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摘要：

隨著通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的要求逐漸提高。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)多采用集中式管理模式，性能差、靈活性不高、寬帶利用率較低，分布式網(wǎng)絡(luò)管理成為研究熱點(diǎn)。筆者基于以太網(wǎng)接入技術(shù)，寬帶接入利用以太網(wǎng)接口和幀結(jié)，保證信息安全，設(shè)計(jì)基于Web的PUSH網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，解決端口軟硬件資源訪問(wèn)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：

寬帶；交換機(jī)；網(wǎng)絡(luò)關(guān)系；以太網(wǎng)

光纖到用戶是寬帶接入系統(tǒng)的目標(biāo)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)很多城市已開始進(jìn)入這個(gè)階段，但是想要實(shí)現(xiàn)光纖到用戶需要大量的建設(shè)費(fèi)用，條件尚不成熟，在未來(lái)的十幾年仍然會(huì)采用現(xiàn)有環(huán)路建設(shè)。寬帶接入網(wǎng)技術(shù)是一種過(guò)渡型的技術(shù)，已開始應(yīng)用到信息化小區(qū)建設(shè)中。以太網(wǎng)作為局域網(wǎng)技術(shù)已是發(fā)展非常成熟的一項(xiàng)技術(shù)，將它應(yīng)用在接入網(wǎng)中有其明顯的優(yōu)勢(shì)，功能不斷增強(qiáng)，本文研究的寬帶接入交換機(jī)就是以太網(wǎng)接入。

1信息化小區(qū)寬帶接入技術(shù)現(xiàn)狀

隨著信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗝襟w方式，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)寬帶有了更高的要求。近些年，信息化小區(qū)寬帶接入技術(shù)大致可以分為四種。CableModem與傳統(tǒng)Modem原理上一致，都是將數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制后在Cable（電纜）的一個(gè)頻率范圍內(nèi)傳輸，接收時(shí)進(jìn)行解調(diào)，不同的是調(diào)制和解調(diào)都是利用有線電視傳輸頻帶實(shí)現(xiàn)，下行傳輸速度可以達(dá)到27～56Mbps，上行傳輸速率為10Mbps。ADSL是上網(wǎng)首選介入技術(shù)，屬于非對(duì)稱式傳輸，上行速度在640～1Mbps，下行速度在1Mbps，有效傳輸距離能夠達(dá)到3～5公里。以太網(wǎng)技術(shù)是全球使用最多的局域網(wǎng)技術(shù)，可以直接將用戶的局域網(wǎng)連接到主干網(wǎng)上，千兆以太網(wǎng)單模光纖傳輸距離在100公里，滿足部分廣域網(wǎng)需求，以太網(wǎng)接入技術(shù)受到人們的關(guān)注。光網(wǎng)絡(luò)在20世紀(jì)90年代后受到重視，具有無(wú)線寬帶、保密性好、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)在未來(lái)成為接入網(wǎng)主要技術(shù)。但是由于城市人口多居住在公寓單元套房中，上網(wǎng)人群較為集中，寬帶介入技術(shù)方案有更大優(yōu)勢(shì)，而且這種技術(shù)也更加成熟，因此，信息化小區(qū)建設(shè)采用以太網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。

2寬帶以太網(wǎng)接入交換機(jī)設(shè)計(jì)

寬帶以太網(wǎng)介入交換機(jī)是整個(gè)介入網(wǎng)絡(luò)的重要環(huán)節(jié)，需要完成遠(yuǎn)程介入任務(wù)和本地交換功能。在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中選用兩級(jí)交換結(jié)構(gòu)，第一級(jí)采用交換矩陣，得到較高交換寬帶，第二級(jí)交換引擎采用共享存儲(chǔ)器交換方式，實(shí)現(xiàn)端口間的轉(zhuǎn)換。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用模塊化設(shè)計(jì)，交換機(jī)由CPU控制、交換引擎和交換背板組成。CPU控制采用嵌入式RISC體系處理器，完成系統(tǒng)初始化配置、網(wǎng)絡(luò)管理功能，采用JMR3927AF處理器，可以訪問(wèn)4G虛擬內(nèi)存空間。交換背板是交換機(jī)信息樞紐，采用高速PCI總線，將CPU控制模板與以太網(wǎng)相連接，可以配置4塊以太網(wǎng)接入模塊。交換部分采用GT-48300芯片，構(gòu)成兩級(jí)交換結(jié)構(gòu)，第一級(jí)提供12Gbps交換寬帶，高速總線能夠最多與4個(gè)交換芯片連接。第二級(jí)GT48310交換芯片采用共享存儲(chǔ)器交換方式，提供以太網(wǎng)接口，并且能夠與交換矩陣相連，實(shí)現(xiàn)與其他芯片數(shù)據(jù)的交換。VxWorks實(shí)時(shí)操作中BSP主要是為高層和操作系統(tǒng)提供硬件結(jié)構(gòu)，寬帶接入交換機(jī)CPU采用JMR3927AFCPU，建立BPS開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建BSP目錄，并將模板文件復(fù)制到目錄下。根據(jù)操作系統(tǒng)提供的BSP模板編寫初始化代碼，按照要求修改相應(yīng)的文件。初始化代碼完成后編譯BSP，設(shè)置不同的編譯參數(shù)生成映像文件。在SENS中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)END實(shí)現(xiàn)，為分離網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口和END硬件接口，增加數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層應(yīng)用接口。設(shè)計(jì)寬帶以太網(wǎng)接入交換機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，初始化寬帶接入交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)。交換機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)MAC地址能夠完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，因此，新的MAV地址對(duì)于交換機(jī)非常重要，在交換芯片中都有MAC地址表。根據(jù)寬帶接入交換機(jī)需求，采用標(biāo)簽?zāi)Ｊ健榉奖憔W(wǎng)絡(luò)管理和控制，通過(guò)新地址將MAC地址轉(zhuǎn)交給CPU。

3基于Web的PUSH網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

3.1網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析

根據(jù)信息化小區(qū)網(wǎng)絡(luò)管理的需求，提出基于Web的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，并給出實(shí)現(xiàn)方法。傳統(tǒng)客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)采用PULL工作方式，服務(wù)器響應(yīng)客戶請(qǐng)求，存在寬帶浪費(fèi)、時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，因此推出PUSH方式，根據(jù)客戶請(qǐng)求定期將數(shù)據(jù)包推向客戶，改變被動(dòng)局面。在網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中應(yīng)用PUSH能夠?qū)崿F(xiàn)積極主動(dòng)管理，與傳統(tǒng)模式相比，用戶界面和可操作性得到改善。在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中，需要考慮采用分層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，考慮到小區(qū)交換機(jī)一般在中心或者樓道，想要現(xiàn)場(chǎng)配置設(shè)備不太現(xiàn)實(shí)，因此，應(yīng)提供兩款交換機(jī)功能，為節(jié)省寬帶，需要能夠提供配置功能。樓道交換機(jī)是組網(wǎng)關(guān)鍵，也是用戶接受ISP服務(wù)的保證，因此，需要配置監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，配置交換機(jī)物理接口。

3.2網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

客戶機(jī)與服務(wù)器之間的通信模式分為兩種，一種是客戶提出要求，建立連接，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。另一種是提出請(qǐng)求后，建立長(zhǎng)期連接，定期發(fā)送數(shù)據(jù)。第一種模式每次傳輸數(shù)據(jù)都需要建立連接，效率很低，但是能夠節(jié)省資源。第二種模式效率較高，能夠及時(shí)更新數(shù)據(jù)，但是浪費(fèi)服務(wù)器資源。Web網(wǎng)絡(luò)管理同樣分為這兩種方式，采用第一種方式減少網(wǎng)絡(luò)流量，服務(wù)器公布所支持的信息、數(shù)據(jù)、管理站管理員訂閱的信息，并制定刷新頻率。按照制定的刷新頻率將數(shù)據(jù)發(fā)送到管理站，實(shí)現(xiàn)客戶端定時(shí)連接服務(wù)器，無(wú)需自己點(diǎn)擊。網(wǎng)絡(luò)管理模型構(gòu)建中，TRAP信息異步產(chǎn)生，因此，模型分為異步處理和同步處理兩大模塊。同步處理包括數(shù)據(jù)同步服務(wù)器、訂閱頁(yè)面、RapidControl模塊、推調(diào)度器、SNMP等模塊，訂閱頁(yè)面公布交換機(jī)支持的MIB數(shù)據(jù)、管理站、刷新頻率，根據(jù)管理員的要求制定調(diào)度表。MIB數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換器將MIB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Web數(shù)據(jù)，分布服務(wù)器將Web數(shù)據(jù)封裝成報(bào)文。異步處理部分包括TRAP分布服務(wù)器、過(guò)濾器和訂閱頁(yè)面，訂閱頁(yè)面支持TRAP類型。TRAP根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)送SNMP信息，過(guò)濾掉沒有訂閱的TRAP。TRAP分布服務(wù)器將Web封裝成MIME報(bào)文，SNMP模塊支持冷啟動(dòng)、身份認(rèn)證、鏈路改變、熱啟動(dòng)、VLAN更改創(chuàng)建。ZAN交換機(jī)采用嵌入式操作vxWorks系統(tǒng)，關(guān)鍵部分包括分布服務(wù)器、訂閱頁(yè)面、MIB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。訂閱MIB數(shù)據(jù)封裝到瀏覽器，內(nèi)容存儲(chǔ)到交換機(jī)文件系統(tǒng)中。訂閱MIB數(shù)據(jù)頁(yè)面列出MIB數(shù)據(jù)、管理站等，TRAP列出知識(shí)的類型和管理站。MIB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器類似雙向網(wǎng)關(guān)，提取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為定義的格式，訪問(wèn)ZAN交換機(jī)MIB數(shù)據(jù)時(shí)可以通過(guò)snmp_get_bulk()、snmp_get()等函數(shù)實(shí)現(xiàn)。snmp_get()函數(shù)獲取節(jié)點(diǎn)對(duì)象值，snmp_get_next()函數(shù)獲取指定下一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)對(duì)象值，snmp_get_bulk()獲取一個(gè)組的對(duì)象值，snmp_walk()函數(shù)獲取多組對(duì)象值。分布服務(wù)器定義數(shù)據(jù)格式分為三個(gè)部分，分別是數(shù)據(jù)段、邊界、頭標(biāo)，頭標(biāo)是指文檔類型，邊界表示推的開始，數(shù)據(jù)段表示返回值顯示位置和風(fēng)格。MIB數(shù)據(jù)分布服務(wù)器是實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)器的關(guān)鍵部分，涉及的函數(shù)有多個(gè)，datapush_init()函數(shù)初始化邊界和頭標(biāo)，將其初始化為隨機(jī)字符串，服務(wù)器與客戶機(jī)器建立連接，瀏覽器能夠得到Web服務(wù)器推過(guò)來(lái)的新數(shù)據(jù)。datapush_start是啟動(dòng)函數(shù)，數(shù)據(jù)封裝在MIME數(shù)據(jù)段，每一組數(shù)據(jù)均由三部分組成，在解析到報(bào)文邊界時(shí)，刪除上一次的數(shù)據(jù)，解析到頭標(biāo)顯示后面的數(shù)據(jù)。datapush_stop()是終止函數(shù)，實(shí)現(xiàn)終止請(qǐng)求和主動(dòng)終止服務(wù)。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理相比，這種設(shè)計(jì)模式能夠節(jié)省寬帶，人際接口友好，不受位置限制，管理站能夠訂閱所有MIB數(shù)據(jù)。

4結(jié)語(yǔ)

筆者應(yīng)用太網(wǎng)接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)千兆以太網(wǎng)接入交換機(jī)，為寬帶接入技術(shù)提供新的思路，性價(jià)比高，同時(shí)分析信息化小區(qū)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前寬帶以太網(wǎng)接入系統(tǒng)已有城市成功建設(shè)，隨著寬帶接入的廣泛應(yīng)用，接入交換機(jī)可以考慮采用三層路由交換機(jī)。

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作者:伍擎 單位:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第七研究所