EPON故障智能研判系统的设计与实现

罗鹏飞　庾锡昌

摘要：为解决EPON网络现有故障管控系统中无法自动溯源等问题，设计并实现了故障智能研判系统。根据可定制的研判条件配置和智能研判算法，系统自动溯源定位故障位置。利用广度优化算法，提供故障节点的网络拓扑呈现，实现故障的快速调度和解决。系统试运行结果显示平均网络故障解决时间降低了67%。

[关键词]以太网无源光网络智能研判广度优化拓扑呈现

1引言

EPON（EthernetPassiveOpticalNetwork，以太网无源光网络）经过多年的发展，已演化为成熟的接入网技术。它因成本低、带宽高，而受各运营商青睐。但由于规模庞大、功能复杂，它也为网络运营维护带来了新挑战。

现有的网络故障管控只能定位到发出告警的设备，存在设备本身正常，告警是上级设备故障导致的情况，即故障管控无法准确定位故障设备。另外，由于EPON网络特点，经常会出现批量设备故障情况，例如OLT（OpticalLineTermination）端口故障会引发下带的所有ONU（OpticalNetworkUnit）的超量告警。由于缺乏警告关联和溯源分析软件，网络维护人员需要花费大量的时间分析和解决网络故障。

为缩短故障处理时间，提高故障处理的效率，急需开发一个系统，对告警进行自关联定位，压缩超量事件，精准定位故障根因。本文开发的智能研判系统通过网络资源关联关系，并根据研判配置，逐级分析，对告警进行溯源，最终准确定位故障设备。同时使用广度优先算法，生成故障网络拓扑图。该系统能有效减少网络维护人员工作量，提升工作效率和用户满意度。

2系统总体设计

系统采用B/S（浏览器/服务器）模式，其模块设计如图1所示。服务器端包括数据库、数据同步模块、智能研判模块和通知模块。其中，数据库存储EPON网络节点所有告警数据，它通过数据同步模块与外部数据源进行实时同步。智能研判模块提供告警研判算法，根据设定的研判条件，对故障事件进行关联运算并给出故障根本原因。通知模块提供短信和邮件接口，用于将研判结论及相关信息发送到网络管理员;浏览器端包括告警呈现、研判条件配置、研判结论呈现和网络拓扑呈现。其中，告警呈现模块提供告警过滤和显示功能。研判条件配置模塊为智能研判模块提供研判输入条件，方便管理员根据不同情况设置相应的研判逻辑。研判结论呈现模块负责汇总研判结论以及展现与研判结论相关的详细信息。网络拓扑呈现模块提供故障节点网络拓扑的展现，方便管理员快速调度和解决故障。

3关键模块的详细设计

3.1智能研判算法的设计

智能研判为本系统重点功能模块，它根据故障研判的条件配置，逐级分析，对告警进行溯源，最终准确定位故障设备。智能研判算法如"F：

（1）假设网络结构共有三级，包括

ONU、OLT、BNG（BroadbandNetworkGateway），在拓扑溯源研判条件配置中，同一个OLT下出现超过4个ONU告警则认为该OLT设备故障，同一个BNG下出现超过3个OLT告警则认为该BNG设备故障，图2为智能研判示例，其中红色框为具有重大告警状态的设备，如编号为D的OLT;绿色框为正常设备。

（2）第一次溯源：图2中A下挂ONU故障数为3，认为设备正常;B下挂ONU故障数为4，C下挂ONU故障数为5，E中下挂ONU故障为4，则认为B、C、E设备故障。故第一次溯源结果如图3所示，橙色实心框B、C、E为第一次溯源结果。

（3）第二次溯源：图3中BNG1下挂OLT故障数为3，满足了门限3，故认为BNG1设备故障;BNG2下挂OLT故障数仅为1，故认为BNG2正常;第二次溯源结果如图4，橙色实心框BNG1为第二次溯源结果。

（4）经过两轮溯源得到研判结论如下：1.A1、A2、A3研判结论为：自身故障;2.B1、B2、B3、B4研判结论为：由BNG1设备故障引起;

3.C1、C2、C3、C4、C5研判结论为：由BNG1设备故障引起;

4.D1、D2研判结论为：自身故障;

5.E1、E2、E3、E4研判结论为：由E设备故障引起：

6.D研判结论为：BNG1设备故障引起;

3.2故障网络拓扑呈现的设计

EPON网络主要由三部分组成，OLT、ODN（OpticalDistributionNetwork）和ONU，如图5所示。其中OLT位于局端，向上连接BNG、BRAS（BroadbandRemoteAccessServer）等设备;ONU位于用户端，ODN则由无源分光器组成。本系统需要将EPON中的故障节点直观地呈现在网络拓扑中，方便系统维护人员进行故障调度。

由图5可见，EPON网络是个典型的树形网络结构。对于树形网络结构，其拓扑呈现宜采用广度优化算法实现。广度优先算法的过程就是从顶点出发，由近到远，依次向下遍历每层与顶点有相通路径的邻接点，层层堵截，从而计算出网络中的所有节点。其搜索算法在图2中具体应用如下：

（1）访问顶点BNG-1;

（2）访问BNG-1的所有未被访问的邻接点OLT-1，OLT-2;

（3）依次从这些邻接点出发，访问所有它们下带的邻接点;以此类推，直到图中所有访问过的顶点的邻接点都被访问。

最终遍历次序为：BNG-1->OLT-1->OLT-2->0NU-1->ONU-2->ONU-3->ONU-4->ONU-5->ONU-6。

由于广度优先算法按层搜索，逐层向下递进，不存在返回重找路径和回路搜索问题。因此对于每一层而言，所有可能路径均被本层顶点遍历且只搜索一次，对比于其它需要重复搜索的算法，其搜索效率具有很大优势。