（通信与信息系统专业论文）tmn在双向hfc网络中的应用研究.pdf

堡圭堡塞! 型! 垄翌鱼! 堕旦塑! 塑查旦塑壅 t i v l n 在双向h f c 网络中的应用研究 通信与信息系统专业 研究生：汪淮 指导老师：伶家品副教授 本论文以双向h f c 网络作为课题背景，分析现有的两种网络管理模型，将 t m n 改进，创新性地移植到双向i - i f c 网络，改进后的t m n 三个体系结构在新课题 环境中的应用，对各种新、旧业务进行全面管理，使t m n 网络管理功能在双向 h f c 网络中得以实现。 本文重点分析了h f c 网络的特点，改进t m n 的标准管理模型，研究设计了 新型的星树双向h f c 网络，搭建一个完整的t m n 管理模型。通过对该体系 结构中各个网元设备的研究，在物理层实现了双向h f c 网络管理的t m n 模型， 同时建立了t m n 信息模型的网络拓扑结构模型、物理实体模型、功能实体模型 和业务管理模型，并通过这些模型的建立来实现信息管理函数的设计。在各种 管理功能基础上，设计各个网元设备需要的m i b 变量，以实现双向h f c 网络要 求的各种管理功能。 本文根据设计的m i b 变量和信息模型来具体实现配置功能、故障管理功能、 性能管理功能、安全管理功能和自计费功能，以及对双向h f c 网络支持业务的管 理，充分体现了t m n 管理模型在双向h f c 网络管理上的便捷。 本文还对g 和q 3 这两个t m n 模型中的重要接口的设计，进行了较为详尽 的分析，其中g 接口利用了m v c ( m o d e v i e w c o n t r 0 1 ) 体系结构。 关键词：有线电视网( c a t v )电信管理网络( t m n ) 公共管理信息协议( c m i p )管理信息库( m i b )m v c ( 模式图形控制) 结构 堡主丝奎! ! 型垄兰墨旦! 壁旦堑! 墅壁旦婴至一 t h er e s e a r c ho ft m na p p l i c a t i o n i n b i d i r e c t i o n a lh f cn e t w o r k m a j o r ：c o m m u n i c a t i o n i n f o r m a t i o n a ls y s t e m p o s t g r a d u a t e h u a iw a n g a c a d e m i oa d v is o r j i a p i n gx u u s i n gt h eb i d i r e c t i o n a lh f ch e t w o r ka st h et h e s i sb a c k g r o u n d ，i t a n a l v s e st w on e t w o r km a n a g e m e n tm o d e s ，a n di m p r o v e st h et m nt e c h n o l o g y ， a d d l y i n g i tt ot h eb i d i r e c t i o n a lh f cn e t w o r ki n n o v a t i v e l y u s i n go f t h r e ei m p r o v e ds t r u c t u r e so f t m nm o d ei nt h i sn e ws i t u a t i o na n dm a n a g e a l lt h eo p e r a t i o n s 。r e a l i z e st h et m nm a n a g e m e n tf u n c t i o n si nt h i s n e w n e t w o r k t h e s i sa n a l y s e st h ec h a r a c t e r i s t i co fb i d i r e c t i o n a lh f cn e t w o r k ， i m p r o v e st h es t a n d a r d t m nm o d e ，a n db u i l d i n gaa c c o m p l i s ht m nm a n a g e m e n t r o o d ei nt h es t a r t r e et o p o l o g yh f cn e t w o r k t h r o u g ht h er e s e a r c ho f t h en e t w o r ke l e m e n t ，r e a l i z et h et m nm o d ei np h y s i c a ll a y e r ， a tt h e s a m et i m eb u il d t h ei n f o r m a l m o d e l sn e t w o r k t o p o l o g y s t r u c t u r e m o d e l ，p h y s i c a e l e m e n tm o d e l ，f u n e t i o nm o d e la n do p e r a t i o nm a n a g e m e n t m o d e l ，a n dt h r o u g ht h e s em o d e l sb u ii d i n gt od e s i g nt h ef u n c t i o nf o r t h ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t 1 h e n a tt h eb a s e o ft h e s e m a n a g e m e n t f u n c t i o n s ，d e s i g n t h en e e d e dm i bv a r i a b l eb y e l e m e n tt o m a n a g e t h e n e t w o r k t h e s i su s et h e s i sm i bv a r i a b l ea n di n f o r m a t i o nm o d et or e a l i z et h e c o n f i g u r a t i o n f u n c t i o n ，f a i l u r em a n a g e m e n tf u n c t i o n ，p e r f o r m a n c e m a n a g e m e n tf u n c t i o n ，s e c u r i t ym a n a g e m e n tf u n c t i o na n dc h a r g em a n a g e m e n t f u n c t i o ni nd e t a i l e d a n dt h em a n a g e m e n to fh f c o p e r a t i o n s ，e m b o d i e s t h ee o n v e n i e n c eo ft m nm o d e i nt h i st h e s i sa l s od e s i g nt h et w oi n t e r f a c e ，ga n dq 3i n t e r f a c e ， i nt m nm o d ea n dt h ed e s i g no f6i n t e r f a c ei su n d e rt h em v cs t r u c t u r e k e y w o r d s ：c o m m u n i t ya n t e n n at e l e v i s i o n ( c a t v ) t e l e c o m m u n i c a t i o n m a n a g e m e n t n e t w o r k ( t m n ) c o n = 1 i n o n m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n p r o t o c o l ( c m i p ) m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o nb a s e ( m i b ) m o d e l v i e w c o n t r o ls t u c t u r e ( m v c ) 硕士论文：t 删在双向h f c 网络中的应用研究 术语 h f c c a t v c m t s t m n m v c c m i p s n m p d c f o s f m f n e f w s f q a f m i b c m i s q o s v o d c m a t m c m i s e r o s e r t s e a c s e f a t m 简写表 h y b r i df i b e rc o a x i a l光纤同轴电缆混和网 c a b l et e l e v i s i o n有线电视网 c a b l em o d e mt e r m i n a ls y s t e m电缆调制解调器终端系统 t e l e c o m m u n i c a t i o nm a n a g e m e n tn e t w o r k 电信管理网络 m o d e v i e w c o n t r o l模式图形控制 c o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o np r o t o c o l公共管理信息协议 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 简单网络管理协议 d a t ac o m m u n i c a t i o nf u n c t i o n数据通信功能 o p e r a t i o ns y s t e mf u n c t i o n运营系统功能 m e d i u mf u n c t i o n中介功能 n e t w o r ke l e m e n tf u n c t i o n网元功能 w o r ks t a t i o nf u n c t i o n工作站功能 qa d a p t i v ef u n c t i o nq 适配器功能 m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e管理信息库 c o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns e r v i c e 公共管理信息服务 。 q u a l i t yo fs e r v i c e服务质量 v i d e oo nd e m a n d视频点播 c a b l em o d e m电缆调制解调器 a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e异步传输模式 c o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns e r v i c ee l e m e n t 公共管理信息服务单元 r e m o t eo r e r a t i o ns e r v i c ee l e m e n t远程操作服务单元 r e l i a b l et r a n s f e rs e r v i c ee l e m e n t可靠传送服务单元 a c c e s sc o n t r o ls e r v i c ee l e m e n t联系控制服务单元 f i l ea c c e s st r a n s f e rm a n a g e m e n t 文件访问、传输、管理 硕士论文：t m n 在双向h f c 网络中的应用研究 1概述 我国有线电视网络转眼走过了十几年的发展历程，目前又步入了一个新的 发展时期，网络传输技术和管理技术已经发生和正在发生着重大的变革，将形 成一个有线电视的综合网络 1 。因为人们对带宽和业务类型的要求越来越高， 从而需要单向广播的有线电视网向双向互动化发展，即双向h f c 网络改造。而 与此同时，网络管理的复杂性这个技术问题也日渐显露，为此“t m n ”就成为 我国新有线电视网络高起点建设与发展进程中的一个新选择。 t m n 是对电信网络长期的管理过程中，经过不断探索和反复研究而找到的 一个可以全面解决网络管理系统建设和发展有关问题的统揽性方案 2 。所以本 文就第一次把t m n 管理技术移植到双向h f c 网络管理中来，针对我们设计的 星一树双向h f c 网络，搭建一个t m n 管理模型，对这神新型拓扑的双向h f c 网络进行管理。 本章首先介绍了我们设计的双向改造方案，然后以此为课题背景引入网络 管理技术，通过对两种管理技术的分析，选择t m n 作为我们提出的双向h f c 网络的管理技术，在介绍了t m n 基本概念和在电信网络管理中的应用情况后， 说明移植t m n 到双向h f c 网络的方法。 1 1 课题背景介绍 随着时代的发展，人们对远程教学、远程办公、远程医疗、视频会议、v o d 点播及w w w 浏览等多媒体应用的需求日益增加，对网络带宽及速度也提出了更 高的要求。现有的h f c 网络多数为单向广播工作方式，不能提供交换式业务， 为了实现数据上传，接入互联网和在线点播等交互业务，必须对h f c 网络进行 双向多媒体传输改造。 h f c 网络双向传输的关键问题在于上行噪声的汇聚和积累将严重影响上行 通信的质量，严重时将导致通信的中断。目前国内外的h f c 网络双向通信设计 在解决“最后一公里”( 用户电缆分配网络) 问题时，基本上都是采用集中分配 + 可寻址方式来解决上行通道噪声问题。这种星型分配方式虽然可以在一定程 硕士论文：t m n 在双向h f c 网络中的应用研究 度上解决噪声汇聚问题，但是与传统的树型分配方式相背离，实现时将舍弃原 有分配网络，造成前期投资的浪费。 1 1 1 系统介绍 1 1 1 1 双向系统拓扑结构 结合传统h f c 网络的特点，在h f c 网络中采用“星一树”型拓扑结构是最 合理的方案。即：城域网建立一个总前端( 主中心) 和多个分前端( 分中心) ， 由总前端通过级光缆干线连接各个分前端，并形成星型网络结构。各个分前 端再引出二级光缆干线到各个光结点( 星型结构) 。各个光结点再引出电缆分配 网络到户( 构成树型) 。这种结构可以满足大中型城市的需要。 从光节点设备到用户是一个传统的同轴电缆分配网，可以利用一些城市已 有的由树形结构组成的c a t v 分配网，在光结点处配置h f c 光端机，h f c 光端机 实现光电转换后连接同轴电缆分配网络，并直接和用户终端通信。在同轴电缆 分配网络部分，由于网络特殊的树型网络结构，采用令牌总线方式是较为理想 的一种方案。通过令牌级别管理和分配，可以实现带宽的动态分配，提高带宽 的利用率。 1 1 1 2 网络的接入方式 由于h f c 网络特殊的树型网络结构，采用令牌总线方式是较为理想的一种 方案。通过令牌级别管理和分配，可以实现带宽的动态分配，提高带宽的利用 率。 传统的令牌总线局域网既具有总线网的“接入方便”和“可靠性较高”的 优点，也具有令牌环形网的“无冲突”和“发送时延有确定的上限值”的优点， 传输媒体使用电缆电视用的7 5 欧姆同轴电缆。可使用单电缆或双电缆系统( 可 使用或不使用头端) 。有三种可供选择的数据率：1 m b s ，5 m b s 和1 0 m b s 。令 牌总线说明了要把基带信号进行调制后才送到电缆上传输。调制的方法有：相 位连续移频键控、相位相干移频键控和多电平双二进制调幅移频键控。h f c 网 的接入网应用的传输媒质是同轴电缆，适合令牌总线的运行。 介质访问控制( m a c ) 协议是链路层中的核心子协议，它是h f c 在信道上实 硕士论文：i n n 在双向h f c 网络中的应用研究 现多点传输控制的关键协议，它要解决用户端高效率地利用信道向前端发送信 息，同时保证信号的传输时延不会破坏业务所固有的特性，这就涉及到信道争 用模型、时隙结构、冲突分解算法等重要技术问题。 1 1 1 3 系统性能参数 上行频道： 上行调制方式： 上行码元传输速率： 上行数据传输速率： 上行传输模式： 上行接入方式： 下行频道： 下行调制方式： 下行码元传输速率： 下行数据传输速率： 下行传输模式： 下行接入方式： 下传模式： 下传调制方式： v o d 频道： v o d 下传调制方式： 1 1 1 4 系统框架 d s 一1 ( 4 8 5 5 6 ，5 m h z ) 1 6 q a m 2 5 6 m b p s 1 0 2 4 m b p s 频分时分复用单工模式 令牌总线接入方式 z l d s 一2 2 ( 11 0 5 5 0m h z ) 6 4 q a m 5 1 2 m b p s 3 0 7 2 m b p s 同步时分复用单工模式 令牌总线接入方式 4 8 路模拟电视或数字电视 模拟调制或6 4 q a m 5 5 0m h z 6 4 q a m 调制 如上所述，为了实现双向通信，必须在传输过程中佼用反向光接收机、双向 光工作站、双向放大器等器件。在同轴分配网络，为了与传统单向h f c 系统尽 可能的兼容，系统采用“星一树”型拓扑结构。如图1 1 所示： 硕士论文：t 州在双向h f c 网络中的应用研究 1 2 t m n 网络管理简介 原来的c a t v 网络只是进行单向的广播业务，所以网络管理的方法主要靠 人力来解决，但是当网络双向化改造后，业务增多，网络也变的复杂，在这种 情况下，如果还靠原来的人工管理的方法，是无法进行的，所以改造后，要在 双向h f c 网络上运行各种业务，网络管理成为不可或缺的一部分。 1 2 1 几种管理技术比较与取舍 图1 1 系统框架 目前常用的网络管理技术有基于电信管理网( t m n b a s e d ) 和基于互联网 ( i n t e r n e t - b a s e d ) 这两种。基于电信管理网的信息模型主要是针对电信网络的 管理需求来开发的，在国际电信联盟的m 3 0 1 0 中描述，遵循开放系统互连的 管理体系( i s o7 4 9 8 4 i t u 下x 7 0 0 ) ，被欧洲电信标准学会沿用。基于互连 网的信息模型则是针对基于t c p i p 协议的计算机互联网管理需求开发的，在 互连网工程任务组的r f c l l 5 7 ，r f c l 2 1 2 ，r f c1 2 1 3 中描述，被桌面管理任务组 沿用。 硕士论文：t m n 在双向h f c 网络中的应用研究 l l2 。l 1 两种模型的分析比较 两种管理信息模型的区别主要在网络管理协议的支持和管理对象的定义两 个方面。 基于电信管理网的管理信息模型是建立在公共管理信息协议( c m i p ) 基础上 的，c m i p 是i s o 制定的开放系统互连的网络管理协议，针对o s i7 层协议模型 的传输环境而设计，使用面向连接的传输来提供标准的c m i p 服务；基于互联网 的管理信息模型则是建立在简单网络管理协议( s n m p ) 基础上，s n m p 是一个工业 标准，是为i n t e 脯e t 互联网设计的，不依赖于具体的传输协议，使用无连接的 u d p 提供最基本的管理服务。 基于电信管理网的管理信息模型和基于互联网的管理信息模型在管理信息 库( m i b ) 的定义上的主要区别在于： 1 ) t m n 模型中管理对象( m o ) 的定义采用了扩展的面向对象( o o ) 的方法，即 g d m o 模板；而i n t e r n e t 模型中管理对象( m o ) 的定义采用扩展a s n 1 宏o b j e c t - - t y p e 模板。 2 ) t m n 模型中校管对象实例是用全局标识名( d n ) 来唯一标识的；而 i n t e r n e t 模型中校管对象实例的标识是用对象标识符( o l d ) 加一个后 缀表示的。 3 ) t m n 模型中除了允许对被管对象的属性值进行读取和设置之外，还允许 对被管对象本身进行创建和删除支持c m i s e7 种服务原语操作，而在 i n t e r n e t 模型中，只允许对对象的属性值进行设置和读取，而不允许 对对象本身进行创建和删除只支持s n m p5 种原语操作。 4 ) t m n 模型中，包含树( m i t ) 上的中间节点和叶节点都表示被管理对象实 例：而在i n t e r n e t 模型中的树结构上只有叶节点表示对象实例，中间 节点只用于对象的路径标识。 可以看到，造成两种信息模型不同的根本原因在于：电信网主要由复杂的 面向连接的交换网主导，因而t m n 模型偏重“连接”的概念；而计算机网是基 于t c p i p 协议的无连接网络，相对简单，因而i n t e r n e t 模型中被管网元的描 述上还引入了控制、业务的概念。 硕士论文：t m n 在双向h f c 网络中的应用研究 1 2 1 - 2 对两种模型的取舍 首先从上面的比较可以看出t m n 模型采用面向对象的管理方法来定义对 象，在双向h f c 网络中，如果采用面向对象的方法来定义对象，根据网络中各 网元设备分别定义对象，实现数据和操作的一体化，防止了由于程序变化带来 的频繁变更的影响，同时因为对象具有继承性，大大减少管理程序设计的复杂 性。 其实在双向h f c 网络发展的过程中，新业务的增加，很可能增加新的设备， 则相应的在其它与之有联系的设备，在管理的时候就需要增加新的m i b 变量来 进行管理，如果这个时候用t m n 管理模型来设计的话，就可以简单地来增加或 减少m i b 变量，而s n m p 模型则不行。 同时又因为s n m p 采用无连接不可靠传输，只有通过重传来获得可靠性的保 证，而t m n 采用的的面向连接的c m i p 协议，在我们提出的双向h f c 网络中，光 节点之间应用a t m 交互，因为a t m 是面向连接的，所以运行c m i p 更为一致。结 合上面几点，在这里我们用t m n 的网络管理技术比较合理。 1 2 2t m n 网络管理的基本概念 1 2 2 1t 删的提出 为了适应现代高速发展的网络，对于管理功能越来越强、规模越来越大、 软件化程度越来越高的现代化网络，需要一个面向全网的分散控制集中管理的 综合网络管理控制系统，因此国际电信联盟电信标准化部门( i t u - t ) 提出了具 有标准协议、接口和体系结构的管理网络一一电信管理网络，作为管理现代电信 网的基础。 t m n ，是i t u t 从1 9 8 5 年开始指定的一套电信网络管理国际标准。1 9 8 8 年制订了m 3 0 建议书，定义了t m n 的框架结构、功能模型、信息模型与物 理模型。1 9 8 8 年发表的g 7 7 1 和q 7 7 3 建议书则定义了管理设备与传输设备之 间的标准化接口协议。t m n 提供一个有组织的网络结构，以实现各种类型操作 运营系统( o s ) 之间、运营系统与电信设备间的互联。利用标准接口所支持的 体系结构交换管理信息，从而为管理部门和厂商再开发设备、设计管理电信网 6 硕士论文：t m n 在双向h f c 网络中的应用研究 络及业务的基础结构时提供参考。 1 2 2 2t m n 网络管理的基本原理和实现方法 t m n 嵌入在已有电信网络中，电信网为t m n 采集信息，提供通信，并接 受t m n 的控制，t m n 负责收集、处理、传送和存储有关电信网维护、操作和 管理信息。基本原理与1 n t e r n e t 网管理相似，在网元设备的设定需要的m i b 变量，然后通过对这些变量的访问，进行数据采集和分析，同时根据各种管理 要求，产生相应的控制信息，发送回相应的网元设备，从而达到网络管理的目 的。 在一个网络中若要应用t m n 管理，还需要建立该网络的体系结构模型， 在该网络的体系结构上设计网络管理要求的i v i b 变量，而对该网络各种管理功 能要求和管理方式就必须以网络的信息模型为基础。 1 2 2 ，3t m n 的基本目标 t m n 是关于多厂商环境下的网络的操作运营、维护等功能的基本建议。 t m n 的目标是提供一个电信管理框架。采用通用网络管理模型的概念、标准信 息模型和标准接口以完成不同设备的统一管理。 t m n 标准的目的是管理异构网络、业务和设备。t m n 通过丰富的管理功 能跨越多厂商和多技术进行操作。它能够在多个网络管理系统和运营系统之间 互通，并且能够在相互独立的被管网络之间实现管理互通，因而互联的和夸网 的业务可以得到端到端的管理。 1 2 3t m n 网络管理在电信中的应用 t m n 是电信系统的三大网络系统( 交换网，信令网，电信管理网) 之， t m n 在逻辑上与电信网相互独立，它通过几个不同的标准参考点与电信网进行 通信来发送或接收信息，控制其运营并达到管理电信网的目的，但有时t m n 也会被管理的电信网的一部分来提供它所需要的通信功能。t m n 与被管理的电 信网之间的一般关系如图1 2 。t m n 为电信网和业务提供管理功能并提供与电 7 硕士论文：t m n 在双向h f c 网络中的应用研究 信网和业务网进行通信的能力。 图1 2 ：t m n 与被管理的电信网之闻的关系 1 2 4t m n 在双向h f c 网络中的应用研究概述 在本课题背景下，双向h f c 网络中涉及的网络设备种类并不象电信网中那 么丰富。所以设计一个双向h f c 网络的t m n 模型相对较简单。 首先根据t m n 的要求完成一个符合双向i - i f c 网络要求的物理结构、信息 模型和功能体系结构，这部分工作在第三章进行叙述。因为在一个t m n 的管 理模型中，接口设计是一个很重要的部分，所以在文章家下来的第四章说明了 基于双向h f c 网络t m n 模型的两个重要接口，即g 接口和q 3 接口。然后在 接下来的第五章根据已经建立的t m n 体系结构，对双向h f c 网络进行配置管 理、性能管理、故障管理、安全管理和计费管理。最后要进行的工作就是对双 向h f c 网络运行的各种业务的管理研究，这些工作在第六章完成。 硕士论文：t m n 在双向h f c 网络中的应用研究 2 t m n 网络管理体系结构和管理功能 2 1 t m n 体系结构 t m n 的目的是提供组标准接口，从而使网络运营、组织管理、维护管理 功能及对网络单元的管理变得容易。为构造整个电信管理网，i t u t 从管理功 能块划分、信息交互的方式和物理实现三个不同的侧面定义t n f l q 的体系结构， 即t m n 的功能体系结构、信息体系结构和物理体系结构。 2 1 1 t m n 功能体系结构 t i v i n 的功能体系结构不包括物理细节，也不涉及通信单元和接口，而是从 逻辑上描述t m n 内部的功能分布，使得任意复杂的t m n 通过各种功能块的有 机结合实现其管理目标。 t i v i n 的功能体系结构中，引入了组标准的功能块和有可能发生信息交换 的参考点。t m n 功能体系结构建立在提供一般功能的多个功能块上，各种功能 块之间应用数据通信功能( d c f ) 传递信息，并由参考点隔开。 如图2 1 所示，t m n 的功能模型中包含运营系统功能( o s f ) 、中介功能 ( m f ) 、数据通信功能，此外也部分的包含网元功能( n e f ) 、工作站功能( w s f ) 以及q 适配器功能( q a f ) 。 2 1 1 1t m n 的各功能块 运营系统功能( 0 s f ) 块 t m n 的管理功能由0 s f 完成，主要是对管理信息进行处理，支持和控制不 同管理功能的实现。为此，需要各类0 s f 。0 s f 从逻辑功能上可分为不同的层， 各层有不同的功能。按抽象程度将0 s f 划分为商务0 s f 、业务( 客户) 0 s f 、网 络管理0 s f 和基层0 s f 四类。 管理功能的实现，依赖于大量的管理信息，因此0 s f 的具体任务是处理管理信 。息。 9 硕士论文： i 8 n 在双向h f c 网络中的应用研究 崮21t m n 功能体系结构 网元功能( n e f ) 块 n e f 是为了使n e 得到监视和控制于t m n 进行通信的功能块。网元为了 被管理而向t m n 描述其通信功能是网元功f 1 n e f 的一部分，这部分属于t m n ， 而n e f 的其他功能则t m n 之外。n e f 提供电信功能和管理电信网所需要的支 持功能，如传输、交叉连接等维护实体的功能、以及故障定位、保护转换等支 持维护实体的功能。 q 节点适配功能( q a f ) 块 能将那些不具备标准t m n 接口的网元，如标准同步数字体系设备接入 t m n ，完成非t m n 接口至t m n 接口的适配。 工作站功能( w s f ) 块 w s f 提供t m n 与用户之间的交换能力。它将管理信息由f 接口形式转换 为管理信息者可以理解的g 接口形式，向用户提供t m n 管理信息的输入输出 手段。w s f 包括对人机接口的支持，为终端用户提供数据输入输出的一般功能。 中介功能( m f ) 块 当两个需要交换信息的功能块不能接收和理解对方的信息时，需要用m f 进行中介。m f 块主要对o s f 和n e f ( 或q a f ) 之间传递的信息进行处理，以保 证各功能块对信息模式的需求，并使网元( n e ) 到o s f 的结构更加灵活。 m f 块的典型功能由：协议交换、消息交换、信号交换、地址映射变换、 路由选择、集线、信息过虑、信息存储以及信息选择等。根据具体应用的不同， 1 0 硕士论文：t i v n 在双向h f c 网络中的应用研究 m f 可由一个独立的设备实现，也可作为网元的一部分实现。 数据通信功能( d c f ) 块 t m n 应用数据通信功能( d c f ) 作为交换信息的手段，完成信息传送功能。 d c f 还可提供选择路由、转接和互通功能，涉及o s i 参考模型的物理层、链路 层和网络层三层功能。 2 1 2t m n 信息体系结构 t m n 的信息体系结构主要描述各功能块之间交换的不同类型的管理信息。 电信管理是一种信息处理的过程，每一种特定的管理应用，都具有管理者、代 理者两方面的作用。在管理者代理者面前，网络资源是一棵信息树，即被管理 对象信息库( m i b ) 。代理者直接操纵被管理资源，管理者通过c m i s ( 公共管 理信息服务程序) 来实施管理操纵。管理者、代理者与被管对象之间的关系如 图2 2 所示。同时还引入了面向对象技术，大大地减少了程序设计的复杂性。 被管理开放系统 图2 2 信息体系结构 2 i 2 1 面向对象的方法 面向对象的方法围绕真实的概念来组织模型，把软件系统看成为一系列离 散的对象集合，对象中既包括数据结构也包括行为，从而实现数据和操作的一 硕士论文：t m n 在双向h f c 网络中的应用研究 体化，也使对象对外部世界具有完备性和封闭性，防止由于程序的依赖性而带 来的频繁变更的影响。此外，对象具有继承性，对于具有层次关系的对象类的 属性和操作可以共享，大大减少程序设计和程序的重复性。 m 3 1 0 0 建议定义了一组被管对象，由此构成了一个一般网络信息模型。这个 模型涵盖整个t m n ，并可在所有网络中通用。但是，要用t m n 传送网络设备 的细节数据，还需要对这个模型进行扩充。 2 1 2 2 管理者与代理者 有了对被管资源的描述，有了m i b ，只是表达了被管资源有什么特点，可 对其进行什么操作以及它可以发什么消息，还不能确定何时进行管理操作，不 能确定如何将网络或设备发出的消息传达给操作员，这些是管理者代理者的任 务。t m n 功能块中描述的管理活动是通过管理者代理者来具体实施，信息处 理就存在着管理者与代理者的互通问题。 在建立的管理联系中，一个管理进程或者担当管理者角色，或者担当代理 者角色。管理者发出管理操作指令和接收代理者发来的通报；代理者管理被管 对象，应答管理者发出的指令，向管理者反映被管对象的视图，发出通报以被 管对象的行为。 一个代理者可以加入到与多个管理者的信息交换中。在这种情况下，它将 以多个代理者角色同对应的管理者角色相互作用。管理者和代理者之间所有的 管理信息交换都要应用c m i s 和c m i p 实现。 2 1 3t m n 物理体系结构 t m n 物理体系结构定义网络管理所需要的各种配置的结构如下图 2 1 3 1t m n 的物理元素 运营系统( o s ) o s 是完成o s f 的系统。o s 可以选择性地提供m f 、q a f 和w s f 。o s 的 体系结构可以是集中式，也可以采取分布式。 硕士论文：t m n 在双向h f c 网络中的应用研究 中介设备( m d ) m d 是完成m f 的设备。m d 也可以选择性地提供o s f 、q a f 和w s f 当用独立地m d 实现m f 的情况下，m d 对n e 、q a 和o s 的接口都是一个 和多个标准接口( q x 和q 3 ) ，当m f 被集成在n e 中时，只有对o s 的接口被 指定为一个或多个标准接口( q x 和q 3 ) 。 图2 4t m n 物理体系结构 q 适配器( q a ) q a 是将具有非t i v i n 兼容接口的n e 或o s 连接到q x 或q 3 接口上的设备。 一个适配器可以包含一个或多个q a f 。q 适配器可以支持q 3 或q x 接口。 数据通信网( d c n ) d c n 实现o s i 的l 3 层的功能，是t m n 中支持d c f 的通信网。 在t m n 中，需要的物理连接可以由所有类型的网络，如专线、分组交换数 据网、i s d n 、公共信道信令网、公众交换电话网、局域网等提供。 网元( n e ) n e 由电信设备构成，支持设备完成n e f 。根据具体实现的要求，n e 可以 包含任何t m n 的其它功能块。n e 具有一个或多个q 接口，并可以选择f 接口。 当n e 包含o s f 功能时，还可以具有x 接口。一个n e 的不同部分不一定处理 同一地理位置。例如，各部分可以在传输系统分布。 硕士论文：t m n 在双向h f c 网络中的应用研究 工作站( w s ) w s 是完成w s f 的系统。w s 可通过通信链路访问任何适当的t m n 组件， 并且在能力和容量方面是不同的。然而，在t m n 中，w s 被看做是通过d c n 与o s 实现连接的终端，或者是一个具有m f 的装置。这种终端对数据存储、 数据处理以及接口具有足够的支持，以便将t m n 信息模型中具有的，并在f 参 考点可利用的信息转换为g 参考点的信息显示给用户的格式。这种终端还为用 户配备数据输入和编辑设备，以便管理t m n 中的对象。 在t g q 中，w s 中不包括0 s f 。如果一个实体中同时包含0 s f 和w s f ，则这个 实体被看做是o s 。 - 2 2 t m n 管理功能 t m n 管理功能是t m n 管理服务中的一部分，一般由被管对象上的一组连续 动作所构成。t m n 管理功能包括：配置管理、性能管理、故障管理、安全管理、 计费管理。 2 2 1 配置管理功能 配置管理是最基本地网络管理能力，它负责网络地建立、业务的展开以及 配置数据维护。配置管理功能主要包括资源清单管理、资源开通以及业务开通。 资源清单管理是所有配置的基本功能，资源开通是为满足新业务需求即使地配 嚣资源，业务开通是为了用户分配业务或功能。配置管理建立资源管理信息库 ( m i b ) 和维护资源状态，为其他网络管理功能利用。 2 2 2 故障管理功能 故障管理是保证网络资源的无故障无错误的运营状态。包括障碍管理、故 障恢复和预防故障。故障管理的内容有报警、测试、诊断、业务恢复、故障设 备更换等。预防保障为网络提供自愈能力，在系统可靠性下降，业务经常受到 影响的准故障条件下实施。 1 4 硕士论文：t m n 在双向l l f c 网络中的应用研究 2 2 3 性能管理 性能管理提供评估和报告电信设备的行为以及网络和n e 效率的功能。它 的作用是为监测和纠正网络、n e 或设备的行为和效率收集统计信息，并辅助进 行规划和分析。 t i v i n 从n e 收集服务质量( q o s ) 数据、支持q o s 的改善。t m n 可以请 求n e 报告q o s 数据，也可以根据时间表或阈值由n e 自动报告。t m n 可以 随时修改当前的时问表或阙值。n e 发出的q o s 的数据报告可以是原始数据， t m n 对其进行加工。也可以由n e 在报告之前对原始数据进行分析和加工。包 括：性能监视功能、性能管理控制功能和性能分析功能。 2 2 4 安全功能 安全管理包括： ( i ) 访问安全： ( 2 ) 稽查跟踪： ( 3 ) 安全告警： ( 4 ) 侵扰恢复： ( 5 ) 凭据认证： 2 2 5 自计费管理 一般只允许客户管理属于该客户的访问。访问控制分为水 平访问控制和垂直访问控制两种。 客户对应用事件和安全事件进行访问。 客户访问对攻击进行说明的安全告警。 利用备份文件在出现安全问题后恢复服务。 n e 对t m n 提供的凭据进行认证。 根据业务以及资源的使用记录制作用户收费报告，确定网络业务和资源的 使用费用，计算成本。包括计费管理包括发送帐单功能和价格表功能。 硕士论文：t m n 在双向h f c 网络中的应用研究 3 基于双向h f g 网络的t m n 管理模型研究 为了把t m n 管理模型应用到我们提出的双向h f c 网络中去，首先根据网络的 要求建立一个t m n 标准的物理体系结构；同时为了描述在各种网元设备传送的 管理信息，设计研究适合双向h f c 网络要求的信息模型。在完成以上工作之后， 为了对这个t m n 管理模型有更好的了解，从功能体系划分的角度来说明这个管 理系统。 3 1 双向h f g 网络t m n 模型物理结构 根据第二章介绍的t m n 物理结构，结合我们双向h f c 网络的运行及网络 管理情况，这个h f c 管理网络的物理体系可用图3 1 所示。 图3 1 双向h f g 网络物理模型 在这里：各种服务工作站将管理信息转换为管理信息者可以理解的g 接口 形式，向用户提供t i v i n 管理信息的输入输出的手段。由于w s f 是提供t m n 1 6 硕士论文：t m n 在双向i t f c 网络中的应用研究 与用户之间的交互能力，在这里就是为双向h f c 网络提供各种服务的工作站， 它主要功能就是提供各种服务及对这些服务的管理。在我们设计的这个双向 h f c 网络中，我们预备提供的网络服务有：v o d 、h f c 网内电话、i s p 代理。 所以在这个系统中有 c o d 服务工作站和网内电话服务站，它们将从o s 提供的 管理信息转化为管理者容易理解的信息，或是将管理者输入的管理信息转化为 o s 认识的信息，从而来管理它们提供的服务。它们本身并不真正的管理只是提 供一个o s 与管理者的一个交换平台。 3 1 1 中介设备 由于m d 主要完成m f 的功能，主要是对o s 和n e ( q a ) 之间传递的信息进 行处理，在这里我们的m d 集成在n e 设备中，主要完成协议变换、消息变换、 地址映射变换、路由选择等功能。各级光节点n e 以及c m 中都要包括一个m d 模块，在一级和二级光节点处都需要一个m d 模块来进行路由选择，在光端机 处需要一个m d 模块来进行协议转换，在c a b l e m o d e m ( c m ) 处需要一个m d 来 完成地址选择和映射功能。 3 1 2 网元设备 在我们这个双向h f c 网络中所需要的主要网元设备有：c m 、光端机、一级 光节点、二级光节点、中心站设备等这些主要设备的功能。 3 2 1 1c a b l e m o d e m c a b l e m o d e m ，电缆调制解调器又叫机项盒，完成用户端与中心站之间的连 接，c m 的功能主要有7 种： 1 能指示用户室内设备、c a t v 网络盒节目资源的状态：能利用用户电视屏幕 显示服务公司及信息提供者发出的消息和菜单。 2 将用户的选择信息传递到服务中心或信息提供者。 3 能向用户提供基本的终端控制功能，如在选择视频点播( v o d ) 节目时，能 进行快进、快倒、暂停和记录等v c r 所具有的功能。 4 具有双向通信能力，能实现电视购物、远程教学和v o d 等。 硕士论文：t m n 在双向h f c 网络中的应用研究 5 能与家用电脑相连。 6 能进行信号传输、调制和解调、能处理a t m 协议 7 能监控公用设备，进行信号传输性能的遥测和反馈。 1c m 结构：具有开放结构的r 电缆调制解调器是种结构简单、成本低 的设备。它由一个廉价的微处理器控制特制的v l s i 芯片，提供上述功能，并 完成查询、响应路由选择、解码、解压缩以及处理事务和控制等各项工作。它 主要由微处理器、数字调制器、a t m 处理单元、图像解压缩、音频解压缩、 n t s c p a i ，s e c a m 解码器、r g b 编码器、远程控制接口、只读存储器( r o m ) 、 随机存储器( r a m ) 和扩展接口等组成。 c m 不仅仅是一只调制解调器，它还并与视频服务器进行双向、全双工的数 字通信。 下面介绍机顶盒各个组成部