HFC网络管理系统整体解决方案

HFC网络管理系统整体解决方案

HFC网络管理系统整体解决方案

程永军

[摘要]：本文较系统的介绍了HFC网络管理系统的功能、标准、设计原理和技术指标以及在网络中的应用。

[关键词]：FSK调制解调HMS标准网管前端控制器应答器

【Abstract】This paper introduce that functions , standards , design principium and techno-guidebooks of HFC network management system.

概述：随着中国有线电视网络建设不断的发展，网络规模也越来越大。同时，伴随着数字电视，数据、语音、宽带INTERNET的接入，有线电视网络系统正逐步成为技术统一，互联互通的宽带信息网络。但在网络建设、运营、管理、效益和可靠性方面所出现的问题也愈来愈成为网络运营商最为关心的问题。中国目前有线电视网络的管理同电信网络管理相比几乎等于零，落后是非常巨大和明显的。超过95%以上的有线电视网络没有网络管理功能，导致网络运行管理和维护成本越来越高，不能及时发现网络系统上出现的问题，增加了用户的不满和对有线电视网络可靠性的质疑。广电总局已经注意到这一问题的严重性、并成立了HFC网络标准化研究小组，制定一些相关的网络管理系统标准。

广电HFC网络是国家信息化建设中的重点建设项目，适合广电网络管理标准的网管系统将具有越来越大的应用前景，其作用和管理能力也越来越被广电运营商所重视。所以建设一个能适应HFC网络发展方向的网络管理系统，是目前急需要开展的工作，本文就如何建设一个HFC网络管理系统提出了一个较全面的解决方案，以便在HFC网络中得到推广和应用。

一、HFC网络管理的功能、特点和标准：

1、HFC网管的系统功能：

HFC网络管理功能是一个相对专业的HFC网络设备和用户的管理系统，目前还没有涉及到诸如财务、人力、运营、器材、档案管理等广义方面的网络管理。主要功能包括监测网络和控制网络的运行状态、性能、品质等方面，收集和分析网络性能数据，对这些数据进行分析和处理并显示，发出预警和告警信号，起用备份设备和转移路由，控制网络的不正常状况，对网络的路由进行合理调度，对用户控制及收费管理等内容。可概括为五大功能：设备性能管理、故障管理、控制管理、安全管理、资费管理。

2、HFC网管系统的特点：

l 可靠性极高

采用了嵌入式实时操作系统技术，极大的提高了系统的可靠性；

l 双机热备份

管理PC主机上的网络管理程序运行于Windows98/2000中文平台下。为了解决PC机软硬件系统可靠性的问题，网络管理控制器支持两台PC机同时工作，一主一备，主备间可以自动切换；

l 全面的网络管理

能独立监控多达48000个网络节点，提供网络拓扑管理，故障管理，安全管理，维护管理等全方位的管理层次，使系统的管理和维护变得简便、安全、高效；

l 完善的监控功能

高速可靠的监控机制，能实时显示系统运行状况并作历史记录，优先报告和处理系统异常情况，确保系统平稳运行；

l 直观的管理界面

Windows98/2000下的图形化操作界面，以图标的形式标识电路的工作状态和告警状态，以列表和拓扑图的形式显示电路资源的占用情况，操作简便，一目了然；

l 清晰的网络结构

可配置生成网络拓扑图，并可随远端网络的改变而更新；

l 完备的报表和日志生成

提供网路报表、单元电路统计报表、端口统计报表、节点状态报表等，自动记录操作日志；

l 灵活的远端维护

通过Internet远程登录，可在任意时间、任意地点安全地对系统进行管理维护工作。

3、HFC网络管理系统的标准问题：

国家广电总局目前正在制订行业网管标准，所下发的《hfc设备管理系统征求意见稿20031118 》基本上遵循了HMS规范。HMS物理层规范描述的中心前端控制器（HE）与室外设备网络单元（NE）应答器的接口（该接口遵循HMS规范）之间的物理层协议。该标准规范网络单元与前端控制器通信所用的频率、调制方法和数据速率。它采用FSK 调制方式以38.4Kb/S的数据率双向传输数据；可编程控制前端控制器和应答器的发射和接收频率跳变；数据链路和网络层规范访问规则，信号同步、寻址和网络单元与前端控制器之间的通信包协议结构；采用媒体访问控制（MAC）协议来提供及时通知报警、带宽效率、可测性、可靠性、低成本等性能。信息数据通信协议标准将规范单元管理软件传给节点、放大器和电源的信息容量。

由于国家标准没有制定下来，国内许多厂家的网络管理系统并不兼容，即使号称满足HMS标准协议的网管也不能完全互相兼容。但可以在上层兼容SNMP协议或通过增加协议转换来达到兼容的目的。

随着网管系统的使用，其功能是不断的从简单到复杂完善的发展过程，人们将不断的提出新的要求以满足发展的网络建设和质量保证的需要。

二、HFC网络管理系统的设计

1、系统的基本组成：

HFC网络管理系统主要是由监控平台、前端/分前端中心前端控制器和节点应答器组成。

应答器直接采集网络节点的状态信息并上报给中心前端控制器，同时接受中心前端控制器下行的控制信息来控制节点工作状态。前端控制器负责管理本地及远端的应答器，协调通讯过程，保证无差错传输。监控平台则是显示、报告、处理和记录网络运行状况的人机对话界面，包括网络层、服务层和应用层，分别负责网络管理、服务管理和应用管理。

监控平台是基于SNMP协议的网络管理系统的管理器软件，运行于IP局域／城域网上的计算机管理系统中。管理主机和前端/分前端控制器（通讯管理单元）采用标准的IP 接口和232接口，前端控制器（管理单元）与前端被管理设备的接口采用232和485接口，前端管理单元（控制器）与应答器的接口采用HMS标准规定的RF接口（HMS MAC 层协议）。

前端控制器（Headend El ement）：简称HE，安装于前端或分前端，用于实现与光纤同轴混合网络中应答器（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。前端控制器是HFC网络管理系统与IP局域／城域网之间的网关（Gateway）

图1：HFC网络管理系统框图。

注：网络节点的设备可以是前端设备、光节点、电源、放大器等，前端设备也可以通过IP网络由网管计算机直接管理。

2、符合HMS标准的网管系统实现

我们所设计的HFC网管系统是为了有效的管理在HFC网络上运行的各种各样设备而研制的。所有硬件在设计时遵循有关行业标准，HMS标准的物理层规范，软件遵循HMS 标准的MAC层规范、SNMPV1.0协议和HMS标准的MIB数据库。

l 通信模型：根据HMS标准，HFC网管的通信模型见图2。

l 图2：协议模型

l 硬件的设计框图：

前端控制器硬件设计的原理框图：

图3：前端硬件设计原理框图

应答器硬件设计原理框图：

RF

图4：应答器硬件设计原理框图