EPON故障智能研判系統的設計與實現

羅鵬飛　庾錫昌

摘要：為解決EPON網絡現有故障管控系統中無法自動溯源等問題，設計并實現了故障智能研判系統。根據可定制的研判條件配置和智能研判算法，系統自動溯源定位故障位置。利用廣度優化算法，提供故障節點的網絡拓撲呈現，實現故障的快速調度和解決。系統試運行結果顯示平均網絡故障解決時間降低了67%。

[關鍵詞]以太網無源光網絡智能研判廣度優化拓撲呈現

1引言

EPON（EthernetPassiveOpticalNetwork，以太網無源光網絡）經過多年的發展，已演化為成熟的接入網技術。它因成本低、帶寬高，而受各運營商青睞。但由于規模龐大、功能復雜，它也為網絡運營維護帶來了新挑戰。

現有的網絡故障管控只能定位到發出告警的設備，存在設備本身正常，告警是上級設備故障導致的情況，即故障管控無法準確定位故障設備。另外，由于EPON網絡特點，經常會出現批量設備故障情況，例如OLT（OpticalLineTermination）端口故障會引發下帶的所有ONU（OpticalNetworkUnit）的超量告警。由于缺乏警告關聯和溯源分析軟件，網絡維護人員需要花費大量的時間分析和解決網絡故障。

為縮短故障處理時間，提高故障處理的效率，急需開發一個系統，對告警進行自關聯定位，壓縮超量事件，精準定位故障根因。本文開發的智能研判系統通過網絡資源關聯關系，并根據研判配置，逐級分析，對告警進行溯源，最終準確定位故障設備。同時使用廣度優先算法，生成故障網絡拓撲圖。該系統能有效減少網絡維護人員工作量，提升工作效率和用戶滿意度。

2系統總體設計

系統采用B/S（瀏覽器/服務器）模式，其模塊設計如圖1所示。服務器端包括數據庫、數據同步模塊、智能研判模塊和通知模塊。其中，數據庫存儲EPON網絡節點所有告警數據，它通過數據同步模塊與外部數據源進行實時同步。智能研判模塊提供告警研判算法，根據設定的研判條件，對故障事件進行關聯運算并給出故障根本原因。通知模塊提供短信和郵件接口，用于將研判結論及相關信息發送到網絡管理員;瀏覽器端包括告警呈現、研判條件配置、研判結論呈現和網絡拓撲呈現。其中，告警呈現模塊提供告警過濾和顯示功能。研判條件配置模塊為智能研判模塊提供研判輸入條件，方便管理員根據不同情況設置相應的研判邏輯。研判結論呈現模塊負責匯總研判結論以及展現與研判結論相關的詳細信息。網絡拓撲呈現模塊提供故障節點網絡拓撲的展現，方便管理員快速調度和解決故障。

3關鍵模塊的詳細設計

3.1智能研判算法的設計

智能研判為本系統重點功能模塊，它根據故障研判的條件配置，逐級分析，對告警進行溯源，最終準確定位故障設備。智能研判算法如"F：

（1）假設網絡結構共有三級，包括

ONU、OLT、BNG（BroadbandNetworkGateway），在拓撲溯源研判條件配置中，同一個OLT下出現超過4個ONU告警則認為該OLT設備故障，同一個BNG下出現超過3個OLT告警則認為該BNG設備故障，圖2為智能研判示例，其中紅色框為具有重大告警狀態的設備，如編號為D的OLT;綠色框為正常設備。

（2）第一次溯源：圖2中A下掛ONU故障數為3，認為設備正常;B下掛ONU故障數為4，C下掛ONU故障數為5，E中下掛ONU故障為4，則認為B、C、E設備故障。故第一次溯源結果如圖3所示，橙色實心框B、C、E為第一次溯源結果。

（3）第二次溯源：圖3中BNG1下掛OLT故障數為3，滿足了門限3，故認為BNG1設備故障;BNG2下掛OLT故障數僅為1，故認為BNG2正常;第二次溯源結果如圖4，橙色實心框BNG1為第二次溯源結果。

（4）經過兩輪溯源得到研判結論如下：1.A1、A2、A3研判結論為：自身故障;2.B1、B2、B3、B4研判結論為：由BNG1設備故障引起;

3.C1、C2、C3、C4、C5研判結論為：由BNG1設備故障引起;

4.D1、D2研判結論為：自身故障;

5.E1、E2、E3、E4研判結論為：由E設備故障引起：

6.D研判結論為：BNG1設備故障引起;

3.2故障網絡拓撲呈現的設計

EPON網絡主要由三部分組成，OLT、ODN（OpticalDistributionNetwork）和ONU，如圖5所示。其中OLT位于局端，向上連接BNG、BRAS（BroadbandRemoteAccessServer）等設備;ONU位于用戶端，ODN則由無源分光器組成。本系統需要將EPON中的故障節點直觀地呈現在網絡拓撲中，方便系統維護人員進行故障調度。

由圖5可見，EPON網絡是個典型的樹形網絡結構。對于樹形網絡結構，其拓撲呈現宜采用廣度優化算法實現。廣度優先算法的過程就是從頂點出發，由近到遠，依次向下遍歷每層與頂點有相通路徑的鄰接點，層層堵截，從而計算出網絡中的所有節點。其搜索算法在圖2中具體應用如下：

（1）訪問頂點BNG-1;

（2）訪問BNG-1的所有未被訪問的鄰接點OLT-1，OLT-2;

（3）依次從這些鄰接點出發，訪問所有它們下帶的鄰接點;以此類推，直到圖中所有訪問過的頂點的鄰接點都被訪問。

最終遍歷次序為：BNG-1->OLT-1->OLT-2->0NU-1->ONU-2->ONU-3->ONU-4->ONU-5->ONU-6。

由于廣度優先算法按層搜索，逐層向下遞進，不存在返回重找路徑和回路搜索問題。因此對于每一層而言，所有可能路徑均被本層頂點遍歷且只搜索一次，對比于其它需要重復搜索的算法，其搜索效率具有很大優勢。