擴展OAM實現EPOC統一網管的方法研究

郝愿愿，武樹斌

（武漢郵電科學研究院 武漢烽火網絡有限責任公司，湖北 武漢 430074）

擴展OAM實現EPOC統一網管的方法研究

郝愿愿，武樹斌

（武漢郵電科學研究院 武漢烽火網絡有限責任公司，湖北 武漢 430074）

EPOC是一種基于EPON+EoC技術方案發展而來的、端到端的下一代同軸接入標準。簡要介紹了EPOC的基本概念，目前對其技術標準討論所處的階段，提出了基于EPOC的MAC層協議模型。相對于EPON+EoC的雙系統管理模式，EPOC實現的是端到端的（從OLT到CNU）統一管理模式，在同一個DBA、OAM和QoS域中為使用者提供更好的服務。作為統一網管的基礎——OAM，提出了完整的基于EPOC的統一網管解決方案。

EPOC；MAC層協議模型；統一網管；OAM

【本文獻信息】郝愿愿，武樹斌.擴展OAM實現EPOC統一網管的方法研究[J].電視技術，2013，37（14）.

中國有線運營商在接入網建設和改造過程中創造了EPON+EoC模式，其目前已經成為我國雙向改造的主流方案之一。EPON+EoC架構由于簡單、價廉，不僅在中國得到普遍推廣，還引起了國際同行的關注。但EPON+EoC不是端到端的解決方案，長期以來EoC技術在行業內沒有形成統一標準，主要有HPNA，Homeplug BPL，Homeplug AV，MOCA等。

在這種背景下，提出了EPOC標準方案，由于其端到端的管理、控制和調度，以及簡單、通用、符合端到端的IP以太網發展方向，一經提出就引起國內外的廣泛關注和贊同。但是目前對于EPOC標準還集中在物理層的討論階段，沒有形成統一的MAC層標準。在國內的雙向網改造中，仍然使用的是EPON+EoC雙系統的模式，以及雙網管的管理形式，在實際運營維護過程中帶來了極大的不便。因此對于EPOC MAC層協議模型的研究，以及統一網管的設計與實現顯得尤為重要。

1 同軸接入技術

1.1EPON+EoC

EPON+EoC技術是在現有HFC網絡基礎上構建的適用于廣電網絡系統的數字寬帶用戶接入網絡，它在不影響現有CATV正常工作的前提下，以先進的調制解調技術，將以太網信號合成在同軸電纜中與原有的CATV信號一起傳輸，用于承載基于IP的數據、語音和視頻等業務。它以較少的改造成本和工程量將原來單項的CATV網絡改造成為一個雙向的、能夠承載多種業務的雙向寬帶網絡平臺，并且充分利用EPON高帶寬、易維護的特點，具有良好的適應性和靈活的組網方案[1]，如圖1所示。

1.2EPOC

EPOC標準方案是在EPON+EoC的基礎上發展而來的基于同軸的下一代高速以太網接入技術，在物理層實現了光纖到同軸的介質轉換，在MAC層上沿用了EPON系統的管理機制[2-3]。它的提出使EPON系統和EoC系統實現了最大的融合，充分利用了EPON成熟的技術特點，使EoC技術成為真正意義上的端到端技術方案，如圖2所示。

2 EPOC MAC層協議模型

此EPOC MAC層協議模型最大程度上重用了EPON所有的管理機制，在低成本的EPON MAC層基礎上進行了OAM層的改進，如圖3所示。從而使得OAM幀能夠通過CMC到達CNU端[3]。

各層次功能描述如下：

1）媒質接入控制（Media Access Control，MAC）子層中，由于EPOC系統在上行方向共享傳輸媒質，不同的CNU發送的信息在CMC和OLT處可能發生沖突，所以必須進行媒質接入控制。將上層通信發送的數據封裝到以太網的幀結構中，并決定數據的安排、發送和接收方式。

2）MAC控制子層實現OLT對于CMC，以及CMC對于CNU的點對多點接入控制。

3）OAM適配子層主要在CMC側完成不同管理對象（CMC和CNU）的OAMPDU解析，以及完成FOAM的發現流程（與EPON系統OAM發現流程相同，由狀態機控制）。

4）OAM子層通過對OAM幀的擴展，實現對于多種OAM的支持，提供一套網絡健壯性檢測和鏈路錯誤定位，以及出錯狀況分析和配置的方法。

5）LLC子層提供可靠性保障和控制。

3OAM

3.1 擴展OAM

OAM機制是實現端到端統一網管的基礎，在EPON側設備的運營、維護和管理是通過交換OAM協議數據單元（OAMPDU）來完成的，對于整個系統來說，必須有足夠的 OAMPDU分類，使OAM管理域延伸到CNU終端，從而支撐端到端的配置與管理。OAMPDU幀格式如圖4所示[4]。

對幀中各個字段的定義如下：

1）目的地址（DA），OAMPDU中的DA是Slow Protocols Multicast地址。

2）源地址（SA），OAMPDU中的SA是獨立的MAC地址，該地址與發送OAMPDU的端口相關聯。

3）Length Type，OAMPDU采用TYPE編碼，并且承載Slow Protocols Type域值（0x8809）。

4）Subtype，Subtype域標識封裝的特定的Slow Protocol，OAMPDU Subtype域值為0x03。

5）Flags，Flags域包含狀態比特。

6）Code，Code域標識特定的OAMPDU類型，詳細定義如表1所示。

表1 Code域標識

7）Data/Pad，這個字段用于OAMPDU的有效載荷，包含載荷（payload）以及填充域（padding），當不使用這些字節時，在發送時填充為0，并在接收時忽略。

8）FCS域為幀校驗序列，一般由下層MAC產生。

為了滿足端到端的配置與管理，在不改變現有設備對于私有OAM（POAM）、CTC擴展的OAM（CTC OAM）的支持的前提下，增加了廠商自定義OAM（FOMA），以全面實現對不同方案CMC和CNU設備進行遠程管理。三種方式的OAM幀封裝格式均符合IEEE802.3—2005 Clause57.4.3.6中關于OAM 擴展的規定，采用 Organization Specific Extension 機制以實現 IEEE802.3—2005所未規定的擴展的ONU遠程操作、維護和管理（OAM）所必須的功能，以及對終端CNU的遠程管理和配置。

Organization Specific OAMPDU包含一個3 byte的OUI字段，OUI后是1 byte的擴展操作碼（Ext OP code），用于表示擴展的操作類型。Ext OP code后是其具體的操作內容，如圖5所示。

3種類型OAM的OUI字段分別為：POAM（0x000DB6）、CTC OAM（0x111111）、FOAM（0x000AC2）。

3.2 擴展功能

OAM作為EPON系統中健全的操作、維護和管理模塊，主要為用戶提供以下功能：遠端故障顯示（通告本端、本地設備的接收回路有故障）、遠端回環測試（提供數據鏈路層幀方式的回環測試）、鏈路監測（提供帶有診斷信息的事件通告的能力）、CMC業務配置與管理（提供業務配置、性能統計、告警通告和CMC設備升級能力）等。

通過擴展自定義OAM（FOAM），將OAM域擴展到了終端設備（CNU）。實現了對于CNU的接入控制（提供CNU設備EPOC系統接入控制能力）、CNU業務配置（提供對于CNU業務配置能力）、EPOC系統管理（提供系統告警通告、性能統計、鏈路監控、設備升級能力）等功能。

4 統一網管設計與實現

4.1 功能模塊及流程

根據以上MAC層協議模型，現階段對于MAC子層、MAC控制子層和LLC子層的實現，可以通過相關的協議芯片來實現。因此對于最終實現端到端的配置與管理，關注點主要集中在CMC側OAM子層和OAM適配子層的實現。統一網管功能模塊及流程如圖6所示。

1）配置管理模塊：響應來自網管和OLT的配置管理請求。

2）OAM解析模塊：接收來自OLT的OAM幀，并進行對象解析（CMC和CNU），如果配置管理對象是CMC，則直接由配置管理模塊響應；如果配置管理對象是CNU，則交由協議轉換模塊，再將配置管理請求發送到CNU，由CNU進行配置管理響應。

3）協議轉換模塊（可選）：介于EPON系統和EoC系統之間，實現兩個系統之間的OAM協議轉換，使得配置管理信息能夠到達CNU并正確解析，從而實現端到端的管理配置。

4.2 統一網管實現

基于以上的分析結果，在現有成熟的EPON系統網管的基礎上添加EPOC管理模塊、擴充EPOC MIB庫，添加OLT側的OAM解析模塊軟件，添加CMC側的OAM解析模塊軟件和協議轉換模塊軟件。OLT側軟件處理流程如圖7所示。

在OLT設備完成標準OAM和擴展OAM注冊發現后，OAM解析函數接收來自Agent的配置信息。根據操作屬性構建標準OAM幀和擴展OAM幀，發送到CMC側。CMC側軟件處理流程如圖8所示。

在CMC設備接收到OAM幀后，通過OAM解析函數判斷OAM幀的類型（標準OAM或擴展OAM），對于標準OAM交由標準OAM處理函數進行處理，而對于擴展OAM則交由OAM協議轉換函數進行協議的轉換處理。統一網管系統拓撲結構如圖9所示。

以下列舉了基于以上軟件實現的統一網管系統功能界面。

1）統一網管拓撲自動發現，如圖10所示。

2）CNU配置信息，如圖11所示。

5 結束語

隨著EPOC標準化的深入，實現端到端的統一網管是標準化進程中一個重要的主題。本文提出的基于EPOC思想指導、融合EPON MAC層次模型的EPOC MAC層協議模型，在一定程度上豐富了EPOC MAC層標準的研究。基于OAM層改進的統一網管實現，為實際應用提供了可行的解決方案。

：

[1] 閻德升，邊恩炯，王旭等.EPON-新一代寬帶光接入技術與應用[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2] 李遠東.下一代廣電寬帶接入網技術－EPoC[J].電視技術，2012，36（4）：32-36.

[3] LAUBACH M.Introduction to IEEE P802.3bn EPON protocol over coax（EPoC）[EB/OL].[2012-10-13].http://wenku.baidu.com/view/06510f25e2bd960590c677c0.html.

[4] PARK Y，LIM C.ONU power equalization of ethernet PON systems[J].IEEE Photonics Technology Letters，2004，16（8）：1724-1726.

Research of EPOC Unified Management Used Extended OAM

HAO Yuanyuan,WU Shubin

（Wuhan Fiberhome Network Co.，Ltd.，Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications，Wuhan 430074，China）

EPOC is a technical scheme developed from EPON+EoC that is the next generation coaxial access standard from end to end.Basic concept of EPOC is briefly introduced,and a new MAC protocol model based on EPOC is proposed in this article.Be relative to dual system management of EPON+EoC,it is an end to end unified management model achieved by EPOC with the same domain of DBA,OAM and QoS.It provides a better server for the user.As the basic of unified management:OAM,a complete solution of unified management is put forward.

EPOC;MAC protocol model;unified management;OAM

TN915.6

A

郝愿愿（1987—），軟件工程師，主研數字通信；

武樹斌（1977—），高級工程師，主研融合網絡接入技術。

責任編輯：李 薇

2012-10-15