SNMP网络管理[1]

HFC网络系统管理上海凌云天博光电科技有限公司有线电视网管及国家标准现状•随着HFC网络双向改造的深入开展及网络规模的日益扩大，网络管理的重要性及迫切性日益突出,成为网络良好运行必不可少的保证。主要是：–对于缺乏网络管理系统的网络，故障的发现和诊断一般总要等到用户的反馈，才可找到故障点、诊断并修理直到恢复正常工作，需要花费很长的时间，造成主业务的损失，降低了客户的满意度，同时也大大增加了网络维护的人工成本。–HFC网的业务仍然以电视广播为主，没有感到现代网络管理的迫切性。而双向业务要求达到电信级的运营水平（可用性99.99%，年平均中断时间不超过53分钟），随着ATV/DTV/HDTV/UltraHDTV等业务不断涌现，FTTx技术不断普及，视频业务及数据业务的发展需要更好的质量标准。有线电视网管及国家标准现状•通过增加网络管理：1.可增强网络的可靠性：•检测设备运行状态，及时发现故障，确定故障类型及解决措施；•及时发现故障，派遣人员维修，缩短网络的故障维修时间，改变投诉维修的状态；•分析故障及设备的历史参数，预防故障的发生,从被动的抢修转为主动的维护。2.可改善网络上各种服务的运行：•随时通报网络运行状况，保证网络运行的可靠性、稳定性，快速响应客户，提高用户满意度。有线电视网管及国家标准现状•2002年，由国家广播电影电视总局广播电视规划院及几家相关厂商策划了中国HFC网络管理国家标准的制定，经过三年的反复论证、测试，于2005年完善了HFC网络管理的性能标准，05年10月正式颁布了国家标准《HFC网络设备管理系统规范》GB/T20030-2005；•成都康特及无锡路通符合利用RF通道的相关标准；•凌云天博公司则符合利用IP通道基于SNMP的相关标准。•上述三家单位多为国家标准起草成员。网络管理的五大功能•ISO/IEC7498-4中定义的网络管理五大功能–故障管理：指网络系统出现异常时的管理操作–配置管理：定义、收集、监测和管理配置数据的使用，使得网络性能达到最优–性能管理：收集和统计数据，用于对系统运行及通信效率等系统性能进行评价–安全管理：对授权机制、访问机制、加密和密钥的管理，维护和检查安全日志–计费管理：记录网络资源的使用情况，控制和监测网络操作的费用网络管理体系结构市场计费客户服务安全管理性能监测故障管理NMSHFC网系统CableModem系统HFC网电话系统机顶盒系统外线设备状态监测控制器前端设备状态监测HFC网电话控制器机顶盒控制器配置管理网络管理层子网管理网元管理业务和商务管理层HFC网络管理协议模型•有线电视HFC网的状态监测系统在整个信息网络管理系统（NMS）中属于子网管理系统（ElementNetworkSystem）的范畴。•HFC网络设备管理系统采用OSI简化模型。•HE与I类应答器之间的协议栈包括：PHY、MAC层、SNMPv1.0及MIB。•HE与IP城域／局域网之间的协议栈包括：以太网物理层和MAC层、网络层（IP）、传输层（UDP）及SNMPV1.0。•II／III类应答器与IP城域／局域网之间的协议栈包括：以太网物理层和MAC层、IP层、UDP层、SNMPv1.0及MIB。基于RF通道的Ⅰ类应答网管HFC网状态监测系统由置于前端的设备管理器、前端控制器和外线设备应答器组成:•设备管理器equipmentmanager–一般是一台属于IP局域网／城域网的计算机设备，运行基于SNMP的HFC网络设备管理软件。•前端控制器headendelement–简称HE。安装于前端或分前端，用于实现与HFC网络设备管理系统中I类应答器进行数据通讯的一种设备或数种设备的组合，主要包括数据调制解调单元、数据收发单元、数据处理单元，以及与计算机管理系统的接口单元。•应答器transponder–也可称为网元（NE）。用于采集和调整HFC网络设备的工作参数，并且实现与前端控制器（或直接与管理器）通讯的部件或功能单元，是SNMP网络管理系统的管理代理（Agent）。基于RF通道的Ⅰ类应答网管•设备管理器是一台运行状态监测软件的PC电脑，它通过RS485总线监测前端机房内的设备，如调制器、光发送机、光放大器、反向光接收机等。•对于外线路上的设备，如光节点站、电放大器等则通过正向、反向光路和同轴电缆进行监测。在这些外线路被监测设备中安装状态监测应答器模块，它们对设备的状态参数，如正向接收光功率、反向发送光功率、电流等进行取样、A/D转换、编织数据帧，然后通过反向光发送机送回设备管理器。基于RF通道的Ⅰ类应答网管上行信道MHz下行信道MHzR1R2R3R4R5R18R19最低频率最高频率5.0～7.47.4～10.610.6～13.813.8～17.017.0～20.258.6～61.861.8～65.0108119•由于HFC网中只有射频信号，故管理器与应答器的数据必须分别调制到一个下行副载波和一个上行副载波（FSK方式），再通过光路发送。这种状态监测系统工作于轮询——应答方式。设备管理器依次向每一台外线路设备发布监测命令，然后收到指令的设备向管理器传送自己的状态数据。•按照GY/T106–1999和GY/T180–2001的规定，设备管理信号上行信道建议选用5.0MHz～20.2MHz（R1～R5）频段或58.6MHz～65.0MHz（R18、R19）频段的某一信道。设备管理信号下行信道建议选用108MHz～119MHz频段的某一信道。上、下行信道中心频率的设置都应避开强干扰信号。基于RF通道的Ⅰ类应答网管•这种射频调制式状态监测方式存在如下缺点：–没有统一的国际标准。由于各个厂家的上行、下行频率不同，数据帧格式不同，故不同厂家的状态监测系统不能兼容。一家的系统难管别家的设备。这造成了网络设计、系统集成的困难，也增加了网络建设与管理的成本。–由于HFC网的上行通道（通常取在5-21MHz）受到严重的电磁干扰。监测系统的运行非常不稳定，时断时续，这是实践中发现的问题。–HFC网状态监测系统作为子网管理系统却不能与别的子网管理系统，如CableModem、IP城域网的管理系统沟通，不能形成统一的网络管理系统平台。–管理数据与业务数据通过同一系统传输，使网络管理系统没有更高的可靠性。•这些缺点不符合现代宽带网络的管理理念TMN（管理数据与业务数据要相互独立。网络管理系统的可靠性要高于业务系统）。••天博公司的创新：删去网关天博公司的创新：删去网关————让让HFCHFC网网络设备的络设备的SNMPSNMP监控数据不通过射频通道，监控数据不通过射频通道，而是直接在而是直接在IPIP网上传输！网上传输！•采用II类应答器标准，在所有的传输设备中都放置了一块SNMP的代理器，直接将各种监控参数按SNMP格式转换为IP数据包。SNMP代理硬件卡•屡获殊荣的RCM2200RabbitCore微处理器核心模块是一款支持以太网、功能强大但是体积紧凑的嵌入式控制应用产品。其产品特点：–集成以太网接口（10Base-T）–2.3x1.6x0.86–10Base-T以太网接口–256K–512KFlash–128K–512KSRAM存储器–26个通用I/O–22.1MHz时钟频率天博TBsnmp网管发展历程•2000年提出了建立基于SNMP的统一网络管理系统的理念；•2001年自行立项，开发基于SNMP的HFC网网络管理系统；•2002年完成了TBNSnmp网管系统V1.0；–珠海有线电视网、上海嘉定区有线电视网、天津有线网络公司–北京歌华有线宽带数据接入网、深圳网通宽带数据接入网–山东淄博、潍坊和邹平宽带有线电视网络•02~05年10月参与了国家标准的制定；什么是SNMP•SNMP（SimpleNetworkManagementProtocol）即简单网络管理协议，它为网络管理系统提供了底层网络管理的框架。SNMP协议的应用范围非常广泛，诸多种类的网络设备、软件和系统中都有所采用，主要是因为SNMP协议有如下几个特点：–首先，相对于其它种类的网络管理体系或管理协议而言，SNMP易于实现。SNMP的管理协议、MIB及其它相关的体系框架能够在各种不同类型的设备上运行，包括低档的个人电脑到高档的大型主机、服务器、及路由器、交换器等网络设备。一个SNMP管理代理组件在运行时不需要很大的内存空间，因此也就不需要太强的计算能力。设计简单、扩展灵活、易于使用。–其次，SNMP协议是开放的免费产品。只有经过IETF（互联网工程任务组）的标准议程批准（IETF是IAB-互联网架构委员会下设的一个组织），才可以改动SNMP协议。–第三，SNMP协议有很多详细的文档资料（例如RFC，以及其它的一些文章、说明书等），网络业界对这个协议也有着较深入的理解，这些都是SNMP协议近一步发展和改进的基础。–最后，SNMP协议可用于控制各种设备。比如说电话系统、环境控制设备，以及其它可接入网络且需要控制的设备等，这些非传统装备都可以使用SNMP协议。•因此，它得到了众多网络产品厂商的支持，成了实际上的工业标准。SNMP的一些定义•SNMP，SimpleNetworkManagementProtocol：简单网络管理协议–它是一个标准的用于管理IP网络上结点的协议。此协议包括了监视和控制变量集以及用于监视设备的两个数据格式：MIB和SMI。•MIB，ManagementInformationBase：管理信息库–MIB是被管理对象的集合，集合中的元素可以是硬件配置参数、状态数据、性能统计等、并且能够被管理进程进行查询和设置的信息的集合。•SMI，StructureofManagementInformation：管理信息结构–MIB有一定的组织结构，即管理信息结构（SMI），SMI用分层的树形结构组织，从树根开始，按照分支来分类组织被管理对象。SMI定义在MIB中使用的数据类型及网络资源在MIB中的名称或表示。•ASN.1，AbstractSyntaxNotationOne：抽象语法定义–用于定义语法的正式语言，在SNMP中它用于定义SNMP协议数据单元和对象的格式。•PDU，ProtocolDataUnit：协议数据单元–在网络中传送的数据包。•BER，basicencodingrules：基本编码规则–由CCITT(X.209)和ISO(ISO8825)指定的编码规则，它描述了如何将ASN.1类型表示为字符串。管理信息库中的对象标识•对象标识是一种数据类型，它指明一种“授权”命名的对象。“授权”的意思就是这些标识不是随便分配的，它是由一些权威机构进行管理和分配的。•图显示了在SNMP中用到的这种树型结构。所有的MIB变量都从1.3.6.1.2.1这个标识开始。树上的每个结点同时还有一个文字名。例如标识1.3.6.1.2.1就和iso.org.dod.internet.memt.mib对应。这主要是为了人们阅读方便。在实际应用中，也就是说在管理进程和代理进程进行数据报交互时，MIB变量名是以对象标识来标识的，当然都是以1.3.6.1.2.1开头的。SNMP的命令和报文•SNMP协议定义了数据包的格式，及网络管理员和管理代理之间的信息交换，它还控制着管理代理的MIB数据对象。因此，可用于处理管理代理定义的各种任务。SNMP协议之所以易于使用，这是因为它对外提供了三种用于控制MIB对象的基本操作命令。它们是：Set、Get和Trap：•Set：它是一个特权命令，因为可以通过它来改动设备的配置或控制设备的运转状态。•Get：它是SNMP协议中使用率最高的一个命令，因为该命令是从网络设备中获得管理信息的基本方式。•Trap：它的功能就是在网络管理系统没有明确要求的前提下，由管理代理通知网络管理系统有一些特别的情况或问题发生了。SNMP的命令和报文•一条SNMP报文由三个部分组成：版本域（versionfield），分区域（communityfield）和SNMP协议数据单元域（SNMPprotocoldataunitfield），不像其他的TCP/IP协议，SN