作者 | 寇春花，單位：中國(guó)移動(dòng)智慧家庭運(yùn)營(yíng)中心

?Labs 導(dǎo)讀

FTTR（光纖到房間）是新一代家庭組網(wǎng)技術(shù)。光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)網(wǎng)線鋪設(shè)到家庭的每個(gè)房間（客廳、臥室、廚房、衛(wèi)生間、陽(yáng)臺(tái)等），輕松實(shí)現(xiàn)千兆寬帶全覆蓋。FTTR組網(wǎng)由主網(wǎng)關(guān)、從網(wǎng)關(guān)、光網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，具有高帶寬、真千兆到房間、無(wú)縫漫游、無(wú)感知切換的優(yōu)點(diǎn)。輕松實(shí)現(xiàn)8K電視、VR在線教育、在線辦公、賽事直播、云游戲、智慧家庭的網(wǎng)絡(luò)需求。手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、智能音箱、智能家電一鍵接入。現(xiàn)有的網(wǎng)關(guān)管理平臺(tái)只負(fù)責(zé)網(wǎng)關(guān)和機(jī)頂盒的管理，組網(wǎng)管理平臺(tái)只負(fù)責(zé)路由器的管理。隨著FTTR組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，這兩個(gè)管理平臺(tái)的功能無(wú)法適應(yīng)新設(shè)備的管理需求。FTTR全光網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，實(shí)現(xiàn)主從一張網(wǎng)的統(tǒng)一管理。為裝維排障、新裝驗(yàn)收、質(zhì)差治理、裝維隨銷、客服線上營(yíng)銷等多個(gè)場(chǎng)景服務(wù)，為全網(wǎng)FTTR業(yè)務(wù)快速發(fā)展和運(yùn)營(yíng)提供有力保障。

Part 01 家庭網(wǎng)絡(luò)管理現(xiàn)狀 

目前家庭網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備網(wǎng)關(guān)和路由器分別由省級(jí)數(shù)字家庭的各個(gè)子系統(tǒng)管理。網(wǎng)關(guān)由終端管理平臺(tái)和軟探針管理平臺(tái)進(jìn)行納管和數(shù)據(jù)分析。路由器由組網(wǎng)管理平臺(tái)進(jìn)行納管和數(shù)據(jù)分析，如下圖所示。

現(xiàn)有方案存在的主要問(wèn)題是無(wú)法做到統(tǒng)一管理。在網(wǎng)關(guān)管理系統(tǒng)里，可以通過(guò)獲取下掛設(shè)備來(lái)找到路由器，但由于設(shè)備廠商眾多，存在網(wǎng)關(guān)采集不到下掛設(shè)備的情況。而路由器的管理平臺(tái)里，也并非都能準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)到網(wǎng)關(guān)，所以不能完整展示一張家庭網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D并有效定位家庭網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。

Part 02 FTTR全光網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái) 

在FTTR全光網(wǎng)絡(luò)下，原來(lái)的網(wǎng)關(guān)稱之為主網(wǎng)關(guān)，原來(lái)的路由器變成光路由器，稱之為從網(wǎng)關(guān)，或者子網(wǎng)關(guān)。光纖代替網(wǎng)線。在組網(wǎng)時(shí)，有P2P和P2MP兩種方式。P2P方式是在主網(wǎng)關(guān)內(nèi)部進(jìn)行光交換，主網(wǎng)關(guān)的每個(gè)下行Lan口都為光口，下聯(lián)從網(wǎng)關(guān)。P2MP是主網(wǎng)關(guān)只有1個(gè)下行光口，通過(guò)外接分光器下聯(lián)從網(wǎng)關(guān)。在xgpon協(xié)議下，下行速率可達(dá)10gbps。在這種新型網(wǎng)絡(luò)下，需要新的管理平臺(tái)來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一管理。FTTR全光網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，結(jié)構(gòu)圖如下。

相比于現(xiàn)有的管理系統(tǒng)，F(xiàn)TTR全光網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)進(jìn)行了以下變革。

- 通過(guò)MQTT協(xié)議來(lái)與主網(wǎng)關(guān)交互

MQTT協(xié)議是一種消息列隊(duì)傳輸協(xié)議，采用訂閱、發(fā)布機(jī)制，訂閱者只接收自己已經(jīng)訂閱的數(shù)據(jù)，非訂閱數(shù)據(jù)則不接收，既保證了必要的數(shù)據(jù)的交換，又避免了無(wú)效數(shù)據(jù)造成的儲(chǔ)存與處理。因此在物聯(lián)網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有管理系統(tǒng)主要是通過(guò)tr069協(xié)議反連設(shè)備、下發(fā)操作命令，或者通過(guò)周期心跳，將命令下發(fā)下去，這種方式效率不高，而且反連還有一定的失敗率。也無(wú)法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的感知設(shè)備在線離線狀態(tài)。MQTT是基于TCP長(zhǎng)連接，穩(wěn)定可靠高效，實(shí)時(shí)下發(fā)指令，感知設(shè)備在線離線狀態(tài)。管理平臺(tái)的MQTT協(xié)議棧層次如下。

- 主網(wǎng)關(guān)管理從網(wǎng)關(guān)

主網(wǎng)關(guān)和從網(wǎng)關(guān)不再是獨(dú)立的個(gè)體，他們是一個(gè)整體。從網(wǎng)關(guān)需要向主網(wǎng)關(guān)發(fā)起注冊(cè)，上報(bào)數(shù)據(jù)，并接收主網(wǎng)關(guān)的指令并執(zhí)行。主網(wǎng)關(guān)代理了從網(wǎng)關(guān)的所有功能，與平臺(tái)進(jìn)行交互。

管理平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)圖。

• MQTT-Server：根據(jù)MQTT協(xié)議，通過(guò)主題發(fā)布和訂閱機(jī)制，與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行交互，收發(fā)消息。支持TCP加密和SSL兩種模式，保證報(bào)文安全。
• fttr-acs：向MQTT-Server共享訂閱主題（共享訂閱可以實(shí)現(xiàn)acs的負(fù)載平衡，避免消息去重的麻煩），接收網(wǎng)關(guān)消息，并將消息發(fā)送到kafka消息隊(duì)列中，用于下一步分析處理。或者向MQTT-Server發(fā)布操作命令。
• kafka：消息隊(duì)列，高吞吐量、低延時(shí)的數(shù)據(jù)管道。
• fttr-dataproc：從kafka拉取消息，對(duì)注冊(cè)上報(bào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和入庫(kù)。
• 大數(shù)據(jù)集群：從kafka拉取消息，對(duì)性能和告警數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
• redis：高效的數(shù)據(jù)緩存，集群部署。
• Tidb：存儲(chǔ)主從網(wǎng)關(guān)、下掛等信息及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，集群部署。
• fttr-rest ：接收其他系統(tǒng)的請(qǐng)求并處理入庫(kù)。
• fttr-webserver：WEB頁(yè)面查庫(kù)展示系統(tǒng)功能。
• spring cloud：微服務(wù)的管理。

設(shè)備和平臺(tái)之間的交互方式有：注冊(cè)、上報(bào)和下發(fā)。

? 注冊(cè)的流程：FTTR主網(wǎng)關(guān)向管理平臺(tái)請(qǐng)求創(chuàng)建MQTT連接;管理平臺(tái)響應(yīng)連接請(qǐng)求，MQTT連接創(chuàng)建成功; FTTR主網(wǎng)關(guān)訂閱注冊(cè)響應(yīng)、操作請(qǐng)求等MQTT主題消息主題;FTTR主網(wǎng)關(guān)向管理平臺(tái)發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求;管理平臺(tái)回應(yīng)注冊(cè)請(qǐng)求，管理通道正式建立并保持。時(shí)序圖如下。

? 上報(bào)的流程：FTTR主網(wǎng)關(guān)在每次上電重啟后獲取上報(bào)配置；管理平臺(tái)返回上報(bào)配置；FTTR主網(wǎng)關(guān)解析響應(yīng)內(nèi)容獲取需要上報(bào)的性能數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)上報(bào)周期，定期上報(bào)數(shù)據(jù)；管理平臺(tái)收到數(shù)據(jù)后給與FTTR主網(wǎng)關(guān)響應(yīng)。時(shí)序圖如下。

? 下發(fā)的流程：管理平臺(tái)發(fā)送管理操作請(qǐng)求報(bào)文；FTTR主網(wǎng)關(guān)發(fā)送管理操作的響應(yīng)報(bào)文。時(shí)序圖如下。

通過(guò)這三種方式，可以獲得家庭網(wǎng)絡(luò)的所有信息，比如：

• 主從網(wǎng)關(guān)信息：廠商、型號(hào)、軟硬件版本、上行協(xié)議、WIFI支持能力，最近一次離線原因，重啟原因，CPU內(nèi)存占用率,光功率，光模塊溫度、電壓、電流等。
• 下掛設(shè)備信息：整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)和鏈路信息。
• 主從網(wǎng)關(guān)頻段、WIFI信息、周邊WIFI干擾信息。
• 從網(wǎng)關(guān)IPTV開(kāi)通情況。
• Qos全局配置、流分類配置、隊(duì)列配置、限速配置信息。

也可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操控，比如：

• 分段測(cè)速。
• 一鍵診斷。
• 配置主從網(wǎng)關(guān)頻段、WIFI、信道調(diào)優(yōu)。
• 配置從網(wǎng)關(guān)IPTV業(yè)務(wù)。
• 主從網(wǎng)關(guān)重啟、復(fù)位、升級(jí)。
• Qos全局配置、流分類配置、隊(duì)列配置、限速配置。

通過(guò)這些能力，就可以實(shí)現(xiàn)FTTR網(wǎng)絡(luò)主從光+WIFI一張網(wǎng)的統(tǒng)一管理。

Part 03  總結(jié) 

當(dāng)前，運(yùn)營(yíng)商之間的全業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。在競(jìng)爭(zhēng)驅(qū)動(dòng)下，F(xiàn)TTR已成為運(yùn)營(yíng)商的新業(yè)務(wù)熱點(diǎn)，在各省發(fā)展迅速。預(yù)計(jì)截至年底，一些頭部省份單省的用戶量將達(dá)到十萬(wàn)。而且目標(biāo)用戶也與當(dāng)初設(shè)想的有所差異，不僅有居住于別墅，復(fù)式住宅的大戶型用戶，也有很多1拖1、1拖2的小戶型用戶。可見(jiàn)用戶已經(jīng)不滿足于基本的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，開(kāi)始追求高品質(zhì)的上網(wǎng)體驗(yàn)了。這就需要我們數(shù)智化的管理運(yùn)營(yíng)能力及時(shí)跟上，保障FTTR網(wǎng)絡(luò)潛力得到充分發(fā)揮，滿足人民的高帶寬、低時(shí)延、多聯(lián)接、無(wú)感知的上網(wǎng)需求。?