W iFi型EoC终端管理方案的设计与实现

占庆山，武树斌，谢 娟

（武汉邮电科学研究院 武汉烽火网络有限责任公司，湖北 武汉 430074）

W iFi型EoC终端管理方案的设计与实现

占庆山，武树斌，谢 娟

（武汉邮电科学研究院 武汉烽火网络有限责任公司，湖北 武汉 430074）

基于《NGB宽带接入系统C-HPAV系统技术规范》，针对WiFi型EoC终端提出了一种分布式管理方案，解决了现有的集中式管理方案中EMS对终端管理响应慢、网络健壮性不好、网络稳定性差的问题。该方案中EMS只做预处理工作，后续对终端的管理配置工作由头端完成，头端通过扩展MME对WiFi芯片进行配置管理。简要介绍了WiFi型EoC终端。实验结果表明分布式管理方案能够很好地管理WiFi型EoC终端。

WiFi；EoC终端；EMS；SNMP；扩展MME

1 同轴接入技术

同轴接入、光纤接入和双绞线接入是目前三大接入方式，广电运营商的同轴网络资源丰富，覆盖范围广，同轴接入作为解决最后100 m的接入问题有以下优势：安装简单，即插即用，无需重新布线，无需扰民，节约资源，不需要大量人力跟资本的投入。同轴接入技术是下一代广播电视网的关键技术之一[1]，被列入广电总局《NGB宽带接入系统C-HPAV系统技术规范》（后简称《规范》）当中，广泛推广。C-HPAV系统采用一点到多点的用户网络拓扑结构，如图1所示。其中的“一点”指的是C-HPAV系统头端（CLT），“多点”指的是用户端的多个系统终端（CNU）[2]。

图1 C-HPAV系统网络架构

CNU是用户的接入设备，终端提供的业务种类直接决定着用户的数量。随着通信技术和用户对信息、娱乐、宽带通信等融合业务需求的发展，为用户打造一个全能的、安全的、快速的家庭网络已成为现实。智能手机、平板电脑等生活中越来越多的电子产品可以使用WiFi，WiFi功能给人们的生活带来了极大的便利。WiFi型EoC终端将极大地提高广电网络的市场份额。

根据《规范》中定义，网络管理功能有四个方面，即配置管理、故障管理、性能管理和安全管理[1]。本文基于《规范》，在现有管理方案的基础上提出两种管理方案。其中分布式管理方案是基于特定的以太网类型报文0x88E1(MME)[3-4]的扩展类型，进行头端和终端之间的通信，该方案解决了现有管理方案中对终端管理响应慢、网络健壮性不好、网络稳定性差的问题。

2 EPON+EoC系统管理方案简介

WiFi型EoC终端就是将AP与EoC终端结合，无线传输支持IEEE802.11n标准。可提供无线WiFi应用，可实现无需实线连接或添加设备就能提供家中第二台电视的点播。WiFi型EoC终端在网络中的连接示意图如图2所示。

图2 WiFi型EoC终端在网络中连接示意图

EPON和EoC网管系统基本上都采用SNMP协议，但是EoC网管系统的相关标准还未形成，各个厂家设计方案各不相同，导致相应的管理方案也没有统一标准。EoC网络主要是对头端和终端进行管理，由于终端数量多，而且是放在用户家中，对终端的管理尤为重要。WiFi型EoC终端与普通型的区别在于WiFi型EoC终端使用了WiFi芯片，需要对该芯片进行配置管理。下面对WiFi型EoC终端的管理方案进行设计。

3 终端管理方案的设计

3.1 EMS直接管理W iFi芯片

现有的WiFi型EoC终端管理方案是将WiFi芯片直接当作一个网元进行管理，EMS（网元管理系统）直接管理WiFi型芯片。管理示意图如图3所示。

图3 现有管理方案示意图

EMS通过管理通道直接管理EoC型终端，查看WiFi芯片信息，终端的应答消息通过SNMP消息直接传输到EMS。这种方案是一种集中式管理方案，所有的终端都由EMS直接管理，头端处工作少，比较容易实现。但是这种管理方案对网管要求太高，现有的一些网管系统很难达到要求。当网络中的终端数目达到十万级的时候，很容易冲垮网管，一旦网管瘫痪，整个系统有可能无法正常工作，造成严重的后果。

3.2 EMS通过头端管理W iFi芯片（SNMP代理）

为了减轻网管压力，使得广电运营商现有的网管系统能够胜任管理工作，设计下面这种管理方案：EMS通过EoC头端管理WiFi芯片，在EoC头端运行SNMP代理，EMS将对WiFi芯片的管理配置信息发送至SNMP代理，SNMP代理将相应的消息通知给WiFi芯片，终端的应答消息通过SNMP代理送到EMS上。管理示意图如图4所示。

图4 使用SNMP代理的管理方案示意图

这个方案中不再把WiFi芯片当作独立网元进行管理，减小了网管的压力，但是实际上管理流程还是过度依赖EMS。配置下发等配置管理过程是一个闭环过程，EMS告知SNMP代理，SNMP代理再将配置告知到WiFi芯片，WiFi芯片回复配置是否成功，也要先将回复信息发送给SNMP代理，再由SNMP代理转发给EMS。所有的管理信息的处理最终还是依赖于EMS，而且随着网络中终端数目的增加，网管对终端管理信息的响应速度和管理质量都会随着下降。

3.3 分布式管理方案

鉴于以上分析讨论发现，集中式管理方案无法解决对终端管理响应慢、网络健壮性不好、网络稳定性差的问题，以此提出一种分布式管理模型，EMS将终端的管理权下放给头端，各个头端管理与自己连接的终端，从而实现分布式管理。管理示意图如图5所示。

图5 分布式管理方案示意图

分布式管理方案可以实现头端全面管理WiFi型EoC终端。EMS做一个预处理过程，预处理完成后，后续的管理过程不需要EMS来一一处理，只需要各个头端管理各自的终端，通过扩展MME对WiFi芯片进行配置管理。分布式管理方案有以下优点：

1）对终端管理信息响应速度快。终端的管理信息完全由与自己相连接的头端进行处理，不需要依赖EMS来一一响应，这极大地提高了对终端请求信息响应的速度。

2）网络的健壮性好。在运行过程中，只要网络还存在，头端依然工作，即使网管瘫痪了，整个网络依然可以工作，对终端的管理不受影响，网络的健壮性好。

3）网络稳定性好。网络管理质量、响应速度不会随着终端数的增加而下降，终端数增加，头端数也会相应地增加，这就相当于管理节点随着终端数的增加而增加，响应速度和管理质量始终维持在一个稳定的层次，网络稳定性好。

3.4 分布式管理方案的实现

分布式管理方案优势明显，更能满足要求。该方案的具体处理流程是：

1）EMS做一个预处理过程，将终端的业务模板全部存在头端上。

2）终端上电上线后，通过基本MME对EoC Slave芯片进行配置管理，使用扩展MME对WiFi芯片进行配置管理，扩展MME在EoC Slave芯片处透传。

处理流程如图6所示。

图6 WiFi芯片配置管理流程

头端和WiFi芯片之间通过扩展MME来通信，扩展MME是针对于标准MME来说的，两者的区别是标准MME为“基于MME的寄存器操作”的操作方式，扩展MME为“基于MME的设备操作”的操作方式。实际运用扩展MME，需要设计实现下面的函数：

1）扩展MME组包函数constructMMEpacket（），这个函数主要做两部分工作，一部分是将MME包头填入包中，MME包头是固定的格式；一部分是将包参数填入包中，即具体管理的参数值。

2）发送函数transmitMMEpacket（），发送函数将组包函数组好的包发送到终端的物理端口，在这个过程中需要将逻辑端口映射为物理端口。接收应答包有时间限制，超过设置的时间收不到包则重发请求包，设置最大重发次数，超过最大重发次数就不再重发请求包。

3）收包函数acceptMMEpacket（），收包函数接收发过来的扩展MME包。

4）解析应答消息函数analyseAnswerMMEpacket（），为组包函数的逆过程，与组包函数稍有不同的是需要先判断请求的操作是否成功，判断回复的应答包中状态字的值，只有请求的操作得到正确的应答才继续解包，否则返回错误类型。

头端和WiFi芯片通信过程如图7所示。

图7 头端和WiFi芯片通信流程

4 测试结果及分析

为了验证分布式管理方案对终端管理信息响应速度快、终端等待时间短，采用下面的模型：5个EoC头端，每个头端下分别连接16个WiFi型EoC终端，测试拓扑图如图8所示。

图8 响应时间测试拓扑图

PC上运行网管软件。同时给终端上电，测试集中式管理方案和分布式管理方案中告警上报和性能统计所需的时间。测试结果如下表1所示。

表1 响应时间测试结果

实验结果表明：采用分布式管理方案的网络对终端管理响应迅速，终端等待时间短。

测试采用分布式管理方案的网络系统性能，测试拓扑图如图9所示。

图9 性能测试拓扑图

测试EoC系统在1:N，N=1时的性能数据，测试结果如表2所示。

表2 WiFi型EoC终端性能测试结果

实验结果表明分布式管理方案能够很好地管理WiFi型EoC终端，终端性能良好。

5 结束语

分布式管理方案的提出降低了工程管理中对网管的要求，让广电运营商在现有的网管基础上就可以实现对WiFi型EoC终端的管理，不需要再投资对网管系统进行升级。同时解决了集中式管理对终端管理信息响应慢、网络健壮性不好、网络稳定性差的问题。分布式管理方案可以避免出现随着终端数的增加，管理质量下降，响应越来越慢的问题。实验结果表明：分布式管理方案是可行的，能够满足实际需求。

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

[2]国家广电总局广播电视规划院有线电视网络宽带接入技术工作组.面向下一代广播电视网(NGB)电缆接入技术（EoC）需求白皮书[S].2009.

[3]GY/T269—2013，NGB宽带接入系统C-HPAV系统技术规范[S].2013.

[4]茹伟光，王正军，倪晨鸣.C-HPAV在NGB接入网中的应用[J].电视技术，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

占庆山，硕士生，主要研究方向为通信与信息系统；

�� 盈

2014-03-21

【本文献信息】占庆山，武树斌，谢娟.WiFi型EoC终端管理方案的设计与实现[J].电视技术，2014，38（20）.

武树斌，博士，主要研究方向为三网融合中接入网的QoS研究，以及基于SNMP和OAM的网络管理；

谢 娟，女，硕士生，主要研究方向为通信与信息系统。