占慶山，武樹斌，謝 娟

（武漢郵電科學研究院 武漢烽火網絡有限責任公司，湖北 武漢 430074）

W iFi型EoC終端管理方案的設計與實現

占慶山，武樹斌，謝 娟

（武漢郵電科學研究院 武漢烽火網絡有限責任公司，湖北 武漢 430074）

基于《NGB寬帶接入系統(tǒng)C-HPAV系統(tǒng)技術規(guī)范》，針對WiFi型EoC終端提出了一種分布式管理方案，解決了現有的集中式管理方案中EMS對終端管理響應慢、網絡健壯性不好、網絡穩(wěn)定性差的問題。該方案中EMS只做預處理工作，后續(xù)對終端的管理配置工作由頭端完成，頭端通過擴展MME對WiFi芯片進行配置管理。簡要介紹了WiFi型EoC終端。實驗結果表明分布式管理方案能夠很好地管理WiFi型EoC終端。

WiFi；EoC終端；EMS；SNMP；擴展MME

1 同軸接入技術

同軸接入、光纖接入和雙絞線接入是目前三大接入方式，廣電運營商的同軸網絡資源豐富，覆蓋范圍廣，同軸接入作為解決最后100 m的接入問題有以下優(yōu)勢：安裝簡單，即插即用，無需重新布線，無需擾民，節(jié)約資源，不需要大量人力跟資本的投入。同軸接入技術是下一代廣播電視網的關鍵技術之一[1]，被列入廣電總局《NGB寬帶接入系統(tǒng)C-HPAV系統(tǒng)技術規(guī)范》（后簡稱《規(guī)范》）當中，廣泛推廣。C-HPAV系統(tǒng)采用一點到多點的用戶網絡拓撲結構，如圖1所示。其中的“一點”指的是C-HPAV系統(tǒng)頭端（CLT），“多點”指的是用戶端的多個系統(tǒng)終端（CNU）[2]。

圖1 C-HPAV系統(tǒng)網絡架構

CNU是用戶的接入設備，終端提供的業(yè)務種類直接決定著用戶的數量。隨著通信技術和用戶對信息、娛樂、寬帶通信等融合業(yè)務需求的發(fā)展，為用戶打造一個全能的、安全的、快速的家庭網絡已成為現實。智能手機、平板電腦等生活中越來越多的電子產品可以使用WiFi，WiFi功能給人們的生活帶來了極大的便利。WiFi型EoC終端將極大地提高廣電網絡的市場份額。

根據《規(guī)范》中定義，網絡管理功能有四個方面，即配置管理、故障管理、性能管理和安全管理[1]。本文基于《規(guī)范》，在現有管理方案的基礎上提出兩種管理方案。其中分布式管理方案是基于特定的以太網類型報文0x88E1(MME)[3-4]的擴展類型，進行頭端和終端之間的通信，該方案解決了現有管理方案中對終端管理響應慢、網絡健壯性不好、網絡穩(wěn)定性差的問題。

2 EPON+EoC系統(tǒng)管理方案簡介

WiFi型EoC終端就是將AP與EoC終端結合，無線傳輸支持IEEE802.11n標準。可提供無線WiFi應用，可實現無需實線連接或添加設備就能提供家中第二臺電視的點播。WiFi型EoC終端在網絡中的連接示意圖如圖2所示。

圖2 WiFi型EoC終端在網絡中連接示意圖

EPON和EoC網管系統(tǒng)基本上都采用SNMP協(xié)議，但是EoC網管系統(tǒng)的相關標準還未形成，各個廠家設計方案各不相同，導致相應的管理方案也沒有統(tǒng)一標準。EoC網絡主要是對頭端和終端進行管理，由于終端數量多，而且是放在用戶家中，對終端的管理尤為重要。WiFi型EoC終端與普通型的區(qū)別在于WiFi型EoC終端使用了WiFi芯片，需要對該芯片進行配置管理。下面對WiFi型EoC終端的管理方案進行設計。

3 終端管理方案的設計

3.1 EMS直接管理W iFi芯片

現有的WiFi型EoC終端管理方案是將WiFi芯片直接當作一個網元進行管理，EMS（網元管理系統(tǒng)）直接管理WiFi型芯片。管理示意圖如圖3所示。

圖3 現有管理方案示意圖

EMS通過管理通道直接管理EoC型終端，查看WiFi芯片信息，終端的應答消息通過SNMP消息直接傳輸到EMS。這種方案是一種集中式管理方案，所有的終端都由EMS直接管理，頭端處工作少，比較容易實現。但是這種管理方案對網管要求太高，現有的一些網管系統(tǒng)很難達到要求。當網絡中的終端數目達到十萬級的時候，很容易沖垮網管，一旦網管癱瘓，整個系統(tǒng)有可能無法正常工作，造成嚴重的后果。

3.2 EMS通過頭端管理W iFi芯片（SNMP代理）

為了減輕網管壓力，使得廣電運營商現有的網管系統(tǒng)能夠勝任管理工作，設計下面這種管理方案：EMS通過EoC頭端管理WiFi芯片，在EoC頭端運行SNMP代理，EMS將對WiFi芯片的管理配置信息發(fā)送至SNMP代理，SNMP代理將相應的消息通知給WiFi芯片，終端的應答消息通過SNMP代理送到EMS上。管理示意圖如圖4所示。

圖4 使用SNMP代理的管理方案示意圖

這個方案中不再把WiFi芯片當作獨立網元進行管理，減小了網管的壓力，但是實際上管理流程還是過度依賴EMS。配置下發(fā)等配置管理過程是一個閉環(huán)過程，EMS告知SNMP代理，SNMP代理再將配置告知到WiFi芯片，WiFi芯片回復配置是否成功，也要先將回復信息發(fā)送給SNMP代理，再由SNMP代理轉發(fā)給EMS。所有的管理信息的處理最終還是依賴于EMS，而且隨著網絡中終端數目的增加，網管對終端管理信息的響應速度和管理質量都會隨著下降。

3.3 分布式管理方案

鑒于以上分析討論發(fā)現，集中式管理方案無法解決對終端管理響應慢、網絡健壯性不好、網絡穩(wěn)定性差的問題，以此提出一種分布式管理模型，EMS將終端的管理權下放給頭端，各個頭端管理與自己連接的終端，從而實現分布式管理。管理示意圖如圖5所示。

圖5 分布式管理方案示意圖

分布式管理方案可以實現頭端全面管理WiFi型EoC終端。EMS做一個預處理過程，預處理完成后，后續(xù)的管理過程不需要EMS來一一處理，只需要各個頭端管理各自的終端，通過擴展MME對WiFi芯片進行配置管理。分布式管理方案有以下優(yōu)點：

1）對終端管理信息響應速度快。終端的管理信息完全由與自己相連接的頭端進行處理，不需要依賴EMS來一一響應，這極大地提高了對終端請求信息響應的速度。

2）網絡的健壯性好。在運行過程中，只要網絡還存在，頭端依然工作，即使網管癱瘓了，整個網絡依然可以工作，對終端的管理不受影響，網絡的健壯性好。

3）網絡穩(wěn)定性好。網絡管理質量、響應速度不會隨著終端數的增加而下降，終端數增加，頭端數也會相應地增加，這就相當于管理節(jié)點隨著終端數的增加而增加，響應速度和管理質量始終維持在一個穩(wěn)定的層次，網絡穩(wěn)定性好。

3.4 分布式管理方案的實現

分布式管理方案優(yōu)勢明顯，更能滿足要求。該方案的具體處理流程是：

1）EMS做一個預處理過程，將終端的業(yè)務模板全部存在頭端上。

2）終端上電上線后，通過基本MME對EoC Slave芯片進行配置管理，使用擴展MME對WiFi芯片進行配置管理，擴展MME在EoC Slave芯片處透傳。

處理流程如圖6所示。

圖6 WiFi芯片配置管理流程

頭端和WiFi芯片之間通過擴展MME來通信，擴展MME是針對于標準MME來說的，兩者的區(qū)別是標準MME為“基于MME的寄存器操作”的操作方式，擴展MME為“基于MME的設備操作”的操作方式。實際運用擴展MME，需要設計實現下面的函數：

1）擴展MME組包函數constructMMEpacket（），這個函數主要做兩部分工作，一部分是將MME包頭填入包中，MME包頭是固定的格式；一部分是將包參數填入包中，即具體管理的參數值。

2）發(fā)送函數transmitMMEpacket（），發(fā)送函數將組包函數組好的包發(fā)送到終端的物理端口，在這個過程中需要將邏輯端口映射為物理端口。接收應答包有時間限制，超過設置的時間收不到包則重發(fā)請求包，設置最大重發(fā)次數，超過最大重發(fā)次數就不再重發(fā)請求包。

3）收包函數acceptMMEpacket（），收包函數接收發(fā)過來的擴展MME包。

4）解析應答消息函數analyseAnswerMMEpacket（），為組包函數的逆過程，與組包函數稍有不同的是需要先判斷請求的操作是否成功，判斷回復的應答包中狀態(tài)字的值，只有請求的操作得到正確的應答才繼續(xù)解包，否則返回錯誤類型。

頭端和WiFi芯片通信過程如圖7所示。

圖7 頭端和WiFi芯片通信流程

4 測試結果及分析

為了驗證分布式管理方案對終端管理信息響應速度快、終端等待時間短，采用下面的模型：5個EoC頭端，每個頭端下分別連接16個WiFi型EoC終端，測試拓撲圖如圖8所示。

圖8 響應時間測試拓撲圖

PC上運行網管軟件。同時給終端上電，測試集中式管理方案和分布式管理方案中告警上報和性能統(tǒng)計所需的時間。測試結果如下表1所示。

表1 響應時間測試結果

實驗結果表明：采用分布式管理方案的網絡對終端管理響應迅速，終端等待時間短。

測試采用分布式管理方案的網絡系統(tǒng)性能，測試拓撲圖如圖9所示。

圖9 性能測試拓撲圖

測試EoC系統(tǒng)在1:N，N=1時的性能數據，測試結果如表2所示。

表2 WiFi型EoC終端性能測試結果

實驗結果表明分布式管理方案能夠很好地管理WiFi型EoC終端，終端性能良好。

5 結束語

分布式管理方案的提出降低了工程管理中對網管的要求，讓廣電運營商在現有的網管基礎上就可以實現對WiFi型EoC終端的管理，不需要再投資對網管系統(tǒng)進行升級。同時解決了集中式管理對終端管理信息響應慢、網絡健壯性不好、網絡穩(wěn)定性差的問題。分布式管理方案可以避免出現隨著終端數的增加，管理質量下降，響應越來越慢的問題。實驗結果表明：分布式管理方案是可行的，能夠滿足實際需求。

[1]IEEE802.3，Standard for information technology[S].2005.

[2]國家廣電總局廣播電視規(guī)劃院有線電視網絡寬帶接入技術工作組.面向下一代廣播電視網(NGB)電纜接入技術（EoC）需求白皮書[S].2009.

[3]GY/T269—2013，NGB寬帶接入系統(tǒng)C-HPAV系統(tǒng)技術規(guī)范[S].2013.

[4]茹偉光，王正軍，倪晨鳴.C-HPAV在NGB接入網中的應用[J].電視技術，2013，37（20）：34-37.

Design and Im plementation of W iFi EoC Term inal M anagement System

ZHAN Qingshan，WU Shubin，XIE Juan
（Wuhan Fiberhome Network Co.,Ltd.,Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications,Wuhan 430074,China）

A distributed management scheme for WiFi-EoC terminal based on NGB broadband access system C-HPAV system technical specifications is proposed.The scheme network respond faster and the robustness and stability of network are better than the centralized management.In this scheme,EMS only do pretreatment,master manage terminal and communicates with WiFi chip via extended MME.WiFi EoC terminal is briefly introduced.Experiment results show that the scheme can well complete the WiFi EoC terminal management.

WiFi;EoC terminal;EMS;SNMP;extended MME

TN943

B

占慶山，碩士生，主要研究方向為通信與信息系統(tǒng)；

?? 盈

2014-03-21

【本文獻信息】占慶山，武樹斌，謝娟.WiFi型EoC終端管理方案的設計與實現[J].電視技術，2014，38（20）.

武樹斌，博士，主要研究方向為三網融合中接入網的QoS研究，以及基于SNMP和OAM的網絡管理；

謝 娟，女，碩士生，主要研究方向為通信與信息系統(tǒng)。