基于GPON的FTTH的运维管理优化
发布时间：2009-03-02 11:37:09 热度：3566
作者：武汉邮电科学研究院光纤通信技术和网络国家重点实验室 王青 李文耀
03/02/2009,在各种基于光纤的接入技术中，GPON由于其高带宽以及高分光比为众多国际大型运营商所青睐，基于GPON的光纤到户（FTTH）解决方案也成为了各国主流运营商的宽带解决方案。
FTTH网络特点决定网络运维模式，而网络运维模式决定其运维方案。由于GPONFTTH网络与传统的xDSL组网上存在差异，GPONFTTH在运营维护管理上也面临以下难点：（1）ONU靠近用户，站点分散、数量大；（2）ONU现场维护困难、运维成本高；（3）新技术，多业务，OSS集成难；（4）点对多点网络，线路出现故障时难以定位。因此GPONFTTH网管系统在兼容传统xDSL网管基本功能的基础上还需要增加以下功能：（1）大容量网管；（2）即插即用，远程维护；（3）离线批量部署ONU；（4）开放NBI，集成OSS；（5）集成OLS功能。
ONU作为GPONFTTH的终端，除了提供传统的TRIPLEPLAY业务（语音、数据、视频）外，还有向家庭网关演进的趋势。对此类ONU的管理是整个GPONFTTH OAM的最大困难，针对不同的ONU类型，笔者如下分析了GPON FTTH的运营维护管理（OAM）的三种解决方案：OMCI管理架构、TR069/OMCI混合管理架构和SNMP/OMCI混合管理架构。
方案一：OMCI管理架构
OMCI管理架构解决方案采用了比较普遍的OMCI的管理机制，即对于ONT的管理完全通过OLT与ONT之间的OMCI管理通道完成。而EMS与OLT之间则通过SNMP通信，将对OLT以及ONT的命令和性能查询等以SNMP统一发到OLT，OLT再通过OMCI发给ONT。OSS与EMS之间则通过CORBATL1等北向接口完成对通。OMCI管理架构如图1所示。
图1 OMCI管理架构图
在OMCI管理架构下，ONT的管理流程描述如下。
1.用户首先到营业厅申请开通业务或者运营商统一为用户预先布线。
2.初始配置：OLT设备管理人员收到任务后，在OLT上面增加对单个ONT的配置，需要配置PONID、TC、PortID、CAR和DBA。
3.激活OAM：在用户现场开启ONT，OLT自动搜索ONT并打通OAM管理维护通道。
4.配置业务：OLT设备管理在控制台或者在网管上面对ONT进行业务配置，为ONT端口指定VLAN并配置相应的TC或者优先级；为VOIP指定私网IP，并进行IAD相关配置；为TDM业务指定相应带宽优先级和相关参数；激活CATV等。
5.升级终端：首先在OLT侧连接TFTP服务器，在OLT上为单个或者一批终端执行批升级命令，ONT通过OAM通道接收到命令后，等待升级。下载程序成功后，OLT上执行单个或者批重启命令，使ONT复位重启，完成自动升级过程。
6.监测终端：在OLT或者网管上，执行对ONT的端口、芯片等查看命令，查看ONT运行状态。
方案二：TR069/OMCI混合管理架构
TR069/OMCI混合管理架构在OMCI管理架构的基础上增加了TR069的管理方式。此种管理架构中，EMS依然按照原来的SNMP与OLT通信，OLT与ONT之间通过OMCI通道通信，但考虑到在GPONFTTH网络中，ONT逐渐向家庭网关的方向演进，会增加ROUTER等三层功能，因此在EMS层面上增加了ACS，ACS通过TR069协议直接对ONT进行管理，同时支持北向接口与OSS对接。TR069/OMCI混合管理架构如图2所示。
图2 TR069/OMCI混合管理架构图
在TR069/OMCI混合管理架构下，ONT的管理流程描述如下。
1.用户首先到营业厅申请开通业务。
2.初始化TR069：运营商维护人员接到任务单后，登录TR069服务器，输入用户申请的业务，输入即将为用户分配的终端类型，系统自动生成用户业务配置文档；或与营业厅服务器开通接口，自动执行该过程。
3.初始配置：OLT设备管理人员收到任务后，在OLT上面增加对单个ONT的配置，需要配置PONID、TC、PortID、CAR和DBA。
4.激活OAM：运营商技术工程师将终端使用孵化器进行孵化，输入基本的参数配置；到现场为用户分配用户线路，将终端带到用户家，在用户现场开启ONT，OLT自动搜索ONT并打通OAM管理维护通道，申请到合法的IP地址；如果尾纤已经到了用户家中，可以考虑由用户自己进行设备安装。
5.配置业务：终端自动访问TR069服务器进行业务注册，TR069对终端注册进行响应，终端申请软件版本升级，TR069判断是否需要对其升级，如需要则下传加载文件否则告知无须升级。终端申请下载配置文件，TR069为其下载配置文件。终端在本地设置已经完成初始化标记，终端自动重启。重启之后进入正常使用状态。
6.升级终端：如果在运行过程中出现终端程序升级，TR069发现终端在线，为其发送一个下载程序请求，终端收到之后，断开该连接。终端自身再主动向TR069服务器发起升级终端请求，TR069服务器下传程序，完成终端升级。
7.监测终端：如果在运行过程需要对终端进行监测，TR069发送获取终端状态信息请求，终端收集完信息后发送给TR069服务器。
方案三：SNMP/OMCI混合管理架构
SNMP/OMCI混合管理架构与TR069/OMCI混合管理架构的相同点在于二者都认为OMCI管理架构中的通过单纯的OMCI来管理ONT是不够的。而SNMP/OMCI混合管理架构区别于TR069/OMCI混合管理架构的地方在于，前者认为没有必要增加独立的ACS终端管理系统，而是可以通过EMS网管来管理ONT，只是实现EMS与ONT之间直接通过SNMP协议进行通信。
在SNMP/OMCI混合管理架构下，ONT的管理和TR069/OMCI混合管理架构类似。从目前业内的应用来看SNMP/OMCI混合管理架构并没有规模应用，仅有少数几家公司选用该管理架构。
GPON FTTH的三种OAM方案比较
通过对TR069和SNMP协议进行了比较可知，TR069协议具有更加统一的管理信息模型定义，能通过互操作认证来保证实现的一致性，并且得到业界更多的支持。而SNMP协议对于RFCMIB没有认证来确保实现的一致性而通过重新定义来统一管理对象是非常困难的。
TR069协议无论是协议完整性、消息定义、安全、事务处理能还是信息模型和实现成本上都要优于SNMP协议。TR-069和一系列相关的管理标准正在成为家庭网络设备远程管理的事实标准，越来越多的终端和系统厂商都已经支持该协议。
总之，TR069在终端管理的功能上要强于SNMP。因此在方案二（TR069/OMCI混合管理架构）和方案三（SNMP/OMCI混合管理架构）之间，我们可以看到基于TR069的方案二要优于基于SNMP的方案三，未来的GPON网络终端管理的发展趋势毫无疑问是朝着TR069方向发展的。
方案一和方案二混合管理架构各自特点以及适合什么应用场景如表1所示。
表1 OAM比较分析表
根据以上分析，我们可以看到方案一在开发、管理成本、技术成熟度上具有优势，而方案二则在ONT管理、互通性、使用场景上更完善，运营商具体使用哪种方案还需要看看当前GPONFTTH应用的行业现状和发展趋势，如表2所示。
表2 FTTH比较分析表
从整个GPONFTTH市场需求以及各大设备制造商的开发进展来看，我们可以得出以下结论：
（1）GPONFTTHOAM解决方案一（OMCI管理架构）适合于当前商用GPONFTTH网络的管理。
（2）GPONFTTHOAM解决方案二（TR069/OMCI混合管理架构）适合于未来GPON-FTTH网络的管理，该系统可望在未来两到三年后开始普遍使用，但基于成本和技术成熟度等因素考虑，并不适合当前网络管理。
各大厂家GPONONTTR069支持情况以及ONT互通支持情况如表3所示。
表3 主流厂家ONT TR069支持情况统计表
通过上节的比较和分析结果，GPONFTTHOAM解决方案一（OMCI管理架构）比其它两个方案更加适合当前GPONFTTH网络的OAM需求。
来源:通信产业网
03/02/2009,在各种基于光纤的接入技术中，GPON由于其高带宽以及高分光比为众多国际大型运营商所青睐，基于GPON的光纤到户（FTTH）解决方案也成为了各国主流运营商的宽带解决方案。
FTTH网络特点决定网络运维模式，而网络运维模式决定其运维方案。由于GPONFTTH网络与传统的xDSL组网上存在差异，GPONFTTH在运营维护管理上也面临以下难点：（1）ONU靠近用户，站点分散、数量大；（2）ONU现场维护困难、运维成本高；（3）新技术，多业务，OSS集成难；（4）点对多点网络，线路出现故障时难以定位。因此GPONFTTH网管系统在兼容传统xDSL网管基本功能的基础上还需要增加以下功能：（1）大容量网管；（2）即插即用，远程维护；（3）离线批量部署ONU；（4）开放NBI，集成OSS；（5）集成OLS功能。
ONU作为GPONFTTH的终端，除了提供传统的TRIPLEPLAY业务（语音、数据、视频）外，还有向家庭网关演进的趋势。对此类ONU的管理是整个GPONFTTH OAM的最大困难，针对不同的ONU类型，笔者如下分析了GPON FTTH的运营维护管理（OAM）的三种解决方案：OMCI管理架构、TR069/OMCI混合管理架构和SNMP/OMCI混合管理架构。
方案一：OMCI管理架构
OMCI管理架构解决方案采用了比较普遍的OMCI的管理机制，即对于ONT的管理完全通过OLT与ONT之间的OMCI管理通道完成。而EMS与OLT之间则通过SNMP通信，将对OLT以及ONT的命令和性能查询等以SNMP统一发到OLT，OLT再通过OMCI发给ONT。OSS与EMS之间则通过CORBATL1等北向接口完成对通。OMCI管理架构如图1所示。
图1 OMCI管理架构图
在OMCI管理架构下，ONT的管理流程描述如下。
1.用户首先到营业厅申请开通业务或者运营商统一为用户预先布线。
2.初始配置：OLT设备管理人员收到任务后，在OLT上面增加对单个ONT的配置，需要配置PONID、TC、PortID、CAR和DBA。
3.激活OAM：在用户现场开启ONT，OLT自动搜索ONT并打通OAM管理维护通道。
4.配置业务：OLT设备管理在控制台或者在网管上面对ONT进行业务配置，为ONT端口指定VLAN并配置相应的TC或者优先级；为VOIP指定私网IP，并进行IAD相关配置；为TDM业务指定相应带宽优先级和相关参数；激活CATV等。
5.升级终端：首先在OLT侧连接TFTP服务器，在OLT上为单个或者一批终端执行批升级命令，ONT通过OAM通道接收到命令后，等待升级。下载程序成功后，OLT上执行单个或者批重启命令，使ONT复位重启，完成自动升级过程。
6.监测终端：在OLT或者网管上，执行对ONT的端口、芯片等查看命令，查看ONT运行状态。
方案二：TR069/OMCI混合管理架构
TR069/OMCI混合管理架构在OMCI管理架构的基础上增加了TR069的管理方式。此种管理架构中，EMS依然按照原来的SNMP与OLT通信，OLT与ONT之间通过OMCI通道通信，但考虑到在GPONFTTH网络中，ONT逐渐向家庭网关的方向演进，会增加ROUTER等三层功能，因此在EMS层面上增加了ACS，ACS通过TR069协议直接对ONT进行管理，同时支持北向接口与OSS对接。TR069/OMCI混合管理架构如图2所示。
图2 TR069/OMCI混合管理架构图
在TR069/OMCI混合管理架构下，ONT的管理流程描述如下。
1.用户首先到营业厅申请开通业务。
2.初始化TR069：运营商维护人员接到任务单后，登录TR069服务器，输入用户申请的业务，输入即将为用户分配的终端类型，系统自动生成用户业务配置文档；或与营业厅服务器开通接口，自动执行该过程。
3.初始配置：OLT设备管理人员收到任务后，在OLT上面增加对单个ONT的配置，需要配置PONID、TC、PortID、CAR和DBA。
4.激活OAM：运营商技术工程师将终端使用孵化器进行孵化，输入基本的参数配置；到现场为用户分配用户线路，将终端带到用户家，在用户现场开启ONT，OLT自动搜索ONT并打通OAM管理维护通道，申请到合法的IP地址；如果尾纤已经到了用户家中，可以考虑由用户自己进行设备安装。
5.配置业务：终端自动访问TR069服务器进行业务注册，TR069对终端注册进行响应，终端申请软件版本升级，TR069判断是否需要对其升级，如需要则下传加载文件否则告知无须升级。终端申请下载配置文件，TR069为其下载配置文件。终端在本地设置已经完成初始化标记，终端自动重启。重启之后进入正常使用状态。
6.升级终端：如果在运行过程中出现终端程序升级，TR069发现终端在线，为其发送一个下载程序请求，终端收到之后，断开该连接。终端自身再主动向TR069服务器发起升级终端请求，TR069服务器下传程序，完成终端升级。
7.监测终端：如果在运行过程需要对终端进行监测，TR069发送获取终端状态信息请求，终端收集完信息后发送给TR069服务器。
方案三：SNMP/OMCI混合管理架构
SNMP/OMCI混合管理架构与TR069/OMCI混合管理架构的相同点在于二者都认为OMCI管理架构中的通过单纯的OMCI来管理ONT是不够的。而SNMP/OMCI混合管理架构区别于TR069/OMCI混合管理架构的地方在于，前者认为没有必要增加独立的ACS终端管理系统，而是可以通过EMS网管来管理ONT，只是实现EMS与ONT之间直接通过SNMP协议进行通信。
在SNMP/OMCI混合管理架构下，ONT的管理和TR069/OMCI混合管理架构类似。从目前业内的应用来看SNMP/OMCI混合管理架构并没有规模应用，仅有少数几家公司选用该管理架构。
GPON FTTH的三种OAM方案比较
通过对TR069和SNMP协议进行了比较可知，TR069协议具有更加统一的管理信息模型定义，能通过互操作认证来保证实现的一致性，并且得到业界更多的支持。而SNMP协议对于RFCMIB没有认证来确保实现的一致性而通过重新定义来统一管理对象是非常困难的。
TR069协议无论是协议完整性、消息定义、安全、事务处理能还是信息模型和实现成本上都要优于SNMP协议。TR-069和一系列相关的管理标准正在成为家庭网络设备远程管理的事实标准，越来越多的终端和系统厂商都已经支持该协议。
总之，TR069在终端管理的功能上要强于SNMP。因此在方案二（TR069/OMCI混合管理架构）和方案三（SNMP/OMCI混合管理架构）之间，我们可以看到基于TR069的方案二要优于基于SNMP的方案三，未来的GPON网络终端管理的发展趋势毫无疑问是朝着TR069方向发展的。
方案一和方案二混合管理架构各自特点以及适合什么应用场景如表1所示。
表1 OAM比较分析表
根据以上分析，我们可以看到方案一在开发、管理成本、技术成熟度上具有优势，而方案二则在ONT管理、互通性、使用场景上更完善，运营商具体使用哪种方案还需要看看当前GPONFTTH应用的行业现状和发展趋势，如表2所示。
表2 FTTH比较分析表
从整个GPONFTTH市场需求以及各大设备制造商的开发进展来看，我们可以得出以下结论：
（1）GPONFTTHOAM解决方案一（OMCI管理架构）适合于当前商用GPONFTTH网络的管理。
（2）GPONFTTHOAM解决方案二（TR069/OMCI混合管理架构）适合于未来GPON-FTTH网络的管理，该系统可望在未来两到三年后开始普遍使用，但基于成本和技术成熟度等因素考虑，并不适合当前网络管理。
各大厂家GPONONTTR069支持情况以及ONT互通支持情况如表3所示。
表3 主流厂家ONT TR069支持情况统计表
通过上节的比较和分析结果，GPONFTTHOAM解决方案一（OMCI管理架构）比其它两个方案更加适合当前GPONFTTH网络的OAM需求。
来源:通信产业网
