CN1832434A - 一种网络故障的诊断方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络故障的诊断方法，以解决现有技术中在诊断网络故障时存在定位不准确、定位时间长和成本高的问题；所述方法为：接收并记录用户的故障申告；判断申告故障的用户通话是否正常，若不正常则确定用户线路故障，否则，从所述用户对应的用户驻地设备(CPE)向网络侧发起连通性测试命令，根据测试结果判断协议层连通性是否正常，若不正常则确定协议层连通性故障，否则，在所述CPE仿真协议操作或/和请求发往网络侧，并根据操作结果确定网络协议是否正常。本发明还同时公开了一种网络故障诊断装置。

Description

一种网络故障的诊断方法及其装置

技术领域

本发明涉及宽带网络技术，尤其涉及数字用户线(DSL)宽带网络故障的诊断方法及其装置。

背景技术

用户接入DSL宽带网络需要经过DSL用户驻地设备(CPE)、数字用户线接入模块(DSLAM)(CPE和DSLAM为DSL接入设备)、宽带接入服务器(BAS)、DNS服务器(DNS Server)等多种设备，当用户遇到网络故障的时候，需要多个职能部门(计费中心、网管中心、测量室、地面局和外线班等)协调合作来发现和排除故障。

目前，针对DSL网络排障，电信运营商一般先在测量室采用宽带测试板方案进行线路的测试，通过网管支持抓线功能来定位线路故障。若不是线路故障，则通过网管中心人员查看端口状态，确定是否有故障，或者由外线人员到用户终端所在地协助了解故障现象，然后各方反复沟通定位，根据经验逐步排查故障。在排除故障后，需要通知用户尝试是否可以正常使用宽带网络。

上述的故障定位方法存在以下缺点：

1、线路故障在整个宽带网络故障中所占比例一般小于20％，而线路测试需要采用价格昂贵的宽带测试头，所以会因成本问题而使其实施受到限制，尤其是在中小局点。

2、整个排障过程靠经验来逐步排查，不仅时间长和人力成本高，而且定位也不完全准确。

3、排障过程需要用户在现场配合，这样导致排障周期由于人为因素而过长，也影响客户满意度。

发明内容

本发明提供一种网络故障的诊断方法及其装置，以解决现有技术中在诊断网络故障时存在定位不准确、定位时间长和成本高的问题。

一种网络故障的诊断方法，所述网络中的用户终端依次通过用户驻地设备(CPE)、数字用户线接入模块(DSLAM)、宽带接入服务器(BAS)接入外部网络；其特征在于包括如下步骤：

A、接收并记录用户的故障申告；

B、判断中告故障的用户通话是否正常，若正常则继续步骤C，否则确定用户线路故障；

C、从所述用户对应的用户驻地设备(CPE)向网络侧发起连通性测试命令，根据测试结果判断协议层连通性是否正常，若是则继续步骤D，否则，确定协议层连通性故障；

D、在所述CPE仿真协议操作或/和请求发往网络侧，并根据操作结果确定网络协议是否正常。

步骤A中，在用户申告故障时通过语音提示用户输入通话是否正常的信息，在步骤B中根据该信息直接判断该用户通话是否正常；或者，在步骤B中，通过向用户号码发起呼叫来判断用户通话是否正常。

步骤C包括以下步骤：

C1、对数字用户线接入模块(DSLAM)端口进行激活和去激活操作，若激活和去激活正常则继续步骤C2，否则确定局端故障；

C2、对用户驻地设备(CPE)进行远程复位，若不能正常复位则确定该CPE故障，否则继续步骤C3；

C3、从CPE向宽带接入服务器(BAS)发起Ping命令，如果BAS应答正常，则继续步骤C4，否则确定CPE与BAS间连通性故障；

C4、从CPE分别向BAS到网络方向上的网络控制设备发起Ping命令，如果各网络控制设备应答正常，则继续后续步骤；否则确定BAS到非正常应答的网络控制设备之间存在连通性故障。

步骤D包括如下步骤：

D1、从CPE向BAS发起仿真的PPP呼叫，若BAS对PPP呼叫的响应是否正常，若是则继续步骤D2，否则确定BAS协议层故障；

D2、从CPE向域名服务器(DNS)发起域名解析请求，若DNS服务器应答不正常，则确定DNS协议层故障。

若确定DNS正常时还包括下述步骤：

D3、从CPE发起文件传输协议(FTP)速率测试，根据从CPE到标准文件传输协议(FTP)测试服务器的测试结果确定是否存在本地网络和/或外部网络速率低。

一种网络故障诊断装置，包括：

诊断管理单元，用于建立网络中用户和相关网络资源之间的映射关系，根据用户申告的故障下发测试命令以及根据接收的测试结果进行故障分析；

诊断代理单元，用于根据所述诊断管理模块下发的测试命令进行测试操作，并返回测试结果。

所述诊断管理单元包括：

故障申告接口模块，用于接收与故障相关的申告信息；

用户资源管理模块，用于将用户信息绑定到用户使用的物理端口；

诊断配置管理模块，用于配置测试参数；

网管接口模块，用于下发测试命令；

测试任务管理模块，用于根据配置测试参数建立测试任务，并收集测试结果；

故障诊断分析模块，根据测试结果进行故障分析；

所述诊断管理单元还包括：Web服务访问支持模块，用于提供浏览器方式的访问。

本发明具有以下有益效果：

1、通过本系统的自动故障诊断功能，电信维护人员可以迅速定位故障段，提高查障速度。

2、通过语音提示的改造，强制用户上电，减少自动故障诊断的误判断，并且收集了线路通断情况。

3、通过系统自动进行的验证测试，电信维护人员排障后，不需要用户配合，即可进行网络正常与否的验证。

4、通过本系统的自动故障诊断，采用标准FTP参考服务器和标准参考网站，本地电信维护人员可以判断是接入网络的故障还是外部网络(城域网)不同路由局向的故障。

5、系统结合用户资源管理，直接基于用户申告电话号码进行排障，减少了维护人员在多个系统中操作的不便。

6、本发明为基于终端管理的方案，解决了网络80％的故障，不需要宽带测试头，因此适合于中小局点的诊断测试。

附图说明

图1为宽带系统端到端协议栈示意图；

图2为本发明的故障诊断装置及其所在系统的组网示意图；

图3为故障诊断装置中的诊断管理单元的结构示意图；

图4为本发明中诊断连通性故障的流程图；

图5为本发明中诊断协议层故障的流程图。

具体实施方式

从宽带网络上网业务运行环节，可以将整个业务通路划分为PC、PC-用户驻地设备(CPE)、CPE、CPE-数字用户线接入模块(DSLAM)、DSLAM、DSLAM-宽带接入服务器(BAS)、BAS、BAS-internet服务器和internet服务器环节，所有这些环节都可能存在问题，本地电信网络运营商的管理范围是CPE到BAS之间，本发明覆盖PC-CPE、CPE、CPE-DSLAM、DSLAM、DSLAM-BAS、BAS、BAS-internet服务器这些环节的故障诊断和定位，本发明不诊断PC和internet服务器本身的故障。所述CPE指DSL网络中应用的终端设备，包括ADSL CPE、VDSLCPE、G.SHDSL CPE等。

参阅图2所示，普通端对端协议(PPP)拨号用户在拨号过程中和上网过程中的协议描述如下(注：PPP拨号是当前大部分个人普通用户实用的方式)：

1、PPP拔号过程协议描述

(1)在PPP拨号的时候，用户在PC端发起PPP呼叫并请求认证，该认证请求承载在以太网帧(MAC)上。

(2)在CPE上，将MAC帧封装在ATM信元，并打包在DSL超帧上。

(3)在CPE和局端DSLAM接入设备之间通过定长的DSL超帧交互数据。

(4)DSLAM将ATM信元从DSL超帧解下来，如果是ATM上行接口的DSLAM，就和BAS认证设备之间通过ATM信元方式通讯；如果是IP上行接口的DSLAM，还需要从ATM信元还原为MAC帧。并通过MAC帧和BAS认证设备之间进行通讯。

(5)BAS从MAC帧中解出PPP拨号认证请求包，进行认证，如果通过认证，分配一个IP地址，包含在PP响应中，按照和认证请求相反的方向发送给PC，这样用户就拥有IP地址，即可上网。其中，PPP呼叫在BAS上终结。

2、上网过程中协议描述

(1)上网的时候，用户在PC端使用的所有应用层、会话层协议(比如HTTP请求、FTP、SMTP等)均承载在IP包上，由于各种应用很多，但是都属于上层协议，这里省略了IP包以上的应用包的列举。所有IP包承载在以太网帧(MAC)上。

(2)在CPE上，将MAC帧封装在ATM信元，并打包在DSL超帧上。

(3)在CPE和局端DSLAM接入设备之间通过定长的DSL超帧交互数据。

(4)DSLAM将ATM信元从DSL超帧解下来，如果是ATM上行接口的DSLAM，就和BAS认证设备之间通过ATM信元方式通讯；如果是IP上行接口的DSLAM，还需要从ATM信元还原为MAC帧，并通过MAC帧和BAS认证设备之间进行通讯。

(5)BAS接收到IP包，直接转发给internet上的路由器，最终到达上层协议要求的internet服务器。Internet服务器将应用层协议的响应报文打包到IP包上，返回给BAS，BAS通过相反方向将数据传送到用户PC机。

为了能够低成本和快速的诊断DSL宽带网络故障，本发明在用户申告故障后，通过电话号码在系统资源管理查询到对应的用户资源，先判断用户线路是否正常；如果用户线路正常，则自动下发命令从用户驻地设备(CPE)向网络侧发起连通性测试命令，根据测试结果判断协议层连通性是否正常；如果协议层连通性正常，则从CPE发起仿真性测试，即在CPE发起仿真协议操作或/和请求发往网络侧，并根据操作结果确定网络协议是否正常。

参阅图2所示，本发明的故障诊断装置包括诊断管理单元和诊断代理单元。诊断管理单元设置在网管侧，诊断代理单元可设置在CPE中。诊断管理单元负责建立用户和相关网络资源之间的映射关系，并自动下发系列测试命令给CPE中的诊断代理单元；诊断代理单元接收到测试命令后自动执行相应的测试操作，并向诊断管理单元返回测试结果，诊断管理单元对测试结果进行故障段分析和协议层分析，定位故障段并输出故障原因。

参阅图3所示，诊断管理单元包括：

Web服务访问支持模块：系统基于Apache平台，通过Web服务访问控制层，提供IE方式的访问，实现零客户端安装(即不需要安装任何客户端，使用PC操作系统所带的internet explorer即可)。

故障申告接口模块：用于连接电信运营商的运营支撑系统(Operation SupportSystem，OSS)故障申告单系统，自动接受故障申告的相关申告信息，以实现自动的故障诊断功能。

用户资源管理模块：将宽带用户名、账号、电话号码和用户使用的具体物理端口定位信息绑定，支持进行申告用户的查询。

故障诊断分析模块：根据用户测试的结果，进行故障的分析判断，提供一键诊断(包括分步诊断)的功能。

诊断配置管理模块：用户根据需要，配置各种测试参数，形成不同的配置模板，供测试时候使用。

测试任务管理模块：根据用户，采用诊断配置自动建立测试任务，收集测试结果，提供给诊断分析模块进行查障。

网管接口模块：用于连接网管系统，通过网管系统向设备下发简单网络管理协议(SNMP)命令，要求执行测试功能。

在用户无法上网时，需要通过向电信局的112或者10000进行故障申告，留下其电话号码。网管系统根据该电话号码即可查到用户线路对应的设备端口和CPE。为了判断用户线路是否正常，比较简单的方法是在故障申告的语音提示中要求用户输入打电话是否正常的信息，将用户的电话号码和该信息记录到网管数据库中。当然，也可以不要求用户输入，而通过系统主动呼叫用户号码来确定线路是否正常。

为了在定位故障和排障时不需要用户配合，在用户的申告故障的时候通过提示音来提示用户申告后打开CPE的电源。

接到用户申告故障工单后，诊断管理单元即可从网管数据库中查找到申告故障的电话号码对应的用户资源，使用SNMP协议自动下发各种测试命令给DSLAM和CPE上的诊断代理单元来执行申告用户网络通路的上的各种仿真和物理测试，并将测试结果上报到诊断管理单元；诊断管理单元根据测试的结果进行故障段和协议层分析，以图形方式输出测试结果并提示相应的故障原因。

参阅图4所示，诊断IP层连通性是否存在故障的过程如下：

步骤10：根据用户的电话号码查找到用户输入的通话是否正常信息，如果用户确定通话正常，则进行步骤11，否则确定用户线路故障。

步骤11：对DSLAM端口进行去激活、激活操作，以保障局端端口问题的排除，若能正常激活，则进行步骤12；否则确定局端出现故障。

局端出现故障后可以通过换端口等替换法进行排除。

步骤12：远程复位CPE，若CPE复位正常，则进行步骤13，否则确定CPE故障。

由于某些故障可能是CPE软件故障问题，因此，在进行系列检测前需要进行远程对CPE复位，排除一般性软件故障(由于最终使用者的水平差异问题，即使当前在申告台的提示音或者人工台要求用户进行复位后，系统也需要自动进行该操作，以保障整个流程判障的基础)。对于CPE故障可以采用替换法来排障。

步骤13：从CPE发起ping测试，Ping的目的地址为BAS的IP地址，以检测从CPE到BAS的连通性，若BAS返回正常的Ping测试结果，则表明CPE到BAS的连通性正常，进行步骤14；否则确定CPE与BAS之间存在连通性故障，进行步骤15。

步骤14：从CPE发起到DNS服务器、出口路由器、internet服务器的ping测试，若各服务器均能返回正常的Ping测试结果，则表明CPE到各服务器的连通性正常，否则确定CPE到返回不正常的Ping测试结果的服务器之间存在连通性故障。

步骤15：进行异步传输模式(ATM)层F5环回，依次检测BAS到DSLAM的连通性，DSLAM到CPE的连通性，对ATM层发现的故障采用替换法进行排障。如果ATM层检测没有问题，则确定BAS或者DSLAM的IP层软件存在问题，可以通过换端口或者加载软件等方法排障。

OAM F5层环回，即在ATM信元中插入OAM环回诊断信元，实现ATM层的数据传输质量诊断：首先从BAS的ATM(下行端口)环回到申告用户对应的DSL端口，来检测DSLAM和BAS之间ATM层的连接情况；然后，从DSLAM的ATM端口环回到CPE的DSL端口，检测DSLAM和CPE之间ATM连接情况(由CPE的诊断代理单元提供支持)。

如果到IP层连通性正常，则需要测试协议层是否存在故障。如图5所示，协议层的测试过程如下：

步骤20：从CPE发起PPP(点对点)仿真测试，即从CPE上发起类似PC的PPP呼叫(与用户通过CPE进行呼叫的过程一致)，根据BAS设备返回结果确定BAS对PPP呼叫的响应是否正常，若正常则进行步骤21，否则确定BAS协议层故障。

根据PPP呼叫返回的失败原因，可定位出是否为BAS分配IP地址不成功，或者，是否认证密码不正确等多种原因(由CPE上的诊断代理单元支持)。

步骤21：进行域名服务器(DNS)仿真测试，即通过CPE发起DNS请求来模拟用户PC上网请求域名解析过程，根据DNS服务器返回结果判断DNS协议应答是否正常，若正常则进行步骤22，否则确定DNS存在故障。

步骤22：进行文件传输协议(FTP)测速，即从CPE向标准FTP测试服务器发起FTP请求，并根据下载文件的大小和下载时间来计算FTP下载速率。若存在FTP速率慢，则进行步骤23，若存在协议不支持情况，则给予提示。

根据从CPE到标准FTP测试服务器的测试结果可确定是本地网络还是外部网络速率慢。

步骤23：多次重新激活CPE，通过线路激活参数和FTP测速，判断是激活基础速率低还是高层协议速率低，如果是激活速率低，可以确定是线路端老化和串扰造成，如果基础速率正常，而FTP速率低，则确定是网络侧出口瓶颈问题，需要调整该局向上的带宽。

所有故障排障后，都需要重新进行PPP仿真测试和FTP测试来确保用户网络可用性。如果验证测试中发现问题，就重新进行诊断。如果验证测试正常，则通知客户故障已排除。

为了测试更加方便，可以定制以下的测试模板：

定制Ping测试目的IP模板：针对不同的动态主机配置协议(DHCP)服务器、DNS服务器、BAS服务器、接入internet的路由器和运营商标准测试网站定制不同的模板，这样针对不同的用户，就可以采用不同的模板进行测试，快速确定到不同的服务器或者不同网段的通断情况。

定制FTP速率测试的目标服务器模板：上网速度慢的原因有很多种，对运营商来说，主要是保证自己提供的网络的速率，通过设立标准的FTP服务器，针对该服务器测试的速率好坏，可以判别是运营商自己提供的网络还是外部网络服务质量的问题。

定制DNS/PPP仿真模板：由于进行PPP仿真的时候需要内置账号信息，所以针对不同地区的运营商，采用不同模板可以设置不同的PPP仿真账号参数，方便自行定义。

通过实现和OSS系统的接口，整个系统的排障、测试和得出诊断结论都是自动执行的。

采用本发明，电信运营商能够自动测试功能快速定位故障发生在宽带网络的哪个物理环节，哪个协议层。本发明基于终端管理的方案，在中小局点应用将具有很大的商用价值。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1、一种网络故障的诊断方法，所述网络中的用户终端依次通过用户驻地设备(CPE)、数字用户线接入模块(DSLAM)、宽带接入服务器(BAS)接入外部网络；其特征在于包括如下步骤：

A、接收并记录用户的故障申告；

B、判断申告故障的用户通话是否正常，若正常则继续步骤C，否则确定用户线路故障；

C、从所述用户对应的用户驻地设备(CPE)向网络侧发起连通性测试命令，根据测试结果判断协议层连通性是否正常，若是则继续步骤D，否则，确定协议层连通性故障；

D、在所述CPE仿真协议操作或/和请求发往网络侧，并根据操作结果确定网络协议是否正常。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中，在用户申告故障时通过语音提示用户输入通话是否正常的信息，在步骤B中根据该信息直接判断该用户通话是否正常；或者，在步骤B中，通过向用户号码发起呼叫来判断用户通话是否正常。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A中，在用户申告故障时还通过语音提示用户打开CPE电源。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C包括以下步骤：

C1、对数字用户线接入模块(DSLAM)端口进行激活和去激活操作，若激活和去激活正常则继续步骤C2，否则确定局端故障；

C2、对用户驻地设备(CPE)进行远程复位，若不能正常复位则确定该CPE故障，否则继续步骤C3；

C3、从CPE向宽带接入服务器(BAS)发起Ping命令，如果BAS应答正常，则继续步骤C4，否则确定CPE与BAS间连通性故障；

C4、从CPE分别向BAS到网络方向上的网络控制设备发起Ping命令，如果各网络控制设备应答正常，则继续后续步骤；否则确定BAS到非正常应答的网络控制设备之间存在连通性故障。

5、如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤C3中确定CPE与BAS间连通性故障后还包括下述步骤：

C31、分别在CPE与DSLAM之间以及DSLAM与BAS之间进行异步传输模式(ATM)层F5环回以确定ATM层是否存在故障，若ATM层正常，则确定BAS或/和ATM层软件故障。

6、如权利要求如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，步骤D包括如下步骤：

D1、从CPE向BAS发起仿真的PPP呼叫，若BAS对PPP呼叫的响应是否正常，若是则继续步骤D2，否则确定PPP协议层故障；

D2、从CPE向域名服务器(DNS)发起域名解析请求，若DNS服务器应答不正常，则确定DNS协议层故障。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，若确定DNS正常时还包括下述步骤：

D3、从CPE发起文件传输协议(FTP)速率测试，根据从CPE到标准文件传输协议(FTP)测试服务器的测试结果确定是否存在本地网络和/或外部网络速率低。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，若本地网络和/或外部网络速率时还包括下述步骤：

D4、多次激活CPE，通过线路激活参数和FTP测速确定是激活速率低还是高层协议速率低，若激活速率低则确定存在线路端老化和串扰；若高层协议速率低则确定网络侧出口存在瓶颈。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤：

E、排除故障；

F、从CPE向BAS发起仿真的PPP呼叫和从CPE发起文件传输协议(FTP)速率测试，以验证故障是否排除。

10、一种网络故障诊断装置，其特征在于包括：

诊断管理单元，用于建立网络中用户和相关网络资源之间的映射关系，根据用户申告的故障下发测试命令以及根据接收的测试结果进行故障分析；

诊断代理单元，用于根据所述诊断管理模块下发的测试命令进行测试操作，并返回测试结果。

11、如权利要求10所述的故障诊断装置，其特征在于，所述诊断管理单元包括：

故障申告接口模块，用于接收与故障相关的申告信息；

用户资源管理模块，用于将用户信息绑定到用户使用的物理端口；

诊断配置管理模块，用于配置测试参数；

网管接口模块，用于下发测试命令；

测试任务管理模块，用于根据配置测试参数建立测试任务，并收集测试结果；

故障诊断分析模块，根据测试结果进行故障分析；

12、如权利要求11所述的故障诊断装置，其特征在于，所述诊断管理单元还包括：

Web服务访问支持模块，用于提供浏览器方式的访问。

13、如权利要求10、11或12所述的故障诊断装置，其特征在于，所述诊断代理单元设置在网络中的用户驻地设备(CPE)中，所述诊断管理单元设置在网络的网络管理系统中。

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