Aplicatie Web Pentru Monitorizarea Echipamentelor Intr O Retea de Tip Gnon
Cuprins
Abrevieri
Stadiul actual
Noțiuni indroductive
Servicii oferite prin intermediul rețelelor de date
Telefonia fixă, Voip
Date si internet
Rețea CaTV
Aplicații software existente
Fundamentare teoretică
Reteaua de tip PON
Fibra Optica
GPON – rețele optice passive
Echipamente
Traficul și managementul în rețeaua GPON
Formatul cadrelor pe Downstream în GPON
Formatul cadrelor pe Upstream în GPON
T-CONT (Transmission Container)
Protocolul SNMP
Implementarea soluției adoptate
Aplicație pentru monitorizarea echipamentelor ONT
Pregatirea sistemului de operare
Instalarea echipamentelor
Schema funcțională a aplicației
Căutarea echipamentelor în baza de date
Sistemul de identificare a elementelor in rețea
Sistemul de vizualizare a parametrilor ONT-urilor
Adăugarea echipamentelor în baza de date
Editarea echipamentelor existente în baza de date
Concluzii
Anexe
Secvență din codul pentru formularul de adăugare a echipamentelor
Secventă din codul pentru identificarea echipamentelor noi în rețea
Secventă din codul de preluare a datelor de pe ONT-uri
Bibliografie
Abrevieri
Stadiul actual
1.1 Noțiuni introductive
O rețea de calculatoare reprezintă mai multe computere legate între ele prin diferite modalități astfel încât oricare dintre ele poate accesa datele, programele, facilitățile sau resursele unui alt calculator în funcție de restricții sau accesul permis. Metodele de conectare sunt foarte diversificate și sunt în continuă dezvoltare, începând cu cablurile de cupru (UTP) și de fibră optică, până la legaturile fară fir cum ar fi conexiunile Wireless (Wi-Fi), WiMAX sau Bluetooth, prin raze infraroșu de exemplu IrDA sau prin intermediul sateliților de telecomunicații.
Rețelele moderne de telefonie, radio și televiziune mai întâi digitalizează informațiile (le transformă în date) iar apoi le transmit prin intermediul rețelelor de calculatoare sau internet deoarece acestea oferă mari avantaje fața de rețelele analogice tradiționale.
Astazi, pe glob există un singur Internet, care însă este uriaș; el oferă utilizatorilor săi o multitudine de informații și servicii precum E-mail, www, webhosting, FTP, SMTP, POP3 și multe altele.
În forma sa finală, TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet protocol), care este și acum baza Internetului face posibil ca modele diferite de computere, de exemplu IBM sau Apple, folosind sisteme diferite de operare, cum ar fi UNIX, Windows, MacOS etc. să se “înteleagă” unele cu altele. În acest fel, Internetul era și este cu adevarat o platformă – independentă.[1]
Lucrarea își propune să prezinte un ONT (Optical Network Terminal), interfața, programele si instrumentele ce permit utilizatorului să îl monitorizeze și să îl configureze. În această lucrare am încercat să conturez principalele aspecte ale tehnologiei PON (caracteristici, echipamente, protocoale, etc.), modul de instalare al unui ONT și configurarea OLT-ului. La final am prezentat structura și codul sursă al aplicației web dezvoltata pentru monitorizarea și configurarea ONT-urilor într-o rețea PON. Interfața aplicației a fost creată în mare parte în HTML și CSS iar codul sursă a fost realizat in PHP și Pearl.
Huawei este unul dintre cei mai mari producători de echipamente de rețeala nivel global, iar printre echipamentele de retele de fibra optica se numară și OLT AN6500T și ONT HG865 care sunt destinate companiilor de telecomunicații datorită flexibilitații lor și posibilitații de transimitere de date cu 1Gb/s. Aceste două echipamente vor fi in centrul proiectului. OLT AN6500T are 16 linecarduri cu cate 4 porturi de fibră optică pentru standardul SC, un linecard cu 2 porturi Ethernet pentru management, și încă un linecard cu 2 porturi de fibră optică pentru interconectarea cu echipamentele core. Folosind aceste tipuri de echipamente operatorul de servicii de telecomunicații poate oferi servicii de date (Internet), telefonie (VoIP), IPTV și televiziune cu costuri reduse și calitate superioară.
Lucrarea de față este structurată în patru capitole. În primul sunt prezentate cateva noțiuni introductive referitoare la rețelele de calculatoare, o introducere în telefonia VoIP (Voice over Internet Protocol), IPTV și noțiuni despre rețelele de calculatoare și transmisiile de date și chiar despre serviciul de televiziune digitală. În al doi-lea capitol se face o descriere aprofundată despre rețeaua PON (Passive Optical Network), a modului de funcționare și conectare, și o prezentare a cablurilor de fibră optică și a echipamentelor. Capitolul trei este destinat descrierii parții software a echipamentelor folosite și a protocoalelor folosite de către acestea si a soluției de implementare a aplicației propuse. Ultimul capitol este destinat descrierii posibilitatilor ulterioare de dezvoltare a aplicatiei si concluzii referitoare la stadiul actual al acesteia.
1.2 Servicii oferite prin intermediul rețelelor de date
Prin rețea de calculatoare se întelege un număr de echipamente de procesare a infornației conectate între ele și capabile să schimbe mesaje. Altfel spus rețeaua de calculatoare este un ansamblu de sisteme interconectate prin intermediul unor medii de comunicație, asigurându-se în acest fel utilizarea în comun de catre un număr
mare de utilizatori a tuturor resurselor fizice (hardware, periferice), logice (aplicații software) și informaționale (baze de date) de care dispune ansamblul de calculatoare conectate. Spunem că două sau mai multe calculatoare sunt interconectate dacă sunt capabile să schimbe informații între ele. Dacă acestea își pun la dispoziție reciproc resursele, proces numit partajare, atunci putem spune că acestea lucrează în rețea.[1]
Transmisia datelor se realizează prin medii de transmisie care pot fi:
Conductoare de cupru – pentru transmisia datelor sub formă de semnale electrice
Fibră optică – din fibre de sticlă sau materiale plastice – pentru a transporta datele sub forma de impulsuri luminoase
Medii de transmisie a datelor fără fir – transmit datele sub formă de unde radio sau raze laser – în cadrul conexiunilor fără fir (wireless)
Orice companie de telecomunicații distribuie mai multe servicii prin infrastructura proprie sau inchiriată. Majoritatea operatorilor distribuie serviciile de televiziune, internet si telefonie.
1.2.1 Telefonia fixă, VoIP si IPTV
Cu ceva timp in urma, stratul fizic intr-o retea PON era referit stric la stratul 1 din standardele de comunicatie, insa conform noilor modele OSI, nivelul de acces in retelele PON este constituit de stratul 2, care de obicei reprezinta VLAN-uri care sunt definite in standardul IEEE 802.1Q . Astfel, in momentul crearii arhitecturii unei retele GPON, trebuie luate in considerare toate cerintele hardware, software si de management, care ulterior vor permite impartirea traficului din retea in mai multe VLAN astfel incat sa respecte QoS (Quality of Service) pentru fiecare serviciu oferit.
VoIP (Voice over Internet Protocol), numită și Telefonie IP, este procesul de transmitere a conversațiilor vocale umane prin legături de date de tip IP sau prin rețele în care este folosit acest protocol. Telefonia VoIP se caracterizează prin conversia vocii în pachete de date ce se transmit prin rețele IP de la sursă la destinație, unde sunt puse din nou în ordinea initială și convertite înapoi în semnale acustice.
Cea mai cunoscută și mai mare rețea IP este Internetul, conectând milioane de utilizatori la nivel mondial. Alte rețele IP sunt cele interne companiilor, rețele private între utilizatori sau diferite instituții. Avantajul principal al VoIP este costul redus al apelului.[5]
In rețelele tradiționale de telefonie, un producator este selectat pentru a construi întreaga rețea de telefonie, oferind clientului de telefonie hardware special, aplicații soft, sisteme de operare proprii, instruite și dezvoltarea viitoare a serviciilor. Aceasta leaga clientul de telefonie de producator pentru o perioadă lungă de timp deoarece l-ar costa foarte mult pe acesta să înlocuiască echipamentele speciale sau sa lase o terța parte să implementeze servicii (echipamentele unui producător sunt „personalizate" și astfel trebuie mai mult timp pentru o terța parte să dezvolte servicii noi decat să dezvolte servicii și aplicații pentru echipamentele personale). Avantajul principal pentru un ofertant de servicii, care construiește o infrastructură de telefonie bazata pe IP, este posibilitatea de a folosi echipamente de la producători diferiți pentru a construi diferitele parți ale rețelei de telefonie, precum si facilitatea de înlocuire și adaugare de elemente în rețea. Standardele IP sunt mai deschise și mai flexibile decat standardele telefonice și permit ofertantului care are telefonie IP, ca parte a infrastructurii, să implementeze noi facilitați și noi servicii mai rapid.
Mai mult, VoIP face posibilă introducerea unor aplicații noi cum ar fi mesageria vocală, centre de comunicații bazate pe web și a unor capabilitați îmbunătățite de servire a clienților. Rețeaua de comunicații integrata devine de asemenea mai ușor de administrat și scalabilă, deoarece schimbările, mutările și adăugările la reteaua de telefonie IP sunt implementate ușor și rapid. Caracteristicile și funcțiile sunt programabile prin interfețe grafice standard pentru utilizatori, în timp ce PBX-urile tradiționale au adesea caracteristici, bazate pe tehnologii proprietare, care sunt dificil de programat și necesită contractare cu terți. În final, calitatea sunetului prin telefonia IP disponibilă astăzi s-a îmbunătățit dramatic în ultimii cațiva ani, facând din VoIP o tehnologie foarte performantă.[13]
Spre deosebire de telefonia tradițională care este limitată la utilizarea schemei de codec G.711, la recomandarea ITU (International Telecommunication Union), și de a transporta astfel voce la 64kb, rețelele de telefonie IP pot utiliza algoritmi de codare sofisticați care permit ca vocea sa fie transmisă la rate mai mici precum 32kb, 16kb, 8kb, etc.
Când se face proiectul unei rețele bazate pe telefonie IP, diferiți parametrii, alții decat cei de securitate și confidențialitate, trebuie luati în calcul. Acestia sunt:
Calitatea vocii – Fără o calitate corespunzatoare a vocii, soluțiile bazate pe telefonia IP nu
pot fi adoptate. Calitatea vocii în telefonia IP este în funcție de mai mulți factori precum întarzierea (delay), variația întarzierii (jitter), pierderea de pachete (packet lost) și altele. În rețelele de telefonie tradiționale aceste probleme sunt rezolvate de mult sau nu există deloc.
Disponibilitatea – Situată pe locul al doilea ca importanță în telefonia IP după calitatea vocii, disponibilitatea este un parametru obligatoriu. Ea trebuie menținută asemănător cu cea din rețelele de telefonie tradițională. De exemplu o rețea de telefonie tradițională are disponibilitatea 99,999%. Aceasta înseamnă o perioadă de nefuncționare de 5 minute pe an. Operatorii de telefonie care doresc să se bazeze pe tehnologia de telefonie IP trebuie să aibă serviciul disponibil exact cum este el azi în rețelele traditionale 99,999 % din timp.
Calitatea serviciilor, QoS (Quality of Service) – Combinație a mai multor parametrii, calitatea serviciilor este o grijă majoră pentru rețelele bazate pe telefonia IP. Cand un abonat dorește sa efectueze un apel, acesta trebuie să aibă rezervată o lărgime de bandă corespunzatoare. Dacă au loc transferuri mari de date în același timp, trebuie prioritizat traficul de voce fată de traficul de date pentru a evita întarzieri sau pierderi de pachete. Chiar dacă întreaga rețea este congestionată aceasta nu trebuie să afecteze traficul de voce. Pentru a prioritiza traficul și a rezerva lărgimea de bandă, rețelele bazate pe telefonia IP trebuie să utilizeze soluții bazate pe calitatea serviciilor QoS. Din nefericire nu toate soluțiile bazate pe telefonie IP pot menține o calitate a serviciilor (de exemplu telefonia pe Internet).
Extensibilitatea – O rețea bazată pe telefonia IP trebuie să se poată ex minute pe an. Operatorii de telefonie care doresc să se bazeze pe tehnologia de telefonie IP trebuie să aibă serviciul disponibil exact cum este el azi în rețelele traditionale 99,999 % din timp.
Calitatea serviciilor, QoS (Quality of Service) – Combinație a mai multor parametrii, calitatea serviciilor este o grijă majoră pentru rețelele bazate pe telefonia IP. Cand un abonat dorește sa efectueze un apel, acesta trebuie să aibă rezervată o lărgime de bandă corespunzatoare. Dacă au loc transferuri mari de date în același timp, trebuie prioritizat traficul de voce fată de traficul de date pentru a evita întarzieri sau pierderi de pachete. Chiar dacă întreaga rețea este congestionată aceasta nu trebuie să afecteze traficul de voce. Pentru a prioritiza traficul și a rezerva lărgimea de bandă, rețelele bazate pe telefonia IP trebuie să utilizeze soluții bazate pe calitatea serviciilor QoS. Din nefericire nu toate soluțiile bazate pe telefonie IP pot menține o calitate a serviciilor (de exemplu telefonia pe Internet).
Extensibilitatea – O rețea bazată pe telefonia IP trebuie să se poată extinde pentru a suporta sute de conexiuni/apeluri concurente pentru a pastra posibilitatea de crestere odată cu cererea.
IPTV este utilizat pentru a oferi servicii care depășesc caracteristicile și funcționalitatea servicilor traditionale de CATV sau transmiterea directă prin sateliți geostaționari. Furnizorii de servicii doresc să livreze pe o singură rețea cat mai multe servicii și adesea tehnologia IP intruneste cele mai exigente conditii pentru ca se pot furniza în plus la IPTV si VoIP și o bandă de acces web – toate pe singură platformă.
IPTV utilizează tehnici de flux video pentru a furniza programe de televiziune programate sau video la cerere (VOD). Spre deosebire de transmisia pe cale aeriană sau prin cablu către un televizor, IPTV folosește protocolul IP ca mijloc de transport și are nevoie de IP TV set-top box pentru a decoda imaginile în timp real. Când un utilizator schimbă canalul sau selectează un program, un nou flux de conținut este transmis de la serverul operatorului direct către set-top box-ul utilizatorului. IPTV folosește în primul rând transmiterea simultană pe baza protocolului de management al grupului de internet (IGMP) versiunea 2 pentru transmisii TV în direct și protocolul de streaming în timp real pentru serviciile la cerere.
Calitatea audio-video a serviciilor IPTV este dependentă de viteza de transfer a datelor, un program cu sunet de înaltă definiție și sunet Dolby Digital neputând fi accesat, spre exemplu, printr-o conexiune prin telefonul fix, ci printr-o conexiune prin fibră optică sau alte tehnologii broadband[1].
IPTV nu este doar un mod diferit de a oferi servicii de televiziune, dar are si potential de a dezvolta o serie intreaga de alte servicii, cum ar fi:
Streaming HD simultan
Interfete de interactiune bazate pe mouse
Reclame personalizate
Stiri, prognoze meteo personalizate in functie de locatie
Ghiduri multimedia interactive
Setarea unghiului de vizionare a camerelor video de la competitiile sportive
Date si internet
Termenul Ethernet se referă la un set de protocoale care împreună definesc nivelul legătură de date și fizic din modelul OSI (Open System Interconnection). Diferite standarde definesc viteza de transfer a informației (10Mb/s, 100Mb/s sau 1 Gb/s) sau tipul de cablu utilizat pentru transferul informației (UTP – unshielded twisted-pair, coaxial, fibra optică). Conectivitatea este asigurată de echipamente de retea (hub-uri, switch-uri, rutere, puncte de acces wireless).
În timpul transmisiei de la un calculator sursă la un calculator destinație, datele suferă o serie de modificări. Înainte de a fi transmise în retea, datele sunt transformate în flux de caractere alfanumerice, apoi sunt împarțite în segmente, care sunt mai ușor de manevrat și permit mai multor utilizatori să transmită simultan date în rețea. Fiecărui segment i se atasează apoi un antet (header), care conține o serie de informații suplimentare cum ar fi: un semnal de atenționare, care indică faptul că se transmite un pachet de date; adresă IP a calculatorului – sursă; adresa IP a calculatorului – destinație; informații de ceas pentru sincronizarea transmisiei și un postambul care este de obicei o componentă de verificare a erorilor (CRC). Segmentul, astfel modificat se numește pachet, pachet IP sau datagramă. Fiecărui pachet i se atasează apoi un al doilea antet care conține adresele MAC ale calculatorului – sursă, respectiv ale calculatorului-destinație. Pachetul se transformă astfel în cadru (frame).
Fig. 3. Structura generală a unui cadru
Cadrele circulă prin mediul de transmisie sub formă de șiruri de biți. Există mai multe tipuri de cadre, în funcție de standardele folosite la descrierea lor (cadru Ethernet, cadru FDDI, etc.). Odată ajunse la calculatorul – destinație, șirurile de biți suferă procesul invers de transformare. Li se detasează antetele, segmentele sunt apoi reasamblate, li se verifică integritatea și numărul, apoi sunt aduse la o formă care poate fi citită de utilizator.
Procesul de împachetare a datelor se numeste încapsulare, iar procesul invers, de detașare a informațiilor suplimentare se numește decapsulare. Trebuie menționat că în timpul încapsularii, datele propriu-zise ramân intacte.
Sunt definite două tehnologii de transmisie a datelor:
Transmisia prin difuzare utilizează de cele mai multe ori un singur canal de comunicație care este partajat de toate stațiile din rețea. Orice stație poate trimite pachete, care sunt primite de toate celelalte stații, operațiunea numindu-se difuzare. Stațiile prelucrează numai pachetele care le sunt adresate și le ignoră pe toate celelalte. În unele rețele cu difuzare este posibilă transmisia simultană de pachete catre mai multe stații conectate la rețea, operațiune ce poartă numele de trimitere multiplă. Aceasta tehnică se utilizează cu precadere în rețelele de mici dimensiuni, localizate în aceeași arie geografică.
Transmisia punct-la-punct se bazează pe conexiuni pereche între stații, cu scopul transmiterii de pachete. Pentru a parcurge traseul de la o sursă la destinație într-o retea de acest tip, un pachet va călători prin una sau mai multe mașini intermediare. Pot exista mai multe trasee între o sursă și o destinație motiv pentru care în aceste situații este necesară implementarea unor algoritmi specializați de dirijare. Tehnica punct-la-punct este caracteristică rețelelor mari.
Cantitatea de informație care poate fi transmisă în unitatea de timp este exprimată de o mărime numită lățime de bandă (bandwidth), și se masoară în biți pe secundă (bps). Adeseori în aprecierea lătimii de bandă se folosesc multiplii cum ar fi:
Kbps – kilobiți pe secundă
Mbps – megabiți pe secundă
O rețea suportă trei moduri de transmisie a datelor:
Simplex- întâlnit și sub numele de transmisie unidirecțională, constă în transmisia datelor într-un singur sens. Cel mai popular exemplu de transmisie simplex este transmisia semnalului de la un emițator (stația TV) către un receptor (televizor)
Half-duplex – constă în transmiterea datelor în ambele direcții alternativ. Datele circulă în acest caz pe rând într-o anumită direcție. Un exemplu de transmisie half-duplex este transmisia datelor între stațiile radio de emisie-recepție. Sistemele sunt formate din două sau mai multe stații de emisie-recepție dintre care una singură joacă rol de emitațor, în timp ce celelalte joacă rol de receptor
Full-duplex – constă în transmisia datelor simultan în ambele sensuri. Lațimea de bandă este masurată numai într-o singură directie (un cablu de rețea care functionează în full-duplex la o viteza de 100 Mbps are o lătime de bandă de 100 Mbps). Un exemplu de transmisie full-duplex este conversația telefonică.
Protocoalele fundamentale ale Internetului, care asigură interoperabilitatea între orice două calculatoare sau aparate inteligente care le implementează, sunt Interenet Protocol (IP), Transmission Control Protocol (TCP) și User Datagram Protocol (UDP).
Aceste trei protocoale reprezintă însă doar o parte din nivelul de bază al sistemului de protocoale Internet, care mai include și protocoale de control si aplicative, cum ar fi: DNS, PPP, SLIP, ICMP, POP3, IMAP, SMTP, HTTP, HTTPS, SSH, Telnet, FTP, LDAP, SSL, WAP și SIP.
Rețeaua regională a ISP-ului este formată prin interconectarea routerelor din diverse orașe pe care le deservește compania. Dacă pachetul este destinat unui calculator-gazdă deservit direct de către rețeaua ISP, pachetul va fi livrat direct lui. Altfel el este predat mai departe operatorului (firmei) care furnizează companiei ISP servicii de comunicare prin backbone-ul rețelei.
Fig. 4. Schema de interconectare intre ISP-uri
1.2.3 Rețea CaTV
Televiziunea poate fi definită ca un ansamblu de principii, metode și tehnici utilizate pentru transmiterea electrică pe un canal de comunicație a imaginilor în mișcare. Ca și radioul, televiziunea este este o invenție a perioadei interbelice, deși primele principii au început să se studieze din secolul al XIX-lea. Au trecut mai mult de șaizeci de ani de când, pe un ecran sferic, apărea prima imagine a unei prezentatoare.
Din punct de vedere tehnic, televizorul asigură două funcții: Prima este aceea de a recepționa informații electrice codificate. Aceste semnale sunt selectate, amplificate, și tratate corespunzător. Cealaltă funcție constă în a transforma aceste semnale, după ce au fost selectate și modulate, în imagini care să capteze ochiul și urechea telespectatorului.
Există patru sisteme de codificare a informației, și anume:
ALB – NEGRU – Chiar dacă nu poate fi denumit cu exactitate sistem analogic de codificare a semnalelor de televiziune, totuși sitemul de transmisie alb-negru poate fi definit ca un adjectiv folosit pentru a descrie artele vizuale monocrome. Cea mai mare parte din tehnologia alb-negru a evoluat în timp spre tehnologia color.
PAL – (Phase Alternate Line) este un sistem analog de codificare al semnalelor de televiziune color apărut în Europa de Vest și folosit în mai multe țări europene sau ne-europene; folosește 625 linii/50Hz.
NTSC – (National Television System Committee), este sistemul analog de televiziune folosit în America de Nord, majoritatea Americii de Sud și Japonia. Este primul sistem adoptat si foloseste standardul 525 linii si 30 cadre/sec.
SECAM este un acronim pentru SÉquentiel Couleur À Mémoire, este o normă de codare a semnalului video color, inventat de francezul Henri de France (1911-1986) și aplicat în emisuni de televiziune din 1967. Este destinat formatelor video de 625 linii/50Hz.
Penru că această lucrare are ca punct de studiu infrastructura PON, voi prezenta infrastructura de CaTV după standardul de funcționare a echipamentelor interconectate de fibră optică prin intermediul cărora transmite semnalul TV abonaților.
În schema de mai jos este ilustrată arhitectura de functionare a rețelei de CaTV:
Fig. 5. Arhitectură de rețea CaTV prin PON
Retelele CaTV (Community antenna television) au fost initial proiectate pentru a difuza semnal TV analog către televizoarele utilizatorilor. În acest scop, s-a ales o topologie arbore (tree) și s-a alocat cea mai mare parte din spectru pentru canalele analogice de downstream. În mod obișnuit rețelele CATV sunt construite pe un mediu hibrid coax-fibră (HFC – hybrid fiber coax), cu fibră între un head-end video sau hub și nodul optic periferic, și cablu coaxial mai departe până la utilizator. [9]
Segmentul coaxial al rețelei utilizează repetoare (amplificatoare) și cuploare tap pentru a distribui semnalul către mai mulți utilizatori.
Limitarea majoră a arhitecturii CATV în transportul de servicii de date este o consecință a faptului că această arhitectură a fost inițial proiectată doar pentru servicii analogice de difuzare. Dintr-o lățime de spectru totală de aproximativ 740MHz, banda de 400MHz este alocată pentru calea directă a semnalelor analogice, iar banda de 300MHz este alocată pentru calea directă a semnalelor digitale.
1.3 Aplicații software existente
Majoritatea producătorilor de echipamente de telecomunicații pun la dispoziție interfețe web interactive pentru vizualizarea parametrilor de funcționare a echipamentelor conectate în rețea, interfețe pentru crearea și editarea bazelor de date cu respectivele echipamente sau modificarea ulterioară a setarilor de pe ele. Toate aceste software-uri sunt dezvoltate sub licenta producatorului iar pentru utilizarea lor se încheie contract cu respectivele companii pentru suport.
Unul dintre producătorii acestor sofware-uri este Optiwave care pune la dispoziție programul OptiSoft. Este un program în care se poate crea o rețea PON exact cum este implementată pe teren. Acest soft creaza o bază de date cu adresele IP ale OLT-urilor și alte ONT-urilor conectate. Utilizatorul face legaturile între ONT-uri și OLT (fiecare ONT pe ce port din LineCard-urile OLT-ului este conectat) seteaza anumiți parametri iar aplicatia preia datele de pe respectivele echipamente și analizează rețeaua. Acest software este foarte util pentru verificarea erorilor care pot aparea în cazul în care rețeaua a suferit modificări ulterioare de la implementare.
Fig. 6. Interfața unei rețele PON generata cu OptiSoft
În OptiSoft a fost creată o rețea PON cu un OLT cu 12 linecarduri în care au fost conectate 148 ONT-uri dintre care 146 ONT-uri virtuale (infrastructura implementată pe teren nu este finaliză ci doar începută) și 2 ONT-uri aflate fizic la distanța de 2 și respectiv 19 km. În imaginea de mai jos se generează grafice pentru nivelele semnalului pe fibra optică care este atenuată de suduri și splitere optice pasive pentru ambele echipamente.
Fig. 7. Grafic nivel semnal ONT 2 Km Fig. 8. Grafic nivel semnal ONT 19 Km
Folosind OptiSoft se poate analiza performanța rețelelor optice de access în funcție varietatea modalitaților de codare, formatelor de modulare a semnalului, a numărului de utilizatori și a distanței de propagare a semnalului optic.
O altă companie care dezvoltă software-uri pentru rețele PON este Tecnicalia. Unul dintre produsele acestei companii este Gpon Doctor, care este mai mult decât un emulator de rețele PON. Gpon Doctor este un echipament care utilizează un sistem de operare Windows pe care se instaleaza software-ul ce are mai multe functionalitați. Acest echipament este folosit în cadrul rețelelor optice pasive pentru a măsura semnalul optic, pentru a genera grafice cu diferite statistici iar în cazul în care OLT-ul în care acesta este conectat se defectează sau nu funcționează în parametrii optimi, poate prelua funcția lui în scurt timp pentru ca rețeaua să nu fie afectată.
Fig. 9. Gpon Doctor 4000 [16]
Gpon Doctor are o interfață de conectare pentru upstream, unde este conectat în OLT și mai multe interfețe de downstream unde se pot conecta ONT-urile (aceste interfețe sunt cu intrare de fibră optică). Acest echipament a fost creat pentru a deservii în rețelele PON ale operatorilor de telecomunicații ca analizor de rețea, detectează ONT-urile care nu funcționează în parametrii optimi, găsește cauza problemelor, oferă soluții de corectare, analizează semnalul optic pe fiecare downlink și crează grafice cu nivelele semnalelor pe fiecare ramură a spliterelor optice pasive.
Echipamentul poate fi conectat în mai multe puncte ale unei rețele, nu este necesar sa fie conectat doar în OLT, în figura de mai jost este ilustrat modlul de conectare în rețea.
Fig. 10. Mod conectare Gpon Doctor în rețea PON [16]
Fundamentare teoretică
2.1 Reteaua de tip PON
O rețea optică pasivă (PON – Passive Optical Network) este o rețea punct-multipunct în care sunt utilizate splitere optice pasive pentru a deservi mai multe locații/clienți prin același mediu optic – un singur fir optic; numărul de clienți/locații deservite pe acelasi fir este cuprins în intervalul 32 – 128. Fiecare locație/client conectată la acest tronson unic, va fi deservită de un Echipament Terminal (ONT – Optical Network Unit); toate aceste echipamente terminale vor fi gestionate de catre un Echipament Central ( OLT – Optical Line Termination).[2]
Semnalele către locație/client (Downstream) sunt transmise către toate Echipamentele Terminale, prin același mediu optic; pentru a preveni interceptarea semnalelor (eavesdropping) se folosesc tehnici de criptare. Semnalul de Downstream este trimis pe λ=1490nm și poate asigura o lărgime de bandă de 2488 Mbps.
Semnalele de la locație/client către Echipament Central (Upstream) sunt combinate utilizând tehnici de acces multiplu la mediu, cu divizare în timp (TDMA – time division multiple access): Echipamentul Central stabilește o clasificare a Echipamentelor Terminale, pe baza căreia le alocă acestora anumite cuante de timp pentru a transmite semnalul din locație catre OLT. Semanul de Upstream se transmite pe λ=1310 nm și asigură o lărgime de bandă de 1244 Mbps
GPON (Gigabit PON) este un protocol definit de Comitetul Telecom din cadrul International Telecommunication Union (ITU-T). O rețea GPON se compune din Echipament Central (OLT – Optical Line Terminal), una sau mai multe rețele optice de distribuție (ODN – Optical Distribution Networks), și unul sau mai multe echipamente optice (ONU – Optical Network Units) și/sau Echipamente Terminale (ONT – Optical Network Terminals). [7]
Fig. 11. Elementele unei rețele GPON
SNI (Service Node Interface) separă rețeaua optică de distribuție, de rețeaua primară (Backbone); interfețele cele mai răspândite sunt 1Gbps sau 10 Gbps Ethernet, STM1, dar pot include și interfețe IP, TDM, sau ATM la orice rată de transfer standardizată.[2]
UNI (User-Network Interface) separă rețeaua optică de rețeaua din locație (client); interfețe tipice pentru această separare sunt 10/100Base-T, E1 și/sau POTS, dar pot fi de asemenea interfețe pe Cu, coaxial, sau radio utilizând orice protocol de comunicații, specific locației/clientului respectiv.[2]
Fig. 12. Frecvente aferente standardului GPON
Pentru a furniza servicii bidirecționale pe un singur fir optic, PON utilizează tehnologia de multiplexare în lungime de undă (WDM – Wavelength Division Multiplexing). Banda 1550 nm (1530-1560 nm) este rezervată pentru servicii suplimentare, cum ar fi transmisia de semnal video analogic peste HFC.
Fig. 13. Arhitectură de dezvoltare posibilă intr-o rețea PON
Pentru conectarea abonaților se folosesc echipamente care permit legarea a 64 de abonați pe fiecare port din cadrul echipamentului OLT. Un echipament OLT conține 16 carduri, fiecare cu cate 4 porturi, deci un total de 64 porturi, pe care se pot conecta un total de 4096 abonați.
Pentru proiectarea și implemetarea rețelei se pot folosi urmatoarele modele de splittere: 1:2 , 1:4 , 1:8 , 1:16 , 1: 32 și foarte rar 1:64. La proiectarea arborelui de splittere trebuie ținut cont de bugetul optic disponibil și de atenuările introduse de splittere, conectica și fibra optică folosită, astfel încât să ajungă o putere optică suficientă la fiecare echipament ONT situtat la abonat. [10]
La proiectarea arborelui de splittere trebuie să se aibă în vedere ca pe fiecare ramură a splitterului să se conecteze acelasi număr de locații pentru a evita astfel dezechilibrarea arborelui și pierderea de putere optică:
Exemplu de arbore de splittere corect proiectat:
Fig. 14. Arbore corect proiectat
Exemplu de arbore de splittere incorect proiectat:
Fig. 15. Arbore incorect proiectat
Datorită faptului că structura de splittere nu este echilibrată este posibil ca puterea optică de pe ramurile cu mai mulți clienți să nu fie suficientă pentru ca ONT-ul de la abonat să functioneze.
Distanța maximă pe care o rețea PON o poate acoperi, între OLT și cel mai indepărtat client din rețea, ținând cont de pierderile cauzate de rețea (cablul de fibră optică, suduri, conectori, splittere) este de aproximativ 20 Km.
2.2 Fibra optică
Fibra optică este o fibră de sticlă sau plastic care transportă lumină de-a lungul său. Fibrele optice sunt folosite pe scară largă în domeniul telecomunicațiilor, unde permit transmisii pe distanțe mai mari și la lărgimi de bandă mai mari decât alte medii de comunicație. Fibrele sunt utilizate în locul cablurilor de metal deoarece semnalul este transmis cu pierderi mai mici, și deoarece sunt imune la interferențe electromagnetice. Fibrele optice sunt utilizate și pentru iluminat și transportă imagine, permițând astfel vizualizarea în zone înguste. Unele fibre optice proiectate special sunt utilizate în diverse alte aplicații, inclusiv senzori și laseri. [11]
Lumina este dirijată prin miezul fibrei optice cu ajutorul reflexiei interne totale. Aceasta face fibra să se comporte ca ghid de undă. Fibrele care suportă mai multe căi de propagare sau moduri transversale se numesc fibre multimodale (MMF), iar cele ce suportă un singur mod sunt fibre monomodale (SMF). Fibrele multimodale au în general un diametru mai mare al miezului și sunt utilizate în comunicații pe distanțe mai scurte și în aplicații în care trebuie transferată multă putere. Fibrele monomodale se utilizează pentru comunicații pe distanțe de peste 550 m.
Fig. 16. Comparație între fibra monomodă și multimodă
Conectarea fibrelor optice una de alta este mai complexă decât cea a cablurilor electrice. Capetele fibrei trebuie să fie atent tăiate, și apoi unite fie mecanic fie prin sudare cu arc electric. Se utilizează conectori speciali pentru conexiuni ce pot fi înlăturate.
O fibră reprezină un filament foarte fin de sticlă, care acționează ca un ghid de undă pentru lumină. Sticla poate fi caractezizată de indicele ei de refacție n , care reprezintă raportul dintre viteza luminii în vid și viteza luminii în sticlă (n = c vacuum /c glass ). O fibră este alcatuită din doua straturi de sticlă, stratul interior poartă denumirea de miez (core ), iar stratul exterior este denumit camasă (cladding).[11]
Fig. 17. Propagarea luminii în fibră
Aceste 2 straturi de sticlă sunt astfel realizate încât să aibă indicii de refracție diferiți, cu indicele miezului fiind mai mare decât cel al cămășii {n core >n cladding ). O astfel de fibră este denumită fibră cu indice treaptă (step – index ). Poate fi confecționată și cu indice gradat (graded – index ), un termen ce se referă la o schimbare gradată a indicelui de refracție dintre miez și camasă. Datorită efectelor reflexiei interne totale, lumina se propagă prin fibră cu foarte mici pierderi. Atenuarea semnalului în fibră este aproximativ 0,45 dB/km pentru regiunea de lungimi de undă 1270 nm – 1370 nm și doar de 0,2 dB/km pentru regiunea1430nm – 1610nm. În fibra optică, lumina se propagă parțial prin miez și parțial prin camasă.
Pierderile de fibră optică afectează bugetul alocat sursei de curent, care limitează distanța fizică și rapotul de împărțire a acesteia care poate fi obținut într-un sistem PON. Fibrele standard sunt fabricate din oxid de siliciu, acel material din sticlă și nisip.
WDM se bazează pe abilitatea unei fibre optice de a transporta mai multe lungimi de undă diferite simultan, fără interferențe mutuale. Fiecare lungime de undă reprezintă un canal optic în fibră. Cateva metode optice sunt disponibile pentru a combina canalele individuale într-o fibră și de a le extrage la punctul destinat de-a lungul unei rețele. Tehnologia WDM a evoluat, astfel separația lungimilor de undă ale canalelor poate fi foarte mică (fracțiuni de nm ) dând naștere la DWDM (dense wavelength-division multiplexing). Sunt deja disponibile pe piața rețele în care fibre individuale transportă mai mult de 100 canale optice independente, ca și acelea ce transmit bidirecțional în aceeași fibră. Și acesta este doar începutul. Succesul DWDM se datorează în mare masură EDFA (amplificatorul cu fibră dopată cu erbiu), un dispozitiv optic care utilizează energia unui laser de pompaj al puterii pentru a amplifica toate semnalele lungimilor de undă prezente la intrarea sa (într-o bandă îngustă de trecere – centrată la 1550 nm). Prin amplificarea directă a semnalelor optice acest dispozitiv permite construirea de rețele de transmisie pe distanțe mari, cu puține componente electronice sau deloc.
2.3 GPON – rețele optice pasive
În prezența unei creșteri continue a volumului de trafic și apariției specificațiilor EPON de 1Gbps, grupul FSAN a realizat necesitatea unei arhitecturi capabile de viteze mai mari și eficiență îmbunătățită pentru traficul de date. Totuși, specificațiile adoptate pentru nivelul fizic al BPON făceau foarte dificilă atingerea de viteze de upstream mai mari de 622Mbps. Rețelele PON pe arhitectură ATM sunt deasemenea ineficiente pentru traficul IP. Pentru a depășii aceste limitări, în 2001, FSAN a întreprins o nouă încercare de a defini un sistem PON capabil să funcționeze la viteze de peste 1Gbps. Acesta și-a îndreptat atenția către procedura generică de cadrare (GFP), ca mijloc de creștere a eficienței, permițând în același timp o împletire de cadre de dimensiune variabilă și celule de dimensiune fixă specifice arhitecturii ATM.[3]
Bazându-se pe recomandările FSAN, între 2003 și 2004, ITU-T a aprobat noua serie de specificații a unei arhitecturi PON capabilă de gigabit – GPON. Aceste specificații sunt cunoscute ca Recomandările ITU-T G.984.1, J.984.2 și G.984.3:[15]
G.984.1 Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): GeneralCharacteristics.
G.984.2 Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON):Physical MediaDependent (PMD) Layer Specification.
G.984.3 Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON):TransmissionConvergence Layer Specification
OLT-ul unei retele GPON este structurat la modul general pe două nivele: nivelul fizic dependent de mediu (PMD) și nivelul de convergență a transmisiei (TC). Aceste nivele corespund oarecum nivelurilor fizic și legăturii logice din modelul OSI.
Nivelul fizic este compus din hardware, nu software. Acest hardware este definit de standardul (G.984.2) ca respectând următorii parametrii:[14]
Debit: 1.24416Gbps sau 2.48832Gbps la downstream și 0.15522Gbps,0.62208Gbps, 1.24412Gbps, sau 2.48832Gbps la upstream
Lungimi de undă: 1260nm – 1360nm la upstream, 1480nm – 1500nm ladownstream
Tipul de trafic: doar digital
Ramificații ale fibrei: până la 64, limitat de atenuarea ODN
Atenuarea maximă permisă între OLT și ONU:
ClasaA: 5dB până la 20dB
Clasa B: 10dB până la 25dB
Clasa C: 15dB până la 30dB
Diferența maximă de atenuare dintre 2 ONU: 15dB
Nivelul de convergență a transmisiei, în limbajul GPON, un cadru este o cuantă de 125μs, moștenită de la mai vechile practici din telecomunicații precum SONET. Există două fluxuri de cadre GPON, către și dinspre un nod din rețeaua optică de distribuție (infrastructura de fibră optică), fie că este vorba de un ONU sau de OLT, și anume fluxul de cadre conținând celule ATM și fluxul de cadre GEM (metoda de encapsulare GPON). Fluxul GEM constă din cadre GPON de 125μs, a căror lungime poate fi aceeași sau nu cu cea a clientului utilizator. Dacă nu se potrivesc este necesară encapsularea. Cuvântul se referă la procesul de plasare a unui pachet de la utilizator care ar putea fi mai mic decât cadrul GPON înăuntrul acestuia, sau dacă pachetul este mai lung decât cadrul GPON, la spargerea sa în fragmente care sunt transmise, unul câte unul, în cadre GPON succesive.[4]
2.4 Echipamente
Cele trei elemente principaleale unei rețele PON sunt:
Optical Line Termination (OLT) la Oficiul Central (CO), care primește date “burst” de la client printr-un splitter pasiv;
Splitter pasiv care divide singura linie într-un număr de canale egale criptate pentru fiecare client;
Terminal Unit (TU) plasat acasă sau la birou care preia semnalul clientului și îl decriptează (sau, alternativ, criptează și trimite semnalul în exterior). Unitatea Terminal pentru acasă este denumită Optical Network Termination (ONT) și se află plasată în sistemul FTTH (fibre-to-the-home). Pentru birouri, unitatea este denumită Optical Network Unit (ONU) și este plasată în clădire în sistemul FTTB (fibre-to-the-building).
OLT (Optical Line Terminal) – Concentratorul OLT este echipamentul central al unei rețele PON, este format dintr-un cadru metalic rackabil de diferite dimensiuni (în funcție de producător și de model acesta diferă de la 4 U la 8 U), sursă de alimentare la 48 V și mai multe Line Carduri cu porturi pentru conectarea fibrei optice pe diferite standarduri SC, LC, LT, E2000.
Unul dintre echipamentele produse de Huawei este OLT MA5600T, este un concentrator OLT GPON, cadrul metalic de dimensiune 6 U are 18 linecarduri dintre care 16 carduri cu câte 4 porturi de fibră optică fiecare pe standardul SC, un linecard cu 2 porturi ethernet pentru management și înca un linecard cu 2 porturi de fibră optică tot standard SC pentru interconectarea cu echipamentele core, care vor face legatura cu rețeaua WAN.
În fiecare port al celor 16 linecarduri este conectat un cablu de fibră optică pe care este sudat un spliter optic pasiv ce poate deservi maxim 64 de terminalae (ONT), așa că după un calcul putem vedea că un OLT poate avea un număr maxim de 4096 de ONT-uri.
Cei 64 clienti vor folosi în comun lărgimea de bandă disponibilă care pentru tehnologia GPON este de 1,25Gbps download și 1,25Gbps upload. Folosirea în comun a benzii disponibile nu este neapărat un lucru rău, ci fiecare echipament terminal client (ONT-terminal optic de retea) are dreptul să transmită într-o anumită cuanta de timp. Astfel, controlând cât timp pot trimite echipamentele, furnizorul de servicii poate oferi nivele diferențiate pentru diferite clase de clienți, cu garanții și o anumita calitate a serviciilor în funcție de abonamentul plătit.
Semnalul Optic se emite pe frecventa 1490 si se receptioneaza pe 1310 .
OLT-ul poate inregistra pana la 256 K adrese MAC, managementul se poate face prin Telnet, prin SNMP sau interfata Web.
Fig. 18. Model OLT Huawei MA5600T [18]
ONT (Optical Network Terminal) – Denumit și ONU (Optical Network Unit, definiția este dată în funcție de amplasarea lui în rețea, ONT și ONU este același lucru ).
Fig. 19. ONT Huawei HG865 [19]
Echipamentul ONT este punctul de capăt al rețelei PON el transformă semnalul optic transmis pe diferite frecvențe în impulsuri electrice pentru a deservi mai multor servicii cum ar fi transmisiile de date (internet), telefonie, CaTV, IPTV.
În funcție de model echipamentul are mai multe ieșiri (porturi) pentru diferitele servicii pe care le contractează clientul.
ONT Huawei HG865 are o intrare fibră optică standard SC, o ieșire RF F6 pentru serviciul de CaTV, 3 porturi LAN RJ45 100 Mb un port LAN RJ45 1000Mb și 2 porturi pentru telefonie. În imaginea de mai jos este afișată partea din spate a ONT-ului unde se observă porturile sescrise mai sus.
Fig. 20. ONT Huawei HG865
Spliterul pasiv – O rețea pon înseamnă conectarea unei singure fibre optice în OLT într-un port dintr-un linecard care prin splitere optice pasive deservește mai multor echipamente terminale ONT. Prin acest lucru se întelege că inima unei rețele optice passive (PON) este spliterul optic. Acesta are o intrare și mai multe ieșiri și este un dispozitiv bidirecțional. Datorită spliterelor optice care conectează rețeaua de fibre optice în rețeaua PON semnalul este atenuat. Cu cât spliterul are mai multe ieșiri cu atât semnalul se atenuează mai mult, spre exemplu dacă se folosește un spliter cu o intrare și două ieșiri acesta atenuează semnalul cu 3,5 dB, un spliter cu o intrare și 4 ieșiri atenuează 6 dB, etc.
Există 2 tehnici de fabricare a spliterelor optice :
sudare biconică (FBT Fused Biconical Taper)
circuite cu unde luminoase (PLC Planar Lightwawve Circuit)
Tehnica FTB este folosită pentru a crea splitere cu dispersie a semnalului diferit pe fiecare ramură de exemplu un spliter pasiv obișnuit are raport de 50 / 50 pe fiecare ramură, prin FTB se pot realiza raporturi de 40 / 60, 30 / 70 și chiar 20 / 80.
Tehnica PLC constă în encapsularea unui circuit optic microscopic în silicon. Prin această metodă se obțin splitere de înaltă calitate cu raport de dispersie a luminii egal pe fiecare ramură. În figura de mai jos sunt prezentate două splitere optice pasive o intrare cu două ieșiri și o intrare cu opt ieșiri standard SC.
Fig. 21. Spliter optic pasiv o intrare cu două ieșiri Spliter optic pasiv o intrare cu opt ieșiri
2.5 Traficul și managementul în rețeaua GPON
Pentru transmisia datelor prin intermediul unei rețele GPON se foloseste GEM (GPON Encapsulation Method). GEM asigură conexiunea orientată pe comunicație. Această metodă se bazează pe standardul ITU-T G 7041 care este procedura generică de fragmentare (este specifică pentru transmisia pachetelor IP în rețelele SDH).
2.5.1 Formatul cadrelor pe Downstream în GPON
Traficul de downstream este dat prin broadcast de către concentratorul OLT către toate terminalele ONT din rețea. Fiecare ONT trebuie să accepte doar cadrele adresate specific lui care sunt criptate. Cadrele de downstream sunt formate din blocul fizic de control downstream (PCBd Phisical Control Block downstream), partiția ATM și din partiția GEM.
Fig. 22. Structura unui cadru downstream
Diagrama structurii unui cadru de downstream este prezentată în figura 16 de mai sus. Cadrul este de 125 de microni pentru ambele rate de transmisii de downstream. Lungimea PCBd este același pentru ambele viteze și depinde de numărul de structuri de alocare pe cadru. Dacă nu există date pentru a trimite, cadru de downstream este transmis în continuare și se utilizează pentru sincronizare.
2.5.2 Formatul cadrelor pe Upstream în GPON
Traficul de upstream foloseste TDMA (Time Division Multiple Access) care este sontrolat de catre OLT, el asigneaza sloturi de lungime variabila in timp pentru fiecare ONT. Cadrele de upstream constau in transmisia multipla de date.
Fig. 23. Structura unui cadru upstream
Lungimea cadrelor este aceeași ca în downstream pentru toate ratele de transmisii. Fiecare cardru conține o serie de transmisii de la unul sau mai multe ONT – uri. BWmap dirijează aranjamentul acestor transmisii. În timpul fiecărei perioade de alocare, în funcție de controlul OLT – ului, un ONT poate transmite de la una la patru tipuri de diagrame PON.
2.5.3 T-CONT (Transmission Container)
T-CONT este un mecanism de QoS (Quality of service) pentru partea de upstream în rețeaua PON. În direcția upstream banda de alocare pentru fiecare ONT nu numai că depinde de scenariul de trafic al fiecărui ONT ci și de modelul de trafic al tuturor ONT-urilor din rețea. În timp ce suportul de alocare este partajat, orice transfer auto inițiat de către un ONT în direcția de upstream ar rezulta în coliziuni și retreansmiterea cadrelor, de unde rezultă scaderea performanței.
Prin urmare, acest suport media partajat face să se comporte ca mai multe conexiuni punct – la – punct între un ONT și OLT prin utilizarea de TDMA. OLT – ul, fiind punctul central, are informații despre necesitatea lățimii de bandă pentru fiecare ONT în parte. Pentru traficul de upstream, cadrele vor fi impărțite în diferite tipuri de containere. Există cinci tipuri de mecanisme T-CONT definite în standardul GPON:
T – CONT de tip 1 – este un serviciu bazat pe permise periodice nesolicitate care acordă alocarea de bandă. Este o formă statica de T-CONT și nu are legatură cu DBA (Dynamic Bandwidth Allcation).
T – CONT de tip 2 – se folosește pentu latimea de bandă variabilă și este folosit în general pentru VoIP sau video streaming.
T – CONT de tip 3 – este folosit pentru garantări întârziate.
T – CONT de tip 4 – este folosit pentru trafic optimizat.
T – CONT de tip 5 – combină două sau mai multe dintre cele patru tipuri definite mai sus și în cazul acesta managementul benzii de trafic este făcut de catre ONT.
În figura urmatoare este redat traficul de către client și maparea T-CONT.
Fig. 24. Transmisia T-CONT
2.6 Protocolul SNMP
Pentru a avea control asupra echipamentelor și pentru monitorizarea continuă a rețelei, tehnicienii care implementează o rețea GPON folosesc o serie de protocoale prin intermediul cărora preiau date atât de pe echipamentele terminale cât și de pe OLT. Prin intermediul protocoalelor se pot realiza aplicații care deservesc anumitor funcții de monitorizare și de editare a echipamentelor.
SNMP Simple Network Management Protocol este un protocol utilizat pentru a gestiona rețele TCP/IP complexe. Cu SNMP, administratorii au posibilitatea să gestioneze și să configureze computerele dintr-o rețea de pe un singur computer amplasat central, fără a fi nevoiți să se conecteze direct la ecipamentele respective pentru gestiona rețeaua. [6]
De asemenea, au posibilitatea să utilizeze SNMP pentru a monitoriza performanțele rețelei, pentru a detecta probleme la rețea și pentru a urmări cine utilizează rețeaua și în ce mod.
Fig. 25. Schema SNMP
SNMP se bazeaza pe modelul manager / agent care consăa într-un administrator, un agent, o bază de date de management al informațiilor, gestionată de obiecte de protocol și de rețea. Managerul oferă interfața dintre om și sistemul de management. Agentul oferă interfața între manager și dispozitivul fizic ce urmează a fi gestionat, cum ar fi bridge-uri, hub-uri, routere sau servere de retea, aceste obiecte gestionate ar putea fi hardware, parametrii de configurare, statisticile de performanță, etc.
Aceste obiecte sunt aranjate în ceea ce este cunoscut ca bază de date a informațiilor virtuale, denumită Baza de gestionare a informațiilor, de asemenea, numită MIB. SNMP permite managerilor și agenților să comunice cu scopul de a accesa aceste obiecte.
Protocolul SNMP suportă 3 operații:
GET – se preiau datele
SET – se stabilesc parametrii MIB
TRAP – se obțin informații dinspre nod spre administrator
Protocolul informează și altereaza informații din MIB. Operațiile protocol se realizează prin mesaje. Mecanismul de realizare al protocolului se realizează prin schimb de mesaje. Mesajul este o diagramă UDP. Un mesaj este scris în limbaj ASN-1 conform BER. Un mesaj SNMP are trei părți:
identificator de versiune SNMP
nume comunitate SNMP
PDD (partea consistenta a mesajului)
Mesajele sunt recepționate de către unitatea administrativă pe portul 161, iar mesajele TRAP pe portul 162. O stație trimite la un agent o cerere de informații GET sau un ordin de actualizare. Agentul execută ordinul. La varianta GET mesajul este trimis de la o stație de administrare la un agent GET REQUEST. GET RESPONSE este răspunsul de la echipament la stație. La TRAP se identifică mesajul pe portul 162.
MIB – Management information Base
Managerul și agentul utilizează baza de gestionare a informațiilor și un set de comenzi relativ mic pentru a schimba informații. MIB este organizat într-o structură de arbore cu variabilele individuale, cum ar fi punctul de stare sau descriere. Un tag numeric lung sau un obiect de identificare (OID) este folosit pentru a distinge fiecare variabilă unică în MIB și în mesajele SNMP .
Fiecare element SNMP gestionează obiecte specifice cu fiecare obiect având caracteristici specifice. Fiecare obiect / caracteristică are un obiect unic de identificare constând din numere separate prin puncte zecimale (de exemplu, 1.3.6.1.5.4.10.1.2.1).
Implementarea soluției adoptate
3.1 Aplicație pentru monitorizarea echipamentelor ONT
Fiecare producător de echipamente de rețea dezvoltă interfețe sau software-uri de monitorizare sau de editare pentru fiecare echipament în parte. Aceste aplicații nu sunt open-source, chiar dimpotrivă se oferă clienților în schimbul unor sume importante de bani. Pe lângă producătorii de echipamente mai există și companii care dezvoltă software-uri pe baza unui contract cu companiile producătoare.
Aplicația pentru monitorizare implementata este o aplicație care îndeplinește trei funcții importante într-o retea PON:
ținerea evidenței echipamentelor și locația unde se află în rețea prin adaugarea în baza de date
vizualizarea datelor de pe echipamentele terminale utilizând protocolul SNMP
căutarea echipamentelor în rețea în cazul în care sunt adaugate fără a fi introduse în baza de date
Această aplicație poate fi implementată într-o rețea PON la scară mare, ajută la verificarea parametrilor de funcționare a echipamentelor terminale și ușurează munca operatorilor care monitorizează si ofera servicii de mentenanta in rețea. Aplicatia trebuie sa ruleze pe un server dedicat pe care se instaleaza urmatoarele tehonologii IT: MYSQL, Apache, PHP și Pearl .
Aplicatia poate fi accesata de pe orice calculator, indiferent de platforma (Windows, Linux, Mac) care are acces la serverul respectiv, avand o interfata de tip web.
Soluția aleasa pentru dezvoltarea acestei aplicații web consta in utilizarea limbajelor de programare PHP și PERL pentru funcțiile de interogare directă a echipamentelor (PERL – limbaj de programare folosit pentru scripting care are ca principal avantaj viteza de executie a shell-scripturilor). Interfața grafică a fost creată utilizând HTML (HyperText Markup Language) și a formatelor CSS(Cascading Style Sheets).
Fig. 26. Interactiunea intre utilizator, aplicatie si echipamentele de retea
Pentru interogarea echipamentelor ONT si OLT, am folosit protocolul SNMP (Simple Network Manage Protocol), care ofera posibilitatea de a prelua datele in timp real de pe aceste echipamente.
MYSQL s-s utilizat pentru crearea bazei de date in care se pot stoca date informative despre echipament cum ar fi: adresa, IP, serial. De asemenea, in baza de date se mai stocheaza si alte date precum OID-uri cu care utilizatorul nu interactioneaza direct.
3.2 Schema funcțională a aplicației
Aplicația interacționează simultan cu baza de date și OLT-ul, respectiv ONT-urile conectate descrise mai sus în schema de conectare fizică. În baza de date sunt stocate în primul rând informațiile despre OLT (IP, Comunități SNMP) acesta fiind esențiale în scripturile de interogare și orice fel de modificare. De asemenea în baza de date se mai află informații generale despre ONT-urile adaugate in aplicatie cum ar fi: strada, numar, scara.
Fig. 27. Structura aplicației
Fiecare script în parte este apelat în funcție de necesitate, fiind grupate în meniu după modul de folosire pentru o întrebuințare mai usoară. Întrucât modulele sunt independente unul de celalalt pot fi create și dezvoltate noi funcții și versiuni ale aplicatiei:
distanta de fibra optica de la ONT la OLT
nivelul de incarcare al acumulatorilor ONT-urilor
adaugarea automata a ONT-urilor neconfigurate in baza de date
crearea unui sistem de alerte pentru echipamentele care nu mai functioneaza
firmware upgrade pentru ONT
3.3 Conectarea echipamentelor in retea
Pentru realizarea acestui proiect am utilizat echipamentul OLT Huawei MA5600 T care se află în HeadEnd-ul operatorului de servicii de telecomunicații, două ONT-uri Huawei HG865 și două patch-corduri de fibră optică.
Fig. 28. Echipamentele conectate in HeadEnd
În două LineCarduri separate din OLT am conectat cate un patch-cord de fibră optică standard SC pe care le-am conectat în cate un echipament ONT. Datorită faptului că semnalul optic care iese din OLT este prea mare (aproximativ 3 dB) am folosit două atenuatoare de semnal optic de 20 de dB fiecare pentru ca echipamentele să se poată sincroniza în rețea și să comunice cu OLT-ul în parametrii optimi. În imaginea de mai jos este aratat modul în care au fost conectate aceste echipamente între ele.
Întrucât echipamentul OLT pe care l-am folosit pentru acest proiect deservește doar unei părți din rețeaua operatorului de servicii de telecomunicatii, nu a fost necesara configurarea acestuia sau suplimentarea cu încă unul sau cu mai multe LineCarduri. Am folosit două porturi libere din două LineCarduri separate care au fost configurate pentru servicii de date ale rețelei.
Pe portul 1 din a doua placa a echipamentului OLT am conectat un echipament ONT HG865 care a fost adaugat si configurat pe OLT pentru a se prelua date de pe acesta.
În portul 1 al LineCard-ului “3” am conectat un echipament terminal care nu este adaugat în baza de date și nu este configurat, acesta comunică cu OLT-ul în permanență încercând să se sincronizeze. Datorita faptului ca acest echipament nu este adaugat pe OLT si nu i s-a oferit identificator, acest echipament nu este activ in retea si nu se pot prelua date de pe el. Aplicatia il va afisa ca un echipament exterior fata de retea.
3.4 Pregatirea sistemului de operare
Pentru dezvoltarea aplicației de monitorizare am folosit un sistem de operare Linux, mai exact distribuția Ubuntu care se compune din nucleul sistemului de operare si dintr-o colecție de utilitare de bază și programe de aplicații, cum ar fi: diverse shell-uri, editoare de text, compilatoare și medii de dezvoltare de aplicații în diverse limbaje de programare, diverse software-uri utilitare. [12]
După instalarea distributiei Ubuntu a urmat instalarea programelor și a librariilor necesare, a bazei de date și a celorlalte tool-uri necesare.
Utilizând terminalul cu linie de comandă am instalat Apache care permite autentificarea bazelor de date definite în HTTP si face posibilă redactarea diferitelor versiuni ale unui document în același URL. Tot în linia de comandă am instalat și MySQL care este un sistem de gestiune a bazelor de date. Utilizând MySQL se pot construi aplicații în orice limbaj de programare
Al trei-lea soft pe care l-am instalat a fost limbajul de programare PHP în care am creat aplicația. PHP este limbajul ideal pentru construirea de pagini web dinamice. Este un soft open-source, poate fi rulat pe mai multe platforme și se poate conecta la mai multe tipuri de baze de date. Cel mai important aspect al limbajului este însa posibilitatea de a fi îmbinat cu script-uri HTML. În final am instalat pachetul SNMP care este protocolul care face legatură între calculator și echipamentele din rețea
De asemenea, au fost instalate si librarii “*.cgi” care sunt utilizate de limbajul de programare PERL.
3.5 Adăugarea echipamentelor în baza de date
Pentru adăugarea echipamentelor în baza de date, am creat o interfața gen formular în care trebuie completate datele echipamentelor din rețea. Aceste date sunt de trei tipuri:
date primare: OLT, Placă, port pe care se află ONT-ul, ID-ul cu care este adaugat pe OLT și serialul ONT-ului;
date de monitorizare: IP-ul (IP-ul nu este critic pentru funcționarea conexiunii de date, doar traficul VoIP ține de setarea IP pe ONT);
date de locație: strada, număr, scara.
Formularul este de tip POST, se începe prin selectarea din baza de date a OLT-ului în cazul în care sunt mai multe, funcția de apelare este:
După ce se completează formularul, se salvează datele cu butonul “SAVE” din partea de jos a formularului și se începe verificarea parametrilor introduși: dacă au fost trimise toate informațiile necesare pentru a se putea dăuga echipamentul în baza de date, în cazul în care nu se completează un câmp se primește un mesaj de eroare.
De exemplu, dacă nu se introduce strada pe care se va adăuga ONT-ul se primește mesajul:” Nu ai introdus strada ”. Daca nu există erori echipamentul este adăugat în baza de date cu succes.
Fig. 29. Interactiunea intre date, aplicatie si interfata
Introducerea echipamentelor in baza de date constituie primul pas in crearea monitorizarii. Acest lucru ajuta la tinerea evidentei echipamentelor de pe teren, a adreselor la care s-au montat echipamente si la aflarea starii echipamentelor : UP sau DOWN.
Ca sa ne facem o imagine despre aceasta functionalitate, putem sa presupunem ca pe o strada anume sunt instalate 5 ONT-uri. Daca acestea nu ar fi introduse in baza de date, fiecarui ONT sa-i corespunda o adresa, nu s-ar putea tine o evidenta iar de aici ar putea aparea complicari la depanarea unei posibile avarii.
3.6 Căutarea echipamentelor în baza de date
Căutarea ont-urilor existente în baza de date se face după adresă, utilizând scriptul address.php. Acest script folosește formular de tip POST pentru introducerea criteriului de căutare complet sau parțial în funcție de informațiile pe care le deținem.
Primul pas în cautare este de a elimina caracterele nedorite prin folosirea funcției php str_replace care înlocuiește spațiul din variabilă cu “%”, variabila urmând să fie procesată în interogare MySQL.
Dacă se returnează mai multe rezultate care să conțină datele introduse, va aparea în pagină un “drop down box” având ca scop selectarea adresei, iar dacă rezultatul căutării returnează o singură adresă vor fi afișate toate echipamente corespunzătoare acelei adrese, folosind funcția php mysql_num_rows.
Afișarea rezultatelor se face tabelar pe categorii: adresa, ip, status. Pentru un impact vizual mai mare, sunt folosite culori de stare a echipamentului, UP fiind reprezentat prin culoarea verde iar DOWN prin culoarea roșie.
Utilitatea principala a cautarii echipamentelor este data de nevoia de a sti ce echipamente se afla la o adresa anume sau pe o intreaga strada. Introducand doar adresa, sau partial adresa, putem identifica echipamentele cautate. Cand se cauta un echipament in baza de date, se returneaza adresa (strada, numar, bloc, scara) placa, port (pe care se afla in OLT), ID-ul oferit pentru configurare, IP-ul, serialul si starea acestuia.
3.7 Sistemul de identificare a echipamentelor
Meniul de căutare este grupat în patru sectiuni respectiv OLT, placă, port si serial ONT pentru o posibilitate mai avansată de cautare în funcție de datele de care dispunem. Acest script returnează doar echipamentele care nu sunt adaugate în baza de date și pe OLT.
Dacă este folosită cautarea pe orice OLT se face câte o interogare pe fiecare OLT în parte (dacă este cunoscut serialul ).
Căutarea ont-urilor se face prin interogarea SNMP a OLT-ului folosind OID-ul:
.1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.9.1.2
Secvența urmatoare de cod selectează OLT-ul, IP-ul lui fiind necesar pentru interogare, dupa care se execută comanda “snmpwalk” pe OLT si se verifica dacă mai există echipamente care nu sunt înregistrate pe OLT.
Datorită faptului ca avem nevoie atat de output-ul interogării cât și de oid-ul returnat pentu a determina placa și portul pe care se află ONT-ul am folosit urmatoarea secvență de cod pentru a formata datele găsite.
Inainte de formatare, una din linii este de forma:
SNMPv2-SMI::enterprises.2011.5.100.1.1.1.9.1.2.4194345216.0 "48 57 54 43 D9 41 EE 11 "
Din exemplul de mai sus .4194345216 reprezintă placa și portul pe care se află echipamentul găsit. După formatare folosind formula de calcul, se determină placa și portul:
$rev = $variabila – 4194304000;
$placa = int ($rev/8192);
$port = int ($rev – $placa*8192)/256 ;
Fig. 30. Cautarea ONT-urilor neconfigurate in OLT
Aceasta parte a aplicatiei este foarte utila pentru a identifica echipamentele care nu au fost inca adaugate in baza de date si pe echipamentul OLT din diferite motive cum ar fi :
cei care instaleaza echipamentele nu au contactat echipa tehnica pentru a finaliza instalarea. Asta ar implica configurarea echipamentului pe OLT.
Un alt motiv ar fi eroare de sistem in momentul adaugarii desi operatorul l-a adaugat pe OLT, din diferite motive de conectivitate sau retea, acesta operatiune sa nu se fi finalizat.
3.8 Sistemul de vizualizare a parametrilor ONT-urilor
Vizualizarea parametrilor se face după IP-ul echipamentului terminal, fiind o variabilă cunoscută. În funcție de IP-ul introdus se interoghează baza de date de unde se preia IP-ul OLT-ului și comunitatea SNMP utilizată pentru interogare.
Interogarea se face prin aceeași formulă de calcul care s-a utilizat la determinarea plăcii și portului în căutarea echipamentelor care nu au fost adăugate pe OLT cu mentiunea că se aplică in formă inversată.
## formula
## 4194304000 + 8192 * $placa + 256 * $port
$gid = 4194304000 + 8192 * $row[2] + 256 * $row[3];
Orice OID va fi de forma oid.$gid.$id_ont. Oid-urile folosite pentru afișarea parametrilor sunt:
'serial' => '.1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.5.1.4',
'ip' => '.1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.30.1.2',
'status' => '.1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.6.1.4',
'model' => '.1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.5.1.19',
'version' => '.1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.5.1.16',
'status_1550' => '.1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.25.1.2',
'optical' => '.1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.53.1.4',
## port state
'port_state' => '.1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.14.1.10', ## 1 – up, 2 – down
'port_admin_state' => '.1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.14.1.12', ## 1 – up, 2 – down
'port_speed' => '.1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.14.1.21', ## -1 – no link, 1 – 10m, 2 – 100m, 3 – 1G
'port_vlans' => '.1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.60.1.4',
In prima faza se verifică starea echipamentului si în cazul în care este funcțional se trece mai departe la interogarile aferente. În cazul în care ONT-ul nu este găsit activ pe OLT (din diferite motive) nu se execută restul de comenzi pentru preluarea datelor.
Pentru ca un ONT să funcționeze în parametrii optimi, nivelul semnalului optic trebuie să fie între valorile -20 și -26 dB. Aplicația returnează nivelul de semnal optic iar pentru o mai bună apreciere vizuală am folosit trei culori pentru semnalare. Verde dacă nivelul semnalului este între -20 și -26, portocaliu pentru valori între -26 și -28 iar roșu(care înseamnă critic) pentru valori mai mici de -28.
Pentru verificarea interfețelor Ethernet ale ONT-ului s-au folosit OID-urile enumerate mai sus, diferența fiind ca aici se va folosi comanda snmpwalk pentru că se asteaptă să se returneze mai multe rezultate (echipamentul având 4 intefețe).
Vlanurile sunt returnate sub forma:
Fig. 31 Forma de returnare a VLAN-urilor
Afisarea elementelor in pagina se efectueaza prin executarea mai multor comenzi SNMP catre OLT dar cu OID-uri diferite. Se utilizeaza cate un OID separat pentru a determina urmatoarele elemente:
placa, port, ID;
model;
versiunea de software a ONT-ului,;
starea frecventei 1550 (activa sau dezactivata);
Starea ONT-ului (up sau down).
In sectiunea de mijloc se afiseaza amplitudinea semnalului pe fibra optica pentru fiecare frecventa in parte exprimata in [dbm]:
RX1490 / TX1310 banda alocata pentru trafic IP (-20…—26 limite optime)
1550n servicii speciale. In cazul de fata acest operator de servicii de telecomunicatii foloseste aceasta frecventa pentru transmisia de CATV.
In sectiunea de jos se afiseaza date specifice porturilor ONT-ului cum ar fi:
Tipurile de interfete (FA fast ethernet 10/100) sau GB (gigabit 100/1000)
Viteza la care negociaza calculatorul sau device-ul conectat in portul respectiv din ONT. Acest lucru ajuta la debuging la partea de functionalitate a serviciilor de internet oferite clientilor. De exemplu, daca un client are contract de tip gigabit si in aplicatie se observa ca portul in care este conectat clientul negociaza in 100Mb in loc de 1Gb, atunci se presupune ca problema ar fi la cablu sau probabil la setarile clientului. In acest mod se reduce la jumatate munca echipelor de pe teren.
Starea portului ONT-ului (up sau down). Acest lucru este determinat de echipamentul sau PC-ul clientului daca este inchis (down) sau deschis (up).
VLAN-urile configurate pe porturile ONT-ului. Ajuta la identificarea anumitor probleme de functionare a serviciilor de internet, cum ar fi de exemplu, un client are un contract de tip broadband (ip static) care functioneaza pe un anumit VLAN iar pe portul pe care se afla acest client, este configurat un VLAN care este desemnat contractelor cu autentificare pe baza de user si parola (PPPoE). In acest caz operatorul de la suport tehnic poate efectua modificarile necesare (schimbarea VLAN-ului) pentru ca serviciul de internet al clientului functioneze.
Partea de ADMIN a interfetei (a portului ONT-ului). Se poate activa sau dezactiva de catre operatorul de servicii de telecomunicatii. De regula, operatorul dezactiveaza interfetele catre clienti pentru suspendarea serviciilor de internet. Presupunem un scenariu in care un client a fost suspendat, a achitat factura si reclama ca nu ii functioneaza serviciul. Utilizand aceasta aplicatie, putem verifica daca portul clientului a fost reactivat sau nu.
3.9 Editarea echipamentelor existente în baza de date
Editarea echipamentelor se realizeaza cu ajutorul a doua scripturi: host_search.php și host_edit.php.
host_search.php ajută la selectarea din baza de date a echipamentului dorit folosind un formular POST în care se introduc date în funcție de criteriul de căutare dorit. De exemplu, pentru editarea unui echipament care se află pe un anumit OLT la care nu se cunoaște exact placa sau portul, se selectează dintr-un “drop down box” OLT-ul respectiv, sau dacă rețeaua este la scară mare și se cunoaște serialul se poate introduce doar o porțiune din el după care se face căutarea.
După trimiterea valorilor din formular pentru cautare vor fi comparate cu cele din baza de date pentru a se returna rezultatul sau rezultatele, acest lucru se face utilizând condiționările următoare în funcție de datele introduce.
La final se afișează rezultatul în urma căutării acesta fiind de forma: OLT, Placa, Port, ID, Serial, Adresa, IP și cele două link-uri de editare și respectiv ștergere.
host_edit.php are două funcții, una de ștergere a echipamentului din baza de date și una de editare a valorilor cu care a fost identificat ONT-ul. Funcția de ștergere este protejată de un javascript care previne stergerea echipamentelor din greșeală, în cazul în care se dă click pe link apare un pop-up în care se validează operația de ștergere.
Funcția de editare a ONT-ului este apelată prin trimiterea ca argument de tip GET a id-ului ONT-ului aflat, în urma căutării. Se face selectarea din baza de date a valorilor, respectiv, OLT-ul pe care asignat, Placă, port, id, serial, IP, și datele de locație printr-un select în mysql.
Aceste date sunt folosite în formularul de editare, fiind preselectate. Dacă se dorește modificarea unuia sau mai multor parametri se înlocuiesc cu cei existenți. Formularul este identic cu cel de adăugare a echipamentelor, în urma salvării informației sunt înlocuite valorile noi cu cele existente în baza de date.
Primul pas în modificarea datelor este de verificare dacă fiecare câmp din formular este completat, după care se efectueaza o comanda de tip update în mysql și se înlocuiesc datele existente cu cele noi.
După modificare se primește un mesaj de confirmare: "A fost modificat ONT-ul cu IP-ul ", acest lucru confirmă înlocuirea cu succes a noilor parametrii.
Partea de editare a echipamentelor din baza de date este foarte utila in momentul cand se inlocuieste un ONT din diferite motive cum ar fi defectarea acestuia sau schimbarea cu un alt model. Totodata aceasta parte de editare a echipamentelor mai este utila in cazul in care a fost adaugat un ONT pe o adresa gresita. Aceste date se editeaza utilizand formularul in care se pot schimba datele inregistrate. Partea de editare presupune si partea de stergere din baza de date daca de exemplu se reziliaza toate contractele de internet de la o adresa, respectivul ONT se poate sterge din baza de date.
Concluzii
În prezent aproape oricine are un calculator și acces la internet, majoritatea persoanelor cunosc termenul de reța dar sunt foarte puțini care percep modul de funcționare a acesteia. Operatorii de servicii de telecomunicații dezvoltă rețelele de transmisii de date în permanență investind sume importante de bani în echipamente pentru a furniza clientilor servicii de calitate superioară și pentru o viteză de trafic mai mare.
Rețeaua PON este cunoscută ca structură de implementare înca de la începutul anilor 2005 și implementă în Romania pe standardul GPON de marii furnizori de srvicii în 2008. O rețea pasivă de fibră optică are multe avantaje în ceea ce prevede implementarea și întreținerea. Implementarea este costisitoare la început pentru că echipamentul central OLT este foarte scump, dar compensează faptul că echipamentele terminale ONT sunt relativ ieftine iar fibra optică este de asemena ieftină din motivul că numarul producatorilor este permanent în creștere. Alte avantaje ale rețelei GPON sunt:
Rețeaua GPON permite un trafic de date foarte mare
Calitatea serviciilor este superioară rețelelor HFC sau celor pe cupru
Infrastructura nu este afectată de căderile de tensiune care apar pe traseu pentru că este compusă din fibră optică cu splitere pasive care nu necesită alimentare la curent electric
Datorita mai multor scenarii care apar in timpul monitorizarii retelei, am identificat cateva posibilitati de dezvoltare ulterioare ale aplicatiei care ar imbunatati timpul de reactie si ar reduce unele activitati repetitive care se executa manual in prezent :
Determinarea distantei pe fibra optica de la OLT la fiecare ONT conectat. Astfel se poate usura rezolvarea unor posibile probleme care apar pe tronsonul de fibra cand nu se cunoaste locatia fizica – de multe ori nu se respecta harta data de firma executanta. Un ONT poate functiona in paramentrii optimi pana la aproximativ 20 de km distanta de OLT. In cazul in care un ONT are semnalul pe FO slab (mai mic decat -27dbm) se poate verifica distanta de FO pana la acesta – distanta care poate sa nu fie optima conform arhitecturii retelei.
O alta functionalitate utila ar fi afisarea nivelului de incarcare al acumulatorului unui ONT. Datorita faptului ca acest tip de verificare se poate face doar pe echipamentele noi ( produse in 2013-2014), in acest moment nu a fost posibila implementarea acestei functionalitati pentru ca producatorul nu a oferit toate OID-urile necesare. Utilitatea acestui sistem de verificare a bateriei este in momentul in care exista avarii de curent electric, operatorul de servicii de telecomunicatii poate trimite pe teren la echipamentul respectiv o echipa pentru verificarea alimentarii electrice in respectiva cutie de echipamente (echipamentele respective au contor separat de energie electrica).
Una dintre cele mai importante dezvoltari care se poate implementa ulterior ar putea fi adaugarea automata a echipamentelor conectate pe teren. De exemplu atunci cand o echipa de service instaleaza o locatie noua, aceasta ar trimite un SMS cu serialul ONT-ului catre serverul pe care se afla aplicatia. Aceasta dezvoltare a aplicatiei implica intrunirea mai multor conditii :
Trebuie sa se creeze un sistem de receptie a SMS-ului ;
Trebuie sa ofere acces pentru adaugarea echipamentului (SNMPset) in OLT ;
Trebuie sa se poata prelua locatia ONT-ului (placa, port pe OLT) si sa se adauge in baza de date unde i se va oferi un ID si IP. Ulterior i se va atribui manual adresa de catre operator.
In cazul de fata, aceasta functionalitate nu s-a putut implementa pentru ca operatorul de telecomunicatii nu accepta sa se adauge ONT-uri de catre terte persoane decat de cei din cadrul companiei (siguranta in configurarea echipamentelor) si pentru ca am primit acces doar pentru interogarea echipamentelor.
O alta imbunatatire ar fi implementarea unui sistem de alerte pentru echipamentele care nu mai sunt functionale (FO rupta, echipament ars, echipament nealimentat la energia electrica). Acest sistem se poate utiliza de catre operatorii care monitorizeaza reteaua iar acestia la randul lor pot trimite echipele de service pentru rezolvarea acestor avarii astfel incat down-time-ul retelei sa se reduca la minimum. Acest lucru ar implica alterarea aplicatiei creand un mecanism de verificare a starii echipamentelor pe baza de ping IP si implementarea unui sistem de alertare (creare unui pop-up cu echipamentele « down »).
De asemenea, o functionalitate care s-ar putea adauga ar fi efectuarea de upgrade de versiune software a ONT-ului. De altfel, upgrade-ul nu se poate efectua local prin consola sau alte metode doar prin intermediul OLT-ului, acesta facand upload la noul firmware cu conditia ca ONT-ul sa fie adaugat si configurat pe OLT. In cazul in care producatorul echipamentelor a detectat ca se pot imbunatati diferite functionalitati, acesta poate crea un nou firmware pentru acest tip de ONT descarcand pachetele necesare pe un server de tip TFTP.
Aplicația WEB prezentată mai sus poate fi utilizată într-o rețea la scara mare fara nicio limitare de ordin tehnic, si rolul sau principal ar fi de a ajuta la ținerea evidenței echipamentelor aflate pe teren și la monitorizarea detaliată a ONT-urilor care impreuna ar rezulta timpi redusi de reactie in cazurile de avarie si simplificarea interventiilor pe teren. Indiferent de modelul echipamentelor, aplicația pentru monitorizare poate fi implementată în orice rețea GPON în urma unor mici modificări în codul sursă, mai exact maparea altor OID-uri in functie de modelul producatorului.
Anexe
Pagina principală a aplicației
Formularul de adăugare a echipamentelor
Preluarea datelor de pe ONT
6.1 Secvență din codul pentru formularul de adăugare a echipamentelor:
<table align='center'>
<form method=POST>
<tr bgcolor='#C8C8C8'>
<td align='right'><b>Olt</b></td>
<td align='left'><SELECT NAME=id_olt>";
$sql = "SELECT id, name FROM olt ORDER BY name ASC";
$resursa = mysql_query($sql);
while ($row = mysql_fetch_array($resursa)){
if ($row["id"]==$_POST["id_olt"]){$sel = "SELECTED";}else{$sel = "";}
print "<OPTION VALUE=\"" . $row["id"] . "\" " . $sel . ">" . $row["name"] . "</OPTION>";
}
print "</SELECT></td>
</tr>
<tr bgcolor='#C8C8C8'>
<td align='right'><b>Placa</b></td>
<td align='left'><SELECT NAME=placa>";
for ($i=1; $i<=16; $i++){
if ($_POST["placa"]==$i){$sel = "SELECTED";}else{$sel = "";}
print "<OPTION VALUE=\"" . $i . "\" " . $sel . ">" . $i . "</OPTION>";
}
print "</SELECT></td>
</tr>
<tr bgcolor='#C8C8C8'>
<td align='right'><b>Port</b></td>
<td align='left'><SELECT NAME=port>";
for ($i=0; $i<=3; $i++){
if ($_POST["port"]==$i){$sel = "SELECTED";}else{$sel = "";}
print "<OPTION VALUE=\"" . $i . "\" " . $sel . ">" . $i . "</OPTION>";
}
print "</SELECT></td>
</tr>
6.2 Secventă din codul pentru identificarea echipamentelor noi în rețea:
$i2 = "0";
if ($POST{"id_olt"} ne "-"){$search = "WHERE id=\"" . $POST{"id_olt"} . "\"";}
$sql = "SELECT name, ip, com_read FROM olt " . $search . " ORDER BY name ASC";
$sdh = $dbh->prepare($sql);
$sdh->execute;
while (@row = $sdh->fetchrow()) {
@data = qx!$conf{snmpwalk} -v2c -c $row[2] $row[1] .1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.9.1.2 -Oq!;
#print @data;
foreach $line (@data){
if ($line=~/No Such Instance currently/igs){}else{
$error = "";
@var = split(/\"/, $line);
$serial = $var["1"];
$serial=~ s/"//g;
$serial=~ s/ //g;
@var2 = split(/\./, $var["0"]);
$rev = $var2["10"] – 4194304000;
$placa = int ($rev/8192);
$port = int ($rev – $placa*8192)/256 ;
## criteri cautare
if ((!$POST{"serial"}) or (($POST{"serial"}) && (lc($serial)=~lc($POST{"serial"})))){$error = "yes";}
#if (($POST{"placa"} eq "-") or ($placa eq $POST{"placa"})){$error = "yes"; print "ceva<br>";}
if ($error){
$model = qx!$conf{snmpget} -v2c -c $row[2] $row[1] .1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.9.1.7.$var2[10].$var2[11] -Ovq!;
chomp($model);
$model=~ s/\"//ig;
$model=~ s/ //ig;
$model=~ s/0//ig;
$model=~ s/([a-fA-F0-9][a-fA-F0-9])/chr(hex($1))/eg;
if ($model=~/242/igs){$model = "EchoLife:HG8242";}
6.3 Secventă din codul de preluare a datelor de pe ONT-uri:
$sql = "SELECT olt.name, olt.ip, devices.placa, devices.port, devices.id_ont, olt.com_read
FROM devices, olt
WHERE devices.ip LIKE \"" . $GET{"ip"} . "\" AND devices.id_olt=olt.id LIMIT 1";
$sdh = $dbh->prepare($sql);
$sdh->execute;
@row = $sdh->fetchrow();
## formula
## 4194304000 + 8192 * $placa + 256 * $port
$gid = 4194304000 + 8192 * $row[2] + 256 * $row[3];
$optic{"rx"}{"color"} = $conf{"optical_bad"};
if (($optic{"rx"}{"value"}>"26") && ($optic{"rx"}{"value"}<"28")){$optic{"rx"}{"color"} = $conf{"optical_midle"};}
if ($optic{"rx"}{"value"}<"26"){$optic{"rx"}{"color"} = $conf{"optical_good"};}
if ($error){
## define
%p_speed_def=('-1' => '', '1' => '10M', '2' => '100M', '3' => '1G');
%p_state_def=('1' => "<p style=\"font-weight: bold; color: " . $conf{"optical_good"} . ";\">Up</p>", '2' => "<p style=\"font-weight: bold; color: " . $conf{"optical_bad"} . ";\">Down</p>");
%p_admin_def=('1' => "<p style=\"font-weight: bold; color: " . $conf{"optical_good"} . ";\">Enable</p>", '2' => "<p style=\"font-weight: bold; color: " . $conf{"optical_bad"} . ";\">Disable</p>");
$oid_exec = "$oid{port_speed}.$gid.$row[4]";
@p_speed = qx!$conf{snmpwalk} -v2c -c $row[5] $row[1] $oid_exec -Ovq!;
$oid_exec = "$oid{port_state}.$gid.$row[4]";
@p_state = qx!$conf{snmpwalk} -v2c -c $row[5] $row[1] $oid_exec -Ovq!;
$oid_exec = "$oid{port_admin_state}.$gid.$row[4]";
@p_admin = qx!$conf{snmpwalk} -v2c -c $row[5] $row[1] $oid_exec -Ovq!;
$oid_exec = "$oid{port_vlans}.$gid.$row[4]";
@p_vlans = qx!$conf{snmpwalk} -v2c -c $row[5] $row[1] $oid_exec -Oq!;
Program Gratuit de Verificare si Detectare a PlagiatuluiProgram Gratuit de Verificare si Detectare a Plagiatului
Bibliografie
James F. Kurose and Keith W. Ross, Computer Networking : A Top-Down Approach Featuring the Internet, Pearson Education, 2009
www.aw-bc.com/info/kurose/preface.pdf
Gigabit Passive Optical Network – GPON, Ivica Cale
https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/downloadFile/3779577280449/
Tanenbaum Andrew S Computer Network 4Th Edition
http://authors.phptr.com/tanenbaumcn4/
"PON” Published by Vadim Țurcan
http://www.itzone.ro/articolDisplay.php?id=39&categorie_id=10
http://ham.elcom.pub.ro/asi/slides/snmp-rev.1.1.pdf
http://www.scribd.com/doc/55485824/Retele-de-Acces-PON-Pasive-Optical [N/A]
http://www.scritube.com/stiinta/informatica/NECESITATEA-SI-ROLUL-RETELELOR42954.php
http://en.wikipedia.org/wiki/Cable_Internet_access
http://www.antech.ro/pdf/Alegere_amp_cablu.pdf
http://en.wikipedia.org/wiki/Multi-mode_optical_fiber
http://www.ubuntu.com/download/desktop/install-ubuntu-desktop
"ISDN” Published by Will Spencer Last updated 13 December, 2012
http://www.tech-faq.com/understanding-isdn.html
http://www.telnet-ri.es/en/solutions/gpon-access-and-ftth-networks/gpon-doctor-solution-for-gpon-interoperability-problems/
http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_optical_network
http://www.telecomtest.com.au/products/gpon-doctor/gpon-doctor-4000-analyzer.php
http://www.pactumnetworks.com/global-innovation-centre/motorola-asx1800-gpon-olt
http://www.pactumnetworks.com/global-innovation-centre/motorola-asx1800-gpon-olt
http://fr.aliexpress.com/item/Huawei-HG810-HG861-HG863-HG863a-HG863E-HG865-HG865E-HG866-HG866E-HG867/615561773.html
http://www.slideshare.net/mansoor_gr8/gpon-fundamentals
http://www.slideshare.net/fanttazio/passive-optical-networks
http://www.slideshare.net/lotfigomaa/cedric-f-lampassiveopticalnetworksprinciplbookfiorg
Bibliografie
James F. Kurose and Keith W. Ross, Computer Networking : A Top-Down Approach Featuring the Internet, Pearson Education, 2009
www.aw-bc.com/info/kurose/preface.pdf
Gigabit Passive Optical Network – GPON, Ivica Cale
https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/downloadFile/3779577280449/
Tanenbaum Andrew S Computer Network 4Th Edition
http://authors.phptr.com/tanenbaumcn4/
"PON” Published by Vadim Țurcan
http://www.itzone.ro/articolDisplay.php?id=39&categorie_id=10
http://ham.elcom.pub.ro/asi/slides/snmp-rev.1.1.pdf
http://www.scribd.com/doc/55485824/Retele-de-Acces-PON-Pasive-Optical [N/A]
http://www.scritube.com/stiinta/informatica/NECESITATEA-SI-ROLUL-RETELELOR42954.php
http://en.wikipedia.org/wiki/Cable_Internet_access
http://www.antech.ro/pdf/Alegere_amp_cablu.pdf
http://en.wikipedia.org/wiki/Multi-mode_optical_fiber
http://www.ubuntu.com/download/desktop/install-ubuntu-desktop
"ISDN” Published by Will Spencer Last updated 13 December, 2012
http://www.tech-faq.com/understanding-isdn.html
http://www.telnet-ri.es/en/solutions/gpon-access-and-ftth-networks/gpon-doctor-solution-for-gpon-interoperability-problems/
http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_optical_network
http://www.telecomtest.com.au/products/gpon-doctor/gpon-doctor-4000-analyzer.php
http://www.pactumnetworks.com/global-innovation-centre/motorola-asx1800-gpon-olt
http://www.pactumnetworks.com/global-innovation-centre/motorola-asx1800-gpon-olt
http://fr.aliexpress.com/item/Huawei-HG810-HG861-HG863-HG863a-HG863E-HG865-HG865E-HG866-HG866E-HG867/615561773.html
http://www.slideshare.net/mansoor_gr8/gpon-fundamentals
http://www.slideshare.net/fanttazio/passive-optical-networks
http://www.slideshare.net/lotfigomaa/cedric-f-lampassiveopticalnetworksprinciplbookfiorg
Anexe
Pagina principală a aplicației
Formularul de adăugare a echipamentelor
Preluarea datelor de pe ONT
6.1 Secvență din codul pentru formularul de adăugare a echipamentelor:
<table align='center'>
<form method=POST>
<tr bgcolor='#C8C8C8'>
<td align='right'><b>Olt</b></td>
<td align='left'><SELECT NAME=id_olt>";
$sql = "SELECT id, name FROM olt ORDER BY name ASC";
$resursa = mysql_query($sql);
while ($row = mysql_fetch_array($resursa)){
if ($row["id"]==$_POST["id_olt"]){$sel = "SELECTED";}else{$sel = "";}
print "<OPTION VALUE=\"" . $row["id"] . "\" " . $sel . ">" . $row["name"] . "</OPTION>";
}
print "</SELECT></td>
</tr>
<tr bgcolor='#C8C8C8'>
<td align='right'><b>Placa</b></td>
<td align='left'><SELECT NAME=placa>";
for ($i=1; $i<=16; $i++){
if ($_POST["placa"]==$i){$sel = "SELECTED";}else{$sel = "";}
print "<OPTION VALUE=\"" . $i . "\" " . $sel . ">" . $i . "</OPTION>";
}
print "</SELECT></td>
</tr>
<tr bgcolor='#C8C8C8'>
<td align='right'><b>Port</b></td>
<td align='left'><SELECT NAME=port>";
for ($i=0; $i<=3; $i++){
if ($_POST["port"]==$i){$sel = "SELECTED";}else{$sel = "";}
print "<OPTION VALUE=\"" . $i . "\" " . $sel . ">" . $i . "</OPTION>";
}
print "</SELECT></td>
</tr>
6.2 Secventă din codul pentru identificarea echipamentelor noi în rețea:
$i2 = "0";
if ($POST{"id_olt"} ne "-"){$search = "WHERE id=\"" . $POST{"id_olt"} . "\"";}
$sql = "SELECT name, ip, com_read FROM olt " . $search . " ORDER BY name ASC";
$sdh = $dbh->prepare($sql);
$sdh->execute;
while (@row = $sdh->fetchrow()) {
@data = qx!$conf{snmpwalk} -v2c -c $row[2] $row[1] .1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.9.1.2 -Oq!;
#print @data;
foreach $line (@data){
if ($line=~/No Such Instance currently/igs){}else{
$error = "";
@var = split(/\"/, $line);
$serial = $var["1"];
$serial=~ s/"//g;
$serial=~ s/ //g;
@var2 = split(/\./, $var["0"]);
$rev = $var2["10"] – 4194304000;
$placa = int ($rev/8192);
$port = int ($rev – $placa*8192)/256 ;
## criteri cautare
if ((!$POST{"serial"}) or (($POST{"serial"}) && (lc($serial)=~lc($POST{"serial"})))){$error = "yes";}
#if (($POST{"placa"} eq "-") or ($placa eq $POST{"placa"})){$error = "yes"; print "ceva<br>";}
if ($error){
$model = qx!$conf{snmpget} -v2c -c $row[2] $row[1] .1.3.6.1.4.1.2011.5.100.1.1.1.9.1.7.$var2[10].$var2[11] -Ovq!;
chomp($model);
$model=~ s/\"//ig;
$model=~ s/ //ig;
$model=~ s/0//ig;
$model=~ s/([a-fA-F0-9][a-fA-F0-9])/chr(hex($1))/eg;
if ($model=~/242/igs){$model = "EchoLife:HG8242";}
6.3 Secventă din codul de preluare a datelor de pe ONT-uri:
$sql = "SELECT olt.name, olt.ip, devices.placa, devices.port, devices.id_ont, olt.com_read
FROM devices, olt
WHERE devices.ip LIKE \"" . $GET{"ip"} . "\" AND devices.id_olt=olt.id LIMIT 1";
$sdh = $dbh->prepare($sql);
$sdh->execute;
@row = $sdh->fetchrow();
## formula
## 4194304000 + 8192 * $placa + 256 * $port
$gid = 4194304000 + 8192 * $row[2] + 256 * $row[3];
$optic{"rx"}{"color"} = $conf{"optical_bad"};
if (($optic{"rx"}{"value"}>"26") && ($optic{"rx"}{"value"}<"28")){$optic{"rx"}{"color"} = $conf{"optical_midle"};}
if ($optic{"rx"}{"value"}<"26"){$optic{"rx"}{"color"} = $conf{"optical_good"};}
if ($error){
## define
%p_speed_def=('-1' => '', '1' => '10M', '2' => '100M', '3' => '1G');
%p_state_def=('1' => "<p style=\"font-weight: bold; color: " . $conf{"optical_good"} . ";\">Up</p>", '2' => "<p style=\"font-weight: bold; color: " . $conf{"optical_bad"} . ";\">Down</p>");
%p_admin_def=('1' => "<p style=\"font-weight: bold; color: " . $conf{"optical_good"} . ";\">Enable</p>", '2' => "<p style=\"font-weight: bold; color: " . $conf{"optical_bad"} . ";\">Disable</p>");
$oid_exec = "$oid{port_speed}.$gid.$row[4]";
@p_speed = qx!$conf{snmpwalk} -v2c -c $row[5] $row[1] $oid_exec -Ovq!;
$oid_exec = "$oid{port_state}.$gid.$row[4]";
@p_state = qx!$conf{snmpwalk} -v2c -c $row[5] $row[1] $oid_exec -Ovq!;
$oid_exec = "$oid{port_admin_state}.$gid.$row[4]";
@p_admin = qx!$conf{snmpwalk} -v2c -c $row[5] $row[1] $oid_exec -Ovq!;
$oid_exec = "$oid{port_vlans}.$gid.$row[4]";
@p_vlans = qx!$conf{snmpwalk} -v2c -c $row[5] $row[1] $oid_exec -Oq!;
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Aplicatie Web Pentru Monitorizarea Echipamentelor Intr O Retea de Tip Gnon (ID: 149494)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.