一种HFC网络拓扑发现的方法、网络设备及网络系统
技术领域
本发明涉及通信领域,尤其涉及的是一种HFC网络拓扑发现的方法、网络设备及网络系统。
背景技术
混合光纤同轴电缆(Hybrid Fiber-Coaxial,HFC)网络技术,是一种经济实用的综合数字服务宽带网接入技术。HFC通常由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三部分组成,从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输,到用户区域后把光信号转换成电信号,经分配器分配后通过同轴电缆送到用户。
图1为一个典型的HFC网络的示意图,如图1所示,HFC网络包括以下设备和器件:网络管理系统、同轴电缆局端接入设备(Cable Modem Terminal System,CMTS)、光站、电缆调制解调器(Cable Modem,CM)、用户侧的机顶盒(Set Top Box,STB)和个人电脑(PersonalComputer,PC)等。可以看出,CMTS位于城域网侧,也称为头端,CM位于用户端。
拓扑发现是使用某些技术获取网络节点的存在信息和它们之间的连接关系信息,并在此基础上绘制出整个网络拓扑图。相对于HFC网络来说,就是要获得CMTS与所有CM之间线路的拓扑关系。有了HFC网络的拓扑图,可对网络运维、故障排查带来极大的方便,网络管理人员在拓扑图的基础上对故障节点进行快速定位。
当前对HFC网络进行拓扑发现,主要是在网元(放大器/分支器/分配器)中添加智能调制解调模块,智能调制解调模块会对CM上发给CMTS(或拓扑服务器)的测试信号进行解调,并且在测试信号添加本地网元的标示信息。这样测试信号到达CMTS经过了哪些网元便全被记录下来(例如:A-B-C-…)。拓扑服务器分析所有CM发过来的测试信息,便可获得HFC网络的拓扑结构。
但是这种方法要求所有智能调制解调模块能对上行的突发包进行解调,相当于CMTS的功能,模块复杂,价格昂贵,难于实现,同时还要求CM具备上发测试信号的能力,不然只能探测到网元间的拓扑关系,无法知道CM处于哪个网元下。
发明内容
本发明提供了一种HFC网络拓扑发现的方法、网络设备及网络系统,能够快速准确地获得HFC网络的拓扑结构。
第一方面,本发明实施例提供了一种HFC网络拓扑发现的方法,该方法包括:网络设备接收CMTS广播的MAP消息,对MAP消息进行解析获得HFC网络中的网元对应的上行时间,该上行时间指示网元向同轴电缆局端接入设备CMTS发送上行信号的时间间隔,之后,再在网元的上行时间对网元的上行信号进行监测,确认所述网元的上行信号是否经过所述网络设备以获得上行信号检测结果,之后,该网络设备将上行信号检测结果发送至服务器,该上行信号检测结果指示所述网络设备与所述网元之间的连接关系,用于服务器通过对其进行分析获得HFC网络的拓扑结构。
本发明实施例中,通过HFC网络中的网络设备能够对CMTS广播的MAP消息进行解析获得HFC网络中网元的上行时间,在各上行时间对上行信号进行监测,以通过上行信号是否经过该网络设备来确定相应网元是否处于该网络设备的下游,通过上行信号检测结果发送至服务器,使得服务器可以依据该上行信号检测结果进行分析获得HFC网络的拓扑结构。因此,本发明实施例可以在不需要对上行突发包解调以及不需要CM具备发送测试信号的能力的情况下,快速准确地探测HFC网络中各网元间的拓扑关系,从而完成拓扑发现。
结合第一方面,在第一方面的第一种可能的实现方式中,网络设备在网元的上行时间对网元的上行信号进行监测,确认所述网元的上行信号是否经过所述网络设备以获得上行信号检测结果的具体方式为:判断在某网元的上行时间是否监测到相应网元的上行信号,若监测到,则上行信号检测结果记录该网元的上行信号经过该网络设备;若未监测到,则上行信号检测结果记录该网元的上行信号不经过该网络设备。如此,网络设备可以通过此方法获得HFC网络中哪些网元位于该节点(该网络设备)的下游,哪些网络设备不位于该节点(该网络设备)的下游,从而提高了方案的可实现性。
结合第第一方面的第一种可能的实现方式,在第一方面的第二种可能的实现方式中,网络设备判断在网元的上行时间是否监测到网元的上行信号的具体方式可以为通过在网元的上行时间监测射频RF口的信号的幅度强度以判断是否监测到相应网元的上行信号,如果幅度强度大于预设阈值,则确定有监测到相应网元的上行信号。
结合第第一方面的第一种可能的实现方式,在第一方面的第三种可能的实现方式中,网络设备判断是否在网元的上行时间监测到网元的上行信号具体还可以是通过在网元的上行时间进行频谱分析以判断是否监测到网元的上行信号。
如此,网络设备可以通过以上两种方式在某网元的上行时间检测该网元的上行信号,提高了方案的可实现性。
结合第一方面,第一方面的第一种可能的实现方式至第一方面的第三种可能的实现方式,在第一方面的第四种可能的实现方式中,网络设备对MAP消息进行解析获得HFC网络中的网元对应的上行时间的具体方式是对MAP消息进行解析获得MAP信息单元结构表,MAP信息单元结构表中包含HFC网络中的网元的标识及对应的上行时间。
第二方面,本发明实施例提供了一种HFC网络拓扑发现的方法,该方法为:服务器接收多个网络设备发送的多个上行信号检测结果,多个网络设备中包括第一网络设备,第一网络设备的上行信号检测结果指示HFC网络中的网元发送的上行信号是否经过第一网络设备(即:某个网络设备的上行信号结果指示HFC网络中的网元的上行信号结果是否经过该网络设备);之后,服务器对多个上行信号检测结果进行统计分析获得HFC网络的拓扑结构。
因此,HFC网络中的服务器能够根据HFC中的多个网络设备发送的多个上行信号检测结果分析得到HFC网络中的拓扑结构,从而可以在不需要对上行突发包解调,以及不需要CM具备发送测试信号的能力的情况下,快速准确地探测HFC网络中各网元间的拓扑关系,从而完成拓扑发现。
结合第二方面,在第二方面的第一种可能的实现方式中,服务器对多个上行信号检测结果进行统计分析获得HFC网络的拓扑结构的具体方式为:对多个上行信号检测结果进行合并以构造HFC网络中的网元形成的邻接矩阵,再对邻接矩阵进行初等变换获得最简形邻接矩阵,该最简形邻接矩阵表示各网元简的直接连接关系,因此,服务器可以根据最简形邻接矩阵获得HFC网络的拓扑结构。如此,服务器可以通过矩阵初等变换的方式来获得直观的HFC网络中各网元的连接关系,从而快速地获得HFC网络的拓扑结构图。
第三方面,本发明实施例提供了一种网络设备,包括接收单元,用于接收同轴电缆局端接入设备CMTS广播的分配映射MAP消息;解析单元,用于对MAP消息进行解析获得HFC网络中的网元对应的上行时间,上行时间指示网元向同轴电缆局端接入设备CMTS发送上行信号的时间间隔;监测单元,用于在网元的上行时间对网元进行监测,确认网元的上行信号是否经过网络设备以获得上行信号检测结果;发送单元,用于将上行信号检测结果发送至服务器,上行信号检测结果指示网络设备与网元之间的连接关系,用于服务器对上行信号检测结果进行分析获得HFC网络的拓扑结构。
结合第三方面,在第三方面的第一种可能的实现方式中,监测单元,具体用于判断在网元的上行时间是否监测到网元的上行信号,若监测到,则上行信号检测结果记录网元的上行信号经过网络设备,若未监测到,则上行信号检测结果记录网元的上行信号不经过网络设备。
结合第三方面的第一种可能的实现方式,在第三方面的第二种可能的实现方式中,监测单元,具体用于通过在网元的上行时间监测射频RF口的信号的幅度强度以判断是否监测到网元的上行信号,如果幅度强度大于预设阈值,则确定监测到网元的上行信号,则上行信号检测结果记录网元的上行信号经过网络设备,若幅度轻度小于预设阈值,则确定未检测到网元的上行信号,则上行信号检测结果记录网元的上行信号不经过网络设备。
结合第三方面的第一种可能的实现方式,在第三方面的第三种可能的实现方式中,监测单元,具体用于通过在网元的上行时间进行频谱分析以判断是否监测到网元的上行信号,若监测到,则上行信号检测结果记录网元的上行信号经过网络设备,若未监测到,则上行信号检测结果记录网元的上行信号不经过网络设备。
结合第三方面,第三方面的第一种可能的实现方式至第三方面的第三种可能的实现方式,在第三方面的第四种可能的实现方式中,解析单元,具体用于对MAP消息进行解析获得MAP信息单元结构表,MAP信息单元结构表包含HFC网络中的网元的标识及对应的上行时间。
第四方面,本发明实施例提供了一种网络设备,该网络设备包括接收器,处理器,发射器,其中接收器用于执行第三方面中的接收单元所执行的步骤,处理器,用于执行第三方面的解析单元以及监测单元所执行的步骤,发射器,用于执行第三方面的发送单元所执行的步骤。
第五方面,本发明实施例提供了一种服务器,该服务器包括接收器和处理器,其中,接收器,用于接收多个网络设备发送的多个上行信号检测结果,多个网络设备中包括第一网络设备,第一网络设备的上行信号检测结果指示HFC网络中的网元发送的上行信号是否经过第一网络设备;处理器,用于对多个上行信号检测结果进行统计分析以获得HFC网络的拓扑结构。
结合第五方面,在第五方面的第一种可能的实现方式中,处理器,具体用于执行第二方面的第一种可能的实现方式中的步骤:对多个上行信号检测结果进行合并以构造HFC网络中的网元形成的邻接矩阵,对邻接矩阵进行初等变换获得最简形邻接矩阵,再根据最简形邻接矩阵获得HFC网络的拓扑结构。
第六方面,本发明实施例提供了一种HFC网络系统,包括服务器和至少一个网络设备,其中网络设备用于执行前述第一方面中的方法步骤,服务器用于执行前述第二方面中的方法步骤。其中,网络设备可以以独立于现有HFC网络中的其他网络设备的实体存在,也可以是与现有HFC网络中的其他网络设备集成一体。
第七方面,本发明还提供一种计算机存储介质,该介质存储有程序,该程序执行上述第一方面的一种HFC网络拓扑发现的方法中的部分或者全部步骤。
从以上技术方案可以看出,本发明实施例的方案具有如下有益效果:
本发明实施例中,HFC网络中的网络设备具备对CMTS广播的MAP消息进行解析的能力,在获得HFC网络中各网元的上行时间后,在各网元的上行时间对各网元的上行信号进行监测,以通过上行信号是否经过该网络设备来确定相应网元是否处于该网络设备的下游,从而服务器可以依据该上行信号检测结果进行分析获得HFC网络的拓扑结构。从而可快速准确地探测HFC网络中各网元间的拓扑关系。
附图说明
图1为本发明实施例中HFC网络的一种示意图;
图2为本发明实施例中的HFC网络拓扑发现方法中的一种流程图;
图3为本发明实施例中图1所示的HFC网络的一种局部网络示意图;
图4为本发明实施例中的MAP消息结构示意图;
图5为本发明实施例中图3所示的HFC局部网络示意图对应的MAP消息单元结构表;
图6为本发明实施例中图3所示的HFC局部网络示意图中的T2监测到的上行信号检测结果;
图7为本发明实施例中在图6的上行信号检测结果基础上的简化表;
图8为本发明实施例中的HFC网络拓扑发现方法中服务器侧的一种流程图;
图9为本发明实施例中服务器在图3所示的HFC网络示意图的基础上获得的邻接矩阵;
图10为本发明实施例中服务器根据图9的邻接矩阵获得的最简形连接矩阵;
图11为本发明实施例中的网络设备的功能模块结构示意图;
图12为本发明实施例中的网络设备的硬件结构示意图;
图13为本发明实施例中的服务器的硬件结构示意图;
图14为本发明实施例中的HFC网络系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块,本文中所出现的模块的划分,仅仅是一种逻辑上的划分,实际应用中实现时可以有另外的划分方式,例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中,或一些特征可以忽略,或不执行,另外,所显示的或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,模块之间的间接耦合或通信连接可以是电性或其他类似的形式,本文中均不作限定。并且,作为分离部件说明的模块或子模块可以是也可以不是物理上的分离,可以是也可以不是物理模块,或者可以分不到多个电路模块中,可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本发明实施例方案的目的。
本发明实施例提供了一种HFC网络拓扑发现的方法、网络设备、服务器及网络系统,能够快速准确地获得HFC网络的拓扑结构。以下进行详细说明。
图2为本发明HFC网络拓扑发现方法实施例的一种流程图,本实施例的方法可以由内嵌在图1中的网络设备中的拓扑发现智能模块来完成,也可以是以插入到HFC网络中的一个独立的网络设备(独立于图1中的各网络设备)来完成。
为了方便描述,下面的实施例以智能模块内嵌在各网络设备中为例进行说明,图3为图1所示的HFC网络的某一种局部网络的示意图,图中一共有5个CM,5个其他网络设备,具体包括一个放大器A1,二个分支器T1、T2以及两个分配器S1、S2,这5个网络设备中都内嵌有拓扑发现智能模块,由这5个网络设备来完成本发明实施例中的网络拓扑发现方法。
结合图2,本实施例的方法包括:
201、网络设备接收CMTS广播的分配映射(MAP)消息;
基于电缆数据业务接口规范(Data-over-Cable Service InterfaceSpecification,DOCSIS)的HFC上行传输系统中,所有的CM和其他网络设备都共用相同的上行信道,为了防止冲突,CMTS会周期性地根据各个CM和其他网络设备的上行带宽请求,下行广播MAP消息给所有CM和其他网络设备。MAP消息则规定了不同的CM和其他网络设备依次使用不同的时隙进行上行传输,某一时隙内只允许一个网元(网元指CM和HFC网络中的其他网络设备)使用。CM或其他网络设备接收到MAP消息后,选择属于自己的时隙进行上行数据的传输。
图4为MAP信息单元的结构,其中业务流标识(service Identifier,SID)对应着不同的CM或其他网络设备;间隔使用码(Interval Usage Code,IUC)为不同的时隙类型;Offset为时隙开始的偏移量(以微时隙为单位)。MAP消息单元规定了SIDi对应的CM或其他网络设备必须在Offseti与Offset(i+1)的时间间隔内发送上行数据。
具体的,在图3的HFC局部网络示意图中,由于这5个CM加上5个其他网络设备(放大器A1,二个分支器T1、T2以及两个分配器S1、S2)都有上行带宽请求,CMTS会给这10个设备下行广播MAP消息。CM和其他网络设备接收到MAP消息后,将会在MAP消息规定的上行时间发送上行数据。
202、网络设备对MAP消息进行解析获得HFC网络中的网元的上行时间;
网络设备接收到CMTS广播的MAP消息后,对MAP消息进行解析,获得如图4所示的MAP消息单元结构表格以及MAP消息单元结构中的SID和各网元(CM和其他网络设备)的对应关系,MAP消息单元结构表中包含各网元的上行时间,即Offseti与Offset(i+1)的时间间隔。具体的解析方法为现有技术,此处不做详细赘述。
以图3为例,网络设备解析MAP消息后得到的MAP消息单元结构、SID和各网元的对应关系如图5所示。CM1对应的SID为SID 1,间隔使用码为IUC1,上行时间开始的偏移量为Offset1,其他CM2、CM3、CM4、CM5、S1、S2、T1、T2、A1相对应的SID、IUC和Offset如图所示,不做详细描述。
203、网络设备在网元的上行时间对网元的上行信号进行监测,确认所述网元的上行信号是否经过所述网络设备以获得上行信号检测结果;
因为在MAP消息中的不同的时间时隔对应着不同的SID,只有该时间间隔归属的SID对应的设备才能在这个时间间隔内发送上行业务信号。因此网络设备在MAP消息中的每个时间间隔,监测本节点处来自下游的上行信道是否存在业务信号获得上行信号检测结果。
在一种具体的实施方式中,网络设备在MAP消息中的每个时间间隔,监测本节点处来自下游的上行信道是否存在业务信号,如果监测到此时间间隔有业务信号,则说明该时间间隔的SID对应的网元(CM或其他网络设备)处于该网络设备的下游,该网元上行发送的业务信号要经过该网络设备才能上达到CMTS,该网络设备将上行信号检测结果记录到表格中,标记1表示在此时间间隔有接收到业务信号,相应SID对应的网元位于该网络设备的下游,标记0表示在此时间间隔没有接收到业务信号,相应SID对应的网元不位于该网络设备的下游。
以图3所示的HFC局部网络为例进行说明,网络设备T2监测到经过本节点处的上行信道业务信号的情况,即上行信号检测结果如图6所示。
T2对应的SID为SID9,该节点在MAP消息中的对应时间间隔监测到了SID为SID1、SID2、SID3、SID4、SID6、SID7的设备发送的信号,即监测到了CM1、CM2、CM3、CM4、S1、S2发送的信号,说明CM1、CM2、CM3、CM4、S1、S2位于T2节点的下游;在SID5、SID8、SID10对应的时间间隔没有监测到相应的上行信号,说明CM5、T1、A1不位于T2节点的下游。
在图6的基础上,T2获得的上行信号检测结果简化表如图7所示。
另外,在具体的实施方式中,网络设备在监测时判断有无信号的方法可以包括如下两种:
第一种:通过在各网元的上行时间监测射频(RF)口的信号的幅度强度以判断是否监测到相应网元的上行信号,如果幅度强度大于阈值,则确定监测到所述网元的上行信号,相反,如果幅度强度小于阈值,则确定没有检测到所述网元的上行信号。
第二种:通过在网元的上行时间进行频谱分析以判断是否监测到相应网元的上行信号。
204、网络设备将上行信号检测结果发送至服务器。
网络设备在获得上行信号检测结果后,将该上行信号检测结果发送给服务器,也可以是将一段时间内的203步骤的上行信号检测结果进行统计,再将统计结果上行发送给服务器,以确保上行信号检测结果的准确性。
可选的,网络设备在发送上行信号检测结果时打上本节点的标识,以便于服务器区分发送各上行信号检测结果的网络设备,用于进行拓扑发现。需要说明的是,网络设备在发送上行信号检测结果时,不一定得打上本节点的标识,可以由服务器自身从其他途径获取当前发送的上行信号检测结果对应的网络设备的标识。
服务器收集所有网络设备发送的上行信号检测结果,并且进行统计分析,可获得HFC网络中各网元的拓扑关系。
本发明实施例中,在HFC网络的网络设备接收CMTS广播的分配映射MAP消息,并对该MAP消息进行解析,以获得HFC网络中的网元的上行时间;之后,网络设备在网元的上行时间对上行信号进行监测,以获得上行信号检测结果,该上行信号检测结果指示网元的上行信号是否经过该网络设备;之后,网络设备将上行信号检测结果发送至服务器,以使得服务器对该上行信号检测结果进行分析获得HFC网络的拓扑结构。本发明实施例中,通过在HFC网络中增加网络设备,在不需要上行突发包解调以及不需要CM具备发送测试信号的能力的情况下,可快速准确地探测HFC网络中各网元间的拓扑关系,从而进行拓扑发现。
下面从服务器侧对服务器根据各网络设备发送的上行信号检测结果进行统计分析得到HFC网络拓扑关系进行详细介绍。
本发明实施例中的服务器具体是指拓扑服务器。
结合图8,本发明HFC网络拓扑发现方法实施例的一种流程图包括:
801、服务器接收多个网络设备发送的多个上行信号检测结果;
在HFC网络中的网络设备按照图2所述的流程得到上行信号检测结果后,在MAP消息分配给该网络设备的上行时间间隔,将上行信号检测结果发送给服务器,服务器收集多个网络设备发送的上行信号检测结果。其中,某网络设备的上行信号检测结果表示了该HFC网络中哪些节点位于该网络设备的下游。
802、服务器对多个上行信号检测结果进行统计分析以获得HFC网络的拓扑结构。
服务器在收集到多个网络设备发送的上行信号检测结果后,对这些上行信号检测结果进行统计分析,然后获得HFC网络的拓扑结构。
对上行信号检测结果进行统计分析的方法可以有多种,在一种具体的实施中,可以采用邻接矩阵对多个上行信号检测结果进行统计分析。以下进行详细说明。
邻接矩阵是将所有网络设备发送的统计结果向量合并在一起形成的矩阵,矩阵的任意一个元素都说明了矩阵行对应的SID的上行业务是否要经过矩阵列对应的网元才能到达CMTS,也就是说,矩阵行的SID对应的网络设备是否处于据阵列对应的网络设备之下。矩阵的任意一列说明了该列对应的网络设备下游存在哪些网络设备。所以说邻接矩阵说明了HFC网络的拓扑结构。
以图3所示的HFC局部网络为例进行说明,服务器可获得的邻接矩阵为图9所示。以第一行为例,CM1的上行数据到达CMTS必须经过S1、T1、T2、A1;以第一列为例,S1的下游有CM1和CM2。
由于HFC网络为树型或星型结构,各网元间存在集合的包含和被包含关系。对于邻接矩阵来说,存在列向量的包含和被包含关系。为了方便分析,可对邻接矩阵进行初等列变换,消除列向量间的线性关系(即包含关系),得到列向量无关的列最简形邻接矩阵。列最简形邻接矩阵最终表达了各个设备之间的直接相连的关系,则不存在跨设备的包含关系。
图10为根据图9矩阵求得的列最简形邻接矩阵。如图10所示,S1下直连有CM1和CM2;T1下直连有CM5和T2。
在对邻接矩阵进行拓扑发现时,可先分析HFC网络中除CM以外的网络设备间的拓扑关系,即主干线的拓扑结构;然后再探各CM和其他各网络设备拓扑关系。
如图10,先看S1、S2、T1、T2、A1间构成的邻接方阵M2中各网络设备的直连关系。很明显,各网元间的连接关系为{S1,S2}∈T2∈T1∈A1;然后分析各CM与其他各网络设备间的邻接矩阵M1,很明显可得到CM跟其他各网络设备的直连关系为{CM1,CM2}∈S1,{CM3,CM4}∈S2,CM5∈T1。分别得到了除CM外的各网络设备间,以及各网络设备与CM间的直连关系,便可得到整个HFC网络的拓扑结构,结果如图3所示。
上面是对HFC网络拓扑发现方法进行介绍,下面从功能模块实现角度对本发明实施例中的网络设备进行介绍。
结合图11,本发明实施例提供了一种网络设备11,该网络设备11包括:
接收单元1101,用于接收同轴电缆局端接入设备CMTS广播的分配映射MAP消息;
解析单元1102,用于对接收单元1101接收的MAP消息进行解析获得HFC网络中的网元对应的上行时间,该上行时间指示网元向同轴电缆局端接入设备CMTS发送上行信号的时间间隔;
监测单元1103,用于在解析单元1102解析出的各网元的上行时间对各网元进行监测,确认各网元的上行信号是否经过该网络设备11以获得上行信号检测结果,该上行信号检测结果指示网络设备与各网元之间的连接关系;
发送单元1104,用于将监测单元1103监测到的上行信号检测结果发送至服务器,用于服务器对上行信号检测结果进行分析获得HFC网络的拓扑结构。
在一些具体的实施中,监测单元1103,具体用于判断在网元的上行时间是否监测到网元的上行信号,若监测到,则上行信号检测结果记录网元的上行信号经过网络设备,若未监测到,则上行信号检测结果记录网元的上行信号不经过网络设备。
在一些具体的实施中,监测单元1103,具体用于通过在网元的上行时间监测射频RF口的信号的幅度强度以判断是否监测到网元的上行信号,如果幅度强度大于预设阈值,则确定监测到网元的上行信号,则上行信号检测结果记录网元的上行信号经过网络设备,若幅度轻度小于预设阈值,则确定未检测到网元的上行信号,则上行信号检测结果记录网元的上行信号不经过网络设备。
在一些具体的实施中,监测单元1103,具体用于通过在网元的上行时间进行频谱分析以判断是否监测到网元的上行信号,若监测到,则上行信号检测结果记录网元的上行信号经过网络设备,若未监测到,则上行信号检测结果记录网元的上行信号不经过网络设备。
在一些具体的实施中,解析单元1102,具体用于对MAP消息进行解析获得MAP信息单元结构表,MAP信息单元结构表包含HFC网络中的网元的标识及对应的上行时间。
本发明实施例中网络设备11的各功能模块之间的交互过程可以参阅前述图2所示的实施例中的交互过程,具体此处不再赘述。
本发明实施例中,在HFC网络的网络设备11的接收单元1101接收CMTS广播的分配映射MAP消息,之后解析单元1102对该MAP消息进行解析,以获得HFC网络中的网元的上行时间;之后,监测单元1103在各网元的上行时间对上行信号进行监测,以获得上行信号检测结果,该上行信号检测结果指示网元的上行信号是否经过该网络设备;之后,发送单元1104将上行信号检测结果发送至服务器,以使得服务器对该上行信号检测结果进行分析获得HFC网络的拓扑结构。本发明实施例中,网络设备11使得在不需要上行突发包解调以及不需要CM具备发送测试信号的能力的情况下,可快速准确地探测HFC网络中各网元间的拓扑关系,从而实现拓扑发现。
下面从硬件结构角度对本发明实施例中的网络设备进行介绍。
图12为本发明实施例提供了一种网络设备的示意图,在实际应用中,该网络设备12位于HFC网络中,可以是一种独立的网络设备,也可以是如图2所示的HFC网络中的放大器A1、分支器T1、分支器T2、分配器S1或分配器S2,在这些HFC网络设备中通过嵌入拓扑发现智能模块来实现本发明实施例中的网络设备具备的功能。
具体的,网络设备12包括至少一个网络接口或者其它通信接口、至少一个接收器1201、至少一个发射器1203、至少一个处理器1202,以实现这些装置之间的连接通信,通过至少一个网络接口(可以是有线或者无线)实现该网络设备与HFC网络中的至少一个其它网元之间的通信连接,可以使用互联网,广域网,本地网,城域网等。
另外,该网络设备还可以包括只读存储器或随机存取存储器,并向处理器1202提供指令和数据,存储器的一部分还可以包括可能包含高速随机存取存储器(RAM,RandomAccessMemory),也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)。
存储器存储了如下的元素,可执行模块或者数据结构,或者它们的子集,或者它们的扩展集:
操作指令:包括各种操作指令,用于实现各种操作。
操作系统:包括各种系统程序,用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。
其中,接收器1201,用于执行接收单元1101所执行的步骤,即接收CMTS广播的分配映射MAP消息;
处理器1202,用于执行解析单元1102和监测单元1103执行的步骤,具体此处不做赘述。
发射器1203,用于执行发送单元1103执行的步骤,将指示网络设备与各网元之间的连接关系的上行信号检测结果发送至服务器上行信号检测结果发送至服务器,由服务器对该上行信号检测结果进行分析获得HFC网络的拓扑结构。
本发明实施例中网络设备12的接收器1201、处理器1202、发射器1203之间的信息交互过程同样可以参阅前述图2所示的实施例中的交互过程,具体此处不再赘述。
本发明实施例中,在HFC网络的网络设备12的接收器1201接收CMTS广播的分配映射MAP消息,处理器1202对该MAP消息进行解析,以获得HFC网络中的网元的上行时间;之后,处理器1202在各网元的上行时间对上行信号进行监测,以获得上行信号检测结果,该上行信号检测结果指示网元的上行信号是否经过该网络设备;之后,发射器1203将上行信号检测结果发送至服务器,以使得服务器对该上行信号检测结果进行分析获得HFC网络的拓扑结构。本发明实施例中,网络设备12使得在不需要上行突发包解调以及不需要CM具备发送测试信号的能力的情况下,可快速准确地探测HFC网络中各网元间的拓扑关系,从而实现拓扑发现。
下面结合图13介绍本发明实施例中的服务器13。
具体的,服务器13包括至少一个网络接口或者其它通信接口、至少一个接收器1301、至少一个处理器1302,以实现这些装置之间的连接通信,通过至少一个网络接口(可以是有线或者无线)实现该网络设备与HFC网络中的至少一个其它网元之间的通信连接,可以使用互联网,广域网,本地网,城域网等。
其中,接收器1301,用于接收多个如图11所示的网络设备发送的多个上行信号检测结果,多个网络设备中包括第一网络设备,第一网络设备的上行信号检测结果指示HFC网络中的网元发送的上行信号是否经过第一网络设备,即其中的某个网络设备的上行信号检测结果表示HFC网络中的网元发送的上行信号是否经过该网络设备。
处理器1302,用于对多个上行信号检测结果进行统计分析以获得HFC网络的拓扑结构。
在一些具体的实施中,上述处理器1302还用于执行如下步骤:
处理器1302,具体用于对多个上行信号检测结果进行合并以构造HFC网络中的网元形成的邻接矩阵,对邻接矩阵进行初等变换获得最简形邻接矩阵,再根据最简形邻接矩阵获得HFC网络的拓扑结构。
与网络设备11类似,服务器13除了包括以上接收器1301、处理器1302以外,还可以包括其他的构件,如存储器,用于存储处理器1302执行的操作指令、数据结构以及实现各种基础业务的操作系统中的系统程序。该存储器可以包括只读存储器和随机存储器。
本发明实施例中,服务器13的接收器1301接收到多个网络设备发送的上行信号检测结果后,处理器1302对这些上行信号结果进行统计分析以获得HFC网络的拓扑结构图,从而结合网络设备12一起快速准确地探测HFC网络中各网元间的拓扑关系,实现HFC网络拓扑发现。
另外,本发明还提供一种计算机存储介质,该介质存储有程序,该程序执行时包括上述网络设备执行一种HFC网络拓扑发现的方法中的部分或者全部步骤。
另外,本发明实施例中还提供了一种HFC网络系统,包括和服务器1402和至少一个网络设备1401,其中网络设备1401执行前述图2所示的实施例中的网络设备所执行的方法步骤,服务器1402执行前述图8所示的实施例中的服务器所执行的方法步骤。其中,网络设备1401可以是与现有HFC网络中的其他网络设备集成一体,集成在一起的网络架构图可以如图3所示;还可以以独立于现有HFC网络中的其他网络设备的实体存在。具体此处不做限定。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。