基于IP的光纤分布系统监控与调测的研究
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【摘 要】针对光纤分布系统站点设备监控与调测需求，设计并完成了一种基于ip访问控制系统中任一设备的方案。该方案研究了设备路由学习的可行性问题，采用了支持双IP的CPU硬件，使用嵌入式服务器作为软件应用载体，结合浏览器技术，通过浏览器与设备中的嵌入式Web服务器的交互来访问控制设备。设备组网实验表明，能够实现使用浏览器完成对光纤分布系统中的任一节点的任一设备的访问控制功能。
【关键词】光纤分布系统 路由学习 嵌入式服务器
doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.01.012 中图分类号：TN913.7 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2016）01-0059-04
引用格式：程小爱，杜明玉. 基于IP的光纤分布系统监控与调测的研究[J]. 移动通信， 2016，40（1）： 59-62.
Research on Monitoring and Commissioning of Fiber Distribution System
Based on IP
CHENG Xiao-ai1， 2， DU Ming-yu2
（1. Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications， Wuhan 430074， China;
2. WuHan Hongxin Communication Technology Co.， Ltd.， Wuhan 430074， China）
[Abstract] According to requirements of site equipment monitoring and commissioning in fiber distribution system， a scheme based on IP which can access any devices in control system was designed and implemented in this paper. The possibility of routing learning was addressed in the proposed scheme. The CPU supporting dual IP was used， while embedded server was served as software application carrier. Combined with browser technique， the interaction of browser with embedded server in the equipment was used to access to control equipment. Equipment networking experiments demonstrate that the scheme can realize access control function to any devices at any nodes by means of browser in fiber distribution system.
[Key words]fiber distribution system routing learning embedded serve
1 引言
随着移动通信行业的发展，网络优化设备已经成为通信运营商提供通信网络深度覆盖必不可少的部分，通信制式从单一的2G发展到3G/4G共存的多制式形态，设备形态也从最初简单的模拟直放站，发展到现在的能同时支持2G、3G、4G的多制式光纤分布系统，光纤分布系统正朝着集成化、小型化的方向稳步演进发展[1]。由于一个站点的光纤分布系统设备数量众多，如何方便快捷地监控调测与维护这个站点的所有设备也成为摆在生产厂商或设备维护等公司面前的一个问题。本文通过描述当前的光纤分布系统的监控调测方式，并提出问题，介绍了一种基于IP的光纤分布系统[2]监控与调测方式。
2 光纤分布系统的使用场景与限制
由于基站信号覆盖能力有限，可将基站的信号直接接入光纤分布系统来完成信号的深度覆盖。光纤分布系统在工程上一般部署在一些平时难以进入的空间，比如地铁隧道、电梯井、大楼弱电井[3]。一旦部署完成，监控调测与维护就成了最重要的事情，频繁地对一个站点进行各种操作将会严重影响客户体验。
3 光纤分布系统设备调测与监控的传统方法
一般场景下，光纤分布系统设备数量都会比较多，20～50个远端场景的情况较普遍，一旦该站点中的某一个或者多个设备出现问题，如何快速发现与定位问题就显得非常重要。图1是光纤分布系统组网示意图：
由图1可以看到，光纤分布系统根据设备类型分为接入单元、扩展单元和远端单元。根据光纤分布系统网管接口协议，运营商网管可以访问该站点的接入单元和所有扩展单元，远端单元作为扩展单元的一个单独模块来管理[4]。接入单元与2G、3G、4G信源使用馈线连接，接入单元、扩展单元、远端单元之间通过光纤连接。
首先介绍传统的监控调测方式，图2为传统监控与调测方式数据流向示意图，接入单元为MU，扩展单元为EU，远端单元为RU，实线表示的是光纤连接。
在传统的监控与调测方式中，网管中心监控一个站点中的设备运行状况是通过全网唯一的一个站点编号与该站点内部唯一的设备编号来识别该站点内的接入单元和每一个扩展单元，其中接入单元设备编号固定为0，扩展单元的设备编号为0～255。
在图2中，如果需要监控与调测EU1设备，含有有调测功能的上位机软件的PC或者监控中心直接使用EU1的站点编号与设备编号组数据帧并发送到MU，MU检查该帧数据中的站点编号与设备编号后，若发现不是发送给本设备，则直接转发到该MU上连接的所有EU设备。图2中的EU2、EU3、EU5接收到数据帧并处理后发现该数据不是发送给本设备则继续向下游EU设备转发。该方案可以保证该监控调测信息最终可以被EU2接收并处理。
4 基于IP的光纤分布系统设备调测方案
传统的监控调测方式使用的协议是标准的移动光纤分布系统接口协议，是不支持扩展功能的。比如设备部署以后需要在机房里面的MU端查看RU上面的运行日志文件等需求，或者需要在EU3处调测EU4上拖挂的RU1，这在传统的监控调测方式中是不可能实现的[3]。
为了解决类似问题，方便使用该光纤分布系统设备，利用基于IP的光纤分布系统监控与调测方案，将光纤分布系统协议数据帧封装到TCP/IP报文中，在该站点的内部实现监控调测数据的IP寻址。图3为双网口设备组网通信原理图：
如图3所示，任一设备都有两个网口并对应两个IP地址，一个动态获取的IP地址用于组网，如设备A、B、C、D内部网口对应IP1、IP2、IP3、IP4，另外一个外部网口使用固定地址IP0用于调测或者接入监控中心。
首先要在每台设备上安装嵌入式Web服务器，并监听连接请求，该嵌入式服务器[5]不仅可以监听来自外部网口的连接请求，还可以监听来自内部网口的连接请求。在这里选择使用开源的GoAhead服务器[6]。
假设图3中要使用Web浏览器通过设备B的外部网口请求设备D上的Web服务器中的资源（页面、文件或数据），首先要保证设备B与调测用PC或者监控中心是可以连通的，然后监控中心或调测使用的PC将请求设备D中Web服务器上的资源的数据帧被发送到设备B，设备B中的应用程序检测到该数据包的目的地址不是设备B，然后通过地址为IP2的内部网口将数据包发送给设备A和设备C，设备C判断完数据后转发给设备D，设备D处理完请求后返回浏览器请求的资源。
通过这种方式可以实现在任一节点设备监控与调测网内任一节点设备的功能。相比于传统的监控调测方式，使用基于IP的方式具有以下4个方面的优势：
（1）兼容光纤分布系统网管接口协议;
（2）使用领先的Web技术，可以使监控调测交互更加人性化、智能化;
（3）不用独立开发新的上位机软件，使用浏览器监控调测，节约了成本;
（4）调测方式多样，可以使用手机、平板电脑等通过Web浏览器监控调测[7]。
虽然使用基于IP的监控与调测方式具有很大的优势，但是这种方式也要面临传统的监控调测方式所面临的问题，即数据传输有效性低下的问题，每次传输数据帧都要使用广播的方式通知所有设备。
如果只是采用上面提到的基于IP的方式而不加控制，则采用任何光纤分布系统组网方案都不能减少广播数据[8]。事实上可以在每台设备中定期维护更新一个简单的网内设备IP地址表，设备在转发数据帧时根据数据帧的目的地址信息来转发，地址表中没有找到对应的地址信息的就使用广播方式转发[9]。通过自学习的方式，每台设备都可获取到全网内不同的目的IP地址应该往哪条链路发送的信息，进而有效遏制网内的垃圾数据[10]。
5 结束语
基于IP的监控与调测方式与领先的Web前端技术结合，使得监控与调测功能更易于扩展和实现，可以在有限的设备硬件资源上提供良好的用户体验。特别是通过网内任一节点设备可以监控调测网内其他任一点设备的实现，极大地方便了工程、研发与后期维护人员。相信在不远的将来这种基于IP的监控与调测方式一定会被更多地应用在同类设备中。
参考文献：
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[9] 杜青松，朱江，张尔扬. 基于闲时逆寻和路由学习机制的优化AODV路由协议[J]. 通信学报， 2011（8）： 64-71.
[10] 张志坚，刘惟一. 一个基于增强学习算法的路由模型[J]. 计算机科学， 2006（5）： 49-51.
中国5G试验总体规划出炉 已启动技术研发试验
1月7日，工业和信息化部召开“5G技术研发试验”启动会。中国信息通信研究院院长、IMT-2020（5G）推进组组长曹淑敏介绍了我国5G试验的总体规划。她表示，我国5G试验分为两步实施，分别为技术研发试验（2015年至2018年）和产品研发试验（2018年至2020年）。当前主要面向技术研发试验，划分为三个阶段：关键技术验证阶段（2015年9月至2016年9月）、技术方案验证阶段（2016年6月至2017年9月）、系统验证阶段（2017年6月至2018年10月）。
从国际上来看，ITU（国际电信联盟）已经完成了5G愿景研究，2017年底将启动5G技术方案征集，2020年将完成5G标准制定;3GPP组织也将于2016年初启动5G标准研究，2018年下半年形成5G标准第一版本，2019年底完成满足ITU要求的5G标准完整版本;而IEEE早在2014年初就启动下一代WLAN（802.11ax）标准制定，预计2019年初完成标准制定。全球主要国家和地区纷纷提出5G试验计划和商用时间表，力争引领全球5G标准与产业发展。
我国5G技术研发试验将在政府的领导下，支撑5G国际标准制定，推动5G研发及产业发展，促进全球5G技术标准形成。
曹淑敏介绍，在我国5G试验的组织管理方面，一是构建统一的试验平台;二是制定统一的测试要求，给予参测企业更大的创新空间，支持多种关键技术和技术方案参与测试;三是成立统一的规范组和测试组。
在2015年9月至2016年9月进行的关键技术验证阶段，测试目标是针对5G潜在无线关键技术开展技术验证，推动5G关键技术的研发，验证5G关键技术性能，促进5G技术标准化方向尽快形成共识。测试的关键技术包括：大规模天线、超密集组网、新型多址技术（SCMA、PDMA、MUSA等）、新型多载波（f-OFDM、UFMC、FBMC等）、先进编码调制（Polar码、多元LDPC码等）、网络关键技术（网络切片、网络边缘计算和存储、新型移动性管理和连接管理等）。（C114中国通信网）