HFC网络管理系统整体解决方案

1、精品文档 HFC网络管理系统整体解决方案 HFC网络管理系统整体解决方案 程永军 摘要:本文较系统的介绍了 HFC网络管理系统的功能、标准、设计原理和技术指标以 及在网络中的应用。 关键词:FSK调制解调HMS标准网管前端控制器应答器 【Abstract 】 This paper introduce that functions , standards , design principium and techno-guidebooks of HFC network management system. 概述:随着中国有线电视网络建设不断的发展，网络规模也越来越大。同时，伴随着数 字电视，数据、

2、语音、宽带INTERNET勺接入，有线电视网络系统正逐步成为技术统一， 互联互通的宽带信息网络。但在网络建设、运营、管理、效益和可靠性方面所出现的问 题也愈来愈成为网络运营商最为关心的问题。 中国目前有线电视网络的管理同电信网络 95%以上的有线电视网络没有网 管理相比几乎等于零，落后是非常巨大和明显的。超过 络管理功能， 导致网络运行管理和维护成本越来越高，不能及时发现网络系统上出现的 问题， 增加了用户的不满和对有线电视网络可靠性的质疑。广电总局已经注意到这一问 题的严重性、并成立了 HFC网络标准化研究小组，制定一些相关的网络管理系统标准。 广电HFC网络是国家信息化建设中的重点建设项目

3、，适合广电网络管理标准的网管系统 将具有越来越大的应用前景， 其作用和管理能力也越来越被广电运营商所重视。所以建 设一个能适应HFC网络发展方向的网络管理系统， 是目前急需要开展的工作，本文就如 何建设一个HFC网络管理系统提出了一个较全面的解决方案，以便在HFC网络中得到推 广和应用。 、 HFC 网络管理的功能、特点和标准： 1、HFC 网管的系统功能： HFC网络管理功能是一个相对专业的HFC网络设备和用户的管理系统，目前还没有涉及 到诸如财务、人力、运营、器材、档案管理等广义方面的网络管理。主要功能包括监测 网络和控制网络的运行状态、性能、品质等方面，收集和分析网络性能数据， 据进行分

4、析和处理并显示，发出预警和告警信号，起用备份设备和转移路由， 的不正常状况，对网络的路由进行合理调度，对用户控制及收费管理等内容。 五大功能：设备性能管理、故障管理、控制管理、安全管理、资费管理。 对这些数 控制网络 可概括为 2、HFC 网管系统的特点： l 可靠性极高 采用了嵌入式实时操作系统技术，极大的提高了系统的可靠性； l 双机热备份 管理PC主机上的网络管理程序运行于Windows98/2000中文平台下。为了解决 PC机软 硬件系统可靠性的问题，网络管理控制器支持两台PC机同时工作，一主一备，主备间 可以自动切换； l 全面的网络管理 能独立监控多达 48000 个网络节点，提供

5、网络拓扑管理，故障管理，安全管理，维护管 理等全方位的管理层次，使系统的管理和维护变得简便、安全、高效； l 完善的监控功能 高速可靠的监控机制， 能实时显示系统运行状况并作历史记录， 优先报告和处理系统异 常情况，确保系统平稳运行； l 直观的管理界面 Windows98/2000 下的图形化操作界面，以图标的形式标识电路的工作状态和告警状态， 以列表和拓扑图的形式显示电路资源的占用情况，操作简便，一目了然； l 清晰的网络结构 可配置生成网络拓扑图，并可随远端网络的改变而更新； l 完备的报表和日志生成 提供网路报表、单元电路统计报表、端口统计报表、节点状态报表等，自动记录操作日 志； l

6、 灵活的远端维护 通过 Internet 远程登录，可在任意时间、任意地点安全地对系统进行管理维护工作。 3、HFC网络管理系统的标准问题： 国家广电总局目前正在制订行业网管标准，所下发的 hfc 设备管理系统征求意见稿 20031118基本上遵循了 HMS规范。HMS物理层规范描述的中心前端控制器（HE与室 外设备网络单元（NE应答器的接口（该接口遵循 HMS规范）之间的物理层协议。该标 准规范网络单元与前端控制器通信所用的频率、调制方法和数据速率。它采用FSK调制 方式以 38.4Kb/S 的数据率双向传输数据；可编程控制前端控制器和应答器的发射和接 收频率跳变；数据链路和网络层规范访问规

7、则，信号同步、寻址和网络单元与前端控制 器之间的通信包协议结构；采用媒体访问控制（MAC协议来提供及时通知报警、带宽 效率、可测性、可靠性、低成本等性能。信息数据通信协议标准将规范单元管理软件传 给节点、放大器和电源的信息容量。 由于国家标准没有制定下来， 国内许多厂家的网络管理系统并不兼容， 即使号称满足 HMS 标准协议的网管也不能完全互相兼容。但可以在上层兼容SNMP协议或通过增加协议转 换来达到兼容的目的。 随着网管系统的使用， 其功能是不断的从简单到复杂完善的发展过程， 人们将不断的提 出新的要求以满足发展的网络建设和质量保证的需要。 二、 HFC 网络管理系统的设计 1、 系统的基

8、本组成： HFC 网络管理系统主要是由监控平台、 前端 /分前端中心前端控制器和节点应答器组成。 应答器直接采集网络节点的状态信息并上报给中心前端控制器， 同时接受中心前端控制 器下行的控制信息来控制节点工作状态。前端控制器负责管理本地及远端的应答器，协 调通讯过程，保证无差错传输。监控平台则是显示、报告、处理和记录网络运行状况的 人机对话界面，包括网络层、服务层和应用层，分别负责网络管理、服务管理和应用管 理。 监控平台是基于 SNMP 协议的网络管理系统的管理器软件，运行于 IP 局域城域网上 的计算机管理系统中。管理主机和前端 /分前端控制器（通讯管理单元）采用标准的 IP 接口和 23

9、2接口，前端控制器（管理单元）与前端被管理设备的接口采用 232和 485接 口，前端管理单元（控制器）与应答器的接口采用 HMS标准规定的RF接口（ HMS MAC 层协议）。 前端控制器（Heade nd Eleme nt）:简称HE，安装于前端或分前端，用于实现与光纤同轴 混合网络中应答器（ 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。前端控制器是 HFC 网络管理系统与 IP 局域城域网之间的网关（ Gateway） 图 1： HFC 网络管理系统框图。 注：网络节点的设备可以是前端设备

10、、光节点、电源、放大器等，前端设备也可以通过 IP 网络由网管计算机直接管理。 2、 符合 HMS 标准的网管系统实现 我们所设计的 HFC 网管系统是为了有效的管理在 HFC 网络上运行的各种各样设备而研 制的。所有硬件在设计时遵循有关行业标准， HMS 标准的物理层规范，软件遵循 HMS 标准的 MAC 层规范、 SNMPV1.0 协议和 HMS 标准的 MIB 数据库。 通信模型：根据 HMS 标准， HFC 网管的通信模型见图 2。 图 2：协议模型 硬件的设计框图： 前端控制器硬件设计的原理框图： 图 3 ：前端硬件设计原理框图 应答器硬件设计原理框图： RF 图 4 ：应答器硬件设

11、计原理框图 前端设备网管硬件设计原理框图： 图 5 ：前端设备网管硬件设计原理框图 l 网管软件的设计 前端网管计算机设备监控软件是建立在C/S (客户/服务器)模式下的可视化应用系统， 32 它基于 WINDOWS98/2000 操作系统，采用了 Inprise 公司的 C+Builder5.0 编程工具开 发而成，它提供了对标准 C+的完全支持，并拥有强大的用户界面设计能力，且提供了 对当今所有主流数据库的良好支持，所有的数据库连接操作指令均会通过其全新的 位数据库引擎 BDE(Borland Database Engine)进行处理。 数据库采用了 C+Builder 自身提供的 Int

12、erbase 数据库管理系统，它可运行在许多操作 系统平台上，包括 Win dows9x，Win dowsNT，各种UNIX 平台。当系统启动时，In terbase 会自动启动。网管软件与 Interbase 服务器端软件一起安装即网管机器也作为一台 In terbae服务器。数据库文件 Data.gdb安装在服务器上，内建多个数据表和存储过程负 责记录设备的各项工作状态参数并被应用程序所调用。 软件流程图： 通过以太网口发送 轮询或广播信息 处理数据包 进行 CRC 校验 校验通过，发消息 通知接收数据包 为 0 xff 判断数据类型 发消息，处理数据 响应包 其他 建立设备处理类 TDe

13、viceData 建立类 TExplainner 得到设备模拟量和数字量 判断是否 有新设备 有 发消息通知其他 窗口控制类 报警信息 是否改变 否 不存储上传数据 数据包括模拟量 存数据到表 CurItem 数字量、报警量 Histroyalarm 和 alarm 软件通信方式采用轮询和竞争两种。兼容电子地图，是一个多模块、多文档应用程序。 主要由 SNMP 通信模块、 MAC 通信模块、协议转换模块、系统树、拓扑图、历史报警 记录、设备属性、 读数窗口、报警窗口、 用户管理等模块组成。 软件主窗体提供了文件、 系统、报警、窗口、帮助等主菜单，覆盖了该软件系统的全部功能。 l 通信接口： 从

14、硬件原理框图中已经可以看出网管系统的各种接口。以太网接口为以 太网RJ45接口。前端设备间的通信接口选用RJ45/RS485接口进行通信。由于在一条 RS485串口线上可同时挂接128台设备，该接口电路在波特率为 9600bit/s时，双绞线可 传输1.2KM，所以选用RS485接口可实现设备间的较远距离（如一栋大楼内）通信和较强 的扩充性能。 ? l 上下行信道的频率配置和调制方式的选取： 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谱配置为5 65MHz。宜选用5.020.2MHz （ R1R5）频段的某一信道作上行信道。设备管理信号 下行

15、信道宜选 108MHz119MHz 的某一频段。上、下行通道中心频率的设置都应避开 强干扰信号。 表 1 上、下行信道的频谱配置建议 上行信道（ MHz） 下行信道（ MHZ ） R1 R2 R3 R4 R5 最低频率 最高频率 5.0 7.4 7.4 10.6 10.613.8 13.817 1720.2 108MHz 119MHz RF通信方式选用FSK调制解调方式。 l 兼容问题：在国家标准制定以前，许多厂商已经开发了自己的网管系统，其定义的协 议各不相同， 所以， 满足 HMS 标准的网管系统必须具有对原有系统的兼容能力， 为此， 可以在系统里增加一个 SNMP 代理模块，负责完成不同

16、厂商自定义协议到 SNMP/MIB 协议的转换，在物理层完成自定义接口到以太网接口的转换，通过IP 网络与网管主机 通信。这样可以方便的解决兼容问题。 3、HFC 网管系统的主要设计指标： RF 通道和调制技术规范见 对于上、下行信道，光纤同轴混合网设备管理系统的物理层 表 2。 表 2 光纤同轴混合网设备管理系统物理层 RF 通道及调制技术规范 项目 前端控制器 I 类应答器 输出电平 +100dBuV+111dBuV +85dBmV +1 05dBmV 输出电平稳定度 2dB 3dB 输出电平步长 2dB 2dB 输出频率 在108MHz 119MHz中的某一指定频段 在5.0MHz20.

17、2MHz中的某一指定 频段 发送机调谐范围 在每个确定的 8MHz 工作频段内全可调或固定频率 在每个确定的 3.2MHz 工作频段内全可调或固定频率 输出频率调节步长 100kHz 100kHz 输出频率准确度 10kHz 10kHz RF输出关断度 不适用 60dB RF输出关断时间 不适用 wi秒 发送机开机状态下,工作频道带外寄生辐射 行载波)-55dB,全部上行频带内 发送机关机状态下,工作频道带外寄生幅射 -65dB,全部下行频带内(相对于未调制下 不适用 单端口设备： 30dBmV( 5 1000MHz )双端口设备，发射端口：30dBmV(5 200MHz)45dBmV(200

18、 1000MHz)双 端口设备,接收端口： 45dBmV(5 65MHz)30dBmV(65 1000MHz) 频 谱 形状 400kHz100dBc/Hz ,108 119MHz 800kHz95dBc/Hz ,5 13MHz60dB 不适 RF输入/输出阻抗 75 Q 75 (外置式) RF输入/输出反射损耗 12dB 12dB(外置式) 最大上升时间 不适用 100m s从峰值电平的10%到90%) 最大下降时间 不适用 20dB 20dB 接收机选择性 在通带边沿的 CW 载波可比带内接收到的信号电平高 10dB 在偏离接收 机中心频率 250kHz 处的 CW 载波,可比带内接收到的信号电平高 发送机的最大转换时间 8ms 15ms 10dB 调制方法 调制变换 FSK