1、HFC網絡管理系統整體解決方案HFC網絡管理系統整體解決方案程永軍摘要：本文較系統的介紹了HFC網絡管理系統的功能、標準、設計原理和技術指標以及在網絡中的應用。關鍵詞：FSK調制解調 HMS標準 網管 前端控制器 應答器【Abstract】This paper introduce that functions , standards , design principium and techno-guidebooks of HFC network management system. 概述：隨著中國有線電視網絡建設不斷的發展，網絡規模也越來越大。同時，伴隨著數字電視，數據、語音、寬帶INTERN

2、ET的接入，有線電視網絡系統正逐步成為技術統一，互聯互通的寬帶信息網絡。但在網絡建設、運營、管理、效益和可靠性方面所出現的問題也愈來愈成為網絡運營商最為關心的問題。中國目前有線電視網絡的管理同電信網絡管理相比幾乎等于零，落后是非常巨大和明顯的。超過95%以上的有線電視網絡沒有網絡管理功能，導致網絡運行管理和維護成本越來越高，不能及時發現網絡系統上出現的問題，增加了用戶的不滿和對有線電視網絡可靠性的質疑。廣電總局已經注意到這一問題的嚴重性、并成立了HFC網絡標準化研究小組，制定一些相關的網絡管理系統標準。 廣電HFC網絡是國家信息化建設中的重點建設項目，適合廣電網絡管理標準的網管系統將具有越來越

3、大的應用前景，其作用和管理能力也越來越被廣電運營商所重視。所以建設一個能適應HFC網絡發展方向的網絡管理系統，是目前急需要開展的工作，本文就如何建設一個HFC網絡管理系統提出了一個較全面的解決方案，以便在HFC網絡中得到推廣和應用。一、 HFC網絡管理的功能、特點和標準：1、 HFC網管的系統功能：HFC網絡管理功能是一個相對專業的HFC網絡設備和用戶的管理系統，目前還沒有涉及到諸如財務、人力、運營、器材、檔案管理等廣義方面的網絡管理。主要功能包括監測網絡和控制網絡的運行狀態、性能、品質等方面，收集和分析網絡性能數據，對這些數據進行分析和處理并顯示，發出預警和告警信號，起用備份設備和轉移路由，

4、控制網絡的不正常狀況，對網絡的路由進行合理調度，對用戶控制及收費管理等內容。可概括為五大功能：設備性能管理、故障管理、控制管理、安全管理、資費管理。2、 HFC網管系統的特點：l 可靠性極高采用了嵌入式實時操作系統技術，極大的提高了系統的可靠性；l 雙機熱備份管理PC主機上的網絡管理程序運行于Windows98/2000中文平臺下。為了解決PC機軟硬件系統可靠性的問題，網絡管理控制器支持兩臺PC機同時工作，一主一備，主備間可以自動切換； l 全面的網絡管理 能獨立監控多達48000個網絡節點，提供網絡拓撲管理，故障管理，安全管理，維護管理等全方位的管理層次，使系統的管理和維護變得簡便、安全、高

5、效；l 完善的監控功能高速可靠的監控機制，能實時顯示系統運行狀況并作歷史記錄，優先報告和處理系統異常情況，確保系統平穩運行；l 直觀的管理界面 Windows98/2000下的圖形化操作界面，以圖標的形式標識電路的工作狀態和告警狀態，以列表和拓撲圖的形式顯示電路資源的占用情況，操作簡便，一目了然；l 清晰的網絡結構可配置生成網絡拓撲圖，并可隨遠端網絡的改變而更新；l 完備的報表和日志生成提供網路報表、單元電路統計報表、端口統計報表、節點狀態報表等，自動記錄操作日志；l 靈活的遠端維護通過Internet遠程登錄，可在任意時間、任意地點安全地對系統進行管理維護工作。3、HFC網絡管理系統的標準問

6、題：國家廣電總局目前正在制訂行業網管標準，所下發的hfc設備管理系統征求意見稿20031118 基本上遵循了HMS規范。HMS物理層規范描述的中心前端控制器（HE）與室外設備網絡單元（NE）應答器的接口（該接口遵循HMS規范）之間的物理層協議。該標準規范網絡單元與前端控制器通信所用的頻率、調制方法和數據速率。它采用FSK調制方式以38.4Kb/S的數據率雙向傳輸數據；可編程控制前端控制器和應答器的發射和接收頻率跳變；數據鏈路和網絡層規范訪問規則，信號同步、尋址和網絡單元與前端控制器之間的通信包協議結構；采用媒體訪問控制（MAC）協議來提供及時通知報警、帶寬效率、可測性、可靠性、低成本等性能。信

7、息數據通信協議標準將規范單元管理軟件傳給節點、放大器和電源的信息容量。由于國家標準沒有制定下來，國內許多廠家的網絡管理系統并不兼容，即使號稱滿足HMS標準協議的網管也不能完全互相兼容。但可以在上層兼容SNMP協議或通過增加協議轉換來達到兼容的目的。隨著網管系統的使用，其功能是不斷的從簡單到復雜完善的發展過程，人們將不斷的提出新的要求以滿足發展的網絡建設和質量保證的需要。二、 HFC網絡管理系統的設計1、 系統的基本組成：HFC網絡管理系統主要是由監控平臺、前端/分前端中心前端控制器和節點應答器組成。應答器直接采集網絡節點的狀態信息并上報給中心前端控制器，同時接受中心前端控制器下行的控制信息來控

8、制節點工作狀態。前端控制器負責管理本地及遠端的應答器，協調通訊過程，保證無差錯傳輸。監控平臺則是顯示、報告、處理和記錄網絡運行狀況的人機對話界面，包括網絡層、服務層和應用層，分別負責網絡管理、服務管理和應用管理。監控平臺是基于SNMP協議的網絡管理系統的管理器軟件，運行于IP局域城域網上的計算機管理系統中。管理主機和前端/分前端控制器（通訊管理單元）采用標準的IP接口和232接口，前端控制器（管理單元）與前端被管理設備的接口采用232和485接口，前端管理單元（控制器）與應答器的接口采用HMS標準規定的RF接口（HMS MAC層協議）。前端控制器（Headend Element）：簡稱HE，安

9、裝于前端或分前端，用于實現與光纖同軸混合網絡中應答器（I類應答器）進行數據通訊的一種設備或數種設備的組合，主要包括數據調制解調單元、數據收發單元、數據處理單元，以及與計算機管理系統的接口單元。前端控制器是HFC網絡管理系統與IP局域城域網之間的網關（Gateway）圖1：HFC網絡管理系統框圖。注：網絡節點的設備可以是前端設備、光節點、電源、放大器等，前端設備也可以通過IP網絡由網管計算機直接管理。2、 符合HMS標準的網管系統實現我們所設計的HFC網管系統是為了有效的管理在HFC網絡上運行的各種各樣設備而研制的。所有硬件在設計時遵循有關行業標準，HMS標準的物理層規范，軟件遵循HMS標準的M

10、AC層規范、SNMPV1.0協議和HMS標準的MIB數據庫。l 通信模型：根據HMS標準，HFC網管的通信模型見圖2。l 圖2：協議模型l 硬件的設計框圖：前端控制器硬件設計的原理框圖：圖3：前端硬件設計原理框圖應答器硬件設計原理框圖：RF圖4：應答器硬件設計原理框圖前端設備網管硬件設計原理框圖：圖5：前端設備網管硬件設計原理框圖l 網管軟件的設計前端網管計算機設備監控軟件是建立在C/S（客戶/服務器）模式下的可視化應用系統，它基于WINDOWS98/2000操作系統，采用了Inprise公司的C+Builder5.0編程工具開發而成，它提供了對標準C+的完全支持，并擁有強大的用戶界面設計能力

11、，且提供了對當今所有主流數據庫的良好支持，所有的數據庫連接操作指令均會通過其全新的32位數據庫引擎BDE(Borland Database Engine)進行處理。數據庫采用了C+Builder自身提供的Interbase數據庫管理系統，它可運行在許多操作系統平臺上，包括Windows9x，WindowsNT，各種UNIX平臺。當系統啟動時，Interbase會自動啟動。網管軟件與Interbase服務器端軟件一起安裝即網管機器也作為一臺Interbae服務器。數據庫文件Data.gdb安裝在服務器上，內建多個數據表和存儲過程負責記錄設備的各項工作狀態參數并被應用程序所調用。軟件流程圖：通過以

12、太網口發送輪詢或廣播信息處理數據包進行CRC校驗校驗通過，發消息通知接收數據包為0xff判斷數據類型 發消息，處理數據響應包其他建立設備處理類TDeviceData建立類TExplainner得到設備模擬量和數字量判斷是否 有 發消息通知其他 有新設備 窗口控制類報警信息 否 不存儲上傳數據是否改變是數據包括模擬量 存數據到表CurItem 數字量、報警量Histroyalarm和alarm軟件通信方式采用輪詢和競爭兩種。兼容電子地圖，是一個多模塊、多文檔應用程序。主要由SNMP通信模塊、MAC通信模塊、協議轉換模塊、系統樹、拓撲圖、歷史報警記錄、設備屬性、讀數窗口、報警窗口、用戶管理等模塊組

13、成。軟件主窗體提供了文件、系統、報警、窗口、幫助等主菜單，覆蓋了該軟件系統的全部功能。l 通信接口： 從硬件原理框圖中已經可以看出網管系統的各種接口。以太網接口為以太網RJ45接口。前端設備間的通信接口選用RJ45/RS485接口進行通信。由于在一條RS485串口線上可同時掛接128臺設備，該接口電路在波特率為9600bit/s時，雙絞線可傳輸1.2KM，所以選用RS485接口可實現設備間的較遠距離(如一棟大樓內)通信和較強的擴充性能。?l 上下行信道的頻率配置和調制方式的選取：按GY/T 106 - 1999和GY/T 180 2001的規定，設備管理信號上行信道的頻譜配置為565MHz。宜

14、選用5.020.2MHz（R1R5）頻段的某一信道作上行信道。設備管理信號下行信道宜選108MHz119MHz的某一頻段。上、下行通道中心頻率的設置都應避開強干擾信號。表1上、下行信道的頻譜配置建議上行信道（MHz） 下行信道（MHZ）R1 R2 R3 R4 R5 最低頻率 最高頻率5.07.4 7.410.6 10.613.8 13.817 1720.2 108MHz 119MHzRF通信方式選用FSK調制解調方式。l 兼容問題：在國家標準制定以前，許多廠商已經開發了自己的網管系統，其定義的協議各不相同，所以，滿足HMS標準的網管系統必須具有對原有系統的兼容能力，為此，可以在系統里增加一個S

15、NMP代理模塊，負責完成不同廠商自定義協議到SNMP/MIB協議的轉換，在物理層完成自定義接口到以太網接口的轉換，通過IP網絡與網管主機通信。這樣可以方便的解決兼容問題。3、HFC網管系統的主要設計指標：對于上、下行信道，光纖同軸混合網設備管理系統的物理層RF通道和調制技術規范見表2。表2光纖同軸混合網設備管理系統物理層RF通道及調制技術規范項目 前端控制器 I類應答器輸出電平 +100dBuV+111dBuV +85dBmV+105dBmV輸出電平穩定度 ±2dB ±3dB輸出電平步長 2dB 2dB輸出頻率 在108MHz119MHz中的某一指定頻段 在5.0MHz20

16、.2MHz中的某一指定頻段發送機調諧范圍 在每個確定的8MHz工作頻段內全可調或固定頻率 在每個確定的3.2MHz工作頻段內全可調或固定頻率輸出頻率調節步長 100kHz 100kHz輸出頻率準確度 ±10kHz ±10kHzRF輸出關斷度 不適用 60dBRF輸出關斷時間 不適用 1秒發送機開機狀態下，工作頻道帶外寄生輻射 -65dB，全部下行頻帶內（相對于未調制下行載波） -55dB，全部上行頻帶內發送機關機狀態下，工作頻道帶外寄生幅射 不適用 單端口設備：30dBmV（51000MHz）雙端口設備，發射端口：30dBmV(5200MHz)45dBmV(2001000M

17、Hz)雙端口設備，接收端口：45dBmV(565MHz)30dBmV(651000MHz)頻譜形狀 <400kHz100dBc/Hz，108119MHz <800kHz95dBc/Hz， 513MHz<400kHz95dBc/Hz，1320MHz發送信號帶外噪聲抑制 在全部下行頻帶的任意5.75MHz測量帶寬內，C/N >60dB 不適用RF輸入/輸出阻抗 75 75（外置式）RF輸入/輸出反射損耗 12dB 12dB （外置式）最大上升時間 不適用 100m s (從峰值電平的10%到90%)最大下降時間 不適用 100m s (從峰值電平的90%到10%)發送機前沿時間 不適用 600ms1.2ms接收功率動態范圍 40dBmV80dBmV 40dBmV80dBmV接收機調諧范圍 在確定的3.2MHz上行工作頻段內全可調或固定頻率 在確定的8MHz下行工作頻段內全可調或固定頻率接收機頻率步長 100kHz 100kHz接收機C/(N+I)（BER<10E-6） 20dB 20dB接收機選擇性 在通帶邊沿的CW載波可比帶內接收到的信號電平高10dB 在偏離接收機中心頻率±250kHz處的CW載波，可比帶內接收到的信號電平高10dB發送機的最大轉換時間 8ms 15ms調