通信技术
• Communications Technology
36 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering
【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
E P O N （E t h e r n e t P a s s i v e O p t i c a l Network ，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。
告警系统
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 （Optical Line Termination ）端口故障会引发下带的所有ONU （Optical Network Unit ）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
EPON 故障智能研判系统的设计与实现
文/罗鹏飞 庾锡昌
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
图1：系统总体设计图
图3：智能研判示例-第一次溯源图4：智能研判示例-第二次溯源图2：智能研判示例-假设条件
图5：EPON 系统网络结构
Communications Technology •
通信技术
Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 37
置模块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。智能研判算法如下：
（1）假设网络结构共有三级，包括ONU 、OLT 、BNG （Broadband Network Gateway ），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，其中红框为具有重大告警状态的设备，如编号为D 的OLT ；绿框为正常设备。
（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 （Optical Distribution Network ）
和
ONU ，如图5所示。其中OLT 位于局端，向上连接BNG 、BRAS （Broadband Remote Access Server ）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
；
图6：智能研判的条件配置
图7：智能研判结论汇总页面图
8：智能研判详细信息对话框
通信技术
• Communications Technology
38 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering
（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->ONU-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。
4 系统的实现
4.1 故障研判的实现
故障研判需要对告警进行溯源，溯源前需要进行研判条件配置。对网络中各个层级进行配置，当满足配置时，告警向上层溯源，最终到告警研判结论。研判条件配置的实现如图6所示。
图中配置了一个重大研判告警模板，在10分钟时间内，当含有告警的OLT 数量到达门限值3，则触发智能研判分析逻辑。
系统根据研判条件配置，对系统告警进行分析研判，最后输出研判结论汇总如图7所示。图中每一条记录对应一个智能研判实例，包含预警时间、预警级别、预警对象和智能研判结论等信息。双击其中某条记录，会弹出信息对
话框，提供智能研判的详细信息，如图8所示。4.2 故障拓扑呈现的实现
在智能研判结果汇总页面中，选中某条研判记录，点击“拓扑呈现”按钮后，系统根据拓扑呈现算法，展示出网络拓扑图，如图9所示。图中，黄节点为研判得出的故障节点，鼠标移到故障节点位置，页面会以提示框的形式显示其节点信息以及故障信息。用户双击该节点，可以查看到其下带的所有节点信息，如图10所示。
5 结束语
本文介绍了EPON 故障智能研判系统的总体设计，并重点讲述了其关键模块设计和实现。该系统通过研判条件配置，进行告警自关联定位，压缩超量事件，精准定位故障根因，同时提供故障相关节点的拓扑呈现，实现故障的快速调度和解决。目前系统已在东莞市家庭
宽带EPON 网络中试运行，结果显示平均网络故障解决时间降低了67%，下一步计划向集团专线等网络进行推广。
参考文献
[1]陈珂馨.基于EPON 的光纤通信接入网研
究与设计[J].中国新通信,2018(01):33-33.
[2]王宁.EPON 配电通信网故障定位与排查
[J].设备管理与维修,2019(01):164-165.[3]孙艳秋.基于EPON 网络架构的光接入
网技术演进探讨[J].数字技术与应用,2018,36(02):36-38.
[4]肖坚红，陈驰.EPON 网络拓扑管理系统
[J].计算机系统应用,2017,26(03):44-50.
[5]赵冬梅，夏春梅.基于广度优先搜索的虚
拟网络映射算法分析[J].电脑编程技巧与维护,2017(22):28-30.
作者简介
罗鹏飞（1982-），男，广东省梅州市人。硕士研究生。工程师。现为中国移动广东东莞分公司部门总经理、工程师。主要研究方向为移动通信网络质量端到端运维管理工作。庾锡昌（1982-），男，广东省东莞市人。硕士研究生。工程师。现为中国移动广东东莞分公司中级主管、工程师。主要研究方向为移动通信网络质量端到端运维管理工作。
作者单位
中国移动通信集团广东有限公司东莞分公司
广东省东莞市 523000
图9：故障拓扑图
图10：下带节点信息
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议