秦 瓊，代少升，程鵬程

（重慶郵電大學(xué) 信號(hào)與信息處理重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400065）

0 引言

目前，隨著電視業(yè)務(wù)的多方位擴(kuò)展和三網(wǎng)融合的迫切需求，有線電視網(wǎng)的雙向改造成為一種趨勢(shì)，而EP?ON＋EoC[1]方案的提出，使得EoC技術(shù)在整個(gè)有線電視的雙向改造中起到巨大作用。

現(xiàn)在，EPON＋EoC的網(wǎng)絡(luò)管理方式未能達(dá)成一致。目前市場(chǎng)上采用的EPON＋EoC網(wǎng)絡(luò)管理方式多樣，主要分為兩種方式：獨(dú)立管理和綜合管理。由于EoC的數(shù)量過多，獨(dú)立網(wǎng)管方式在出現(xiàn)故障時(shí)需要較多維護(hù)人員手工判斷故障原因，成本偏高。本文是在EPON＋EoC綜合管理的情況下，提出一種將Agentx（Agent Extensibility）協(xié)議的主/副代理形式作為EoC局端與終端的代理方案，以實(shí)現(xiàn)對(duì)EoC的綜合管理。該方案使EoC設(shè)備在不同的網(wǎng)元管理系統(tǒng)（Element Management System，EMS）中能高效、穩(wěn)定地運(yùn)行。

1 EoC網(wǎng)絡(luò)模型

EoC是一種利用同軸電纜承載以太網(wǎng)解決最后100 m的技術(shù)，它主要是利用OFDM調(diào)制方法將由以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（Ethernet Passive Optical Network，EP?ON）傳來的以太網(wǎng)信號(hào)調(diào)制成與有線電視信號(hào)不同頻段的信號(hào)[2]，在EoC局端加入信號(hào)混合器，將兩種不同頻段的信號(hào)進(jìn)行混合，混合信號(hào)經(jīng)過同軸電纜和分支分配器到達(dá)用戶端，終端EoC將混合信號(hào)分離，輸出信號(hào)分別接入PC和機(jī)頂盒，實(shí)現(xiàn)兩種網(wǎng)絡(luò)的融合與分離。

EoC采用點(diǎn)到多點(diǎn)的用戶網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用廣電已有的同軸電纜實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)和視頻的傳輸。各種EoC技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大體相同，在對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理進(jìn)行討論時(shí)可以使用EoC局端設(shè)備和EoC終端設(shè)備這一模型。

2 Agentx協(xié)議的系統(tǒng)框架

由于簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（Simple Network Manage?ment Protocol，SNMP）擴(kuò)展代理的分布廣泛，加上各種擴(kuò)展代理在此領(lǐng)域缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使它們很難在SNMP管理應(yīng)用中占一席之地，Agentx協(xié)議[3-4]的出現(xiàn)則解決了這一問題。Agentx協(xié)議的引入，大大增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和應(yīng)用管理的控制能力。Agentx協(xié)議擴(kuò)展方式靈活，在網(wǎng)絡(luò)管理中可隨時(shí)添加或刪除網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

Agentx擴(kuò)展代理由主代理和副代理組成。主代理能夠接收標(biāo)準(zhǔn)的SNMP協(xié)議信息和多個(gè)復(fù)用的副代理信息，各副代理可以單獨(dú)管理一個(gè)設(shè)備。SNMP擴(kuò)展代理Agentx協(xié)議的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

在Agentx協(xié)議中，主代理主要負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)管發(fā)送的請(qǐng)求進(jìn)行接收和應(yīng)答，并對(duì)與之相連的各個(gè)副代理進(jìn)行管理，副代理主要負(fù)責(zé)向主代理發(fā)起會(huì)話，并向主代理注冊(cè)自己的MIB區(qū)域。Agentx協(xié)議提供了一種有效的注冊(cè)和分發(fā)機(jī)制，副代理只負(fù)責(zé)完成注冊(cè)區(qū)域內(nèi)的代理功能。Agentx協(xié)議的作用是：對(duì)擴(kuò)展代理結(jié)構(gòu)的管理和對(duì)副代理所維護(hù)的管理信息庫（Management Information Base，MIB）的管理。

除了Agentx以外，還有一種比較常用的擴(kuò)展代理，即SNMP多路復(fù)用協(xié)議（SNMP MUltipleXing protocol，SMUX）。接下來將對(duì)上述兩種協(xié)議進(jìn)行對(duì)比。

3 Agentx協(xié)議的優(yōu)勢(shì)

Agentx協(xié)議是目前較先進(jìn)的代理協(xié)議，它的引入順應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，能大大提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理性能。

3.1 SMUX協(xié)議

SMUX協(xié)議結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

SMUX協(xié)議[5]主要用來實(shí)現(xiàn)SNMP代理與用戶進(jìn)程的通信，它是通過面向連接的多路數(shù)據(jù)流，向應(yīng)用層提供通信管道的會(huì)話管理協(xié)議。在SMUX協(xié)議中，用戶進(jìn)程被稱為SMUX對(duì)等實(shí)體（SMUX Peer），負(fù)責(zé)對(duì)某個(gè)MIB模塊進(jìn)行管理。當(dāng)網(wǎng)管發(fā)出請(qǐng)求信息時(shí)，客戶端的主代理收到SNMP請(qǐng)求，根據(jù)SNMP請(qǐng)求中包含的MIB區(qū)域查找到相關(guān)變量并對(duì)SMUX Peer進(jìn)行定位，最后將SNMP請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為SMUX Peer請(qǐng)求，發(fā)送給相應(yīng)的SMUX Peer。SMUX Peer與SNMP代理是通過TCP端口199進(jìn)行通信的。

3.2 Agentx與SMUX協(xié)議的比較

從運(yùn)行效率、靈活性、可靠性和兼容性4個(gè)方面將Agentx協(xié)議和SMUX協(xié)議進(jìn)行分析與比較：

1）在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，Agentx的效率更高。雖然SMUX比Agentx協(xié)議簡單，但SMUX的編碼更復(fù)雜，解碼過程則耗時(shí)更多，并且不支持SNMPV2的Get-Bulk操作，而使用Get-Bulk就是為了更加有效地從SNMP Agent獲取數(shù)據(jù)，SMUX的包格式與SNMP相似。Agentx規(guī)定了4類PDU用于進(jìn)行主、子代理間的數(shù)據(jù)交換，使得擴(kuò)展機(jī)制的管理更加靈活，而且它的包格式比SNMP的格式簡潔，使得通信效率進(jìn)一步提高。

2）在副代理在主代理上進(jìn)行MIB注冊(cè)時(shí)，Agentx的靈活性更好。首先Agentx協(xié)議將注冊(cè)過程與索引分離，并采取自動(dòng)分配索引；其次它可以隨時(shí)添加或刪除MIB模塊，而SMUX協(xié)議需要網(wǎng)管在注冊(cè)前必須把索引分配好。

3）在主代理與副代理通信時(shí)，Agentx的可靠性更高。Agentx有兩種通信模式，一種是UNIX套接字模式，采取這種方式時(shí)，可以直接利用UNIX系統(tǒng)的安全機(jī)制來完成主代理與副代理的通信。另一種是TCP模式，采用這種方法時(shí)，主代理可以通過傳輸層來保證與子代理的通信。SMUX則采用明文密碼傳送的方式來完成代理與SMUX Peer之間的通信。很明顯，前者的通信方式比后者的可靠性更高。

4）在與SNMP協(xié)議兼容方面，Agentx的開放性更好。Agentx協(xié)議與SNMP版本無關(guān)，不管主代理工作在哪個(gè)版本的SNMP，只要是符合Agentx協(xié)議的子代理，都可以正常工作。

當(dāng)前普遍使用的是SMUX擴(kuò)展代理，但是SMUX協(xié)議的安全性低、擴(kuò)展性差等缺點(diǎn)使它不能滿足EoC網(wǎng)管系統(tǒng)高可靠性的需求。根據(jù)以上對(duì)Agentx協(xié)議和SMUX協(xié)議的比較分析，可以看出Agentx具有的這些優(yōu)勢(shì)使它更適合應(yīng)用在EoC的網(wǎng)管代理中。

4 Agentx在EoC局終端網(wǎng)管上的實(shí)現(xiàn)

如上一節(jié)所述，在EoC網(wǎng)管代理上使用Agentx協(xié)議能使整個(gè)EoC的網(wǎng)管系統(tǒng)更加高效與可靠。根據(jù)Agentx的主/副代理的形式，可以將局端作為主代理，各個(gè)終端作為不同的副代理。圖3是EoC網(wǎng)絡(luò)管理的整體框圖。

圖3 EoC網(wǎng)絡(luò)管理圖

Agentx協(xié)議有自己的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（Protocol Data Unit，PDU），與SNMP PDU采用誤碼率編碼傳輸不同，Agentx使用連續(xù)的字節(jié)流傳輸。

圖3中，注冊(cè)O(shè)ID庫儲(chǔ)存向主代理注冊(cè)的副代理的OID；SNMP引擎接收或發(fā)送SNMP-PDU，并對(duì)其進(jìn)行編解碼；主代理接收SNMP-PDU，將其轉(zhuǎn)換為AGENTX-PDU傳輸給副代理，或接收來自副代理的AGENTX-PDU，將其轉(zhuǎn)換為SNMP-PDU傳輸給網(wǎng)管；副代理接收或發(fā)送AGENTX-PDU；用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議（User Datagram Proto?col，UDP）用于監(jiān)聽SNMP-PDU。

4.1 EoC局端

EoC局端在網(wǎng)絡(luò)中主要是與網(wǎng)絡(luò)管理者進(jìn)行通信，以及對(duì)EoC終端進(jìn)行管理。具體流程如下：

1）局端作為SNMP管理系統(tǒng)中的代理，通過SNMP標(biāo)準(zhǔn)端口（UDP 161）來發(fā)送和接收SNMP的協(xié)議信息，實(shí)現(xiàn)了SNMP協(xié)議要求的安全訪問控制的功能。

2）接受相關(guān)終端注冊(cè)MIB區(qū)域，進(jìn)行索引分配和能力聲明的請(qǐng)求。

3）接受來自終端創(chuàng)建或取消會(huì)話的請(qǐng)求。

4）維護(hù)終端注冊(cè)的MIB區(qū)域庫和索引對(duì)象庫。

5）當(dāng)接收到網(wǎng)管發(fā)來的SNMP請(qǐng)求信息時(shí)，局端根據(jù)信息的內(nèi)容查詢MIB庫，判斷是否為局端的信息。如果是局端的信息，則直接處理，如果不是，則將SNMP信息轉(zhuǎn)換為Agentx信息發(fā)送給終端，對(duì)各個(gè)終端發(fā)來的Agentx響應(yīng)信息進(jìn)行分析后，以SNMP報(bào)文形式回送給網(wǎng)管。

6）將所收到終端發(fā)出的陷阱轉(zhuǎn)發(fā)給管理者。

當(dāng)局端收到SNMP需要獲得信息的請(qǐng)求時(shí)，局端會(huì)使用訪問控制功能對(duì)請(qǐng)求信息進(jìn)行檢查，檢查到信息合法后，才對(duì)信息進(jìn)行傳送。

4.2 EoC終端

EoC終端主要管理自己負(fù)責(zé)的MIB區(qū)域，各個(gè)終端相互不通信，具體工作包括：

1）與局端主動(dòng)建立會(huì)話；

2）向局端注冊(cè)其維護(hù)的MIB區(qū)域；

3）當(dāng)收到局端關(guān)于MIB變量操作的Agentx請(qǐng)求時(shí)，調(diào)用相應(yīng)的操作流程并讀取設(shè)置變量，返回相應(yīng)的信息；

4）在發(fā)生異常事件時(shí)，向局端發(fā)陷阱通知；

5）在注冊(cè)的實(shí)體標(biāo)識(shí)（Object Identifier，OID），區(qū)域綁定OID到實(shí)際變量。

局端和終端是通過OID通信的，終端實(shí)現(xiàn)的每一個(gè)功能與唯一的OID綁定，當(dāng)終端在局端上注冊(cè)時(shí)，終端會(huì)把自己支持功能的所有OID都告知局端。那么局端收到請(qǐng)求時(shí)，就會(huì)檢測(cè)這個(gè)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的OID是哪個(gè)終端注冊(cè)的，并把信息發(fā)送給終端，完成局端與終端之間的通信。

4.3 EoC局端與終端之間的信息交互

EoC局端與終端的信息交互示意圖見圖4。

1）兩者建立會(huì)話

某個(gè)終端與局端連接后，終端向局端發(fā)送Agentx-Open-PDU來完成與局端一個(gè)或多個(gè)會(huì)話的申請(qǐng)。當(dāng)局端收到終端的Agentx-Open-PDU后，會(huì)給終端分配一個(gè)新的會(huì)話標(biāo)識(shí)符，產(chǎn)生Agentx-Response-PDU信息回送給終端。

終端會(huì)隨時(shí)向局端發(fā)送Agentx-Close-PDU來終止兩者間的會(huì)話，局端也可以向終端發(fā)送Agentx-Close-PDU信息。當(dāng)局端收到Agentx-Close-PDU時(shí)，會(huì)取消此次終端對(duì)MIB區(qū)域的注冊(cè)，并向終端發(fā)送Agentx-Close-PDU來關(guān)閉會(huì)話。

2）索引分配和MIB注冊(cè)

局端是通過索引分配來實(shí)現(xiàn)終端對(duì)MIB區(qū)域的注冊(cè)。在進(jìn)行索引分配時(shí)，終端向局端發(fā)送Agentx-Index?allocate-PDU，請(qǐng)求局端給它分配索引，局端根據(jù)請(qǐng)求的內(nèi)容向終端分配索引。局端通過向終端發(fā)送Agentx-Re?sponse-PDU來完成與終端索引分配的會(huì)話。

當(dāng)完成索引分配后，終端向局端發(fā)送Agentx-Regis?ter-PDU在局端注冊(cè)，由于終端所要注冊(cè)的區(qū)域可能和其他終端的區(qū)域相重合，在這種情況下，局端會(huì)對(duì)終端之間的區(qū)域沖突問題進(jìn)行裁定，拒絕相同區(qū)域的注冊(cè)。當(dāng)終端想取消先前注冊(cè)的MIB區(qū)域時(shí)，終端會(huì)向局端發(fā)送Agentx-Unregister-PDU。終端也可向局端發(fā)送取消索引分配信息，使局端釋放先前終端得到的索引值。一般而言，只發(fā)送關(guān)閉會(huì)話就可取消先前的索引分配和注銷MIB區(qū)域。

3）通知陷阱

通知陷阱一般用在終端發(fā)生異?，F(xiàn)象時(shí)。當(dāng)終端出現(xiàn)異常情況時(shí)，會(huì)主動(dòng)向局端發(fā)送陷阱報(bào)文，局端將收到的陷阱報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給SNMP網(wǎng)管。

EoC網(wǎng)管代理主要工作流程：局端從UDP的161端口監(jiān)聽并接收SNMP請(qǐng)求信息，經(jīng)解碼、團(tuán)體名驗(yàn)證、分析后得到管理變量在MIB樹中的具體區(qū)域，判斷是局端（的信息還是終端的信息，如果是局端的信息，則直接進(jìn)行處理，如果是終端的，則將接收的SNMP信息轉(zhuǎn)換為Agentx協(xié)議信息傳送給終端，完成EoC局端和終端的代理工作。

5 測(cè)試與分析

測(cè)試目的：驗(yàn)證與SMUX協(xié)議相比，Agentx協(xié)議在處理上的高效性。在測(cè)試過程中，采用的模型是1個(gè)EoC局端和1個(gè)EoC終端，PC機(jī)作為管理站。圖5所示為整個(gè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連好后，在網(wǎng)管界面中形成的拓?fù)鋱D。

為了驗(yàn)證高效性，在采用Agentx協(xié)議時(shí)，管理站向局端連續(xù)3次發(fā)送獲取終端的請(qǐng)求信息，并記錄從發(fā)送信息到接收應(yīng)答消息的時(shí)間間隔t1。在采用SMUX協(xié)議時(shí)，記錄相同情況的時(shí)間間隔t2，結(jié)果如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)結(jié)果顯示，Agentx協(xié)議3次處理包所需時(shí)間的平均值約為 1403.2 μs，SMUX 協(xié)議則為 1588.9 μs，Agentx協(xié)議比SMUX協(xié)議約提前了185.7 μs，可見Agentx協(xié)議處理包的速度更快，效率更高。

6 小結(jié)

將Agentx擴(kuò)展代理應(yīng)用到EoC網(wǎng)絡(luò)管理上，主要是考慮到Agentx的這幾種優(yōu)點(diǎn)：可隨時(shí)動(dòng)態(tài)添加或刪除相關(guān)設(shè)備的擴(kuò)展靈活性；支持不同SNMP版本的高兼容性；一次提取多個(gè)MIB變量的數(shù)據(jù)獲取高效性；采取兩種工作模式實(shí)現(xiàn)的可靠性。將兩種協(xié)議的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和對(duì)比，證明Agentx在整個(gè)系統(tǒng)的性能明顯優(yōu)于SMUX協(xié)議。對(duì)使用Agentx作為網(wǎng)絡(luò)代理的EoC網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試后，效果良好。

[1]馮忠慶，陳丹苗.EPON＋EoC技術(shù)在有線電視網(wǎng)絡(luò)改造的應(yīng)用[J].科技信息，2008（16）：86.

[2]金立標(biāo)，張乃謙，李鑒增.面向NGB的EoC接入網(wǎng)分析[J].電視技術(shù)，2010，34（6）：57-59.

[3]RFC2741，Agent extensibility（Agentx）protocol version 1[S].2000.

[4]肖容梅，杜旭.基于AgentX主副代理網(wǎng)絡(luò)管理模型的分析與改進(jìn)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2005（5）：26-28.

[5]RFC1227，SNMP mux protocol and MIB[S].1991.