吳昊 張海龍 毛鑫峰

摘要：光纖通信作為高速網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒介，其可靠性直接關(guān)系通信網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。本文在充分調(diào)研國內(nèi)外現(xiàn)有光傳輸網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用B/S架構(gòu)開發(fā)了光鏈路性能監(jiān)測系統(tǒng)，它通過SNMP協(xié)議定時對交換機(jī)上的MIB數(shù)據(jù)庫的性能參數(shù)進(jìn)行采集，并提供光鏈路故障預(yù)警信息以及數(shù)據(jù)日志統(tǒng)計，從而實(shí)現(xiàn)光傳輸網(wǎng)絡(luò)的性能狀態(tài)監(jiān)視，提升數(shù)據(jù)傳輸可靠性。

關(guān)鍵詞：光鏈路性能監(jiān)測；B/S架構(gòu)；SNMP協(xié)議；MIB數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）20-0043-02

隨著數(shù)據(jù)通信量的急劇增長，作為信息高速公路的傳輸媒介，光纖通信的作用越來越重要。由于光纖速率高，容量大，其在業(yè)務(wù)承載網(wǎng)中所占有比例越來越大。但光鏈路對于光纖的彎折度、接口的清潔度以及光模塊的可用性有著較高的要求。為了保障光傳輸網(wǎng)絡(luò)的有效可靠運(yùn)行，需要對其進(jìn)行有效的網(wǎng)絡(luò)管理以及監(jiān)測。

本系統(tǒng)采用SNMP協(xié)議，通過對網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備進(jìn)行定期查詢以及主動上報的方式，獲取光模塊工作參數(shù)，檢測光纖的衰減情況，并實(shí)時給出各路的故障預(yù)警信息，從而提高光傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

1 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議

簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）是使用TCP/IP協(xié)議族對互聯(lián)網(wǎng)上的設(shè)備進(jìn)行管理的一個框架，它提供一組基本的操作來監(jiān)視和維護(hù)互聯(lián)網(wǎng)。SNMP使用管理器和代理的概念，這就是說，管理器（通常是主機(jī)）控制和監(jiān)視一組代理（各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）。

基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)管理包含三個組成部分：管理信息庫MIB（Management Information Base），它包含所有代理進(jìn)程的所有可被查詢和修改的參數(shù)；關(guān)于MIB的一套公用的結(jié)構(gòu)和表示符號，即管理信息結(jié)構(gòu)SMI（Structure of Management Information）；管理進(jìn)程和代理進(jìn)程之間的通信協(xié)議，即簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP（Simple Net Work Management Protocol）。

2系統(tǒng)設(shè)計

2.1 工作原理

本系統(tǒng)核心功能主要包括光功率監(jiān)測模塊與故障預(yù)警模塊兩個部分，光功率監(jiān)測模塊通過定時輪詢以及設(shè)備主動上報來獲取光鏈輪運(yùn)行狀態(tài)以及光纖損耗，并進(jìn)行光鏈路運(yùn)行狀態(tài)的分析，以圖表及告警方式反映給用戶。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的網(wǎng)管系統(tǒng)大多是基于C/S（Client/Server）結(jié)構(gòu)開發(fā)的。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的單一C/S結(jié)構(gòu)網(wǎng)管平臺的各種弊端與不足日益顯現(xiàn)。而基于Web技術(shù)的B/S（Browser/Server）結(jié)構(gòu)以其平臺通用性強(qiáng)、無地域限制等多項獨(dú)特的優(yōu)越性，成為本項目軟件結(jié)構(gòu)的首選。

本系統(tǒng)軟件拓?fù)淙鐖D1所示。

2.3 模塊設(shè)計

為便于管理使用，軟件界面共設(shè)計8個子模塊。

（1）用戶管理：用戶管理包括對用戶的添加、刪除和修改，系統(tǒng)提供統(tǒng)一的用戶身份管理平臺，采用統(tǒng)一的用戶安全驗(yàn)證方式。

（2）參數(shù)設(shè)置：寫入需查詢的交換機(jī)IP地址、光功率參數(shù)的OID，并記錄入數(shù)據(jù)庫中。

（3）數(shù)據(jù)采集存儲：通過光功率監(jiān)測模塊，完成光傳輸網(wǎng)絡(luò)光鏈路兩端收發(fā)光功率的數(shù)據(jù)采集存儲。

（4）數(shù)據(jù)查詢：通過查詢可以快速查看系統(tǒng)的實(shí)時狀態(tài)、歷史數(shù)據(jù)，為管理者決策提供幫助。

（5）實(shí)時監(jiān)控：系統(tǒng)可以實(shí)時展示光傳輸網(wǎng)的總體運(yùn)行情況，實(shí)時顯示傳輸設(shè)備所在位置及當(dāng)前狀態(tài)，包括發(fā)送光功率、接收光功率和承載的業(yè)務(wù)等。

（6）趨勢分析：通過對采集得到的收發(fā)光功率進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計算得到光鏈路的衰減信息，并與系統(tǒng)設(shè)置的正常的衰減范圍進(jìn)行比較，得到光鏈路預(yù)警信息。

（7）通知管理：對于新生成的預(yù)警事件，系統(tǒng)具有告警功能，便于維護(hù)人員及時發(fā)現(xiàn)故障。

（8）數(shù)據(jù)導(dǎo)出：采集得到的光功率信息和分析得到的故障預(yù)警信息可以導(dǎo)出成表格文件進(jìn)行存儲。

2.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

本系統(tǒng)采用SQL Server2008創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，對性能數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史保存。主要建立以下各表：

（1）用戶管理表：存儲管理用戶賬號信息，以實(shí)現(xiàn)管理員的分級管理。

（2）設(shè)備參數(shù)表：通過參數(shù)設(shè)置模塊，寫入待查詢交換機(jī)IP地址等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以及OID信息，作為數(shù)據(jù)采集存儲模塊參數(shù)調(diào)用依據(jù)。

（3）光功率統(tǒng)計表：存儲查詢所得各設(shè)備光功率值。默認(rèn)保存一周，一周內(nèi)如果沒有特殊刪除或?qū)С龅闹噶睿瑒t自動刪除。

（4）統(tǒng)計信息表：在光功率統(tǒng)計表的基礎(chǔ)上，計算日最高光功率、最低光功率等統(tǒng)計信息，待趨勢分析模塊調(diào)用。

3 主要功能實(shí)現(xiàn)

3.1 光功率監(jiān)測模塊

光功率監(jiān)測模塊作為本軟件的核心模塊，采用簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）實(shí)現(xiàn)對設(shè)備光模塊信息的獲取。引用SnmpSharpNet組件庫，通過該組件庫，本軟件可以通過簡單語句完成SNMP報文的封裝以及解封裝，達(dá)到與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)交互的目的。

在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的MIB庫中，每個參數(shù)都有其對應(yīng)的OID，作為其唯一的標(biāo)識代碼。我們可以通過向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送指定對象的OID值，返回該OID值下的數(shù)據(jù)條目。以提取S5700交換機(jī)光模塊收發(fā)光功率的代碼為例。

OctetString community=new OctetString （“public”）； //指定團(tuán)體名

AgentParameters param=new AgentParameters

（community）；

Param.Version=Snmp Version.Ver2；//設(shè)置SNMP版本

IpAddress agent=new IpAddress（IPAdress）；//設(shè)置IP地址

Udp Target target=new UdpTarget

（（IPAddress）agent，161，2000，1）；//指定端口、超時時間和重試次數(shù)

Pdu pdu = new Pdu（PduType.Get）；

pdu.VbList.Add（".1.3.6.1.4.1.2011.5.25.31.1.1.3.1.9.671253 26"）；//OID為指定光模塊的發(fā)光功率

pdu.VbList.Add（".1.3.6.1.4.1.2011.5.25.31.1.1.3.1.8.671253 26"）；//OID為之指定光模塊的收光功率

SnmpV1Packet result = （SnmpV1Packet） target.Request （pdu， param）；//生成SNMP請求

3.2 光鏈路故障預(yù)警模塊

在通過光功率監(jiān)測模塊獲取得到每段光鏈路兩端的光模塊的收發(fā)光功率之后，由光鏈路故障預(yù)警模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計算得到光鏈路的衰減信息，與該段光鏈路的標(biāo)稱光功率衰減值進(jìn)行比較。

具體實(shí)現(xiàn)如下：

（1）讀取每段光鏈路兩端光模塊的收發(fā)光功率P1與P2；

（2）計算得到該段光鏈路的實(shí)際光功率衰減Q1=P1-P2；

（3）根據(jù)每段光鏈路的傳輸參數(shù)計算得到其標(biāo)稱光功率衰減Q2；

（4）以標(biāo)稱光功率衰減為標(biāo)準(zhǔn)，為每段光鏈路設(shè)置正常的衰減范圍，與計算得到的每段光鏈路的實(shí)際光功率衰減進(jìn)行比較；

（5）若光鏈路的實(shí)際光鏈路衰減超出設(shè)置的正常衰減范圍，則生成預(yù)警信息。

4 測試驗(yàn)證

本文中采用匯聚交換機(jī)、接入交換機(jī)、服務(wù)器和光鏈路監(jiān)控微機(jī)構(gòu)成測試網(wǎng)絡(luò)，通過快速以太網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)成局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)光鏈路實(shí)時監(jiān)視系統(tǒng)與光模塊之間的通訊。

為了檢測系統(tǒng)的有效性，選取匯聚交換機(jī)與5臺接入交換機(jī)之間的10條光鏈路（收發(fā)各一條）作為監(jiān)控對象，通過光功率監(jiān)測模塊獲取得到每條光鏈路兩端的光模塊的收發(fā)光功率，作為對比，通過命令行查詢得到每條光鏈路兩端的光模塊的收發(fā)光功率。

通過本文所設(shè)計的光鏈路實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測得到的光模塊的收發(fā)光功率Pi單位為mW，通過命令行查詢得到的光模塊的收發(fā)光功率Pj單位為dBM，并且Pj=10lg（Pi），計算系統(tǒng)軟件和命令行查詢得到的每條光鏈路的衰減值的誤差。

測試得出，通過本文所設(shè)計的光鏈路實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測得到的光鏈路衰減與通過命令行查詢得到的光鏈路衰減之間的誤差最大為0.25dB，驗(yàn)證了所設(shè)計系統(tǒng)的有效性。

5 結(jié)束語

本文提出的基于光功率檢測的光鏈路實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)，具有光功率監(jiān)測和光鏈路故障預(yù)警兩個模塊，其中光功率監(jiān)測模塊引用了SnmpSharpNet組件庫，通過OID值查詢得到光模塊的收發(fā)光功率信息，然后由光鏈路故障預(yù)警模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計算得到光鏈路的衰減信息，并與該段光鏈路的標(biāo)稱光功率進(jìn)行比較，將比較結(jié)果不在正常范圍內(nèi)的光鏈路作為存在性能隱患的段落，給出預(yù)警提示。該系統(tǒng)可以以較低成本對每根在用光纖的光鏈路狀態(tài)實(shí)現(xiàn)無損查詢，并實(shí)時給出各條光鏈路的故障預(yù)警信息，從而提高光傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

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