EPON故障智能研判系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

羅鵬飛　庾錫昌

摘要：為解決EPON網(wǎng)絡現(xiàn)有故障管控系統(tǒng)中無法自動溯源等問題，設(shè)計并實現(xiàn)了故障智能研判系統(tǒng)。根據(jù)可定制的研判條件配置和智能研判算法，系統(tǒng)自動溯源定位故障位置。利用廣度優(yōu)化算法，提供故障節(jié)點的網(wǎng)絡拓撲呈現(xiàn)，實現(xiàn)故障的快速調(diào)度和解決。系統(tǒng)試運行結(jié)果顯示平均網(wǎng)絡故障解決時間降低了67%。

[關(guān)鍵詞]以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡智能研判廣度優(yōu)化拓撲呈現(xiàn)

1引言

EPON（EthernetPassiveOpticalNetwork，以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡）經(jīng)過多年的發(fā)展，已演化為成熟的接入網(wǎng)技術(shù)。它因成本低、帶寬高，而受各運營商青睞。但由于規(guī)模龐大、功能復雜，它也為網(wǎng)絡運營維護帶來了新挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有的網(wǎng)絡故障管控只能定位到發(fā)出告警的設(shè)備，存在設(shè)備本身正常，告警是上級設(shè)備故障導致的情況，即故障管控無法準確定位故障設(shè)備。另外，由于EPON網(wǎng)絡特點，經(jīng)常會出現(xiàn)批量設(shè)備故障情況，例如OLT（OpticalLineTermination）端口故障會引發(fā)下帶的所有ONU（OpticalNetworkUnit）的超量告警。由于缺乏警告關(guān)聯(lián)和溯源分析軟件，網(wǎng)絡維護人員需要花費大量的時間分析和解決網(wǎng)絡故障。

為縮短故障處理時間，提高故障處理的效率，急需開發(fā)一個系統(tǒng)，對告警進行自關(guān)聯(lián)定位，壓縮超量事件，精準定位故障根因。本文開發(fā)的智能研判系統(tǒng)通過網(wǎng)絡資源關(guān)聯(lián)關(guān)系，并根據(jù)研判配置，逐級分析，對告警進行溯源，最終準確定位故障設(shè)備。同時使用廣度優(yōu)先算法，生成故障網(wǎng)絡拓撲圖。該系統(tǒng)能有效減少網(wǎng)絡維護人員工作量，提升工作效率和用戶滿意度。

2系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務器）模式，其模塊設(shè)計如圖1所示。服務器端包括數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)同步模塊、智能研判模塊和通知模塊。其中，數(shù)據(jù)庫存儲EPON網(wǎng)絡節(jié)點所有告警數(shù)據(jù)，它通過數(shù)據(jù)同步模塊與外部數(shù)據(jù)源進行實時同步。智能研判模塊提供告警研判算法，根據(jù)設(shè)定的研判條件，對故障事件進行關(guān)聯(lián)運算并給出故障根本原因。通知模塊提供短信和郵件接口，用于將研判結(jié)論及相關(guān)信息發(fā)送到網(wǎng)絡管理員;瀏覽器端包括告警呈現(xiàn)、研判條件配置、研判結(jié)論呈現(xiàn)和網(wǎng)絡拓撲呈現(xiàn)。其中，告警呈現(xiàn)模塊提供告警過濾和顯示功能。研判條件配置模塊為智能研判模塊提供研判輸入條件，方便管理員根據(jù)不同情況設(shè)置相應的研判邏輯。研判結(jié)論呈現(xiàn)模塊負責匯總研判結(jié)論以及展現(xiàn)與研判結(jié)論相關(guān)的詳細信息。網(wǎng)絡拓撲呈現(xiàn)模塊提供故障節(jié)點網(wǎng)絡拓撲的展現(xiàn)，方便管理員快速調(diào)度和解決故障。

3關(guān)鍵模塊的詳細設(shè)計

3.1智能研判算法的設(shè)計

智能研判為本系統(tǒng)重點功能模塊，它根據(jù)故障研判的條件配置，逐級分析，對告警進行溯源，最終準確定位故障設(shè)備。智能研判算法如"F：

（1）假設(shè)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)共有三級，包括

ONU、OLT、BNG（BroadbandNetworkGateway），在拓撲溯源研判條件配置中，同一個OLT下出現(xiàn)超過4個ONU告警則認為該OLT設(shè)備故障，同一個BNG下出現(xiàn)超過3個OLT告警則認為該BNG設(shè)備故障，圖2為智能研判示例，其中紅色框為具有重大告警狀態(tài)的設(shè)備，如編號為D的OLT;綠色框為正常設(shè)備。

（2）第一次溯源：圖2中A下掛ONU故障數(shù)為3，認為設(shè)備正常;B下掛ONU故障數(shù)為4，C下掛ONU故障數(shù)為5，E中下掛ONU故障為4，則認為B、C、E設(shè)備故障。故第一次溯源結(jié)果如圖3所示，橙色實心框B、C、E為第一次溯源結(jié)果。

（3）第二次溯源：圖3中BNG1下掛OLT故障數(shù)為3，滿足了門限3，故認為BNG1設(shè)備故障;BNG2下掛OLT故障數(shù)僅為1，故認為BNG2正常;第二次溯源結(jié)果如圖4，橙色實心框BNG1為第二次溯源結(jié)果。

（4）經(jīng)過兩輪溯源得到研判結(jié)論如下：1.A1、A2、A3研判結(jié)論為：自身故障;2.B1、B2、B3、B4研判結(jié)論為：由BNG1設(shè)備故障引起;

3.C1、C2、C3、C4、C5研判結(jié)論為：由BNG1設(shè)備故障引起;

4.D1、D2研判結(jié)論為：自身故障;

5.E1、E2、E3、E4研判結(jié)論為：由E設(shè)備故障引起：

6.D研判結(jié)論為：BNG1設(shè)備故障引起;

3.2故障網(wǎng)絡拓撲呈現(xiàn)的設(shè)計

EPON網(wǎng)絡主要由三部分組成，OLT、ODN（OpticalDistributionNetwork）和ONU，如圖5所示。其中OLT位于局端，向上連接BNG、BRAS（BroadbandRemoteAccessServer）等設(shè)備;ONU位于用戶端，ODN則由無源分光器組成。本系統(tǒng)需要將EPON中的故障節(jié)點直觀地呈現(xiàn)在網(wǎng)絡拓撲中，方便系統(tǒng)維護人員進行故障調(diào)度。

由圖5可見，EPON網(wǎng)絡是個典型的樹形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。對于樹形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，其拓撲呈現(xiàn)宜采用廣度優(yōu)化算法實現(xiàn)。廣度優(yōu)先算法的過程就是從頂點出發(fā)，由近到遠，依次向下遍歷每層與頂點有相通路徑的鄰接點，層層堵截，從而計算出網(wǎng)絡中的所有節(jié)點。其搜索算法在圖2中具體應用如下：

（1）訪問頂點BNG-1;

（2）訪問BNG-1的所有未被訪問的鄰接點OLT-1，OLT-2;

（3）依次從這些鄰接點出發(fā)，訪問所有它們下帶的鄰接點;以此類推，直到圖中所有訪問過的頂點的鄰接點都被訪問。

最終遍歷次序為：BNG-1->OLT-1->OLT-2->0NU-1->ONU-2->ONU-3->ONU-4->ONU-5->ONU-6。

由于廣度優(yōu)先算法按層搜索，逐層向下遞進，不存在返回重找路徑和回路搜索問題。因此對于每一層而言，所有可能路徑均被本層頂點遍歷且只搜索一次，對比于其它需要重復搜索的算法，其搜索效率具有很大優(yōu)勢。