基于SNMP的光链路性能监测系统的实现

吴昊 张海龙 毛鑫峰

摘要：光纤通信作为高速网络的传输媒介，其可靠性直接关系通信网络传输性能。本文在充分调研国内外现有光传输网络监控技术的基础上，采用B/S架构开发了光链路性能监测系统，它通过SNMP协议定时对交换机上的MIB数据库的性能参数进行采集，并提供光链路故障预警信息以及数据日志统计，从而实现光传输网络的性能状态监视，提升数据传输可靠性。

关键词：光链路性能监测；B/S架构；SNMP协议；MIB数据库

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）20-0043-02

随着数据通信量的急剧增长，作为信息高速公路的传输媒介，光纤通信的作用越来越重要。由于光纤速率高，容量大，其在业务承载网中所占有比例越来越大。但光链路对于光纤的弯折度、接口的清洁度以及光模块的可用性有着较高的要求。为了保障光传输网络的有效可靠运行，需要对其进行有效的网络管理以及监测。

本系统采用SNMP协议，通过对网络交换设备进行定期查询以及主动上报的方式，获取光模块工作参数，检测光纤的衰减情况，并实时给出各路的故障预警信息，从而提高光传输网络的可靠性。

1 简单网络管理协议

简单网络管理协议（SNMP）是使用TCP/IP协议族对互联网上的设备进行管理的一个框架，它提供一组基本的操作来监视和维护互联网。SNMP使用管理器和代理的概念，这就是说，管理器（通常是主机）控制和监视一组代理（各种网络设备）。

基于TCP/IP的网络管理包含三个组成部分：管理信息库MIB（Management Information Base），它包含所有代理進程的所有可被查询和修改的参数；关于MIB的一套公用的结构和表示符号，即管理信息结构SMI（Structure of Management Information）；管理进程和代理进程之间的通信协议，即简单网络管理协议SNMP（Simple Net Work Management Protocol）。

2系统设计

2.1 工作原理

本系统核心功能主要包括光功率监测模块与故障预警模块两个部分，光功率监测模块通过定时轮询以及设备主动上报来获取光链轮运行状态以及光纤损耗，并进行光链路运行状态的分析，以图表及告警方式反映给用户。

2.2 系统结构

传统的网管系统大多是基于C/S（Client/Server）结构开发的。伴随着互联网的迅猛发展，传统的单一C/S结构网管平台的各种弊端与不足日益显现。而基于Web技术的B/S（Browser/Server）结构以其平台通用性强、无地域限制等多项独特的优越性，成为本项目软件结构的首选。

本系统软件拓扑如图1所示。

2.3 模块设计

为便于管理使用，软件界面共设计8个子模块。

（1）用户管理：用户管理包括对用户的添加、删除和修改，系统提供统一的用户身份管理平台，采用统一的用户安全验证方式。

（2）参数设置：写入需查询的交换机IP地址、光功率参数的OID，并记录入数据库中。

（3）数据采集存储：通过光功率监测模块，完成光传输网络光链路两端收发光功率的数据采集存储。

（4）数据查询：通过查询可以快速查看系统的实时状态、历史数据，为管理者决策提供帮助。

（5）实时监控：系统可以实时展示光传输网的总体运行情况，实时显示传输设备所在位置及当前状态，包括发送光功率、接收光功率和承载的业务等。

（6）趋势分析：通过对采集得到的收发光功率进行数据处理，计算得到光链路的衰减信息，并与系统设置的正常的衰减范围进行比较，得到光链路预警信息。

（7）通知管理：对于新生成的预警事件，系统具有告警功能，便于维护人员及时发现故障。

（8）数据导出：采集得到的光功率信息和分析得到的故障预警信息可以导出成表格文件进行存储。

2.4 数据库设计

本系统采用SQL Server2008创建数据库，对性能数据进行历史保存。主要建立以下各表：

（1）用户管理表：存储管理用户账号信息，以实现管理员的分级管理。

（2）设备参数表：通过参数设置模块，写入待查询交换机IP地址等网络参数以及OID信息，作为数据采集存储模块参数调用依据。

（3）光功率统计表：存储查询所得各设备光功率值。默认保存一周，一周内如果没有特殊删除或导出的指令，则自动删除。

（4）统计信息表：在光功率统计表的基础上，计算日最高光功率、最低光功率等统计信息，待趋势分析模块调用。

3 主要功能实现

3.1 光功率监测模块

光功率监测模块作为本软件的核心模块，采用简单网络管理协议（SNMP）实现对设备光模块信息的获取。引用SnmpSharpNet组件库，通过该组件库，本软件可以通过简单语句完成SNMP报文的封装以及解封装，达到与网络设备进行参数交互的目的。

在网络设备的MIB库中，每个参数都有其对应的OID，作为其唯一的标识代码。我们可以通过向网络设备发送指定对象的OID值，返回该OID值下的数据条目。以提取S5700交换机光模块收发光功率的代码为例。

OctetString community=new OctetString （“public”）； //指定团体名

AgentParameters param=new AgentParameters

（community）；

Param.Version=Snmp Version.Ver2；//设置SNMP版本

IpAddress agent=new IpAddress（IPAdress）；//设置IP地址

Udp Target target=new UdpTarget

（（IPAddress）agent，161，2000，1）；//指定端口、超时时间和重试次数

Pdu pdu = new Pdu（PduType.Get）；

pdu.VbList.Add（".1.3.6.1.4.1.2011.5.25.31.1.1.3.1.9.671253 26"）；//OID為指定光模块的发光功率

pdu.VbList.Add（".1.3.6.1.4.1.2011.5.25.31.1.1.3.1.8.671253 26"）；//OID为之指定光模块的收光功率

SnmpV1Packet result = （SnmpV1Packet） target.Request （pdu， param）；//生成SNMP请求

3.2 光链路故障预警模块

在通过光功率监测模块获取得到每段光链路两端的光模块的收发光功率之后，由光链路故障预警模块进行数据处理，计算得到光链路的衰减信息，与该段光链路的标称光功率衰减值进行比较。

具体实现如下：

（1）读取每段光链路两端光模块的收发光功率P1与P2；

（2）计算得到该段光链路的实际光功率衰减Q1=P1-P2；

（3）根据每段光链路的传输参数计算得到其标称光功率衰减Q2；

（4）以标称光功率衰减为标准，为每段光链路设置正常的衰减范围，与计算得到的每段光链路的实际光功率衰减进行比较；

（5）若光链路的实际光链路衰减超出设置的正常衰减范围，则生成预警信息。

4 测试验证

本文中采用汇聚交换机、接入交换机、服务器和光链路监控微机构成测试网络，通过快速以太网交换机构成局域网实现光链路实时监视系统与光模块之间的通讯。

为了检测系统的有效性，选取汇聚交换机与5台接入交换机之间的10条光链路（收发各一条）作为监控对象，通过光功率监测模块获取得到每条光链路两端的光模块的收发光功率，作为对比，通过命令行查询得到每条光链路两端的光模块的收发光功率。

通过本文所设计的光链路实时监控系统监测得到的光模块的收发光功率Pi单位为mW，通过命令行查询得到的光模块的收发光功率Pj单位为dBM，并且Pj=10lg（Pi），计算系统软件和命令行查询得到的每条光链路的衰减值的误差。

测试得出，通过本文所设计的光链路实时监控系统监测得到的光链路衰减与通过命令行查询得到的光链路衰减之间的误差最大为0.25dB，验证了所设计系统的有效性。

5 结束语

本文提出的基于光功率检测的光链路实时监控系统，具有光功率监测和光链路故障预警两个模块，其中光功率监测模块引用了SnmpSharpNet组件库，通过OID值查询得到光模块的收发光功率信息，然后由光链路故障预警模块进行数据处理，计算得到光链路的衰减信息，并与该段光链路的标称光功率进行比较，将比较结果不在正常范围内的光链路作为存在性能隐患的段落，给出预警提示。该系统可以以较低成本对每根在用光纤的光链路状态实现无损查询，并实时给出各条光链路的故障预警信息，从而提高光传输网络的可靠性。

参考文献：

[l] 项国刚.采用光功率监测法监测光纤劣化的可行性[J].四川通信技术，1997.

[2] 徐茹，魏文彬.光传输系统收光功率的监控管理分析[J].机电信息，2015.

[3] 黎华.基于OTDR和光功率测试的光纤故障监测应用方法[J].计算机测量与控制， 2014，22（5）.

[4] 曹俊忠，鲍振武.光缆光功率实时监测[J].光通信研究，2013.

[5] 龚路.光收发模块数字诊断功能的研究[J].光通信研究，2005.

[6] 赵英，王小维.基于.NET技术实现的SNMP通信[J].电子设计工程，2011.