付 超，曹祁生

(1.武漢郵電科學(xué)研究院，湖北 武漢 430073;2.烽火通信科技股份有限公司，湖北 武漢 430073)

責(zé)任編輯:許 盈

隨著FTTx在國(guó)內(nèi)的迅速建設(shè)和家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，家庭網(wǎng)關(guān)以其自身優(yōu)勢(shì)，提供更多的功能和業(yè)務(wù)，滿足大部分家庭用戶的需求，成為了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的潮流應(yīng)用。早期，運(yùn)營(yíng)商采用一對(duì)一的人工服務(wù)方式對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和管理，在設(shè)備初始安裝、業(yè)務(wù)開(kāi)通的時(shí)候，以及在后期運(yùn)行中業(yè)務(wù)配置變更、軟件升級(jí)或出現(xiàn)故障的時(shí)候，需要派維護(hù)人員上門進(jìn)行安裝或調(diào)試終端設(shè)備，通過(guò)提供的Web界面，完成相關(guān)配置或故障診斷的工作。這種方式增加了運(yùn)維的成本，降低了管理的效率，顯然給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)巨大的負(fù)擔(dān)。

為了有效地幫助運(yùn)營(yíng)商解決上述服務(wù)難題，便于家庭網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的開(kāi)展，數(shù)字用戶線(DSL)論壇專門制定了一個(gè)面向終端設(shè)備的網(wǎng)管協(xié)議——TR-069協(xié)議［1］。該協(xié)議包含了一些特有的組件，同時(shí)也使用了一些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。比如，傳輸層基于TCP/IP協(xié)議或安全套接層/安全傳輸層協(xié)議(SSL/TLS)，會(huì)話層基于HTTP協(xié)議的簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議(SOAP)，SOAP協(xié)議定義和封裝了標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用方法(RPC Method)，用于實(shí)現(xiàn)一些特定的管理功能。目前，各大運(yùn)營(yíng)商采用基于TR-069實(shí)現(xiàn)零配置快速開(kāi)通的方案［2］，極大提高了管理效率，降低了管理成本。以PON上行網(wǎng)關(guān)為例，當(dāng)設(shè)備上電后，在設(shè)備注冊(cè)頁(yè)面輸入LOID(邏輯序列號(hào))，點(diǎn)擊注冊(cè)。設(shè)備管理系統(tǒng)平臺(tái)會(huì)根據(jù)LOID匹配的工單信息，將寬帶上網(wǎng)、語(yǔ)音或其他基本業(yè)務(wù)參數(shù)，如寬帶賬號(hào)/密碼、電話號(hào)碼等，下發(fā)到設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的自動(dòng)開(kāi)通。還可以通過(guò)設(shè)備管理系統(tǒng)平臺(tái)，查詢到線路信息、上網(wǎng)信息、LAN側(cè)連接情況等，以及對(duì)終端設(shè)備下發(fā)一些遠(yuǎn)程指令或操作，比如重啟、軟件版本升級(jí)、恢復(fù)出廠設(shè)置等。

1 基于TR-069協(xié)議的配置管理功能設(shè)計(jì)

1.1 總體設(shè)計(jì)構(gòu)架

根據(jù)TR-069協(xié)議定義的內(nèi)容和數(shù)據(jù)模型存儲(chǔ)的方式，按照功能模塊化設(shè)計(jì)的思想，可以劃分為3個(gè)部分:協(xié)議棧模塊、應(yīng)用模塊和數(shù)據(jù)(DB)模塊，如圖1所示。

圖1 基于TR-69協(xié)議的參數(shù)配置管理功能模塊

TR-069模型中各模塊的功能如下所述:協(xié)議棧模塊主要負(fù)責(zé)客戶端認(rèn)證/服務(wù)器認(rèn)證，SOAP編碼/解析、RPC方法調(diào)度等功能。其中，RPC方法調(diào)用和業(yè)務(wù)會(huì)話流程的實(shí)現(xiàn)由TR-069引擎模塊負(fù)責(zé)。應(yīng)用模塊主要負(fù)責(zé)初始化QoS模塊、VOIP模塊和配置管理(Manager)模塊等，以及執(zhí)行RPC方法。其中，Manager模塊負(fù)責(zé)配置管理參數(shù)模型結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。DB模塊是整個(gè)協(xié)議所支持的參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用模塊通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)接口來(lái)獲取和設(shè)置參數(shù)值。該模塊主要由一個(gè)基于XML格式的數(shù)據(jù)配置文件和一個(gè)用于讀寫這個(gè)文件的程序組成［3］。

1.2 協(xié)議棧模塊

根據(jù)TR-069協(xié)議棧中對(duì)各種業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)的描述，協(xié)議棧模塊可以劃分為5個(gè)模塊，即HTTP_SERVER模塊、HTTP_CLIENT模塊、HTTP_AUTHOR 模塊、HTTP_SCHDULE模塊和HTTP_DOWNLOAD模塊，如圖2所示。其中，HTTP_Client模塊負(fù)責(zé)建立CPE與ACS之間的會(huì)話連接，并收發(fā)、存貯數(shù)據(jù)。HTTP_Server模塊負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)ACS主動(dòng)發(fā)起連接的請(qǐng)求，處理響應(yīng)［4］。HTTP_Author模塊主要完成HTTP報(bào)文的解析，并實(shí)現(xiàn)HTTP客戶端的認(rèn)證和HTTP服務(wù)器的認(rèn)證。HTTP_SCHDULE模塊主要完成SOAP報(bào)文的解析與構(gòu)建［5］，及RPC方法的調(diào)度運(yùn)算。HTTP_Upload模塊和HTTP_Download模塊主要實(shí)現(xiàn)HTTP文件的上傳和下載。

圖2 TR-069協(xié)議棧模塊

1.3 應(yīng)用模塊

在應(yīng)用模塊中包括一些特定的服務(wù)模塊，如QoS，VOIP，STB，IPTV模塊等，并且這些服務(wù)模塊的相應(yīng)服務(wù)或者設(shè)備對(duì)象均存在于參數(shù)模型中。通過(guò)TR-069協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備管理和服務(wù)管理，其具體的交互方式是基于SOAP的遠(yuǎn)程調(diào)用的。

如果從SOAP報(bào)文中解析出的RPC方法與參數(shù)配置的操作相關(guān)，比如 Addobject，Deleteobject，SetParameterValues，GetParameterValues等，則Manager模塊通過(guò)讀取消息隊(duì)列中來(lái)自協(xié)議棧模塊內(nèi)的TR-069引擎模塊的請(qǐng)求，調(diào)用參數(shù)或?qū)ο蠓椒ㄟM(jìn)行處理，然后將處理的結(jié)果通過(guò)消息隊(duì)列返回給協(xié)議棧模塊。如果RPC方法與參數(shù)配置的操作無(wú)關(guān)，如 Reboot，Upload，Download，F(xiàn)actoryReset等操作，則由協(xié)議棧模塊進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備重啟、配置文件上傳、下載、恢復(fù)出廠設(shè)置等功能。

1.4 DB模塊

在該設(shè)計(jì)方案中，DB模塊的數(shù)據(jù)配置文件對(duì)于實(shí)現(xiàn)配置管理功能是不可缺少的，必須依賴這個(gè)文件配合完成參數(shù)模型的存儲(chǔ)和配置。這里選擇XML格式的param.xml文件作為該文件的設(shè)計(jì)形式。XML即擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言［6］，作為一種簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)語(yǔ)言，用元素和屬性來(lái)描述數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)以純文本的格式存儲(chǔ)。在數(shù)據(jù)交換過(guò)程中，將數(shù)據(jù)封裝成XML，通過(guò)不兼容的應(yīng)用程序和系統(tǒng)平臺(tái)之間交換數(shù)據(jù)。鑒于XML的優(yōu)點(diǎn)，Web服務(wù)器用XML在系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)，使用SOAP協(xié)議作為通信的主要協(xié)議。因此，XML正好符合TR-069協(xié)議的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的需要。

param.xml文件既存儲(chǔ)參數(shù)模型的結(jié)構(gòu)，同時(shí)存儲(chǔ)所有參數(shù)的管理配置值。通過(guò)配置管理的統(tǒng)一接口，完成對(duì)param.xml中的參數(shù)或?qū)ο筮M(jìn)行的一些操作，包括param.xml的加載、動(dòng)態(tài)對(duì)象實(shí)例的增刪、參數(shù)值的查詢和修改。最后，將數(shù)據(jù)和參數(shù)模型均儲(chǔ)存在這個(gè)文件中。

2 TR-069參數(shù)模型

2.1 param.xml設(shè)計(jì)原則

param.xml給出了TR-069規(guī)定的分層次結(jié)構(gòu)的參數(shù)模型［7］，即一種樹(shù)結(jié)構(gòu)，它從“根部”開(kāi)始，然后擴(kuò)展到“樹(shù)葉”。在參數(shù)模型中，首先，設(shè)置了一個(gè)設(shè)備根對(duì)象InternetGatewayDevice作為管理的起點(diǎn)，然后在其下面是一些管理內(nèi)容的子對(duì)象，如 DeviceInfo，Services，WANDevice，ManagementServer等，并且在這些對(duì)象以及對(duì)象下面分別定義了一組標(biāo)準(zhǔn)(以及擴(kuò)展)的參數(shù)和屬性。廠商根據(jù)自己的需求增加一些參數(shù)，但是需要按照規(guī)定的格式(即X_＜VENDOR＞_VendorSpecificName)對(duì)其進(jìn)行命名，其中VENDOR(唯一廠商標(biāo)示符)可以為OUI(組織唯一標(biāo)識(shí))或者域名，VendorSpecificName代表一個(gè)有效的字符串，不超過(guò)256個(gè)字符。例如X_CT-COM_UplinkQoS，X_CT-COM_UserInfo，X_FIB_COM_FlagReboot。

作為對(duì)象(obj)，均設(shè)計(jì)有名稱(name)、讀寫屬性(rw)、關(guān)鍵字(key)等屬性。比如＜o(jì)bj name=＂X_CT-COM_UplinkQoS＂rw=＂0＂key=＂0＂＞ ＜/obj＞。rw 屬性用于判斷參數(shù)或?qū)ο蟮淖x寫狀態(tài)，用0，1，2這3個(gè)數(shù)值標(biāo)識(shí)，rw為0表示參數(shù)只可讀，對(duì)于對(duì)象實(shí)例不可以增加或者刪除，如＜o(jì)bj name=＂IPInterface＂rw=＂0＂key=＂0＂＞ ＜/obj＞，表示IPInterface對(duì)象不可以被增刪;rw為1，表示參數(shù)只可寫，暫沒(méi)有給對(duì)象定義;rw為2，表示參數(shù)既可讀又可寫，對(duì)于對(duì)象實(shí)例可以被增刪，例如＜o(jì)bj name=＂Alarm-Config＂rw=＂2＂key=＂0＂max=＂10＂＞ ＜ /obj＞，表示AlarmConfig對(duì)象可以增加或者刪除其實(shí)例。key屬性定義參數(shù)為關(guān)鍵參數(shù)(或?qū)ο?或非關(guān)鍵參數(shù)(或?qū)ο?，在執(zhí)行本地恢復(fù)出廠設(shè)置或者遠(yuǎn)程出廠設(shè)置時(shí)，根據(jù)參數(shù)的key值決定是否保留修改后的對(duì)象實(shí)例或參數(shù)值。

根據(jù)給每個(gè)對(duì)象定義的rw屬性，對(duì)象可分為靜態(tài)對(duì)象和動(dòng)態(tài)對(duì)象，如果對(duì)象的rw取0，則定義為靜態(tài)對(duì)象，不允許增刪該對(duì)象，例如＜o(jì)bj name=＂PortFilter＂rw=＂0＂key=＂1＂＞ ＜ /obj＞，表示PortFilter為靜態(tài)對(duì)象，其下的實(shí)例數(shù)為8個(gè)，始終保留不變。如果對(duì)象的rw取2，則定義為動(dòng)態(tài)對(duì)象，可以增加或刪除一個(gè)或者多個(gè)實(shí)例對(duì)象。動(dòng)態(tài)對(duì)象除了具有共有的屬性外還有max屬性，用于規(guī)定該對(duì)象可支持的最大實(shí)例數(shù)。例如:＜o(jì)bj name=＂AlarmConfig＂rw=＂2＂key=＂0＂max=＂10＂＞ ＜ /obj＞，表明AlarmConfig對(duì)象可以支持的最大實(shí)例數(shù)目為10個(gè)。在動(dòng)態(tài)對(duì)象下面必須增加一個(gè)默認(rèn)的實(shí)例模板，即對(duì)象為0的節(jié)點(diǎn)，用于記錄該動(dòng)態(tài)對(duì)象的默認(rèn)節(jié)點(diǎn)和參數(shù)值，不允許刪減。例如＜o(jì)bj name=＂0＂rw=＂0＂key=＂1＂＞＜/obj＞，該節(jié)點(diǎn)即為復(fù)制實(shí)例的模板。

作為參數(shù)param，除了具有和對(duì)象相同的屬性之外，還設(shè)計(jì)有 value，type，dev_func等屬性。例如:＜param name=＂Bandwidth＂rw=＂2＂type=＂u＂key=＂0＂dev_func=＂dev_X_CT_COM_UplinkQoS_Bandwidth＂value=＂0＂＞＜/param＞。value屬性用于記錄參數(shù)的值，type屬性定義數(shù)據(jù)的類型，dev_func屬性是一種對(duì)參數(shù)進(jìn)行讀寫的方法。當(dāng)需要讀取參數(shù)值或者有參數(shù)值寫入時(shí)，由type，dev_func屬性控制參數(shù)的讀寫操作。若參數(shù)的rw為1或2時(shí)，通過(guò)調(diào)用其dev_func方法，將符合type數(shù)據(jù)類型的值允許被寫入?yún)?shù)中。若rw取0或2時(shí)，通過(guò)調(diào)用其dev_func方法，將參數(shù)的值從param.xml中讀取出來(lái)。例如＜param name=＂Enable＂rw=＂2＂type=＂b＂key=＂0＂dev_func=＂dev_WANEth_If_Enable＂value=＂1＂＞＜/param＞，參數(shù)Enable的value值的類型為bool型，允許對(duì)這個(gè)參數(shù)的值進(jìn)行修改。

2.2 param.xml讀寫保護(hù)機(jī)制

在整個(gè)讀寫param.xml文件的過(guò)程中，param.xml文件的正確性、完整性尤其重要。因此，需要對(duì)這個(gè)讀寫過(guò)程作特殊的處理和保護(hù)。

當(dāng)?shù)谝淮斡信渲脤懭雰?nèi)存，系統(tǒng)目錄中會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)記錄文件param.log，用于記錄參數(shù)寫配置的動(dòng)作。每次配置先更新內(nèi)存，操作成功后再將更新信息記錄到param.log中，待下次開(kāi)機(jī)時(shí)將param.log中的配置信息一次性全部寫入param.xml文件中。這種新機(jī)制避免了配置頻繁寫入文件的操作，減少了Flash寫入次數(shù)，提高了程序執(zhí)行效率。

為保證當(dāng)前寫入或存在的param.xml文件的完整性和結(jié)構(gòu)正確性，利用創(chuàng)建的一個(gè)讀寫標(biāo)志位節(jié)點(diǎn)和XML檢查工具對(duì)該文件進(jìn)行檢查。每次寫入param.xml文件之前創(chuàng)建備份文件，然后將標(biāo)志位置于寫入狀態(tài)，然后開(kāi)始寫入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)寫入完成后利用XML檢查工具檢查param.xml文件。假若param.xml文件完整并且結(jié)構(gòu)正確，則將標(biāo)志位重置為讀狀態(tài)。在讀取param.xml過(guò)程，首先檢查標(biāo)志位write_tag是否為讀狀態(tài)，假若write_tag為讀狀態(tài)，則上次寫入過(guò)程正確，可以使用該文件讀取;否則使用從備份文件拷貝的文件中讀取。

3 應(yīng)用實(shí)例

日前，烽火通信已開(kāi)發(fā)了一款基于Marvell芯片的PON上行家庭網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，該設(shè)備集EPON上行和GPON于一體，能依據(jù)光信號(hào)的類型自動(dòng)適配PON接口。作為家庭網(wǎng)絡(luò)中的核心設(shè)備，家庭網(wǎng)關(guān)提供用戶側(cè)接口與家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各種終端進(jìn)行通信，對(duì)經(jīng)過(guò)其的數(shù)據(jù)和應(yīng)用進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)、控制和管理，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口與遠(yuǎn)程網(wǎng)管系統(tǒng)交互。圖3是該網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。用戶側(cè)通過(guò)RJ-45口與PC或IPTV機(jī)頂盒相連，通過(guò)RJ-11口與話機(jī)等設(shè)備相連，通過(guò)WiFi與筆記本等設(shè)備相連。網(wǎng)絡(luò)側(cè)則通過(guò)與OLT設(shè)備相連，接受設(shè)備管理系統(tǒng)平臺(tái)和PON網(wǎng)管系統(tǒng)的管理。

圖3 組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

針對(duì)上述網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，根據(jù)中國(guó)電信規(guī)定的《e家終端測(cè)試要求(EPON上行)》進(jìn)行了測(cè)試。其中，對(duì)于TR-069模塊的測(cè)試項(xiàng)和測(cè)試結(jié)果如表1所示。通過(guò)設(shè)備管理系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，測(cè)試結(jié)果均為通過(guò)。該測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了本文的設(shè)計(jì)方案具備可行性和實(shí)用價(jià)值。

4 小結(jié)

本文主要介紹了一種實(shí)現(xiàn)TR-069參數(shù)模型配置管理功能的模塊設(shè)計(jì)方案。通過(guò)一個(gè)param.xml文件的配合，完成對(duì)各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集中配置與存儲(chǔ)。從根本上提高配置管理的效率，增強(qiáng)程序和參數(shù)模型的可擴(kuò)展性［8］。

表1 TR-069模塊測(cè)試項(xiàng)和測(cè)試結(jié)果

［1］DSL Forum.TR-069，CPE WAN management protocol［S］.2004.

［2］劉國(guó)萍，譚國(guó)權(quán)，楊明川.基于TR-069實(shí)現(xiàn)寬帶接入業(yè)務(wù)零配置快速開(kāi)通解決方案［J］.電信科學(xué)，2009(S2):31-35.

［3］王遠(yuǎn)波.家庭網(wǎng)關(guān)遠(yuǎn)程管理功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.武漢:華中科技大學(xué)，2009.

［4］馬素剛，王力，許振文.基于嵌入式Linux的Web服務(wù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2010(9):183-186.

［5］郝穎，丁月華，文貴華.SOAP及其應(yīng)用研究［J］.計(jì)算機(jī)工程，2001(6):128-130.

［6］XML 教程［EB/OL］.［2012-05-06］.http://www.w3school.com.cn/xml/index.asp.

［7］TR-098 Amendment 2，Internet gateway device data model for TR-069［S］.2008.

［8］唐珂，王民.TR-069在家庭網(wǎng)關(guān)中的應(yīng)用［J］.中興通訊技術(shù)，2006(8):38-40.