郝愿愿，武樹斌

（武漢郵電科學(xué)研究院 武漢烽火網(wǎng)絡(luò)有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430074）

擴(kuò)展OAM實(shí)現(xiàn)EPOC統(tǒng)一網(wǎng)管的方法研究

郝愿愿，武樹斌

（武漢郵電科學(xué)研究院 武漢烽火網(wǎng)絡(luò)有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430074）

EPOC是一種基于EPON+EoC技術(shù)方案發(fā)展而來的、端到端的下一代同軸接入標(biāo)準(zhǔn)。簡要介紹了EPOC的基本概念，目前對其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)討論所處的階段，提出了基于EPOC的MAC層協(xié)議模型。相對于EPON+EoC的雙系統(tǒng)管理模式，EPOC實(shí)現(xiàn)的是端到端的（從OLT到CNU）統(tǒng)一管理模式，在同一個(gè)DBA、OAM和QoS域中為使用者提供更好的服務(wù)。作為統(tǒng)一網(wǎng)管的基礎(chǔ)——OAM，提出了完整的基于EPOC的統(tǒng)一網(wǎng)管解決方案。

EPOC；MAC層協(xié)議模型；統(tǒng)一網(wǎng)管；OAM

【本文獻(xiàn)信息】郝愿愿，武樹斌.擴(kuò)展OAM實(shí)現(xiàn)EPOC統(tǒng)一網(wǎng)管的方法研究[J].電視技術(shù)，2013，37（14）.

中國有線運(yùn)營商在接入網(wǎng)建設(shè)和改造過程中創(chuàng)造了EPON+EoC模式，其目前已經(jīng)成為我國雙向改造的主流方案之一。EPON+EoC架構(gòu)由于簡單、價(jià)廉，不僅在中國得到普遍推廣，還引起了國際同行的關(guān)注。但EPON+EoC不是端到端的解決方案，長期以來EoC技術(shù)在行業(yè)內(nèi)沒有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，主要有HPNA，Homeplug BPL，Homeplug AV，MOCA等。

在這種背景下，提出了EPOC標(biāo)準(zhǔn)方案，由于其端到端的管理、控制和調(diào)度，以及簡單、通用、符合端到端的IP以太網(wǎng)發(fā)展方向，一經(jīng)提出就引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注和贊同。但是目前對于EPOC標(biāo)準(zhǔn)還集中在物理層的討論階段，沒有形成統(tǒng)一的MAC層標(biāo)準(zhǔn)。在國內(nèi)的雙向網(wǎng)改造中，仍然使用的是EPON+EoC雙系統(tǒng)的模式，以及雙網(wǎng)管的管理形式，在實(shí)際運(yùn)營維護(hù)過程中帶來了極大的不便。因此對于EPOC MAC層協(xié)議模型的研究，以及統(tǒng)一網(wǎng)管的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)顯得尤為重要。

1 同軸接入技術(shù)

1.1EPON+EoC

EPON+EoC技術(shù)是在現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上構(gòu)建的適用于廣電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)字寬帶用戶接入網(wǎng)絡(luò)，它在不影響現(xiàn)有CATV正常工作的前提下，以先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，將以太網(wǎng)信號(hào)合成在同軸電纜中與原有的CATV信號(hào)一起傳輸，用于承載基于IP的數(shù)據(jù)、語音和視頻等業(yè)務(wù)。它以較少的改造成本和工程量將原來單項(xiàng)的CATV網(wǎng)絡(luò)改造成為一個(gè)雙向的、能夠承載多種業(yè)務(wù)的雙向?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，并且充分利用EPON高帶寬、易維護(hù)的特點(diǎn)，具有良好的適應(yīng)性和靈活的組網(wǎng)方案[1]，如圖1所示。

1.2EPOC

EPOC標(biāo)準(zhǔn)方案是在EPON+EoC的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的基于同軸的下一代高速以太網(wǎng)接入技術(shù)，在物理層實(shí)現(xiàn)了光纖到同軸的介質(zhì)轉(zhuǎn)換，在MAC層上沿用了EPON系統(tǒng)的管理機(jī)制[2-3]。它的提出使EPON系統(tǒng)和EoC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了最大的融合，充分利用了EPON成熟的技術(shù)特點(diǎn)，使EoC技術(shù)成為真正意義上的端到端技術(shù)方案，如圖2所示。

2 EPOC MAC層協(xié)議模型

此EPOC MAC層協(xié)議模型最大程度上重用了EPON所有的管理機(jī)制，在低成本的EPON MAC層基礎(chǔ)上進(jìn)行了OAM層的改進(jìn)，如圖3所示。從而使得OAM幀能夠通過CMC到達(dá)CNU端[3]。

各層次功能描述如下：

1）媒質(zhì)接入控制（Media Access Control，MAC）子層中，由于EPOC系統(tǒng)在上行方向共享傳輸媒質(zhì)，不同的CNU發(fā)送的信息在CMC和OLT處可能發(fā)生沖突，所以必須進(jìn)行媒質(zhì)接入控制。將上層通信發(fā)送的數(shù)據(jù)封裝到以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)中，并決定數(shù)據(jù)的安排、發(fā)送和接收方式。

2）MAC控制子層實(shí)現(xiàn)OLT對于CMC，以及CMC對于CNU的點(diǎn)對多點(diǎn)接入控制。

3）OAM適配子層主要在CMC側(cè)完成不同管理對象（CMC和CNU）的OAMPDU解析，以及完成FOAM的發(fā)現(xiàn)流程（與EPON系統(tǒng)OAM發(fā)現(xiàn)流程相同，由狀態(tài)機(jī)控制）。

4）OAM子層通過對OAM幀的擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)對于多種OAM的支持，提供一套網(wǎng)絡(luò)健壯性檢測和鏈路錯(cuò)誤定位，以及出錯(cuò)狀況分析和配置的方法。

5）LLC子層提供可靠性保障和控制。

3OAM

3.1 擴(kuò)展OAM

OAM機(jī)制是實(shí)現(xiàn)端到端統(tǒng)一網(wǎng)管的基礎(chǔ)，在EPON側(cè)設(shè)備的運(yùn)營、維護(hù)和管理是通過交換OAM協(xié)議數(shù)據(jù)單元（OAMPDU）來完成的，對于整個(gè)系統(tǒng)來說，必須有足夠的 OAMPDU分類，使OAM管理域延伸到CNU終端，從而支撐端到端的配置與管理。OAMPDU幀格式如圖4所示[4]。

對幀中各個(gè)字段的定義如下：

1）目的地址（DA），OAMPDU中的DA是Slow Protocols Multicast地址。

2）源地址（SA），OAMPDU中的SA是獨(dú)立的MAC地址，該地址與發(fā)送OAMPDU的端口相關(guān)聯(lián)。

3）Length Type，OAMPDU采用TYPE編碼，并且承載Slow Protocols Type域值（0x8809）。

4）Subtype，Subtype域標(biāo)識(shí)封裝的特定的Slow Protocol，OAMPDU Subtype域值為0x03。

5）Flags，F(xiàn)lags域包含狀態(tài)比特。

6）Code，Code域標(biāo)識(shí)特定的OAMPDU類型，詳細(xì)定義如表1所示。

表1 Code域標(biāo)識(shí)

7）Data/Pad，這個(gè)字段用于OAMPDU的有效載荷，包含載荷（payload）以及填充域（padding），當(dāng)不使用這些字節(jié)時(shí)，在發(fā)送時(shí)填充為0，并在接收時(shí)忽略。

8）FCS域?yàn)閹ｒ?yàn)序列，一般由下層MAC產(chǎn)生。

為了滿足端到端的配置與管理，在不改變現(xiàn)有設(shè)備對于私有OAM（POAM）、CTC擴(kuò)展的OAM（CTC OAM）的支持的前提下，增加了廠商自定義OAM（FOMA），以全面實(shí)現(xiàn)對不同方案CMC和CNU設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。三種方式的OAM幀封裝格式均符合IEEE802.3—2005 Clause57.4.3.6中關(guān)于OAM 擴(kuò)展的規(guī)定，采用 Organization Specific Extension 機(jī)制以實(shí)現(xiàn) IEEE802.3—2005所未規(guī)定的擴(kuò)展的ONU遠(yuǎn)程操作、維護(hù)和管理（OAM）所必須的功能，以及對終端CNU的遠(yuǎn)程管理和配置。

Organization Specific OAMPDU包含一個(gè)3 byte的OUI字段，OUI后是1 byte的擴(kuò)展操作碼（Ext OP code），用于表示擴(kuò)展的操作類型。Ext OP code后是其具體的操作內(nèi)容，如圖5所示。

3種類型OAM的OUI字段分別為：POAM（0x000DB6）、CTC OAM（0x111111）、FOAM（0x000AC2）。

3.2 擴(kuò)展功能

OAM作為EPON系統(tǒng)中健全的操作、維護(hù)和管理模塊，主要為用戶提供以下功能：遠(yuǎn)端故障顯示（通告本端、本地設(shè)備的接收回路有故障）、遠(yuǎn)端回環(huán)測試（提供數(shù)據(jù)鏈路層幀方式的回環(huán)測試）、鏈路監(jiān)測（提供帶有診斷信息的事件通告的能力）、CMC業(yè)務(wù)配置與管理（提供業(yè)務(wù)配置、性能統(tǒng)計(jì)、告警通告和CMC設(shè)備升級(jí)能力）等。

通過擴(kuò)展自定義OAM（FOAM），將OAM域擴(kuò)展到了終端設(shè)備（CNU）。實(shí)現(xiàn)了對于CNU的接入控制（提供CNU設(shè)備EPOC系統(tǒng)接入控制能力）、CNU業(yè)務(wù)配置（提供對于CNU業(yè)務(wù)配置能力）、EPOC系統(tǒng)管理（提供系統(tǒng)告警通告、性能統(tǒng)計(jì)、鏈路監(jiān)控、設(shè)備升級(jí)能力）等功能。

4 統(tǒng)一網(wǎng)管設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 功能模塊及流程

根據(jù)以上MAC層協(xié)議模型，現(xiàn)階段對于MAC子層、MAC控制子層和LLC子層的實(shí)現(xiàn)，可以通過相關(guān)的協(xié)議芯片來實(shí)現(xiàn)。因此對于最終實(shí)現(xiàn)端到端的配置與管理，關(guān)注點(diǎn)主要集中在CMC側(cè)OAM子層和OAM適配子層的實(shí)現(xiàn)。統(tǒng)一網(wǎng)管功能模塊及流程如圖6所示。

1）配置管理模塊：響應(yīng)來自網(wǎng)管和OLT的配置管理請求。

2）OAM解析模塊：接收來自O(shè)LT的OAM幀，并進(jìn)行對象解析（CMC和CNU），如果配置管理對象是CMC，則直接由配置管理模塊響應(yīng)；如果配置管理對象是CNU，則交由協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，再將配置管理請求發(fā)送到CNU，由CNU進(jìn)行配置管理響應(yīng)。

3）協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊（可選）：介于EPON系統(tǒng)和EoC系統(tǒng)之間，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)之間的OAM協(xié)議轉(zhuǎn)換，使得配置管理信息能夠到達(dá)CNU并正確解析，從而實(shí)現(xiàn)端到端的管理配置。

4.2 統(tǒng)一網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)

基于以上的分析結(jié)果，在現(xiàn)有成熟的EPON系統(tǒng)網(wǎng)管的基礎(chǔ)上添加EPOC管理模塊、擴(kuò)充EPOC MIB庫，添加OLT側(cè)的OAM解析模塊軟件，添加CMC側(cè)的OAM解析模塊軟件和協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊軟件。OLT側(cè)軟件處理流程如圖7所示。

在OLT設(shè)備完成標(biāo)準(zhǔn)OAM和擴(kuò)展OAM注冊發(fā)現(xiàn)后，OAM解析函數(shù)接收來自Agent的配置信息。根據(jù)操作屬性構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)OAM幀和擴(kuò)展OAM幀，發(fā)送到CMC側(cè)。CMC側(cè)軟件處理流程如圖8所示。

在CMC設(shè)備接收到OAM幀后，通過OAM解析函數(shù)判斷OAM幀的類型（標(biāo)準(zhǔn)OAM或擴(kuò)展OAM），對于標(biāo)準(zhǔn)OAM交由標(biāo)準(zhǔn)OAM處理函數(shù)進(jìn)行處理，而對于擴(kuò)展OAM則交由OAM協(xié)議轉(zhuǎn)換函數(shù)進(jìn)行協(xié)議的轉(zhuǎn)換處理。統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖9所示。

以下列舉了基于以上軟件實(shí)現(xiàn)的統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)功能界面。

1）統(tǒng)一網(wǎng)管拓?fù)渥詣?dòng)發(fā)現(xiàn)，如圖10所示。

2）CNU配置信息，如圖11所示。

5 結(jié)束語

隨著EPOC標(biāo)準(zhǔn)化的深入，實(shí)現(xiàn)端到端的統(tǒng)一網(wǎng)管是標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程中一個(gè)重要的主題。本文提出的基于EPOC思想指導(dǎo)、融合EPON MAC層次模型的EPOC MAC層協(xié)議模型，在一定程度上豐富了EPOC MAC層標(biāo)準(zhǔn)的研究。基于OAM層改進(jìn)的統(tǒng)一網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)，為實(shí)際應(yīng)用提供了可行的解決方案。

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[1] 閻德升，邊恩炯，王旭等.EPON-新一代寬帶光接入技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2] 李遠(yuǎn)東.下一代廣電寬帶接入網(wǎng)技術(shù)－EPoC[J].電視技術(shù)，2012，36（4）：32-36.

[3] LAUBACH M.Introduction to IEEE P802.3bn EPON protocol over coax（EPoC）[EB/OL].[2012-10-13].http://wenku.baidu.com/view/06510f25e2bd960590c677c0.html.

[4] PARK Y，LIM C.ONU power equalization of ethernet PON systems[J].IEEE Photonics Technology Letters，2004，16（8）：1724-1726.

Research of EPOC Unified Management Used Extended OAM

HAO Yuanyuan,WU Shubin

（Wuhan Fiberhome Network Co.，Ltd.，Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications，Wuhan 430074，China）

EPOC is a technical scheme developed from EPON+EoC that is the next generation coaxial access standard from end to end.Basic concept of EPOC is briefly introduced,and a new MAC protocol model based on EPOC is proposed in this article.Be relative to dual system management of EPON+EoC,it is an end to end unified management model achieved by EPOC with the same domain of DBA,OAM and QoS.It provides a better server for the user.As the basic of unified management:OAM,a complete solution of unified management is put forward.

EPOC;MAC protocol model;unified management;OAM

TN915.6

A

郝愿愿（1987—），軟件工程師，主研數(shù)字通信；

武樹斌（1977—），高級(jí)工程師，主研融合網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)。

責(zé)任編輯：李 薇

2012-10-15