作者 | 寇春花，單位：中國移動智慧家庭運營中心

?Labs 導讀

FTTR（光纖到房間）是新一代家庭組網技術。光纖代替傳統網線鋪設到家庭的每個房間（客廳、臥室、廚房、衛生間、陽臺等），輕松實現千兆寬帶全覆蓋。FTTR組網由主網關、從網關、光網絡構成，具有高帶寬、真千兆到房間、無縫漫游、無感知切換的優點。輕松實現8K電視、VR在線教育、在線辦公、賽事直播、云游戲、智慧家庭的網絡需求。手機、平板電腦、筆記本電腦、智能音箱、智能家電一鍵接入。現有的網關管理平臺只負責網關和機頂盒的管理，組網管理平臺只負責路由器的管理。隨著FTTR組網技術的發展，這兩個管理平臺的功能無法適應新設備的管理需求。FTTR全光網絡管理平臺應運而生，實現主從一張網的統一管理。為裝維排障、新裝驗收、質差治理、裝維隨銷、客服線上營銷等多個場景服務，為全網FTTR業務快速發展和運營提供有力保障。

Part 01 家庭網絡管理現狀 

目前家庭網絡的核心設備網關和路由器分別由省級數字家庭的各個子系統管理。網關由終端管理平臺和軟探針管理平臺進行納管和數據分析。路由器由組網管理平臺進行納管和數據分析，如下圖所示。

現有方案存在的主要問題是無法做到統一管理。在網關管理系統里，可以通過獲取下掛設備來找到路由器，但由于設備廠商眾多，存在網關采集不到下掛設備的情況。而路由器的管理平臺里，也并非都能準確關聯到網關，所以不能完整展示一張家庭網絡拓撲圖并有效定位家庭網絡問題。

Part 02 FTTR全光網絡管理平臺 

在FTTR全光網絡下，原來的網關稱之為主網關，原來的路由器變成光路由器，稱之為從網關，或者子網關。光纖代替網線。在組網時，有P2P和P2MP兩種方式。P2P方式是在主網關內部進行光交換，主網關的每個下行Lan口都為光口，下聯從網關。P2MP是主網關只有1個下行光口，通過外接分光器下聯從網關。在xgpon協議下，下行速率可達10gbps。在這種新型網絡下，需要新的管理平臺來進行統一管理。FTTR全光網絡管理平臺應運而生，結構圖如下。

相比于現有的管理系統，FTTR全光網絡管理平臺進行了以下變革。

- 通過MQTT協議來與主網關交互

MQTT協議是一種消息列隊傳輸協議，采用訂閱、發布機制，訂閱者只接收自己已經訂閱的數據，非訂閱數據則不接收，既保證了必要的數據的交換，又避免了無效數據造成的儲存與處理。因此在物聯網中得到廣泛的應用。現有管理系統主要是通過tr069協議反連設備、下發操作命令，或者通過周期心跳，將命令下發下去，這種方式效率不高，而且反連還有一定的失敗率。也無法實時準確的感知設備在線離線狀態。MQTT是基于TCP長連接，穩定可靠高效，實時下發指令，感知設備在線離線狀態。管理平臺的MQTT協議棧層次如下。

- 主網關管理從網關

主網關和從網關不再是獨立的個體，他們是一個整體。從網關需要向主網關發起注冊，上報數據，并接收主網關的指令并執行。主網關代理了從網關的所有功能，與平臺進行交互。

管理平臺的架構設計圖。

• MQTT-Server：根據MQTT協議，通過主題發布和訂閱機制，與網關進行交互，收發消息。支持TCP加密和SSL兩種模式，保證報文安全。
• fttr-acs：向MQTT-Server共享訂閱主題（共享訂閱可以實現acs的負載平衡，避免消息去重的麻煩），接收網關消息，并將消息發送到kafka消息隊列中，用于下一步分析處理。或者向MQTT-Server發布操作命令。
• kafka：消息隊列，高吞吐量、低延時的數據管道。
• fttr-dataproc：從kafka拉取消息，對注冊上報進行數據分析和入庫。
• 大數據集群：從kafka拉取消息，對性能和告警數據進行分析。
• redis：高效的數據緩存，集群部署。
• Tidb：存儲主從網關、下掛等信息及統計分析結果，集群部署。
• fttr-rest ：接收其他系統的請求并處理入庫。
• fttr-webserver：WEB頁面查庫展示系統功能。
• spring cloud：微服務的管理。

設備和平臺之間的交互方式有：注冊、上報和下發。

? 注冊的流程：FTTR主網關向管理平臺請求創建MQTT連接;管理平臺響應連接請求，MQTT連接創建成功; FTTR主網關訂閱注冊響應、操作請求等MQTT主題消息主題;FTTR主網關向管理平臺發送注冊請求;管理平臺回應注冊請求，管理通道正式建立并保持。時序圖如下。

? 上報的流程：FTTR主網關在每次上電重啟后獲取上報配置；管理平臺返回上報配置；FTTR主網關解析響應內容獲取需要上報的性能數據以及對應上報周期，定期上報數據；管理平臺收到數據后給與FTTR主網關響應。時序圖如下。

? 下發的流程：管理平臺發送管理操作請求報文；FTTR主網關發送管理操作的響應報文。時序圖如下。

通過這三種方式，可以獲得家庭網絡的所有信息，比如：

• 主從網關信息：廠商、型號、軟硬件版本、上行協議、WIFI支持能力，最近一次離線原因，重啟原因，CPU內存占用率,光功率，光模塊溫度、電壓、電流等。
• 下掛設備信息：整個網絡的節點和鏈路信息。
• 主從網關頻段、WIFI信息、周邊WIFI干擾信息。
• 從網關IPTV開通情況。
• Qos全局配置、流分類配置、隊列配置、限速配置信息。

也可以對網絡進行操控，比如：

• 分段測速。
• 一鍵診斷。
• 配置主從網關頻段、WIFI、信道調優。
• 配置從網關IPTV業務。
• 主從網關重啟、復位、升級。
• Qos全局配置、流分類配置、隊列配置、限速配置。

通過這些能力，就可以實現FTTR網絡主從光+WIFI一張網的統一管理。

Part 03  總結 

當前，運營商之間的全業務競爭日益激烈。在競爭驅動下，FTTR已成為運營商的新業務熱點，在各省發展迅速。預計截至年底，一些頭部省份單省的用戶量將達到十萬。而且目標用戶也與當初設想的有所差異，不僅有居住于別墅，復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。可見用戶已經不滿足于基本的網絡覆蓋，開始追求高品質的上網體驗了。這就需要我們數智化的管理運營能力及時跟上，保障FTTR網絡潛力得到充分發揮，滿足人民的高帶寬、低時延、多聯接、無感知的上網需求。?