HFC网管系统中前端控制器MAC层协议的研究
HFC网管系统中前端控制器MAC层协议的研究[20200406124752]
摘 要
本论文对HFC网管系统中前端控制器的MAC层协议进行研究，文中详细介绍了系统的设计思想、总体结构以及具体模块设计与运行。从功能实现角度出发可以将将MAC层协议分为两类。第一类为接收和发送数据帧，包括帧处理、寻址和错误检测。第二类为媒体访问管理，包括媒体分配和竞争化解。经过简单测试，测试结果验证了该前端控制器MAC层协议设计的有效性。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:HFC前端控制器SNMPMAC
目 录
1. 文献综述 1
1.1引言 1
1.2 国内外现状 1
1.3发展前景 3
2. 前端控制器MAC层协议的研究 5
2.1前端控制器工作原理 5
2.2课题基本内容 5
2.3前端控制器工作流程 7
2.4课题研究成果 8
3. MAC层协议各模块的设计与实现 9
3.1端控制器SNMP消息转发模块 9
3.2前端控制器NE设备管理模块 12
4. MAC层协议各模块程序测试 16
4.1前端控制器SNMP消息转发模块测试 16
4.1.1主要测试内容 16
4.1.2测试结果 16
4.2前端控制器NE设备管理模块测试 17
4.2.1主要测试内容 17
4.2.2测试结果 17
结语 19
参考文献 20
致谢 22
1. 文献综述
1.1引言
HFC作为接入系统具有非常优秀的性能，与此同时它也具有高效的信息转发能力。HFC把铜缆和光缆相互结合，同时汲取两种媒介所拥有的优良特性将之结合并发挥出优势来。HFC提供了一种新兴宽带模式，并且由于它所具备的一些优秀特性和更高的性价比而受到了更多人的需求与喜爱。HFC适用于模拟信号和数字信号传输，能够得到很广泛的应用。只要将HFC全方位的部署，运营商就可以很方便地使用它来满足逐渐增长的服务需求并且可以将它投入到新型服务当中。
随着对HFC网络的越加深入的研究，结合了视屏、音频、数据三种相互融合的业务，HFC网络必然会承载越来越多的业务。这些促使着HFC网络传输必须具备更高的可靠性，满足更高的要求。然而传输质量的好坏从一定意义上讲其管理系统的高效和稳定性起着决定性作用。事实证明建立一个高效率并且稳定的HFC网管系统显得非常重要，它能够让HFC网络在使用时拥有高效、可靠、安全的运用环境的同时减少运作和后期维护的成本。而对于一个HFC网络管理体系来说，它的核心是前端控制器。
MCA层数据的发送和接收是整个HFC网管系统中比较关键的一部分，它承担着保证应答器与管理计算机正常通信的功能。此系统可以通过国际和SCTE HMS所划定的两种通信模式来达成设计要求。向上向下分别提供以太网端口射频端口，使两种标准通信协议能够进行相互转换。
随着科学技术的进步，在HFC网管系统的智能化程度也越来越高，MAC层协议主要实现接收和发送数据帧及媒体访问管理的功能。如今国内虽然有HFC网络管理相关的案例，但是还有一些地方存在欠缺，这里我将引用一些前人所做的尝试并进行整理。
1.2 国内外现状
伴随着国内的信息化水平的逐渐提高，HFC网络也得到了快速的发展。基于HFC网的宽带特性，用其来完成综合信息传输已经受到越来越多人的喜爱并且受到了广泛的使用。因此为了使网络传输的可靠性获得更高的保障，HFC网络的可靠性必须达到通信行业的标准。以前，也有部分国外的厂商提供了少许网管系统，但是由于他们之间不能按照同一个标准使用，而且它的兼容性也比较差，不同厂商的设备又不能在同一个网络当中使用。因此创建一个统一的开放式的网络管理系统对于HFC网络来说是一种突破。
现今国内HFC网管设备的研发、制造与国外相比还很落后，有线电视网络基本上没有一个统一的开放式的网管系统，显然在技术研发水平上还不够成熟。部厂商虽然对外声称拥有网管，但那并非是一个真正意义上的商业网管系统。相对于国内来说虽然国外的网管系统在技术研发上占上风，但昂贵的价格和低效的售后服务使得其在国内也没有得到很广泛的应用。虽然一直以来很多营商都对网管系统有很大的需求量，但是由于网络技术、资金缺乏等很多因素的限制，使得商用HFC网络管理在国内市场上还很难得到广泛的应用。
随着更多人力的投入研究，促使了HFC网络得以完善，再加上国家政策上的支持，HFC网管系统被运用到各个有线电视运营商的计划当中。近年来HFC网管相关的国际标准陆陆续续的提出并得到认证，国家对于相关方面的的研发与制作也得到了了很大的进步，大部分HFC网管系统厂家都对此表示认可和支持。
2005年10月12日，国家颁布了《HFC网络设备管理系统规范》 ，2006年5月1日正式付诸实践。国标上对网络管理也作出了细致的定义。在研发能力的提高和国家政策的支持下，国内的双向HFC网络管理系统在市场上也获得了历史性的突破。
HFC的数据输送通常使用“副载波调制”，即将有线电视的频道作为带宽的划分单元，然后通过电视频道把调制的数据传送过去，现在国内通常使用PAL-D制式，一个频道有8MHz的带宽。全世界拥有超过九亿的有线电视使用者，自90年代初以来，我国的有线电视得到了迅速的发展，已可以跻身世界领先领域。随着现今网络技术的迅猛发展，用户对信息交换和网络传输都提出了更高的要求，将三网融为一体的希望也越加强烈。使用HFC网络结构，对于构建一个适用性更高的利用宽带传输的网络也因此逐渐被用户所需要。
2004年无锡路通公司对轮询模式的报警方式进行了研究。在这一模式下，应答器不会主动的发送报警，只有当前端控制在轮询的时候发现此应答器有报警才允许它发送报警。虽然使用这样的报警机制可能会稍微对实用性方面有一定的影响，但是以38400bps通信速率进行轮询，平均每一秒钟就可以轮询五六十个应答器设备。假设一个前端控制器有300个应答器需要管理，那么平均报警延时只有5秒。使用一台前端控制器管理一个分前端的管理方式，在实用性方面也能基本满足需求。
2005年，浙江大学的鲍一飞研究了上行信道的接入模式。在HFC网管系统中在前端控制器和应答器之间存在上行信道和下行信道。而每一个MAC域只存在一个下行信道和一个上行信道。为了可以让多个应答器使用同一个上行信道，可以采用立即接入、预约接入、同步接入三种接入模式。通常情况下采取多种模式相互结合的方法使频谱资源得到更高效的利用。立即接入方式适用于应答器信息注册，当应答器断电或者重启后任然可以正常注册。当传送数据量很大的信息的时候通常采用预约方式，因为在立即接入方式中可能会因为碰撞而导致有效时隙的浪费。
2007年凌云集团的王丰在有线电视网状态监测系统中提出了一种基于SNMP的HFC网络管理系统，提供基带数据传输通道，采用局域网或Gable Modem方式联接用户。该网管系统采用非拥塞式的轮询方式,可以减少多个代理因为传输通道的故障而形成无响应或者响应等待等问题,对减小网络负荷开销具有很灵验的效果； 具有很强的监管能力, 可对近万个光节点进行监管, 并且可以随时添加新的管理模块。
2008年汪冀业在嵌入式环境下，结合了之前一些他人的相关方面的研究与设计，以MAC协议数据结构为基础，设计出一种新型的有效的MAC数据接收算法。并且对MAC协议的服务域进行了更深入的研究，通过了反复的实验和数据记录，不断完善算法，最终实现了MAC协议在数据上对各个模块的支持。
2012年，由四川九州电子科技股份有限公司的林虎研究的MAC层数据的处理采用了数据库技术。数据库是系统中的基本信息配置中心。由于使用嵌入式操作系统的前端控制设备在断电或者复位以后信息不能保存，所以利用数据库技术储存一些重要信息就显得尤为重要了。同时也对前端控制器网络数据包的俘获技术进行了深入的探讨。网络数据包俘获技术是系统数据有效接收发送的基础。
摘 要
本论文对HFC网管系统中前端控制器的MAC层协议进行研究，文中详细介绍了系统的设计思想、总体结构以及具体模块设计与运行。从功能实现角度出发可以将将MAC层协议分为两类。第一类为接收和发送数据帧，包括帧处理、寻址和错误检测。第二类为媒体访问管理，包括媒体分配和竞争化解。经过简单测试，测试结果验证了该前端控制器MAC层协议设计的有效性。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:HFC前端控制器SNMPMAC
目 录
1. 文献综述 1
1.1引言 1
1.2 国内外现状 1
1.3发展前景 3
2. 前端控制器MAC层协议的研究 5
2.1前端控制器工作原理 5
2.2课题基本内容 5
2.3前端控制器工作流程 7
2.4课题研究成果 8
3. MAC层协议各模块的设计与实现 9
3.1端控制器SNMP消息转发模块 9
3.2前端控制器NE设备管理模块 12
4. MAC层协议各模块程序测试 16
4.1前端控制器SNMP消息转发模块测试 16
4.1.1主要测试内容 16
4.1.2测试结果 16
4.2前端控制器NE设备管理模块测试 17
4.2.1主要测试内容 17
4.2.2测试结果 17
结语 19
参考文献 20
致谢 22
1. 文献综述
1.1引言
HFC作为接入系统具有非常优秀的性能，与此同时它也具有高效的信息转发能力。HFC把铜缆和光缆相互结合，同时汲取两种媒介所拥有的优良特性将之结合并发挥出优势来。HFC提供了一种新兴宽带模式，并且由于它所具备的一些优秀特性和更高的性价比而受到了更多人的需求与喜爱。HFC适用于模拟信号和数字信号传输，能够得到很广泛的应用。只要将HFC全方位的部署，运营商就可以很方便地使用它来满足逐渐增长的服务需求并且可以将它投入到新型服务当中。
随着对HFC网络的越加深入的研究，结合了视屏、音频、数据三种相互融合的业务，HFC网络必然会承载越来越多的业务。这些促使着HFC网络传输必须具备更高的可靠性，满足更高的要求。然而传输质量的好坏从一定意义上讲其管理系统的高效和稳定性起着决定性作用。事实证明建立一个高效率并且稳定的HFC网管系统显得非常重要，它能够让HFC网络在使用时拥有高效、可靠、安全的运用环境的同时减少运作和后期维护的成本。而对于一个HFC网络管理体系来说，它的核心是前端控制器。
MCA层数据的发送和接收是整个HFC网管系统中比较关键的一部分，它承担着保证应答器与管理计算机正常通信的功能。此系统可以通过国际和SCTE HMS所划定的两种通信模式来达成设计要求。向上向下分别提供以太网端口射频端口，使两种标准通信协议能够进行相互转换。
随着科学技术的进步，在HFC网管系统的智能化程度也越来越高，MAC层协议主要实现接收和发送数据帧及媒体访问管理的功能。如今国内虽然有HFC网络管理相关的案例，但是还有一些地方存在欠缺，这里我将引用一些前人所做的尝试并进行整理。
1.2 国内外现状
伴随着国内的信息化水平的逐渐提高，HFC网络也得到了快速的发展。基于HFC网的宽带特性，用其来完成综合信息传输已经受到越来越多人的喜爱并且受到了广泛的使用。因此为了使网络传输的可靠性获得更高的保障，HFC网络的可靠性必须达到通信行业的标准。以前，也有部分国外的厂商提供了少许网管系统，但是由于他们之间不能按照同一个标准使用，而且它的兼容性也比较差，不同厂商的设备又不能在同一个网络当中使用。因此创建一个统一的开放式的网络管理系统对于HFC网络来说是一种突破。
现今国内HFC网管设备的研发、制造与国外相比还很落后，有线电视网络基本上没有一个统一的开放式的网管系统，显然在技术研发水平上还不够成熟。部厂商虽然对外声称拥有网管，但那并非是一个真正意义上的商业网管系统。相对于国内来说虽然国外的网管系统在技术研发上占上风，但昂贵的价格和低效的售后服务使得其在国内也没有得到很广泛的应用。虽然一直以来很多营商都对网管系统有很大的需求量，但是由于网络技术、资金缺乏等很多因素的限制，使得商用HFC网络管理在国内市场上还很难得到广泛的应用。
随着更多人力的投入研究，促使了HFC网络得以完善，再加上国家政策上的支持，HFC网管系统被运用到各个有线电视运营商的计划当中。近年来HFC网管相关的国际标准陆陆续续的提出并得到认证，国家对于相关方面的的研发与制作也得到了了很大的进步，大部分HFC网管系统厂家都对此表示认可和支持。
2005年10月12日，国家颁布了《HFC网络设备管理系统规范》 ，2006年5月1日正式付诸实践。国标上对网络管理也作出了细致的定义。在研发能力的提高和国家政策的支持下，国内的双向HFC网络管理系统在市场上也获得了历史性的突破。
HFC的数据输送通常使用“副载波调制”，即将有线电视的频道作为带宽的划分单元，然后通过电视频道把调制的数据传送过去，现在国内通常使用PAL-D制式，一个频道有8MHz的带宽。全世界拥有超过九亿的有线电视使用者，自90年代初以来，我国的有线电视得到了迅速的发展，已可以跻身世界领先领域。随着现今网络技术的迅猛发展，用户对信息交换和网络传输都提出了更高的要求，将三网融为一体的希望也越加强烈。使用HFC网络结构，对于构建一个适用性更高的利用宽带传输的网络也因此逐渐被用户所需要。
2004年无锡路通公司对轮询模式的报警方式进行了研究。在这一模式下，应答器不会主动的发送报警，只有当前端控制在轮询的时候发现此应答器有报警才允许它发送报警。虽然使用这样的报警机制可能会稍微对实用性方面有一定的影响，但是以38400bps通信速率进行轮询，平均每一秒钟就可以轮询五六十个应答器设备。假设一个前端控制器有300个应答器需要管理，那么平均报警延时只有5秒。使用一台前端控制器管理一个分前端的管理方式，在实用性方面也能基本满足需求。
2005年，浙江大学的鲍一飞研究了上行信道的接入模式。在HFC网管系统中在前端控制器和应答器之间存在上行信道和下行信道。而每一个MAC域只存在一个下行信道和一个上行信道。为了可以让多个应答器使用同一个上行信道，可以采用立即接入、预约接入、同步接入三种接入模式。通常情况下采取多种模式相互结合的方法使频谱资源得到更高效的利用。立即接入方式适用于应答器信息注册，当应答器断电或者重启后任然可以正常注册。当传送数据量很大的信息的时候通常采用预约方式，因为在立即接入方式中可能会因为碰撞而导致有效时隙的浪费。
2007年凌云集团的王丰在有线电视网状态监测系统中提出了一种基于SNMP的HFC网络管理系统，提供基带数据传输通道，采用局域网或Gable Modem方式联接用户。该网管系统采用非拥塞式的轮询方式,可以减少多个代理因为传输通道的故障而形成无响应或者响应等待等问题,对减小网络负荷开销具有很灵验的效果； 具有很强的监管能力, 可对近万个光节点进行监管, 并且可以随时添加新的管理模块。
2008年汪冀业在嵌入式环境下，结合了之前一些他人的相关方面的研究与设计，以MAC协议数据结构为基础，设计出一种新型的有效的MAC数据接收算法。并且对MAC协议的服务域进行了更深入的研究，通过了反复的实验和数据记录，不断完善算法，最终实现了MAC协议在数据上对各个模块的支持。
2012年，由四川九州电子科技股份有限公司的林虎研究的MAC层数据的处理采用了数据库技术。数据库是系统中的基本信息配置中心。由于使用嵌入式操作系统的前端控制设备在断电或者复位以后信息不能保存，所以利用数据库技术储存一些重要信息就显得尤为重要了。同时也对前端控制器网络数据包的俘获技术进行了深入的探讨。网络数据包俘获技术是系统数据有效接收发送的基础。
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