EPON网络管理系统中拓扑管理的设计与实现

1、光网络中文核心期刊EPON网络管理系统中拓扑管理的设计与实现王红勤1,2，黄红斌1,2，刘伟平1,2，聂晶1,2，徐洪1,2（1.暨南大学信息科学技术学院电子工程系，广州510632；2.暨南大学广东省高等学校光电信息与传感技术重点实验室，广州510632）摘要：阐述了拓扑管理的重要性，为了能够更加方便以太无源光网络（EPON）系统的管理，提出了一种基于B/S结构的EPON网管的拓扑管理设计方案。测试结果表明，能够快速、准确地分层显示网络拓扑图，实现了拓扑管理的功能。具有Trap主动上报的功能，关键词：EPON；网络管理；拓扑管理中图分类号：TN929.11文献标识码：A文章编号：1002-5

2、561(2010)11-0029-03DesignandimplementationoftopologymanagementinEPONnetworksmanagementsystemWANGHong-qin1,2,HUANGHong-bin1,2,LIUWei-ping1,2,NIEJing1,2,XUHong1,2(1.DepartmentofElectronicsEngineering,JinanUniversity,Guangzhou510632,China;2.KeyLaboratoryofOptoelectronicInformationandSensingTechnologies

3、ofGuangdongHigherEducationalInstitutes,JinanUniversity,Guangzhou510632,China)Abstract:Importanceoftopologymanagementisexplainedinthepaper.InordertomanagetheEPONnet-workssystemmoreeasily,thedesignschemeoftopologymanagementbasedonb/sstructureofEPONnet-workmanagementisproposed.Throughthetest,withTrapin

4、itiativereportingfunction,hierarchicalnetworktopologydiagramsaredisplayedquicklyandaccurately,thetopologymanagementcapabilitiesareimplement-ed,andtheactualneedoftheprojectismet.Keywords:Ethernetpassiveopticalnetwork;networksmanagement;topologymanagement0引言以太无源光网络（EPON）技术是以太网与无源光网络（PON）的有机结合，它综合了PON技

5、术和以太网技术的诸多优点，使其成为光接入网的最佳选择1,2。拓扑管理的研究还处于不成熟阶段。美国AdventnetWebNMS在多个视图的显示方面还有不足5，以往的拓扑管理的设计大部都是基于C/S模式，且没能够实现Trap上报功能6，反应速度慢，代价高，管理起来不太方便。鉴于拓扑管理存在以上的缺点，我们从整体架构、后台数据库结构和自动发现算法等方面对基于EPON网络管理是EPON网络的关键技术之一，已成为网管系统中的佼佼者3，4。EPON网络系统中由众多的网络设备构成，这给系统网络的管理增加了复杂性。为了保证EPON网络能够稳定、高效、准确地运行，同时也满足用户对服务质量和服务个性化的要求，拓

6、扑管理应运而生。拓扑管理通过良好的网络拓扑图对网络的运行状态进行监测，直观地反映整个网络的运行状况。目前，对于IP网络的拓扑管理研究较多，而EPON网络的拓扑管理研究较少，EPON网络的收稿日期：2010-07-26。基金项目：广东省教育部产学研结合项目（2009B090200023）资助。作者简介：王红勤（1984-），女，硕士研究生，主要研究方向为图像传输处理与光纤通信。B/S模式、且具有Trap主动上报功能的拓扑管理模块进行设计。1拓扑管理的整体设计1.1拓扑管理体系结构的设计基于B/S模式的拓扑管理的体系结构如图1所示。通过数据采集得到的数据交由数据处理层，将进行数据处理后的数据提交给

7、数据库系统，另一部分实时数据通过Web服务器直接提交给用户端的浏览器进行显示。各模块之间由统一的数据接口相互通信。2010年第11期輦輷訛光网络王红勤，黄红斌，刘伟平，等：EPON网络管理系统中拓扑管理的设计与实现1.2拓扑管理的功能实现流程拓扑管理的功能实现流程如图2所示，服务器启动并加载初始化模块，多线程启动扫描设定的网络，扫描到的IP被暂存到IP队列变量，接着对扫描到的图1拓扑管理体系结构图表1EponEquipment设备信息表英文名称数据类型备注EponEquipmentIDEquipmentTypeConnectListPonList;OltList;OnuListPonOnuMa

8、cLisPonTypeIpaddressstatusNUMBER(16)NUMBER(10)NUMBER(10)VARCHAR(45)VARCHAR(45)VARCHAR(45)VARCHAR(45)EPON设备的编号EPON拓扑图中设备的标识号EPON网络设备的类型EPON网络设备之间连接的集合OLT中PON端口的集合OLT集合ONU集合PON端口的MAC地址端口类型设备的IP地址设备的工作状态VARCHAR(45)PON端口中查到ONU的MAC地址VARCHAR(45)NUMBER(10)TINYINT(3)PonMacList(20)VARCHAR(45)IP类型进行判断，如果是ONU类

9、型，则把该IP暂存到ONU队列；如果是OLT类型，则暂存OLT队列。从OLT队列中读取一个PON端口的ONUMAC值，将此值与ONU队列中的MAC值作比较，如果两值相等，则说明此ONU是观地显示网络拓扑组织结构图和所有可能的IP地址，实现Trap主动上报功能。启动线程池。通过ICMP协议的Ping方法扫描整个网络段，获得网内所有可能的IP地址，拓扑自动发现部分编程代码如下：publicstaticStringgetSubnetAddress()SubnetAddresssa=newSubnetAddress();returnsa.getSubnetAddress();/返回所有可能的IP地址图

10、2拓扑管理的功能实现流程图OLT的节点，否则以同样的方法查找下一个ONU。publicstaticVectorgetPingIP()PingIPpi=newPingIP();returnpi.getPingIP();publicStringgetSubnetAddress()trycatch(Exceptione)e.printStackTrace();log.error(e);returnsubnetAddress;发现OLT和ONU设备及判定节点间的连接。从OltList列表中取出OltIP,并读取PON端口的状态信息；EPON网络的网元设备主要包括OLT和ONU，它们都支持ICMP协议和

11、SNMP协议，且提供私有MIB，因此设计中采用ICMP协议和SNMP协议相结合的数据采集方式。通过ICMP协议的Ping方法可以快速地获取设备的状态信息；通过SNMP协议的Get方法以轮询的方式获取设备的详细信息，以主动上报Trap的方法可以获取设备的实时信息。1.3拓扑图数据库结构的设计拓扑图数据库的设计，能够负责将数据显示为各种拓扑的表现形式。我们采用了Oracle10g数据库，该数据库可用性高，可扩展性强，具有改进的SQL能力、分析功能、OLAP和数据挖掘的能力，降低了管理的开销。设计中，以EPON设备信息为重点，包括OLT信息、OLT-PON信息、ONU信息等。表1给出了设备的相关表结

12、构。1.4拓扑管理的自动发现算法的设计拓扑管理的自动发出算法的设计，主要负责发现网络中的OLT和ONU设备以及它们的互联情况，直If（PON端口的状态信息非空）读取PON的MAC地址表，并添加到PonMacList;读取PON下所有ONU的MAC地址表，并添加到訛輮輧2010年第11期光网络王红勤，黄红斌，刘伟平，等：EPON网络管理系统中拓扑管理的设计与实现PonOnuMacList;从OnuList列表中取出OnuIP,并读取ONU的MAC信息义为OnuMac；网络扫描的IP，通过SN-MP协议访问被扫描到的网络段,根据访问结果分析判断，并形成拓扑图的数据源。拓扑图上不仅显示了网络设备的简

13、单信息，如while（PonOnuMacList非空）取出PonOnuMacList列表中一类定义为CurrentO-MUMAC;If(OnuMac等于CurrentOMUMAC)PonID与OnuID连线，即OltID与OnuID相连；If(PonOnuMacList没有与OnuMac相等的类)ONU没注册或者出现掉线故障；Trap主动上报。启动Trap线程池，等待Trap信息，定义为TrapInform,具体描述如下：如果TrapInform是注册ONU时的信息，当注册信息为添加ONU信息，则通过SNMP协议读取该ONU的物理地址信息，找到与之相对应的PON，并相连接，当注册信息为OLT的

14、IP、ONU和OBD的图3扫描网络段序号等,还可以对网络拓扑发现相关参数进行配置。另外拓扑图中的网络节点可以根据网络的实际情况进行增加、删除和拖动等动作。从测试的结果看，拓扑管理模块很好地实现了项目的既定目标，准确快速地显示EPON网络的拓扑信息。3结束语EPON网络管理系统中的拓扑管理可以及时直观地反映整个网络的运行情况，给网络管理者带来了很大的方便。由于EPON网络面向的是直接的网络用户，所以拓扑管理就显得尤为重要。本文是基于B/S结构进行设计的，这种策略简化了客户端，系统无须在不同的客户机安装客户端软件，管理员只要通过浏览器功能就可以登录使用系统，系统反应快，便于管理，通过对系统进行测试

15、，证明了网络拓扑图能够进行分层显示，并且实现了Trap主动上报的功能。目前，拓扑管理仍然是EPON网络管理中研究的热点内容，如何高效、快速准确地显示网络的拓扑图仍然是今后研究的重点。我们所提出的基于B/S的拓扑管理模块的设计方案，具有一定的应用价值。参考文献：1SKLARBermard.FundamentalsandApplicationsofPonJ.DigitalCommunications,2001,36(2):45-50.2KRAMERG,PESAVENTOG.Ethernetpassiveopticalnetwork(E-PON):buildinganextgenerationopt

16、icalaccessnetworkJ.IEEECommu-nicationsMagazine,2002,40(2):66-73.3尧昱，赵永利，张永军，等基于SNMP的EPON网管系统设计及实现J光通信研究，2007,(5)：4-7.4MUKHERJEB,KRAMERG,PESAVENTOG.EthernetPON(EPON):DesignandAnalysisofanOpticalAccessNetwork.PhotonicNetworkCommunications,2001,3(3):307-319.5张沐.EPON网管系统中拓扑显示的设计与实现D.武汉：华中科技大学硕士论文,2007:2

17、-3.ONU掉线信息时，则通过SNMP协议读取该ONU的物理地址信息，找到与之相对应的PON，并断开连接。2拓扑管理的实现与测试结果2.1拓扑管理的实现拓扑管理功能的实现主要是包括数据采集、拓扑处理和拓扑图显示3个子模块。首先是数据采集的实现，数据采集部分主要分为两种方式，一种是基于SN-MP协议的管理信息库（MIB）数据的获取；另一种是通过多线程扫描网络段获得网元节点信息方式。为了适应各种网络的要求，本系统采用二者的结合，以到达更高的拓扑发现效率。其次是拓扑处理的实现，拓扑数据处理模块收到数据采集命令后，发送数据采集消息给数据采集模块，并调用相应的数据采集器，数据采集模块和拓扑处理模块主要是ONU和OLT队列组成，二者通过java组件接口通信。再次就是拓扑图显示模块的实现，我们采