涌现，FTTx技术不断普及，视频业务及数据业务的发展需要更好的质量标准。
        而通过增加网络管理系统后，可增强网络的可靠性：如检测设备运行状态，及时发现故障，确定故障类型及解决措施；及时发现故障，派遣人员维修，缩短网络的故障维修时间，改变投诉维修的状态；分析故障及设备的历史参数，预防故障的发生, 从被动的抢修转为主动的维护。同时可改善网络上各种服务的运行：如随时通报网络运行状况，保证网络运行的可靠性、稳定性，快速响应客户，提高用户满意度。
        2002年，由国家广播电影电视总局广播电视规划院及几家相关厂商策划了中国HFC网络管理国家标准的制定，经过三年的反复论证、测试，于2005年完善了HFC网络管理的性能标准，05年10月正式颁布了国家标准《HFC网络设备管理系统规范》GB/T20030-2005；三家单位为国家标准起草成员；其中成都康特及无锡路通符合利用RF通道的相关标准；上海凌云天博光电科技有限公司则符合利用IP通道基于SNMP的相关标准。
二、 网络管理概述
         1. 网络管理的五大功能：（ISO/IEC 7498-4中定义的网络管理五大功能）
            故障管理：指网络系统出现异常时的管理操作
            配置管理：定义、收集、监测和管理配置数据的使用，使得网络性能达到最优
            性能管理：收集和统计数据，用于对系统运行及通信效率等系统性能进行评价
            安全管理：对授权机制、访问机制、加密和密钥的管理，维护和检查安全日志
            计费管理：记录网络资源的使用情况，控制和监测网络操作的费用

          2. 网络管理体系结构

          3. HFC网络管理协议模型

        有线电视HFC网的状态监测系统在整个信息网络管理系统（NMS）中属于子网管理系统（Element Network System）的范畴。
        HFC网络设备管理系统采用OSI简化模型。
　　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。
          4. 基于RF通道的Ⅰ类应答网管
          HFC网状态监测系统由置于前端的设备管理器、前端控制器和外线设备应答器组成:
　　设备管理器 equipment manager
          一般是一台属于IP局域网／城域网的计算机设备，运行基于SNMP的HFC网络设备管理软件。
　　前端控制器 headend element
          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。
　　应答器 transponder
          也可称为网元（NE）。用于采集和调整HFC网络设备的工作参数，并且实现与前端控制器（或直接与管理器）通讯的部件或功能单元，是SNMP网络管理系统的管理代理（Agent）。

　　设备管理器是一台运行状态监测软件的PC电脑，它通过RS485总线监测前端机房内的设备，如调制器、光发送机、光放大器、反向光接收机等。
　　对于外线路上的设备，如光节点站、电放大器等则通过正向、反向光路和同轴电缆进行监测。在这些外线路被监测设备中安装状态监测应答器模块，它们对设备的状态参数，如正向接收光功率、反向发送光功率、电流等进行取样、A/D转换、编织数据帧，然后通过反向光发送机送回设备管理器。 

        1. 天博TBsnmp网管发展历程
　　2000年提出了建立基于SNMP的统一网络管理系统的理念；
　　2001年自行立项，开发基于SNMP的HFC网网络管理系统；
　　2002年完成了TBNSnmp网管系统V1.0；
         1. 珠海有线电视网、上海嘉定区有线电视网、天津有线网络公司
         2. 北京歌华有线宽带数据接入网、深圳网通宽带数据接入网
         3. 山东淄博、潍坊和邹平宽带有线电视网络
　　02~05年10月参与了国家标准的制定；

          2. 什么是 SNMP
           SNMP（Simple Network Management Protocol）即简单网络管理协议，它为网络管理系统提供了底层网络管理的框架。它事实上指一系列网络管理规范的集合,包括协议本身,数据结构的定义和一些相关概念。
        SNMP是一个标准的用于管理IP网络上结点的协议，是TCP/IP协议中UDP协议的一种应用。（UDP－－User Datagram Protocol ，用户数据报协议 ，是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。 类似寄信，寄信人只需知道自己发出信件，而并不需要知道收信人是否收到信件。）所以它具有UDP协议快速、网络负载低的特点，比较适合大范围、低实时性的应用。如：QQ就是基于UDP的应用软件，目前有数千万的用户同时在线。足见对于数千台设备的监控，SNMP协议是完全适合的。
        SNMP协议的应用范围非常广泛，诸多种类的网络设备、软件和系统中都有所采用，主要是因为SNMP协议有如下几个特点： 
        首先，相对于其它种类的网络管理体系或管理协议而言，SNMP易于实现。SNMP的管理协议、MIB及其它相关的体系框架能够在各种不同类型的设备上运行，包括低档的个人电脑到高档的大型主机、服务器、及路由器、交换器等网络设备。设计简单、扩展灵活、易于使用。
        其次，SNMP协议是开放的免费产品。只有经过IETF（互联网工程任务组）的标准议程批准（IETF是IAB-互联网架构委员会下设的一个组织），才可以改动SNMP协议。
         第三，SNMP协议有很多详细的文档资料（例如RFC，以及其它的一些文章、说明书等），网络业界对这个协议也有着较深入的理解，这些都是SNMP协议近一步发展和改进的基础。
          最后，SNMP协议可用于控制各种设备。比如说电话系统、环境控制设备，以及其它可接入网络且需要控制的设备等，这些非传统装备都可以使用SNMP协议。
         因此，它得到了众多网络产品厂商的支持，成了实际上的工业标准。如HP的OpenView、IBM的 NetView、Cabletron的 Spectrum、Microsoft的Systems Management Server（SMS）、Novell的ManageWise和开源的OpenNMS
        3. SNMP的一些定义
　　　SNMP，Simple Network Management Protocol：简单网络管理协议
——它是一个标准的用于管理IP网络上结点的协议。此协议包括了监视和控制变量集以及用于监视设备的两个数据格式：MIB和SMI。

　　MIB，Management Information Base：管理信息库
——MIB是被管理对象的集合，集合中的元素可以是硬件配置参数、状态数据、性能统计等、并且能够被管理进程进行查询和设置的信息的集合。
　　SMI，Structure of Management Information：管理信息结构
——MIB有一定的组织结构，即管理信息结构（SMI），SMI用分层的树形结构组织，从树根开始，按照分支来分类组织被管理对象。SMI定义在MIB中使用的数据类型及网络资源在MIB中的名称或表示。
　　ASN.1，Abstract Syntax Notation One：抽象语法定义
——用于定义语法的正式语言，在SNMP中它用于定义SNMP协议数据单元和对象的格式。
　　PDU，Protocol Data Unit：协议数据单元
——在网络中传送的数据包。
　　BER，basic encoding rules：基本编码规则
——由CCITT (X.209)和ISO (ISO 8825)指定的编码规则，它描述了如何将ASN.1类型表示为字符串。

         4. 管理信息库MIB
         MIB是Management Information Base的缩写，中文名字叫“管理信息库”，它是网络管理数据的标准，在这个标准里规定了网络代理设备必须保存的数据项目，数据类型，以及允许在每个数据项目中的操作。通过对这些数据项目的存取访问，就可以得到该网关的所有统计内容。
如以下就是国标中EDFA光放大器MIB中的一项：
  　　oaOutputOpticalPower OBJECT-TYPE
    　 SYNTAX INTEGER(0..65535)
     　ACCESS read-only
     　STATUS mandatory
     　DESCRIPTION
         “输出光功率，单位位0.1dBm，此对象要求在
 　　　属性MIB中登记一个条目。"
     　　;;={ oaIdent 2 }

       5. 管理信息结构SMI
       SMI定义了被管对象的形式化结构和内容，每个对象类型由以下5个字段构成：
      • 对象名：
　　– 文本形式的对象描述符合对象标示符组成，数值化的对象标识符与对象的正文描述成对出现
      • 对象语法域
　　– ASN.1定义的对象类的抽象语法
      • 对象访问权限
　　– Read-only, read-write, write-only, not-accessable
      • 状态域
　　– 强制(mandatory)，可选(Optional)，过期(deprecated)
      • 对象定义
　　– 对象语义的说明
        6. OID(Object identifier--对象标识)
       对象标识（OID)是一种数据类型，它指明一种“授权”命名的对象。“授权”的意思就是这些标识不是随便分配的，它是由一些权威机构进行管理和分配的。
        EFDA的信息用来表述的话就是：
　　　1.3.6.4.1.17409.11.1（扩展节点）
　　　1.3.6.4.1.17409.11.2（输出光功率）
　　　1.3.6.4.1.17409.11.3（输入光功率）
　　　1.3.6.4.1.17409.11.4（泵浦信息表）
　　　1.3.6.4.1.17409.11.5（电源信息表）
        11这位代表国标设备中的光放大器，其它还有如6代表直调发射机、7代表外调发送机、8代表上行光接收机等。

        图显示了在SNMP中用到的这种树型结构。所有的MIB变量都从1 . 3 . 6 . 1 . 2 . 1这个标识开始。树上的每个结点同时还有一个文字名。例如标识1 . 3 . 6 . 1 . 2 . 1就和iso . org . dod .internet . memt . mib对应。这主要是为了人们阅读方便。在实际应用中，也就是说在管理进程和代理进程进行数据报交互时，M I B变量名是以对象标识来标识的，当然都是以1 . 3 . 6 . 1 . 2 . 1开头的。

        7. SNMP的命令和报文
         SNMP协议定义了数据包的格式，及网络管理员和管理代理之间的信息交换，它还控制着管理代理的MIB数据对象。因此，可用于处理管理代理定义的各种任务。SNMP协议之所以易于使用，这是因为它对外提供了三种用于控制MIB对象的基本操作命令。它们是：Set 、Get 和 Trap ： 
        Set：它是一个特权命令，因为可以通过它来改动设备的配置或控制设备的运转状态。
        Get：它是SNMP协议中使用率最高的一个命令，因为该命令是从网络设备中获得管理信息的基本方式。 
        Trap：它的功能就是在网络管理系统没有明确要求的前提下，由管理代理通知网络管理系统有一些特别的情况或问题发生了。

        8. SNMP报文的格式

        版本域：这个域用于说明现在使用的是哪个版本的SNMP协议。目前，version 1是使用最广泛的SNMP协议。
        共同体：（community）是基本的安全机制，用于实现SNMP网络管理员访问SNMP管理代理时的身份验证。。
        协议数据单元域：SNMPv1的PDU有五种类型。它们包括：GetRequest、GetNextRequest、SetRequest、GetResponse、Trap 。

        9. 共同体(community) 
        SNMP定义了管理进程(manager)和管理代理(agent)之间的关系，这个关系称为共同体(community)。 SNMP的应用实体对Internet管理信息库中的管理对象进行操作。一个SNMP应用实体可操作的管理对象子集称为SNMP MIB授权范围。SNMP应用实体对授权范围内管理对象的访问仍然还有进一步的访问控制限制，比如只读、可读写等。 

        简而言之，由于SNMP协议相对简单，没有完整的安全机制，所以共同体相当于一个简单的用户密码的作用，如要修改TBS2202光开关的切换光功率，就需要设置读写共同体为teraband。

         10. SNMP的版本与发展
　　目前SNMP有SNMPv1, SNMPv2 SNMPv3版本
　　SNMPv1 已被广泛使用
　　SNMPv2 有以下几种:
         1. SNMPv2u – 使用用户安全机制的SNMPv2
         2. SNMPv2* -  使用用户安全机制和相关特性的SNMPv2
         3. SNMPv2c – 无用户安全机制的SNMPv2（电信标准）
　　SNMPv3 增强了网络管理的安全性能，增加加密算法和访问控制等安全管理特性。 

         SNMPv2主要的变化：
　　1. 提供验证、加密和时间同步机制,提高安全性。
　　2. 增加GETBULK操作提供一次取回大量数据的能力,用更有效的方式传递管理信息。（针对EPON和EOC之类一对多的结构能对数据采集效率有较大的提高。）
　　3. 建立一个层次化的管理体系。增加Manager-to-Manager之间的信息交换机制,从而支持分布式的管理体系;增加中级(子)管理者(Middle-Level Manager or Sub-Manager),分担主管理者的任务,增加远程站点的局部自主性。（当网络中有着数量庞大的设备时，采用该结构能够大大提高查询效率，同时降低网络负载。）

　　11. 凌云天博网络管理系统特点
　　符合标准
　　– 符合国家标准《HFC网络设备管理系统规范》GB/T20030-2005、符合SNMP的开放协议标准。
　　– 提供标准的IP网SNMP协议接口
　　– 可管理符合标准的snmp网元或纳入标准的snmp管理平台中被管理。
　　模块化的系统架构
　　– 多构架的用户管理系统：单用户、多用户、服务器管理模式。
　　– 系统扩展灵活：新的管理模块可以不断加入。
　　– 便于与其它类型的网管系统进行整合。
　　 友好的用户界面
　　– 与直观明了。
　　– 图形化网路拓扑界面。
　　– 按报警的严重程度以不同颜色提示用户实物设备相同的图形界面，操作。
　　– 报警设备定位功能。
　　强大的操作功能
　　– 三种设备代理服务器查找方法（广播查找、单个IP地址查找、IP地址段查找）。
　　– 每个设备的告警阈值及日志功能可由用户任意控制。
　　– 分机房和分组管理，使众多被管设备处于有序管理状态。
　　– 操作权限可灵活分配（分配给独立的用户，分配给用户组，让用户加入用户组获得操作权限，用户还能继承其它用户的操作权限）。
　　– 分级告警设置
　　– 提供多种告警方法（声音、邮件、短消息和弹出窗）。
　　安全管理
　　– 用户信息、密码和登录时间记录，权限分级管理。
　　– 操作日志计入。
　　分布式、分层管理：
　　– 支持设备的分布式管理。
　　– 具有完善的操作权限机制。
　　– 设备管理范围限制功能。
　　优化的系统设计
　　– 对代理服务器进行优化访问，有效减小网络负荷开销。
　　– 采用非拥塞式的轮询方法。
　　– 轮询时间可变合理地调整网管系统工作时对网络带宽的占用量。

　　网络管理拓扑界面

设备管理器工作界面

网络设备管理构造图

　　天博管理系统可管理设备
　　1. LTRANTM LET1550外调制光发射机
　　2. LTRANTM TBH2000型光接收机
　　3. LTRANTM LOA3000光纤放大器
　　4. LTRANTM TBS1102射频切换器
　　5. LTRANTM TBS2202光开关
　　6. TBT3155 1550nm直调光发送机
　　7. TBT3000光发送机
　　8. TB4080模拟数字光工作站
　　9. TBR4000反向光发送机
　　10. Fet5000机架式以太收发器及其插卡
　　11. Fet3200/Fet4200系列远端以太收发器
　　12. Fet3400/Fet4400系列远端以太收发器
　　13. Fet65xx系列以太收发器
　　14. 纳入非公司产品
　　 Bktel外调制1550光发送机

四、 基于SNMP的CATV网管的应用
五、 结束语
　　本文通过介绍了有线电视网络管理的重要性及迫切性，并指出传统的HFC网状态监测系统的缺点。介绍了一种基于SNMP（简单网络管理协议）国际标准的新型HFC网网络管理系统，对这种管理系统的原理、特点及优势作了详细的描述。并对于这种基于SNMP标准协议的网络管理系统实际的使用操作及界面等方面作了介绍。与传统的射频调制式HFC网络管理系统相比，它更具有通用性的优势，非常巧妙地利用IP通道，依据SNMP标准网管协议把所有设备通过网管系统统一管理起来，解决了HFC网网管的通用性问题，使网管系统更加稳定。