基于SNMP协议的ROADM设备网管代理软件实现研究

邓云波 潘玉燕 刘明武 黄照祥 李玲
（北京邮电大学光通信与光波技术教育部重点实验室北京 100876）

摘要：介绍了一种基于SNMP协议的ROADM设备代理实现方案。该方案全面考虑ROADM设备应实现的功能，同时考虑到ROADM设备单盘处理能力的增强，对网管代理软件的具体实现进行优化，使ROADM设备以更优的性能工作。
关键词  ROADM  SNMP 网管管理 Agent

1 引言 
近几年，IP、数据、视频等业务的广泛开展迅速消耗了光纤带宽，已配波长逐渐被占用，业务的发展呈现出动态特征。WDM系统在扩大其规模的同时，必然向新一代WDM系统ULH+ROADM转化。ROADM(可重构光分插复用器)以其方便的配置、可改变的波长资源分配，可以满足动态的业务需要，并可以根据需要设置中间上下节点的波长数量和具体波长值，可以避免波长阻塞和构建端到端的虚波长通道[1]。

ROADM是ASON的关键节点。在城域网建设时，选用ROADM设备，不但可以降低运营费用，保证业务灵活开展，保证所需带宽，提供透明、高效的传输和交换；还能实现灵活的组网，以利于ASON的流量控制；并为向下一代网络平滑过渡做好准备。ROADM的实现主要有两种思路，广播/选择式和解复用/交叉/复用式。广播/选择式ROADM设备由可调谐滤波器及波长阻塞器等器件构成。解复用/交叉/复用式ROADM设备通常采用波分复用/解复用器，再加上可控光开关构成[2]。

随着硬件芯片及处理器的快速发展，ROADM设备单盘已经能进行更多的处理。因此可以将具体的任务处理放在单盘上进行，而不用Agent实现。下面介绍一种ROADM设备网管代理的设计实现方案。这种方案对ROADM设备的性能、告警、配置及专有命令等不进行特殊处理，简化在命令处理模块和响应帧处理模块中实现。这样可以使Agent的设计更加简洁，把重点放在设备的实时性管理和多任务的协调运行上，从而使ROADM设备能实时响应网管需求并能及时上报网元信息，以更优的性能工作。

2 SNMP协议
以SNMP协议为基础的简单网络管理框架，由于Internet的普及而得到迅速推广，成为目前的重要网络管理技术之一。SNMP处于不断发展的进程中，目前有SNMPv1/v2/v3三个主要版本；此外，远程网络监控（RMON）的出现使SNMP向分布式管理迈进了一大步。

SNMP的网络管理模型包括四个关键部分：管理者（Manager）、代理（Agent）、管理信息库（MIB）和网络管理协议（SNMP），如图1。Manager运行SNMP客户端（Client）程序和网管应用软件，负责将网管命令下发给Agent，从MIB中提取管理信息和接受来自于Agent的异常事件上报。Agent运行SNMP服务器端（Server）程序和MIB操作处理程序，负责接收网管命令并对MIB执行相关操作，上报异常事件。 MIB：保存和组织从被管网络资源中抽象出的管理信息。SNMP：Manager和Agent之间交换管理信息的通信规则，一般是基于TCP/IP实现的。

3软件设计与实现
3.1 ROADM设备的网络管理
基于SNMP协议的ROADM设备的网络管理模型如图2所示。图中网管代理（Agent）作为ROADM设备和管理站之间的桥梁，是运行在被管理设备（ROADM）中的软件,执行管理进程的管理操作,直接操作本地的管理信息库[3]。ROADM设备Agent具有响应管理站命令、采集ROADM设备信息、配置ROADM设备、将ROADM设备信息及命令执行结果发送给管理站、发送TRAP给管理站、保存配置信息等功能。

ROADM设备Agent选择MPC860作为运行软件的硬件平台，操作系统选用VxWorks嵌入式实时多任务操作系统；MPC860与设备各单盘的通信通过MPC860的SPI口来实现。这样能实现对设备的实时监控，获得良好的管理性能。

3.2 MIB设计与实现
按SNMP协议规定[4]，所有的被管对象都被排列在一个树型结构之中，处于叶子位置上的对象是实际的被管对象，每个实际的被管对象表示某些被管资源、活动或相关信息。树型结构本身定义一个将对象组织到逻辑上相关的集合之中的方法。

ROADM设备Agent管理ROADM设备的系统信息（设备名称、设备类型、设备制造厂商、设备地址），设备运行状态（告警或正常），槽位信息（槽位类型、槽位板卡在位信息），单盘基本信息（硬件版本、软件版本、制造商信息），单盘运行状态（告警或正常），单盘温度，端口基本信息和端口运行状态。ROADM的MIB如图3所示。

 3.3 软件设计（模块划分）
依照ROADM设备Agent需实现的功能，将Agent软件划分为下面几个模块，每个模块实现特定的功能，相互之间通过函数接口联系。ROADM设备Agent软件模块框图如图4所示。

 
 3.4 各模块具体实现
上层通信模块：该模块建立socket连接，帧听网管请求。从接收到的UDP包中解析出信息来源（网管IP地址）。并将UDP中的数据块头指针传递给命令解析模块。响应信息封装模块可调用本模块函数来发送Trap或响应信息给网管。在嵌入式系统中，一般将161端口作为接收管理站请求和向管理站发送响应信息的端口，而把162端口用来向管理站发送Trap。

命令解析模块：本模块对接收到的UDP包的数据块进行解析，取出共同体字段信息进行验证，以确保是合法的操作；最后将解析出来的操作对象及操作参数传递给命令处理模块，由命令处理模块进行对设备的操作。

命令处理模块：本模块实现管理站向ROADM设备发送的读、写命令的分析与传送。其流程见图5。首先接收命令解析模块传递过来的操作对象和操作参数。然后对操作对象进行分析，通过OID找到对应的设备属性（Equipment属性、Slot属性、Card属性或是Port属性）。按照硬件层协议将设备属性及属性值转换成设备硬件可识别的十六进制数，封装成数据帧，传递给下层通信模块。

 响应帧处理模块：本模块处理从下层通信模块发来的上报信息和响应帧，解析出相应的被管对象属性（OID）和被管对象属性值，传递给响应信息封装模块，并通过接口函数更新数据库。在有告警及重要信息时发送Trap给Manager。其流程见图6

响应信息封装模块：本模块将接收到的被管对象属性（OID）及其属性值绑定在一起，封装成相应PDU（协议数据单元）包，再加上共同体名和版本号，传递给上层通信模块。

配置模块：网管下达Set命令时，如响应帧返回Set成功消息，则通知配置模块将新的配置数据存储在数据库里。系统重新上电时，该模块从数据库读出最后一次的配置数据，通过命令处理模块对设备进行配置。

下层通信模块：该模块建立两消息队列，一个用于向ROADM设备发送数据，另一个从ROADM设备接收响应帧。实现交互信息透明传输，完成Agent软件与ROADM设备之间的通信。

4 结束语
ROADM在本地/城域网络中的应用，引起各设备制造商和运营商的热切关注。尤其国外的运营商对ROADM投以极高的热忱，均有想用ROADM升级自己的基础网络的想法，并准备在未来部署ROADM技术。

本论文介绍了一种基于SNMP协议的ROADM网管代理软件设计和实现方案，该方案简化Agent的设计和实现，使得Agent把更多的资源放在设备的实时性管理和多任务的协调运行上。这种方案也可以用于其他设备。

参考文献
1张成良.决定未来光网络走向的关键.人民邮电报，2005年2月21日
2 吴健学 李文耀 编著.自动交换光网络.北京:北京邮电大学出版社，2003，P84
3黄国言.WEB方式下基于SNMP的网络管理软件的设计和实现.计算机应用与软件，2003年，第9期
4 郭军 编著.网络管理.北京:北京邮电大学出版社,2001，P102

作者简介：
邓云波 女，1978年生，在读硕士
研究方向：宽带光网络
联系方式：北京邮电大学光通信与光波技术教育部重点实验室（教三楼707）   100876