基于Web的无源光网络实时预警监测系统设计

余兴国 袁涛 董伟强

(1. 安徽机电职业技术学院, 安徽 芜湖 241002； 2. 中国电信股份有限公司芜湖分公司， 安徽 芜湖 241003)

随着运营商无源光网络(Passive Optical Network，缩写为PON)规模的不断扩大，用户对网络的稳定性要求和对网络的依赖性越来越高，这给运营维护带来了巨大的压力。PON是目前各大运营商光接入网的最佳选择[1]。如何使设备具备及时自动监测网络较大隐患和故障的功能，是运营商一直以来需要解决的问题之一[2- 3]。黄健等人就无源光网络系统中的长发光检测方法进行了研究[4]。孙小强等人就无源光网络中突发光功率计的校准方法进行了研究[5]。在本次研究中，我们针对无源光网络应用中各厂家操作指令和告警功能的差异，设计了基于Web的无源光网络实时监测预警可视化系统。

1 系统构架思路

在PON实际运营中，通过对OLT中特定指标的监测，可以有效地预警网络中存在的隐患，有助于维护人员及时处理隐患。目前，运营商在PON建设中所用设备以华为、中兴、烽火这3家厂商的OLT设备为主。3家厂商均有其独立成熟的操作指令系统，互不兼容，这给日常维护带来了较大的压力。

本次设计的实时监测系统，可对PON中OLT上联端口状态、PON口流量及光功率、组播用户在线数、CRC error等指标进行监测，实时分析处理监测数据，通过Web页面展现监测结果。

以OLT上联口CRC error指标为例。上联口CRC error数值增长，意味着上联口光路衰减过大或者光缆质量出现了问题，可能会导致用户频繁掉线、ITV卡顿、网络游戏不流畅等，影响OLT承载下的几千家宽带用户、互联网专线用户、电话用户的正常使用。此故障一般不易被运营商主动发现。大批用户申告此类故障后，运营商才会发现问题。这类故障对客户网络影响很大，严重影响用户的网络体验。基于Web的PON实时预警监测系统上线后，能够及时发现此类隐患，有助于维护人员及时处理故障，提高系统的运营效率和维护水平。同时，OLT上联是否存在同路由、同板卡、单上联等网络结构性隐患，也能在系统中以报表或图形的形式得以直观体现。该系统能够准确地评估当前网络的健康性能，管理调度通信网络资源，为网络调整、扩容和割接提供依据。

该系统以运营商内网局域网为基础，兼容华为、中兴、烽火的OLT操作指令系统。系统构架如图1所示。

根据当前系统维护的需求，特设定一些关键指标为维护人员快速定位和分析故障提供帮助(见表1)。分析处理以上指标后，通过Web页面展现结果。维护人员根据Web展现结果快速定位当前网络的隐患和故障，实现智能排障。

2 系统设计

整个系统按照功能分为指标数据采集、数据运算处理和Web数据输出等部分。

图1 系统构架图

采集指标名称指标简介采集目的CRC error循环冗余码校验提示光路衰减过大,或者光缆质量有问题PON口流量及光功率PON口下数据流量状态和光模块性能反映当前PON口下的负荷情况,为网络优化调整提供相关依据OLT上联端口状态OLT上联端口光模块性能和链路状态为网络优化调整提供相关依据组播用户在线数OLT下挂的ITV在线用户数量实时反映当前网络的负荷情况

2.1 北向接口信息采集

该系统采用多线程方式，通过上述3家厂商的专业网管北向接口同时采集基础数据，主要采集OLT设备网元清单、板卡信息、端口信息、上联光路质量等数据。图2所示为基础数据采集界面。将采集到的数据解析后存入数据库以备分析，建立基础的设备信息数据库，采集周期间隔30 min。

图2 基础数据采集界面

2.2 模拟人机交互命令方式采集

该系统自动从数据库中获取OLT网元的IP地址、板卡信息、端口信息，并以OLT网元为单位，采集每台设备的端口流量、光路质量、组播用户等性能数据，解析后存入数据库。性能信息采集为多线程同步进行，以保证数据的实时性，每个采集周期间隔5 min。后台定时执行存储过程，对采集回来的数据进行分析，并删除无效的数据。通过Web页面实现OLT上联端口、PON口流量及光功率、组播用户在线数、CRC误码等运行质量信息的多维度实时呈现。

系统在分别采集全网OLT的基本数据和运行数据后，即可进行分析比对，大致确定隐患和故障原因和地点，触发告警阈值，推送信息给维护人员，并通过Web页面进行图文展示。系统主程序流程如图3所示。

图3 系统主程序流程图

2.3 设备上联同路由隐患分析

数据库定时执行存储过程，并分析采集回来的链路信息，计算OLT设备上在用的宽带、语音上联端口数量，再通过ODS-O报表系统将提取的资源稽核信息导入数据库，最终进行计算。同时，通过资源系统现有OLT上联路由报表与系统所采集的OLT上联信息比对分析，可全视图展现OLT上联路由信息，并自动判断OLT上联是否存在同路由、同板卡、单上联等网络结构性隐患，最后将稽核出的隐患信息通过邮件自动推送至维护单元进行整改。

3 系统运行结果呈现

在运营商PON实际运行中，系统兼容了3家设备商的OLT指令，可实时采集指定数据，并在Web页面上实时呈现(见图4)，为故障处理提供数据支撑。

图4 监测系统部分Web页面

整个系统能准确地反映当前网络的健康状态，及时发现隐患，实时监测OLT各端口光衰过大、误码增长、广播包异常等异常状况，在用户发现之前消除故障隐患。同时，可将障碍短信推送系统作为子系统接入到该系统，及时通过短信推送故障和隐患信息。对FTTH用户从OLT上联到用户PON口自上而下进行无死角检测，在障碍发生之前主动进行网络优化。

4 结 语

从PON中几个特定指标着手，兼容3家厂商的设备操作指令，设计了一款PON实时监测系统。应用此系统，解决维护人员经常在多系统中切换的困扰，提升了维护效率。当前，网络维护智能化、集约化方面的研究越来越多。后期可借助该系统的采集数据，综合智能分析隐患和故障，快速智能化定位故障原因，给出故障解决方法。同时，也可将分析结果通过短信平台和相关APP自动推送给一线维护人员，实现整个过程的智能化。因此，该系统仍具有很大的发展空间。