一种跨设备跨协议的epon网络中的网元管理系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统，本发明创建的系统，实现对异构EPON网络的统一监控和管理；提出EPON网元元数据模型，实现异构EPON网络设备、接口和协议的统一描述；提出分布式EPON网络中的网元性能和状态并行轮询方法，对大规模分布式EPON网络性能和网元状态实现快速、高效查询；建立异构EPON设备的统一配置系统，实现对不同设备、不同北向接口协议的统一配置；建立大规模、分布式EPON网络中的网元状态展示系统，实现对异构EPON网络的统一、实时展示。EPON网元元数据模型使用UML语言，准确、清楚、方便地实现EPON网络资源的编目、注册与发现等过程，便于实现异构EPON系统的互联、互通、互操作，提高EPON综合管理能力，为EPON管理带来长远利益。
【专利说明】一种跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤通信领域，具体涉及一种跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统。
【背景技术】
[0002]随着互联网业务的迅猛发展以及各种新业务的不断涌现，人们对网络带宽的需求大幅度增加，传统的同轴电缆、铜线等有线接入网的带宽有限，不能满足日益增长的传输数据量的要求。基于以太网(Ethernet)和PON(passive optical network)技术发展起来的以太无源光网络(EPON，Ethernet PON)，其带宽是传统以太网的几十倍，实现成本不断降低，它利用无源光网络传输，在以太网之上提供多种业务，将是未来几年宽带多业务综合接入的重要技术手段。随着EPON国际标准IEEE802.3ah在2004年的正式发布，EPON的产业联盟吸引了众多厂商的积极参与。目前国内三大运营商，联通、电信和移动等，持续开展光进铜退战略，大规模部署ΕΡ0Ν。其它行业部门，如国家电网，其电网终端设备采集的数据也采用EPON技术传输。EPON网络将会延伸到政府、学校、企业和家庭，具有广阔的发展前景和潜力，呈现出大规模建设的趋势。
[0003]然而，生产EPON设备的厂家很多，设备及其资源表示方式差异性很大，没有一个统一的标准，信息难以共享；各个设备厂商为了求得生存都为自己的设备和系统配备了网兀管理系统(EMS:Element Management System);各个厂家为实现OSS (Operat1n SupportSystem)或 NMS (Network Management System)对 DSL (Digital Subscriber Line)、视频和VoIP (Voice over Internet Protocol)等业务的发放和维护功能而提供的北向接口协议也是千差万别。
[0004]现阶段，EPON综合网管一般通过各个厂商提供的EPON网络中的网元管理系统的北向接口对设备和网络进行管理，属于个体模式的管理方案，在该模式下，综合网管为每个厂商的每个EMS北向接口做单独的适配，对不同的北向接口协议进行解析并分别存储，从而达到管理所有厂商EMS的目的。面向个体模式的综合管理方法实现起来简单，但是，EPON网络应用和管理集团，如电信和国家电网等，面对异构设备和异构协议，在进行设备配置、设备运行状态查询、网络状态查询时，必须通过厂商提供的接口协议和用户界面接口(GUI:graphic user interface),才能完成设备和网络状态查询；更为严重的是,企业集团在进行设备评估、网络性能评估、网络风暴预防、网络维护等时，异构性妨碍了综合管理的运行，造成设备供应商、运维部门或地区相互之间矛盾，使得EPON网络综合管理难以有效地在企业集团内部展开。
[0005]总之，设备和接口协议的异构性给管理大型复杂EPON网络带来了巨大挑战，现阶段，通过各个厂家提供的北向接口协议和软件，查询各个厂商设备及其EPON网络的运行状态，造成维护工作量随着设备的增加而成倍增长，维护成本增加，网络维护不及时、不准确，难以科学地评估异构设备、网络和网络维护的性能。
[0006]因此，为了保证EPON网络能够稳定、高效的运行，需要一个统一、高效、扩展性强的异构EPON网络中的网元统一描述模型，以及综合网元管理系统平台。
【发明内容】
[0007]针对上述问题，本发明提出一种跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统。
[0008]本发明所采用的技术方案是:一种跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统，其特征在于:包括应用层、数据层、访问控制层和接入层；
[0009]所述的应用层用于向用户提供统一的界面，主要包括配置管理模块、性能和状态统一显示模块和告警监控模块，这些功能模块从数据库中提取相应的信息，并在WEB界面用图表的方式实时展示网元状态信息、网络性能分析结果；所述的配置管理模块用于提供统一的设备配置管理系统，集中管理异构EPON网络设备的配置，并将配置命令下达到所述的数据层；所述的性能和状态显示模块用于统一展示分布式异构EPON网络中网元的实时运行状态和网络性能分析结果；所述的告警监控模块用于对实时采集到的告警信息进行分析统计，生成各类告警报表，协助维护人员快速诊断和定位故障；
[0010]所述的数据层主要承载着EPON网元元数据模型，用于统一描述分布式异构EPON网络设备信息、接口信息和状态信息，并将EPON网络设备信息、接口信息和状态信息存储到数据库中；
[0011]所述的访问控制层主要包括协议统一转换模块，用于完成元数据模型与异构网元信息的映射，向数据层提供符合元数据模型的异构网元信息，向接入层提供与异构网元适配的控制操作命令、访问操作命令和数据传输操作命令等；同时，创建分布式异构EPON网络中的网元状态轮询策略，以最小时间，实现整个EPON网络设备状态的查询；所述的访问控制层与所述的数据层双向进行数据交换；
[0012]所述的接入层主要包括命令下发模块和数据获取与解析模块，所述的命令下发模块用于下发访问控制层的操作命令，所述的数据获取与解析模块用于实现与访问控制层的数据交换。
[0013]作为优选，所述的EPON网元元数据模型，集成有标识信息类、状态信息类、物理地理信息类、链路信息类以及日志信息类五大元数据类；所述的标识信息类，用于对全网的网元设备进行唯一标识，并描述其静态特征，为应用层的配置管理模块提供配置编辑框；所述的状态信息类，用于实时记录网元的工作状态特征；所述的物理地理信息类，用于描述网元的物理特性和地理信息；所述的链路信息类，用于记录网络的流量情况；所述的日志信息类，用于记录网元设备的维护、信息监控、异常事件处理等操作日志。
[0014]作为优选,所述的EPON网元元数据模型,每个元数据类的基本属性包括元数据创建日期和文件标识符信息。
[0015]作为优选，所述的标识信息主要定义网元的标识符，还包括上级网元的标识符、名称、设备类型类等基本信息，标识信息被用作采集命令的输入参数，可用于网元的快速定位，确定网元间的连接关系。
[0016]作为优选，所述的状态信息定义网元的管理状态和硬件运行状态、告警类基本信肩、O
[0017]作为优选，所述的物理地理信息包括网元的地理位置信息和物理特征信息，地理位置信息用经纬度表示，地理位置信息将在应用层的性能和状态统一显示模块以地图定位的形式显示；物理特征信息包括光纤长度、上下行最大带宽类基本信息。
[0018]作为优选，所述的链路信息定义网元的端口标识ID、链路统计类基本信息，其中端口标识ID用于对设备的端口进行快速定位，链路统计信息用于计算诸如链路速率、吞吐量和丢包率类网络性能参数。
[0019]作为优选，所述的日志信息定义网元的操作名称、操作时间、操作结果、操作处理类基本信息，用于记录网元设备的诸如维护、信息监控、异常事件处理类日志，以利于网络安全管理。
[0020]作为优选，所述的协议统一转换模块用于完成元数据模型与异构网元的映射，其映射的方法为:建立元数据元素之间的语义关系，形成元素对应文件，元素对应文件采用XSLT文件，采用XSLT文件的xsl:value-of指令来表达这种映射关系，根据元素对应文件，确定转换函数，生成元数据实例文件。
[0021]利用本发明的一种跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统对分布式EPON网络状态进行轮询的策略，其特征在于:轮询策略包含任务调度模块、触发器和线程池；所述的任务调度模块将一系列不同类型的任务根据紧急程度进行优先级分级，多个任务被分配到任务队列中；所述的触发器用来进行时间的调度，系统按照触发器设定的时间规则去执行任务；在触发器的触发下，任务被提交到所述的线程池，由线程池控制多任务的并行操作。
[0022]利用本发明的一种跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统对异构EPON网络设备进行统一配置的方法，其特征在于:面向不同厂家、遵循不同北向接口协议，用统一的配置流程和信息输入方式对网络设备进行配置，根据用户输入的资源背景信息、网元基本信息和网元属性信息，从资源背景信息注册开始，然后注册网元基本信息，最后配置网元属性信息；所有对网络设备所做的成功操作都记录于配置日志，可在配置日志中查询操作结果O
[0023]利用本发明的一种跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统对异构EPON网络中的网元状态展示方法，其特征在于:ΕΡ0Ν超级网元管理系统的接入层读取EPON网络设备的状态信息和运行参数后，转换为统一的元模型，并存储至数据库中，数据库中的数据通过应用层的性能和状态统一显示模块共享显示。
[0024]本发明创建跨设备跨协议的EPON网络中的网元集成管理系统架构，实现对异构EPON网络的统一监控和管理；提出EPON网元元数据模型，实现异构EPON网络设备、接口和协议的统一描述；提出分布式EPON网络中的网元性能和状态并行轮询方法，对大规模分布式EPON网络性能和网元状态实现快速、高效查询；建立异构EPON设备的统一配置系统，实现对不同厂商设备、不同北向接口协议的统一配置；建立大规模、分布式EPON网络中的网元状态展示系统，实现对异构EPON网络的统一、实时展示。
[0025]本发明的创新之处在于:
[0026]1、提出EPON网元元数据模型。基于语义，创建了 EPON网络中的网元的元数据模型，定义了分布式异构EPON网络中的网元的统一描述方法与数据格式，建立了异构EPON网络统一的性能评价标准，实现了对异构网络设备、接口和状态的统一知识描述；
[0027]2、提出元数据模型与异构EPON网络中的网元信息的统一映射方法。建立统一的语义匹配规则，创建与设备厂商相关的EPON设备、北向接口协议与元数据模型的映射关系，把异构EPON网络中的网元及其接口协议统一映射到元数据模型，即统一了异构EPON网络中的网元的知识表达和EPON网络性能评价标准，又适应了设备的异构性；
[0028]3、提出分布式异构EPON网络中的网元状态并行轮询方法。针对EPON网络的规模大、扩展性强、分布式和异构性等特点，提出分布式EPON网络中的网元并行轮询方法，缩短EPON网络设备和网络运行状态的查询时间，快速地计算网络实时性能参数，及时发现网络告警信息；
[0029]4、构建分布式异构EPON网络设备的统一配置系统。在应用层，基于元数据模型，提出分布式异构EPON网络设备统一配置方案，以统一的界面应用程序，通过超级网元管理架构，实现对异构网元设备的添加、配置、删除、端口的激活，和配置更新等设备配置管理；
[0030]5、构建分布式EPON网络中的网元实时状态展示系统。提出数据更新发现机制，及时发现新配置的设备，并及时更新设备和网络最新的运行状态，实时展示企业内部各个分系统的设备和网络的运行状态、性能分析结果，将分布式异构EPON网络设备和系统运行状态以报表和图等多种方式在WEB页面发布。
[0031]本发明的效果是:
[0032]1.本发明，将降低新设备接入到综合管理系统的开发成本，增强系统的可扩展性，缩短大规模分布式网络状态查询时间，将提升EPON网络的综合管理水平，是未来综合网络管理的发展方向；
[0033]2.本发明通过建立EPON网元元数据模型，有效的实现了异构资源发现和资源识另O，使用UML语言，可以准确、清楚、方便地实现EPON网络资源的编目、注册与发现等过程；
[0034]3.更重要的是使用该元数据模型，便于实现异构EPON网络系统的互联、互通、互操作，为EPON网络管理带来了长远利益。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1:为本发明实施例的系统架构；
[0036]图2:为本发明实施例的分布式EPON网络中的网元轮询策略流程图；
[0037]图3:为本发明实施例的任务调度图；
[0038]图4:为本发明实施例的缺省情况下的任务优先级图；
[0039]图5:为本发明实施例的任务执行线程池；
[0040]图6:为本发明实施例的采集线程的执行步骤流程图；
[0041]图7:为本发明实施例的EPON网元元数据模型总体结构图；
[0042]图8:为本发明实施例的EPON网元元数据模型中元数据类和管理模块的关系；
[0043]图9:为本发明实施例的EPON网元元数据模型中标识信息UML结构图；
[0044]图10:为本发明实施例的EPON网元元数据模型中状态信息UML结构图；
[0045]图11:为本发明实施例的EPON网元元数据模型中物理地理信息UML结构图；
[0046]图12:为本发明实施例的EPON网元元数据模型中链路信息UML结构图；
[0047]图13:为本发明实施例的EPON网元元数据模型中日志信息UML结构；
[0048]图14:为本发明实施例的EPON网元元数据模型中元数据类之间的关系图；
[0049]图15:为本发明实施例的TLl采集数据与元数据类之间的映射；
[0050]图16:为本发明实施例的OLT注册和配置用户操作流程图；
[0051]图17:为本发明实施例的ONU注册和配置用户操作流程图；
[0052]图18:为本发明实施例的端口激活和配置用户操作流程图；
[0053]图19:为本发明实施例的网元删除或去激活用户操作流程图；
[0054]图20:为本发明实施例的B/S模型下的分布式EPON网络状态展示系统。
【具体实施方式】
[0055]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0056]本发明针对EPON网络的特点及网络状态实时监控的需求，面对分布式异构EPON网络，基于MVC (Model-View-Controller)的分层体系思想，构建跨设备跨协议EPON网络中的网元集成管理系统框架，该架构自上而下的结构如图1所示，具体包括:应用层、数据层、访问控制层和接入层。接入层专注于和各个厂商的EPON专业网管通信，与独特的设备和协议进行适配，实现对各个厂商EPON网络管理子系统的信息交互；访问控制层在语义匹配规则指导下，建立EPON设备、北向接口协议与元数据模型的映射，实现异构EPON网络中的网元及其状态的统一描述，同时，创建分布式异构网络并行轮询机制，在最短时间内，完成整个网元的状态查询；数据层包含异构EPON网元元数据模型，集中管理分布式异构EPON网络中网元的数据。应用层基于元数据模型，提供统一的设备配置、网络状态查询和实时显示等应用模块。该框架能充分发挥各层的优势，降低系统的耦合，使得集成系统易维护、易扩展，而且，大量地代码可重用，降低了系统开发的成本。
[0057]请见图1，本发明所采用的技术方案是:一种跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统，包括应用层、数据层、访问控制层和接入层；
[0058]I)接入层。各厂商为自己的网元提供了相应的网元管理系统和北向接口，不同厂商采用的北向接口协议具有异构性，主要接口协议有:SNMP(Simple NetworkManagement Protocol,简单网络管理协议)接口、CORBA(Common Object Request BrokerArchitecture,公共对象请求代理结构)接口、TLl (Transact1n Languagel)接口和XML(Extensible Markup Language,可扩展标记语言)接口等。接入层负责接收系统访问控制层下发的指令，对指令进行解析，通过北向接口，传达给设备供应商的网管；同时，接入层将收集到的设备信息、状态信息和上层命令的回复信息等返回给访问控制层；在紧急情况下，能主动将紧急报文上报给应用层。
[0059]2)访问控制层。访问控制层向下与各个厂商的协议进行适配，将上层操作命令解译后传递给相应设备，接入设备信息和状态信息。由于不同的EMS的北向接口协议不同，其返回的数据格式和结构也不同，因此，建立语义匹配准则，完成各种北向接口协议(SNMP、C0RBA、TL1、XML等)与EPON网元元数据模型的映射，并将数据封装成统一的EPON网元元数据模型数据。向上，提供统一的元数据模型数据，以及相应命令的回复。访问控制层需要将不同协议封装的数据转换成统一的数据格式，因XML具有清晰的结构性，在互联网中应用广泛，在本系统中，统一将接收到的数据转换成XML数据。
[0060]3)数据层。数据层包含EPON网络的元数据模型，以及分布式异构EPON网络设备、状态和性能分析等数据库，该层是整个系统的核心层。本发明通过建立一套EPON网元元数据模型，统一描述不同EPON网络设备和北向接口协议，采用描述语言UML(Unified ModelingLanguage)来描述EPON网元元数据模型，规范EPON资源元素的定义和EPON元素的结构。本发明所提出的元数据模型能统一描述异构EPON网络中的网元，具有通用性和可扩展性。
[0061]4)应用层，应用层包括配置管理模块、性能和状态统一展示模块和告警监控模块，这些功能模炔基于数据层的数据库，及时对设备和网络状态进行更新，提取相应的信息，并在WEB界面用图表实时展示网络及其状态信息。
[0062]在访问控制层，本专利针对分布式EPON网络状态快速查询需求，提出分布式EPON网络中的网元状态轮询策略。如图2所示，首先，任务调度模块将一系列不同类型的任务根据紧急程度进行优先级分级，然后，放入任务队列中，接下来在触发器的触发下将任务队列的任务提交到线程池对任务进行并行执行。其中，触发器用来进行时间的调度，系统按照触发器设定的时间规则去执行任务。
[0063]I)任务的定义
[0064]本发明设计一种针对大规模分布式EPON网络进行多任务并行数据采集的方法。任务参数表的定义，如表1所示。
[0065]表1任务参数表
[0066]
【权利要求】
1.一种跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统，其特征在于:包括应用层、数据层、访问控制层和接入层； 所述的应用层用于向用户提供统一的界面，主要包括配置管理模块、性能和状态统一显示模块和告警监控模块，这些功能模块从数据库中提取相应的信息，并在WEB界面用图表的方式实时展示网元状态信息、网络性能分析结果；所述的配置管理模块用于提供统一的设备配置管理系统，集中管理异构EPON网络设备的配置，并将配置命令下达到所述的数据层；所述的性能和状态显示模块用于统一展示分布式异构EPON网络中网元的实时运行状态和网络性能分析结果；所述的告警监控模块用于对实时采集到的告警信息进行分析统计，生成各类告警报表，协助维护人员快速诊断和定位故障； 所述的数据层主要承载着EPON网元元数据模型，用于统一描述分布式异构EPON网络设备信息、接口信息和状态信息，并将EPON网络设备信息、接口信息和状态信息存储到数据库中； 所述的访问控制层主要包括协议统一转换模块，用于完成元数据模型与异构网元信息的映射，向数据层提供符合元数据模型的异构网元信息，向接入层提供与异构网元适配的控制操作命令、访问操作命令和数据传输操作命令；同时，创建分布式异构EPON网络中的网元状态轮询策略，以最小时间，实现整个EPON网络设备状态的查询；所述的访问控制层与所述的数据层双向进行数据交换； 所述的接入层主要包括命令下发模块、数据获取与解析模块，所述的命令下发模块用于下发访问控制层的操作命令，所述的数据获取与解析模块用于实现与访问控制层的数据交换。
2.根据权利要求1所述的跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统，其特征在于:所述的EPON网元元数据模型，集成有标识信息类、状态信息类、物理地理信息类、链路信息类以及日志信息类五大元数据类； 所述的标识信息类，用于对全网的网元设备进行唯一标识，并描述其静态特征，为应用层的配置管理模块提供配置编辑框； 所述的状态信息类，用于实时记录网元的工作状态特征； 所述的物理地理信息类，用于描述网元的物理特性和地理信息； 所述的链路信息类，用于记录网络的流量情况； 所述的日志信息类，用于记录网元设备的维护、信息监控、异常事件处理操作日志。
3.根据权利要求2所述的跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统，其特征在于:所述的EPON网元元数据模型，每个元数据类的基本属性包括元数据创建日期和文件标识符信息。
4.根据权利要求2所述的跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统，其特征在于:所述的标识信息主要定义网元的标识符，还包括上级网元的标识符、名称、设备类型类基本信息，标识信息被用作采集命令的输入参数，可用于网元的快速定位，确定网元间的连接关系.
5.根据权利要求2所述的跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统，其特征在于:所述的状态信息定义网元的管理状态和硬件运行状态、告警类基本信息。
6.根据权利要求2所述的跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统，其特征在于:所述的物理地理信息包括网元的地理位置信息和物理特征信息，地理位置信息用经纬度表示，地理位置信息将在应用层的性能和状态统一显示模块以地图定位的形式显示；物理特征信息包括光纤长度、上下行最大带宽类基本信息。
7.根据权利要求2所述的跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统，其特征在于:所述的链路信息定义网元的端口标识ID、链路统计类基本信息，其中端口标识ID用于对设备的端口进行快速定位，链路统计信息用于计算诸如链路速率、吞吐量和丢包率类网络性能参数。
8.根据权利要求2所述的跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统，其特征在于:所述的日志信息定义网元的操作名称、操作时间、操作结果、操作处理类基本信息，用于记录网元设备的诸如维护、信息监控、异常事件处理类日志，以利于网络安全管理。
9.根据权利要求1所述的跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统，其特征在于:所述的协议统一转换模块用于完成元数据模型与异构网元的映射，其映射的方法为:建立元数据元素之间的语义关系，形成元素对应文件，元素对应文件采用XSLT文件，采用XSLT文件的xsl:value_of指令来表达这种映射关系,根据元素对应文件,确定转换函数,生成元数据实例文件。
10.利用权利要求1所述的跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统对分布式EPON网络状态进 行轮询的策略，其特征在于:轮询策略包含任务调度模块、触发器和线程池；所述的任务调度模块将一系列不同类型的任务根据紧急程度进行优先级分级，多个任务被分配到任务队列中；所述的触发器用来进行时间的调度，系统按照触发器设定的时间规则去执行任务；在触发器的触发下，任务被提交到所述的线程池，由线程池控制多任务的并行操作。
11.利用权利要求1所述的跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统对异构EPON网络设备进行统一配置的方法，其特征在于:面向不同厂家、遵循不同北向接口协议，用统一的配置流程和信息输入方式对网络设备进行配置，根据用户输入的资源背景信息、网元基本信息和网元属性信息，从资源背景信息注册开始，然后注册网元基本信息，最后配置网元属性信息；所有对网络设备所做的成功操作都记录于配置日志，可在配置日志中查询操作结果。
12.利用权利要求1所述的跨设备跨协议的EPON网络中的网元管理系统对异构EPON网络中的网元状态展示方法，其特征在于:ΕΡ0Ν超级网元管理系统的接入层读取EPON网络设备的状态信息和运行参数后，转换为统一的元模型，并存储至数据库中，数据库中的数据通过应用层的性能和状态统一显示模块共享显示。
【文档编号】H04L12/24GK104079436SQ201410333671
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】卜方玲, 谢琼, 徐新, 宋超, 刘如, 徐兆卓 申请人:武汉大学