肖堅(jiān)紅, 陳 馳

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EPON網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)①

肖堅(jiān)紅1, 陳 馳2

1(國家電網(wǎng)安徽省電力公司, 合肥 230022)2(國家電網(wǎng)南京供電公司, 南京 210019)

針對(duì)大規(guī)模異構(gòu)EPON(EPON: Ethernet Passive Optical Network)網(wǎng)絡(luò), 為了提高EPON網(wǎng)絡(luò)的管理水平和維護(hù)效率, 并且能夠更直觀地顯示EPON網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系、網(wǎng)絡(luò)工作實(shí)時(shí)狀態(tài)和告警等重要信息, 需要設(shè)計(jì)一個(gè)EPON網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)對(duì)EPON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效管理. 本文首先介紹了拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案, 將整個(gè)系統(tǒng)其劃分為采集、處理、顯示三大模塊. 數(shù)據(jù)采集層采用基于TL1通信協(xié)議獲取網(wǎng)絡(luò)信息, 處理層基于MVC(Model View Controller)的模式設(shè)計(jì)和開發(fā)B/S(Browser/Server)架構(gòu)的集中處理系統(tǒng), 拓?fù)滹@示層的GUI應(yīng)用HTML5 Canvas標(biāo)簽實(shí)現(xiàn). 最后通過搭建測(cè)試環(huán)境, 證明了設(shè)計(jì)方案是可行和高效的.

EPON; 網(wǎng)絡(luò)管理; 拓?fù)涔芾? B/S架構(gòu); MVC

1 引言

EPON網(wǎng)絡(luò)[1]的種種優(yōu)勢(shì), 讓越來越多的電信設(shè)備商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商開始采用這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 從而推廣普及了EPON網(wǎng)絡(luò)的使用, 使得EPON網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越來越大. 同時(shí), EPON網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)廠商, 如華為、中興、烽火等, 生產(chǎn)的EPON網(wǎng)絡(luò)設(shè)備兼容性差, 相互間大都不能直接通信, 造成EPON網(wǎng)絡(luò)基本網(wǎng)元, 如OLT和ONU設(shè)備之間的關(guān)系復(fù)雜而凌亂. 為了使EPON網(wǎng)絡(luò)能夠高效、穩(wěn)定、低故障地運(yùn)行, 向用戶提供更優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù), EPON網(wǎng)絡(luò)使用者迫切地需要一個(gè)拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)來清晰地表示和管理復(fù)雜的EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu). 通過EPON拓?fù)鋵?shí)時(shí)反映EPON網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元的運(yùn)行情況, 當(dāng)出現(xiàn)告警信息時(shí), 能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障位置, 反饋到系統(tǒng)管理平臺(tái), 讓故障問題得到有效的處理, 這樣可以提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行性能和服務(wù)質(zhì)量.

現(xiàn)階段, 對(duì)于IP 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涔芾硌芯枯^多, 而對(duì)EPON 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涔芾硌芯繀s很少, EPON 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涔芾淼难芯窟€處于不成熟階段. 以往拓?fù)涔芾淼脑O(shè)計(jì)大多都是基于C/S (Client/Server, 客戶端/服務(wù)器)模式, 反應(yīng)速度慢, 代價(jià)高, 管理起來不太方便. 鑒于拓?fù)涔芾泶嬖谝陨系娜秉c(diǎn), 本文針對(duì)綜合管理大規(guī)模異構(gòu)EPON網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男枨? 采用B/S(Browser/Server)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu), 設(shè)計(jì)了三層結(jié)構(gòu)的EPON網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硐到y(tǒng), 闡述了拓?fù)淇梢暬膶?shí)現(xiàn)方法, 展示了EPON網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)簡(jiǎn)潔、直觀、高效的特性, 具有非常好的應(yīng)用前景.

2 EPON網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)

EPON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要由光線路終端OLT(Optical Line Terminal)、光配線網(wǎng)ODN(Optical Distribution Network)以及光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(Optical Network Unit)三部分組成, 對(duì)EPON網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理主要是對(duì)OLT和ONU進(jìn)行管理.

圖1 EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾眢w系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于B/S 模式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾淼捏w系結(jié)構(gòu)如圖2 所示. 數(shù)據(jù)采集層與EPON網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)進(jìn)行通信, 主要獲取OLT與ONU等設(shè)備數(shù)據(jù)信息, 這些信息經(jīng)過數(shù)據(jù)處理層處理后, 一部分直接實(shí)時(shí)傳遞到拓?fù)滹@示模塊, 另一部分存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中, 用來存儲(chǔ)、修改和備份拓?fù)鋽?shù)據(jù)信息, 作為信息庫. 當(dāng)GUI層需要進(jìn)行拓?fù)滹@示操作的時(shí)候, 首先訪問數(shù)據(jù)庫, 執(zhí)行查詢操作, 過濾信息之后, 拓?fù)鋽?shù)據(jù)處理模塊將有效信息進(jìn)行組裝, 交給前端顯示理模塊[2].

2.2 拓?fù)鋱D的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)拓?fù)鋱D的數(shù)據(jù)庫, 負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)顯示為各種拓?fù)涞谋憩F(xiàn)形式. 考慮到平臺(tái)的安全性能高以及EPON網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模龐大且設(shè)備數(shù)量多的特點(diǎn), 我們采用Oracle數(shù)據(jù)庫[3]. 相比于其他關(guān)系型數(shù)據(jù)庫, Oracle具有穩(wěn)定性好、用戶分級(jí)管理、大數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì), 在大型工業(yè)級(jí)項(xiàng)目中應(yīng)用十分廣泛. 設(shè)計(jì)中, 以EPON 設(shè)備信息為重點(diǎn), 包括OLT 信息、PON 信息、ONU 信息等, 表1 給出了設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫的匯總表. 主要包括設(shè)備表信息、告警表信息、拓?fù)渚W(wǎng)元表信息、拓?fù)滏溌繁硇畔⒌? 圖3顯示了設(shè)備管理、告警管理和拓?fù)涔芾頂?shù)據(jù)表的關(guān)系圖, 顯示了表1中的各表的表關(guān)系.

表1 拓?fù)涔芾頂?shù)據(jù)庫匯總表

圖3 拓?fù)鋽?shù)據(jù)表關(guān)系圖

圖4 EPON拓?fù)鋽?shù)據(jù)生成流程

圖4是對(duì)EPON拓?fù)鋽?shù)據(jù)對(duì)象的組裝過程, 在這個(gè)過程中通過具體應(yīng)用Java集合類中的ArrayList(java中的集合類)與HashMap(java中的集合類)對(duì)采集到的設(shè)備信息進(jìn)行包裝處理, 獲取到拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)所需要的拓?fù)鋽?shù)據(jù)對(duì)象.

3 EPON網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾淼膶?shí)現(xiàn)及測(cè)試

3.1 拓?fù)涔芾淼膶?shí)現(xiàn)

拓?fù)涔芾淼膶?shí)現(xiàn)主要是包括數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)、拓?fù)涮幚韺?shí)現(xiàn)和拓?fù)鋱D顯示3 個(gè)子模塊. 本系統(tǒng)是基于B/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 采集層采用Java語言開發(fā)使用Oracle數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù), 拓?fù)涮幚砗屯負(fù)滹@示使用了基于MVC設(shè)計(jì)模式的Struts框架和基于ORM的Hibernate框架以及HTML5中的Canvas等. 首先是數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn), 考慮到設(shè)備商的北向接口協(xié)議, 將數(shù)據(jù)采集部分在TL1協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā), 設(shè)備商的EMS系統(tǒng)可以通過北向接口把數(shù)據(jù)信息傳送給上層的網(wǎng)管, 我們通過TL1協(xié)議獲取設(shè)備商EMS(Network Element Management System, 網(wǎng)元管理系統(tǒng))上傳的信息并解析, 把解析完的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中[4].

其次是拓?fù)涮幚淼膶?shí)現(xiàn), 通過數(shù)據(jù)采集模塊得到的各種設(shè)備信息是需要存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中, 數(shù)據(jù)處理模塊需要讀取存儲(chǔ)的EPON設(shè)備信息來組裝成拓?fù)鋽?shù)據(jù)對(duì)象, 而這些拓?fù)鋽?shù)據(jù)也是需要存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中, 拓?fù)滹@示模塊會(huì)讀取數(shù)據(jù)庫中的設(shè)備信息、告警信息、拓?fù)湫畔⒁怨┩負(fù)涔芾硐到y(tǒng)的各個(gè)子功能模塊使用. 因此, 需要JDBC(java數(shù)據(jù)庫連接)來完成拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)與Oracle數(shù)據(jù)庫的交互. 為了更為方便的使用JDBC, 本論文在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上利用Hibernate框架技術(shù), 既可以實(shí)現(xiàn)EPON內(nèi)存對(duì)象的持久化, 又可以封裝JDBC使得對(duì)Oracle的操作更為便捷. 另外為了將EPON數(shù)據(jù)處理部分與拓?fù)滹@示以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)象模型相互分離, 降低它們之間的依賴性, 需要使用MVC(Model-View-Controller)設(shè)計(jì)模式數(shù), 而Struts框架是現(xiàn)在主流的基于MVC的開發(fā)技術(shù), 可以很好地管理系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系.

最后是拓?fù)滹@示的實(shí)現(xiàn), 圖5是顯示模塊實(shí)現(xiàn)的說明, 數(shù)據(jù)采集模塊不僅要對(duì)設(shè)備信息進(jìn)行采集還需要實(shí)時(shí)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)資源的變化, 當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的變化時(shí), 需要對(duì)變化類型進(jìn)行判斷是屬于告警信息的變化還是設(shè)備資源的變化, 當(dāng)出現(xiàn)的是告警信息時(shí), 首先是獲取告警信息對(duì)應(yīng)的設(shè)備類型、位置信息, 將其與對(duì)應(yīng)的設(shè)備關(guān)聯(lián)起來, 同時(shí)對(duì)拓?fù)鋽?shù)據(jù)對(duì)象中的設(shè)備的告警狀態(tài)進(jìn)行修改, 添加上相關(guān)的告警描述, 最后要對(duì)相應(yīng)的LinkArraylist(Java的集合類)與HashMap(Java的集合類)關(guān)系進(jìn)行修改. 而當(dāng)判定的是資源變化的信息, 就需要重新生成拓?fù)鋽?shù)據(jù)對(duì)象塊[5]. 對(duì)于數(shù)據(jù)采集模塊獲取到的設(shè)備信息除了要對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)持久化操作, 還要這些設(shè)備信息進(jìn)行拓?fù)鋽?shù)據(jù)對(duì)象的組裝. 生成拓?fù)鋽?shù)據(jù)對(duì)象后由數(shù)據(jù)處理層傳遞給顯示層, 瀏覽器會(huì)解析來自web服務(wù)器的數(shù)據(jù), 調(diào)用相關(guān)的js文件, 將數(shù)據(jù)在Canvas中顯示[2].

3.2 測(cè)試結(jié)果

為了表明文中對(duì)EPON網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)的設(shè)計(jì)是可行的, 需要搭建軟件項(xiàng)目的運(yùn)行環(huán)境資源, 然后分析管理系統(tǒng)的運(yùn)行狀況. 由于整個(gè)系統(tǒng)是采用B/S的架構(gòu), 客戶端不需要安裝實(shí)現(xiàn)拓?fù)涔芾淼能浖Y源, 只需要通過瀏覽器訪問服務(wù)器提供的拓?fù)涔芾碣Y源網(wǎng)站即可. 圖6是拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)的主界面, 頁面可以提供訪問子功能的鏈接地址外還可以訪問綜合網(wǎng)管系統(tǒng)的子模塊, 頁面還對(duì)拓?fù)涔芾淼墓δ苓M(jìn)行了介紹, 提供關(guān)鍵字的檢索操作, 這樣可以幫助用戶更快地更全面地了解管理系統(tǒng), 提升系統(tǒng)的便捷性、可操作性.

圖5 顯示模塊的實(shí)現(xiàn)

圖6 拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)主頁面

圖7 拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)的拓?fù)滹@示頁面

如圖7所示是拓?fù)滹@示模塊的設(shè)備顯示頁面, 整個(gè)頁面包含有主菜單區(qū)域、子級(jí)菜單區(qū)域、用戶信息區(qū)域、工具欄區(qū)域、Canvas顯示區(qū)域. 主菜單部分提供主頁面、綜合網(wǎng)管其他功能模塊、退出功能的鏈接; 子菜單提供拓?fù)涔芾砀鱾€(gè)功能模塊的訪問入口; 工具欄可以實(shí)現(xiàn)對(duì)拓?fù)鋱D的拖拽、框選、顯示布局方式的改變、方法縮小、信息查詢、拓?fù)鋱D的保存等功能.

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了EPON網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硐到y(tǒng), 基于B/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)給出了拓?fù)涔芾淼脑O(shè)計(jì)架構(gòu)方案及拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì). 將整個(gè)系統(tǒng)其劃分為采集、處理、顯示三大模塊; 數(shù)據(jù)采集層采用基于TL1協(xié)議的通信方式, 處理層采用B/S架構(gòu)的基于MVC的設(shè)計(jì)開發(fā)模式, 拓?fù)滹@示層的GUI是對(duì)HTML5 Canvas標(biāo)簽的使用. 本系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn): 提高EPON網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量, 使EPON網(wǎng)絡(luò)更加高效、穩(wěn)定地運(yùn)行, 并且能直觀地反映設(shè)備之間的連接關(guān)系, 讓系統(tǒng)使用者快速地了解設(shè)備的告警信息與實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài), 將設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)與告警故障內(nèi)容結(jié)合拓?fù)涔芾砟K展現(xiàn)給用戶, 從而使EPON綜合網(wǎng)管的操作更加便捷、反映信息更加直觀, 提升了整體管理性能, 本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng), 已應(yīng)用于安徽16個(gè)地市的網(wǎng)絡(luò)管理中.

1湯建漢.EPON接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究.信息通信,2014,(11): 204–205.

2 尹恒,趙咸紅.EPON-EoC的拓?fù)渥詣?dòng)發(fā)現(xiàn)研究與實(shí)現(xiàn).信息通信,2015,(2):11–13,23.

3孫琳娜.EPON技術(shù)在接入網(wǎng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[碩士學(xué)位論文].北京:北京郵電大學(xué),2012.

4 徐孝娜,雒江濤,胡燕清.基于WEB的拓?fù)涔芾淼脑O(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).通信技術(shù),2013,46(2):42–43,47.

5 劉亮,霍劍青,郭玉剛,袁泉,王曉蒲.基于MVC的通用型模式的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,6(40):635– 639.

Topology Management System for EPON

XIAO Jian-Hong1, CHEN Chi2

1(State Grid Anhui Electric Power Company, Hefei 2300022, China)2(State Grid Nanjing Power Supply Company, Nanjing 210019, China)

Because the scale of EPON network increases rapidly, it is required to design an EPON network topology management system in order to improve the management and maintenance of EPON network, which can intuitively display the EPON network topology structure, the network working status and alarm in real time. Firstly, the design and implementation of topology management system is introduced. The designed system is divided into structure of three levels including acquisition, processing and view. The acquisition layer employs the TL1 communication protocol mode to get network information. The processing layer uses B/S structure and processing system is based on MVC model. The GUI of display layer employs HTML 5 Canvas tag to display the topology relationship. And finally, through constructing the test environment, it proves the design is feasible and effective.

EPON; network management; topology management; B/S structure; MVC

2016-06-30;

2016-08-08

[10.15888/j.cnki.csa.005675]