基于SNMP有线电视网络分机房运行监控系统设计及实现Word文件下载.docx
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XXX学号:
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硕士
致谢
研究生阶段的学习即将结束,在论文即将完成之际,我衷心地感谢在求学过程中给予我无私教诲、关怀和帮助的老师、同学、朋友和亲人。
首先要感谢我的导师XXX老师,感谢X老师在论文撰写工作中提出的宝贵意见。
X老师学识渊博、严以律己、宽以待人的思想品格、勤勉的敬业精神使我获益良多,终身难忘。
此外,X老师在百忙之中,不远千里亲自到现场指导学生论文写作求实的精神鼓励,为我能够更好的完成课题研究打下良好的基础。
在生活中,X老师也给予了我细心的关怀和照顾。
在此,谨向XXX老师表示深深的敬意和诚挚的感谢。
感谢研究生期间所有的任课老师,您们辛勤的付出,授业解惑为我课题的完成奠定了良好的理论基础,教我看问题、分析问题、处理问题的方法,这将在以后的工作中,必定是一笔宝贵的财富。
感谢我的同事XXX、XXX、XXX等,在我的论文写作过程中提出的宝贵意见,帮我查阅一些资料,主动帮我担负起处理工作中的一些事情,使我能够有时间专心致志完成论文。
感谢我的家人,他们给予我精神上的支持和鼓励,给我学习增添了力量,有了他们的关怀和陪伴,使我得以顺利完成学业。
最后,谨向百忙中抽出时间来为评审本文而付出辛勤劳动的各位专家、教授表示衷心的感谢。
摘要
随着网络技术的快速发展,近几年,有线电视网络技术发生巨大的变化,从模拟电视到数字电视技术,三网融合推进着双向网络化改造步伐。
与之适应,技术越来越复杂,设备越来越多,网络结构从集中式向分布式演变,分机房不断增多,由于历史和技术原因,有线电视分机房一直处于无人职守状态,对分机房的运行监控情况,完全依靠值班人员定期、定时巡视来实现,一个迫切的需求因此产生——即分机房运行监控系统。
分机房运行监控系统,根据机房正常运行监控功能需要划分,可分为机房动力和环境系统监控、视频和安防监控、有线电视HFC网络平台监控、IP网络数据传输平台监控四大部分。
本论文设计与实现的重点是对有线电视机房内IP网络数据传输平台设备(交换机、EPON、EOC)基于SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol)进行的研究,对其设备原理进行剖析,进行MEB库分析,提出通过统一网管接口和按“网络管理--代理”的管理模型,管理工作站与SNMP代理交互工作相结合方式来实现设备运行的管理。
并利用SNMP4J封装工具,来获取设备MIB库信息控制的编程,实现系统对设备的管理。
本文所实现的基于SNMP对有线电视分机房IP网络传输平台运行监控平台,经过调试,目前满足单位实际的需求。
本论文编程设计部分主要针对于本单位采用的设备,虽有一定的局限性,但是SNMP基于TCP/IP的网管标准,已成为目前网络管理协议事实上的工业标准,是目前在计算机网络中用得最广泛的网络管理协议,它可以为开发支持SNMP设备运行监控提供一种方法。
随着技术的发展与网络应用的普及,为保证系统的稳定可靠运行,网络管理者需要更加简便、易用的网络运行监控管理系统。
由于SNMP协议本身的成熟性,由于其简单和容易实现的特性,做成一个基于SNMP的基础框架开发的管理系统,在此框架之上可以不断地扩充应用,这种需求的框架将有很大的潜力。
关键词:
分机房;
无源光网络;
简单网络管理协议;
管理站;
代理站
ABSTRACT
Withtherepiddevelopmentofnetworktechonologyinrecentyears,cablenetworktechnologyhascorrespondinglyundergonetremendouschanges.Thetri-networksintegrationhasspedupthepaceofbilateralnetworktransformation,andanalogtelevisionhasbeenreplacedbydigitalinteractiveTVquickly.Correspondingly,techologyhasbecomemoreandmorecomplicated,greateramountofequipmentshavebeenused,andmoreandmoresub-machineroomshavebeenbuiltduetotheevolutionof
centralizednetworkstructureto
distributedtype.Duetohistoricalandtechnicalreasons,sub-roomsforcableTVhavebeeninastateof"
beingunattended"
andsub-roommonitoringhascompletelyrelyedonwatchkeeper'
sregularinspectiontour.Thusanurgentdemandisgenerated:
sub-roommonitoring
system.
Sub-roommonitoring
system.accordingtothenormaloperationoftheengineroommonitoringfunctions,itcanbedividedintofourparts,whichistheengineroompowerandenvironmentalmonitoring,videoandsecuritymonitoring,cableTVHFCnetworkplatformmonitoring,andIPnetworkdatatransmissionplatformmonitoring.ThedesignandimplementationofthisthesisistostudytheIPnetworkdatatransmissionplatform(SWITCH、EPON、EOC)basedonSNMP(SimpleNetworkManagementProtocol)inthecableTVroom,toanalyzetheprincipleoftheequipment,andcarryingouttheMEBlibraryanalysis,putforwardthemanagementmodelbasedontheunifiednetworkmanagementinterfaceandthe“Networkmanagementagent”management,managingworkstationandSNMPagentinteractiontoachievethemanagementofequipmentoperation.AndwithmakinguseofSNMP4Jpackagingtools,toachieveintroductionthroughaccesstotheMIBlibraryinformationcontrolprogrammingmethod.
TherunningmonitoringplatformbasedonSNMPIPnetworktransmissionplatformforcablesub-room,afterdebugging,itcouldmeettheactualneedsoftheunit.Inthispaper,someofthemajorprogrammedforequipmentusedintheunit,althoughithassomelimitations,However,SNMPbasedontheTCP/IPstandard,hasbecomethecurrentnetworkmanagementprotocolsintheindustrialstandard,itisthemostwidelyusednetworkmanagementprotocolinthecomputernetworkcurrently,whichcanprovideawayforthedevelopmentofSNMPequipmentmonitoring.
Withthedevelopmentoftechnologyandthepopularizationofnetworkapplication,inordertoensurethesystemisstableandreliable,Networkadministratorsneedmoresimpleandeasymonitoringandmanagementsystemtousenetworkoperation.Becauseofitssimplicityandeasyimplementation,theSNMPprotocolitselfismature,amanagementsystembasedonSNMPisdeveloped,whichcanbeusedtoexpandtheapplication,theframeworkofthisdemandwillhavegreatpotential.
KEYWORDS:
Sub-room;
Pon;
SimpleNetworkProtocol;
ManagementStation;
AgentStation
第一章绪论
1.1课题研究背景
当今,三网融合、网络技术已获得飞速发展,新一代的有线电视基础网络改造也正在快速推进中,有线电视网络系统也正发展成为技术统一、互联互通的宽带综合信息网。
近年来,青岛市的经济发展重心逐步向西转移,伴随着经济发展速度的不断加快,网络规模也越来越大。
本单位的网络现已建设成由1个中心机房和17个分机房组成的分布式的网络,拥有HFC(HybridFiberCoaxial,混合光纤同轴电缆网)单向有线数字电视网和双向数据传输交换网两个运行平台。
HFC单向有线数字电视网共分为三级链路,即以前端机房为中心、按环星型结构与分前端机房连接构成光缆干线的一级链路、分前端与光节点按星型光缆结构构成二级光链路、光节点与用户按星-树型结构构成三级电缆结构,传送数字电视信号;
双向数据传输交换网则是利用万兆路由以太网技术构建的双向数据传输交换网,由中心机房的核心交换机和分机房的汇聚交换机+EPON(EthernetPassiveOptical,以太网无源光网络)+EOC(EthernetOverCoax,以太同轴传输网)接入网组成,用于数据交换,满足用户Internet上网和交互电视点播的需求。
随着网络规模的扩大、单位业务的增加,由此,其网络结构也正由集中式向分布式结构逐步演变。
网络设备不得不下沉到分机房,分机房设备就越来越多,这样以来,虽然实现了发展的需要,但也导致分机房运行管理工作变得越来越复杂。
由于历史和技术原因,目前,本单位的有线电视分机房一直处于无人职守状态,要掌握分机房设备的运行情况,完全依靠值班人员定期、定时巡视来实现。
在这种情况下,就很难实时掌握机房的运行环境如何、动力是否充足、设备运行是否正常、人员活动状况、消防状况等情况的变化,尤其是发生危急状况,更加难以及时发现和处理。
在无人值守的情况下,如何有效的预见、防范和避免出现问题,如何监控机房的时时运行情况,不断优化设备和网络配置,使网络系统充分发挥优势,是今天网络运行维护人员面临的一项艰巨任务。
1.2分机房运行监控系统概述
因机房零散分布并且设备较多,这就需要运用先进的网络技术,利用网络管理系统对其进行有效管理,以达到综合有效的分配、使用各种的资源的目的。
该系统首先需要保证能够维护网络正常运行,当网络出现故障时能够迅速反应,及时进行报告和处理,以便协调、保持网络系统的高效运行等。
即通过有效的网络管理系统可以为网络把脉,时刻能检测分机房的动力、环境和设备运行情况,能实时查看全网的状态,通过自动处理或告警显示等措施,告知运维人员,来确保整个网络的高效、可靠运行。
1.2.1分机房运行监控系统的要求
在实际使用过程中,这一管理系统不但要对机房的动力情况、环境标准、设备运行参数等能够进行精确的监测,还必须支持与专门的网络设备能够进行管理信息交互,以此来实现对网络的统一管理;
同时,系统应该能够进行逐步完善,通过系统定期升级,来不断提高整体的调控能力和水平。
只有这样,才能真正实现无人值守的目的,可以替代人力资源成为机房运行的真正监控者。
要达到这一目标,系统必须具备以下要求:
(1)系统必须支持对多种设备进行综合管理。
目前,有线电视分机房的设备种类繁多,不但有光放大器、光开关、光发射机等有线数字电视传输设备,有路由器、交换机、EPON等数据交换传输设备,而且还有电脑、服务器等操作管理设备。
这些繁杂的网络设备基本上不会是由某一家设备厂商生产,因此需要监控系统能够具备广泛的适应性。
(2)系统必须能够支持对多种网络操作系统进行互联互通。
(3)系统必须支持不同的物理传输介质和网络设备通信协议。
网络互联的传输介质有很多,光纤、同轴电缆、双绞线等都是常用的传输介质。
传输介质的多样性导致了其介质访问策略也是多种多样的。
这一特点决定了网络管理系统的广泛适应性,即其必须能够支持各种网络通信协议。
只有这样,才能实现对整个互联网络的统一管理。
(4)系统的网络管理功能尽量完善、智能。
管理系统不但应该具备网络故障记录、定位的功能,除此以外,还需要能够对网络性能进行监测统计、对设备调控的配置进行有效管理。
1.2.2分机房运行监控系统的管理架构
分机房运行监控系统可分为四大部分。
如图1-1所示:
图1-1系统功能总体架构图
Fig.1-1TheOverrallArchitectureoftheSystemFunction
此系统是一个基于SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol,简单网络管理协议)集HFC设备网管、综合动力、环境监控、安防视频监控、IP网络设备管理于一体的高度集成的管理系统,同时又是一个可裁剪的模块化系统。
按照“总前端—分前端”的方式进行布局,分前端可以独立运行,总前端汇总管理信息。
通过对监控数据的分析也可为网络的改造和升级提供实事依据。
【1】
1.2.3分机房运行监控系统的开发
分机房运行监控管理大可经过了三个阶段:
第一阶段本地监控。
当时有线电视机房设备主要包括动力、环境设备、光发射机和光接收机等。
根据设备制造厂商的不同情况,可以采用不同的整合策略纳入到本地网管系统中来,在本地进行管理,只能管理当地的运行情况,目前已经不能满足运维的需求了。
第二阶段远程监控。
有线电视机房设备主要包括动力、环境设备、光发射机、光放大器、光接收机等设备,此时需要厂商提供自定义协议的详细文本,可在此基础上进行整合。
通过设备RS485协议转IP或PC软件转换器与前端管理机连接,在前端管理机中增加一个专用代理软件模块,将设备与前端控制管理机的RS232或RS485接口相连即可。
这样可以同时管理多个机房。
第三阶段智能监控。
此时有线电视机房设备除包含动力、环境设备、光发射机、光放大器、光接收机等HFC设备外,还有IP网络传输设备,如交换机、EPON、EOC等以太网设备,现在的设备也大都有以太网IP网管接口,支持SNMP,协议层也逐渐向开放式的标准靠拢,这样就可基于SNMP、WEB或自定义协议做远程访问,可以通过以太网口直接与本地或远程网管计算机连接,不需要通过控制机。
SNMP是目前在计算机网络中用得最广泛的网络管理协议,它基于TCP/IP的网管标准。
SNMP的基本功能包括监视运行网络性能的监控、检测分析网络运行差错故障和设备的配置等功能。
这些都是SNMP通过管理工作站与SNMP代理相互配合来完成的。
每个SNMP从代理负责回答SNMP管理工作站(主代理)关于MIB(ManagementInformationBase,信息管理库)定义信息的各种查询。
在网络正常运行过程中,SNMP主要进行网络运行参数数据统计分析、系统测试等,但一旦网络出现问题,则通过对各种差错进行检测上报消息给运维人员。
由于机房的动力、环境监控和HFC有线电视运行系统在前几年开发过,本论文设计与实现的重点对有线电视分机房内IP网络数据传输平台设备基于SNMP,进行MEB库分析、研究,如图1-2所示,利用SNMP和SNMP4J封装工具,对其传输设备(交换机、EPON、EOC)原理进行研究,总结出设备综合运行监控网管的需求与现状及面临的问题,就问题提出解决的办法。
这次软件开发得到了市公司技术部的大力支持,为本课题的理论研究和软件开发提供良好的实验环境。
图1-2本课题研究的内容
Fig1-2ContentsofThisResearchProject
1.3课题研究的现状与难点
1.3.1课题研究现状
中国下一代广播网NGB(NextGenerationBroadcastingNetwork,下一代广播电视网)不仅是指网络上承载的业务,同时管理、运行监控等也包含在NGB内容里面,它是一个整体的、可运行的、能够提供多业务的下一代网络。
所以NGB将包含承载部分、运行部分和管理部分三部分的内涵。
NGB的目标是将构建一个全国广播电视网的全程全网、可管可控的网络和业务体系。
目前有线电视网络公司的管理主要是针对公司内部的管理,对自身网络设备、网络现状、包含网络分机房进行管理,传统HFC是单向的网络,在可管可控方面较容易实现,在双向网改后整个网络的可管可控性难度增加,并且目前广电专业的网络技术人员也较少,所以需要提供一个强大的网管运行平台去管理这种分散的设备,从而进一步降低广电运营商的运维成本。
在网络管理开发过程中必须有一个开放的思想来实现其功能。
目前对交换机、EPON和EOC的设备管理采用是各自独立的网管,通常交换机、EPON和EOC都采用SNMP协议来实现网管,虽然通过TELNET命令也能实现对其网管,进行配置及查看状态,但无法做到综合管理,更不能生成系统拓扑图,且独立网管在出现故障时需要运维人员手工判断故障原因。
不同方案、不同技术规范、执行SNMP网管协议有不同MIB定义,因此,要实现不同厂家的设备统一管理并不容易。
1.3.2课题实现的难点
经过调查研究发现,交换机、EPON、EOC网元管理系统只能对自己的设备进行分散管理,而对其他厂商的设备则无能无力,即这些网元管理系统基本上不能够兼容。
同时,即便是同一管理系统,由于使用的时期不同,其网络体系结构、技术监控、通信监控等的网络差异也很大。
而对不同厂家的设备而言,网管的具体接口数据等更是种类繁多,差异巨大,更难实现同一协调管理。
现在的网管软件一般使用SNMP协议来传递网络管理数据,厂家设备的网管参数都保存在设备的MIB库中。
MIB库为树状结构,而每个厂家对MIB库的结构都按照自己公司的定义来写,即使有可能意义相同的一个参数,厂家MIB库在这个节点定义,而另外厂家在MIB库的别的节点定义。
如果统一管理平台查询或设置该参数的值,将分别查看各个厂家的MIB库,这样网管带宽开销加大,软件开发也变得复杂,这样分析各家设备的MIB库,读取基于SNMP协议要监控设备的参数对象、并利用SNMJ4J封装工具,来获取设备MIB库信息控制的编程,实现系统对设备的管理,是本课题研究的重点。
1.4课题的研究工作与组织结构
本课题主要针对当今有线电视网络结构的特点,设计与实现基于SNMP的机房IP数据传输平台设备运行监控管理系统,作分机房运行监控的一部分。
主要思想如下:
(1)本系统将系统功能按“网络管理--代理”的管理模型分解,实现了一个基于WEB的运行监控管理系统。
(2)对被管理设备运行的各项指标进行实时监测,实时反应出分机房IP传输平台设备当前运行情况,对出现的异常情况进行及时的告警。
本课题分为六章,内容安排如下:
第一章:
绪论。
简述了现在有线电视网络的发展情况,分机房建设的必要性及运行监控的需求,分机房的运行监控开发发展历程情况,说明了课题现状与本人所做的工作,并列出了课题的结构内容。
第二章:
课题涉及的理论。
详细描述了SNMP协议的框架,包括管理信息结构SMI、管理信息库MIB;
机房IP传输平台设备汇聚交换机、PON和EOC传输原理及设备对SNMP的协议支持情况和自身管理的特点。
第三章:
系统的需求。
根据目前有线电视网络技术的发展,分机房网络运行监控管理的新发展,根据实际运行维护的需求,和相关实际应用部门充分沟通,将IP网络分为交换机、EPON、EOC三部分进行分析,做出该系统模块的需求,为下一步的系统程序的开发打下基础。
第四章:
基于SNMP网络设备运行监控平台实现方法。
对有线电视机房IP网络传输平台涉及的大量不同厂商、不同类型设备的网管进行详细分析,找到实现其综合运行监控系统的方法。
介绍SNMP4J工具,对SNMP4J中常用的类和接口进行分析,利用SNMP4J对SNMPMIB封装实现方法步骤,对实现流程进行设计,并对数据库进行规划。
第五章:
基于SNMP网络设备运行监控系统(软件)设计与实现。
根据第三章分析的需求,结合第四章的设计实现方法,利用SNMP4J封装和实现交换机SNMP功能的方法,编写出软件实现的方法、框图和主程序,证明系统可行性、完备性。
第六章:
IP网络设备运行监控系
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- 基于 SNMP 有线电视网络 机房 运行 监控 系统 设计 实现