HFC網絡監控系統

點擊數：83852016-08-29 11:11:05　來源: 通信網絡建設服務|通信網絡優化服務|電子建筑智能化|通信器材銷售|貝力建設|監控、視頻會議系統|廣播集成系統|邯鄲監控安裝公司

HFC網絡監控系統

一、         前言

隨著各地有線電視網絡雙向改造的深入開展，HFC網絡規模正日益迅速擴大。各種增值新業務的開展對HFC網絡的可靠性、可管理和維護性等提出了很高的要求。北京創智寬帶系統有限公司作為一個有線電視網絡設備和解決方案供應商，一方面積極參與各地有線電視HFC雙向網的改造和建設，另一方面也致力于HFC網絡狀態監控管理系統的開發和研究，新近推出一套完全針對國內有線電視運營商的需求，采用全中文友好界面，經濟可靠的HFC網絡狀態監控系統，它能夠實現對有線電視網絡外圍設備（OSP）和前端/分前端機架設備的配置管理、故障告警管理、性能管理以及故障隔離等綜合管理。從而使得有線電視網絡運營商能夠降低網絡維護成本，減少網絡中斷時間，提高網絡性能并最終為廣大有線電視用戶提供良好的服務。

二、         系統簡介

創智寬帶系統有限公司提供的HFC狀態監控系統 PowerHMS主要有兩個部分組成：其一，用于管理網絡外圍設備的OSP（Outside Plant）管理系統，可管理的設備主要包括各種光工作站、射頻放大器、電源和線路測試設備等等；其二，專門用于管理摩托羅拉公司前端/分前端光傳輸設備的機架設備管理系統，主要包括在國內廣泛使用的OmniStar光傳輸平臺、最新一代高密度光傳輸平臺GX2以及上變頻器C8U系列、廣播調制器C8M/C6M系列等設備。     整個系統由監控硬件設備和監控軟件系統組成。監控設備主要有前端/分前端服務代理PROXY、前端/分前端控制器HE、應答器NE、線路信號檢測器等。軟件主要是運行在客戶/服務器架構上的系統監控軟件。系統結構如下圖所示。

1.     OSP管理系統

OSP管理系統是一套兼容美國SCTE（Society of Cable Telecommunications Engineers）HMS 1.0規范的開放的HFC網絡狀態監視系統，該套管理系統旨在開放的系統構架中，推動HFC管理應答器的互操作性（inter-operability）和即插即用（plug-and-play）的發展。OSP管理系統主要由NMS(Network Management Server)，HE(Headend Element)， NE(Network Element)、OSP(Outside Plant)及其配件組成。

OSP管理系統主要有以下特點：

<1>頻率捷變，避開干擾嚴重頻段。

<2>前向糾錯，降低對信道載噪比的要求，保障通信的可靠性。

<3>被動查詢和主動告警相結合，可用于大型網絡和保障告警的及時性。

<4>下行廣播方式，上行射頻關斷，減小同時上行通信NE數量（正常情況下，只有一個NE使用上行通道），可隔離故障NE。

<5>兼容SCTE HMS規范1.0，統一的NE和OSP間接口，可管理所有遵從HMS接口規范的OSP設備。

<6>支持遠程下載和在線升級。

<7>支持SNMP協議。

<8>支持分布式管理，可按總前端-分前端方式布局，各分前端信息可在總前端匯總。

<9>簡單明了的電子地圖，清晰的層次結構，能快速定位故障原因和故障設備地點。

<10>采用先進的FPGA和高達100MIPS處理能力的DSP，為擴展在線測試儀器預留資源。

<11>波特率38.4kbps，115.2kbps可選擇

OSP管理系統旨在建立一個HFC網絡環境下的開放的管理平臺，能支持任何遵循其接口標準的設備的管理，支持設備的即插即用和軟件在線下載。除了HFC設備外，OSP管理系統還將支持在線線路監控設備以完成噪聲監測和線路盜用監視，如果HFC設備（如光節點、RF放大器等）支持遠程控制，OSP管理系統將會根據整個網絡中的監控設備的工作狀態數據，分析出噪聲的動態變化、噪聲侵入位置或線路盜用者的侵入點（定位到兩設備之間），動態進行優化或隔離部分支路，并報告給管理人員。如果在OSP管理系平臺上開發前端機房監控、用戶端尋址等系統，則可形成一個囊括機房監控、噪聲監測和設備狀態監控、用戶尋址、用戶管理和收費、設備資產管理和維護的綜合管理系統。

2.     應答器

應答器，又稱為NE(Network Element)， 它是一個兼容SCTE HMS MAC25-2 and PHY25-1的委托代理和RF應答器，采用低功耗的數字信號處理技術來實現的具有最可靠的物理層和自適應的MAC層的委托代理。RF應答器的發射機和接收機的載波、符號率和功率電平均由高速DSP控制，可選擇FEC進一步確保通信的可靠性和對報警或緊急事件的快速響應。

其物理規范為：

處理能力： DSP 100MHz

CPU 8MHz

數據率： 38.4kbps (可擴展到128kbps)

調制： FSK Df = 67 kHz

通道帶寬： 400kHz

下行頻率： 80MHz to 140MHz

上行頻率： 5MHz to 21MHz

頻率精度： ±10kHz

最大輸出電平：+40dBmv

輸入電平： -20dBmv to 20dBmv

回傳損失： 10dB

串口速率： 115.2kbps (RS232)

以太網： 10Mbps 10Base-T, RJ45

功耗： 2W

優點：    

●數據加密，防止非授權侵入網絡從事非法活動

●軟件在線升級

●可選的FEC，更低的信噪比要求，3-5個dB的SNR就可無差錯的正常工作，保證了監視系統的可靠性，比不采用FEC的系統對信噪比的要求降低8-10dB

●除支持HMS 1.0規范規定的38.4kbps外，還可支持更高速率(2倍，四倍)，為在線測試創造條件。

●MAC層支持查詢、競爭和混合模式，將來可支持TDMA

●頻率捷變、數控頻率微調，數字式溫度補償

●支持SNMP

●滿足美國HMS 1.0規范

●支持射頻關斷和低功耗模式

●支持點對點、多點廣播、廣播方式。

為支持不同的設備的管理，應答器大致可分為兩種，一種是模塊式的、用來嵌入在其他設備中作為調制解調器和管理的委托代理。一般用在對體積和形狀有嚴格要求的地方，如目前已預留管理接口的部分光節點。另一種作為OSP管理系統中一個獨立運行的設備，它嚴格按照HMS 1.0規范，與被監控設備的輸入接口為RJ-45插座、采用RS-485物理層接口。它可以與所有遵循HMS 1.0規范的被監控設備接口。

3、 前端控制器（HE）

HE（Headend Element）作為OSP管理系統的控制器，負責NMS和NE間的透明通信，可以采取查詢（Poling）和競爭（Contention）兩種方式來完成。在混合方式中，當定時器（可由用戶根據網絡的規模設定，如為1分鐘或3分鐘）溢出時，NMS將HE設為查詢方式，然后根據已注冊設備表，依次查詢每個OSP設備的狀態。當查詢完所有設備的狀態后，將HE設為競爭方式。用戶還可以選擇HE工作的上行頻率和下行頻率，以及發送功率等。HE也負責NMS和HE本身的PDU應答，如注冊和下載，通信管理、性能統計等。

其物理規范為：

處理能力： DSP 100MHz    CPU 8MHz

2片高性能1萬門FPGA

數據率： 38.4kbps (可擴展到128kbps)

調制： FSK Df = 67 kHz

通道帶寬： 400kHz

下行頻率： 80MHz to 140MHz

上行頻率： 5MHz to 21MHz

頻率精度： ±10kHz

最大輸出電平：+50dBmv

輸入電平： -20dBmv to 20dBmv

串口速率： 115.2kbps (RS232)

功耗： 2W

工作溫度： -40°C 到 60°C

優點：

·數據加密，防止非授權侵入網絡從事非法活動

·軟件在線升級，支持

·可選的FEC，更低的信噪比要求，3-5個dB的SNR就可無差錯的正常工作，保證了監視系統的可靠性，比不采用FEC的系統對信噪比的要求降低8-10dB

·除支持HMS 1.0規范規定的38.4kbps外，還可支持更高速率(2倍，四倍)，為在線測試創造條件。

·MAC層支持查詢、競爭和混合模式，將來可支持TDMA

·頻率可選擇或自動捷變、數控頻率微調，數字式溫度補償   

·支持SNMP

·滿足美國HMS 1.0規范

·支持點對點、多點廣播、廣播方式。

頭端通過下行信道廣播目前可用的上行和下行信道頻率。由于同一HE下的NE共享信道，HE必須合理的分配信道資源，處理好沖突。此外，HE還需要調整各個NE的發射功率，以便能更好的接收到NE的信號?？傊琀E是管理系統的核心，采用了一系列的措施（包括軟件和硬件）來保障HE能穩定、可靠、安全運行。

4、服務代理PROXY

服務代理PROXY是專門用于摩托羅拉公司光傳輸平臺Omnistar 以及 Commander 系列C6*/C8*等產品的管理而設置，它負責收集和傳送以上設備各模塊的狀態和控制信息，并把其轉化為相應的MIB信息庫，使用SNMP協議與管理中心的監控系統軟件通信。

服務代理PROXY實際上是一臺運行Lifenet軟件的專用計算機。

 5、管理服務軟件

OSP管理軟件是一套基于OSP管理平臺的用于HFC網絡設備狀態監控的管理軟件，主要用來收集、記錄、查詢和統計被監控設備的工作數據和異常狀態。在被監控設備出現異常時，控制被監控設備的工作方式，快速定位異常設備位置和故障原因，盡量減小網絡中斷時間和受影響范圍，為工程搶修提供幫助，通過對設備運行歷史狀態的統計，為管理決策提供信息。

主要功能：

OSP管理系統完成的功能最終都通過OSP管理軟件來顯示和控制，其主要功能有：

·網絡監視：將有線電視網絡設備和設備所在的地理位置一起以電子地圖的方式在NMS上顯示，在界面為地圖的窗口中以一種直觀、全面、俯視的角度來監視整個有線電視網絡的運行狀態，顯示網絡內各種設備，包括光機架設備、光節點、Cable UPS、HE，NE 等的工作狀態。如以不同的顏色來標明設備未激活、正常、異常等情況。

·實時數據采集和匯總：實時獲取設備（如光機架設備、光節點、Cable UPS、線路監控設備、HE，NE等）的工作狀態和工作數據并分析，以數據庫的形式保存工作數據和部分分析結果。在總前端-分前端的情況下，應能保障總前端能獲取分前端的數據，可在總前端將數據匯總。

·控制：系統具有對被管理設備的控制能力（一般為管理人員發出控制命令）。如為降低反向通道噪聲匯聚，對不用的或反向噪聲過大的反向通道切斷，需要使用時打開； 正向光發射機和反向光接收機出現故障時自動切換到備份線路，進行簡單的故障處理?？刂艭able UPS的在線/逆變狀態。調整NE，HE的上下行頻率,發射功率等。

·自檢及故障隔離：在系統啟動時，會接收到HE，NE，被監控設備（光節點、Cable UPS等）的注冊請求，在注冊完成后，如果發現有上次注冊過的設備這次沒有注冊，向管理人員報告。如果管理軟件不能和某支路的多個設備通信,通過分析,管理軟件應能定位引發故障的大致位置和設備。對于設備故障，通過輪詢，系統可將設備的故障隔離到關鍵器件或模塊，并向用戶報告。能以功能框圖的方式顯示設備的大致構成,在設備故障時能在功能框圖中以不同顏色標識出異常的功能模塊。

·及時報警和記錄：實時采集過程中，若某臺設備因出現故障檢測不到，或設備某項指標超出設置范圍，系統立刻在網絡路由圖和報警窗口中顯示,用戶此時可利用圖查文或文查圖迅速找到該故障設備的詳細資料和物理位置,及時作出反應,縮短故障處理時間。系統同時會將告警信息記錄入庫，以便用戶今后查詢。

·歷史數據查詢統計：根據用戶設定的記錄周期，定時記錄數據。用戶可查看任意設備、任意時間的任意指標。根據這些歷史數據，系統自動通過分析、統計和一定算法對設備的通信有效性進行評價，體現設備的整體性能。應具有多種過濾器用于設備查詢和統計。

·地圖編輯/查詢 ：用戶可隨時添加、刪除地圖上的實體及編輯實體屬性，如增加一個光節點并輸入其相應信息，改變網絡路由圖；可在地圖上實現圖查文、文查圖、計算兩點間的距離、空間拓撲分析等功能。

·分前端/總前端信息匯總：在有多個前端的情況下，可將各個分前端的數據匯總到總前端，以便對整個CATV網絡設備的運行狀態，總體性能等情況進行分析，為管理抉擇提供參考信息。

另外還有設備固有資產管理、地理位置安排、各種報表生成、打印、安全管理等功能。