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光缆电缆混合（HFC）网已被广泛地用来传送电视节目，但用它来提供宽带交互数据服务（BIDS）却还没几年。本文首先描述了基于HFC的BIDS的基本结构，然后从网络管理的角度将它同传统的局域网进行了比较，最后提出了有效管理基于HFC的数据网所必须注意的一些关键问题。
随着Internet的不断普及和人们对各类信息需求量的增加，人们对网络速度，尤其是接入网的速度要求越来越高。传统的Modem已远不能达到人们的要求，因此，ISDN、DSL和Cable
Modem等一系列新技术在近年不断涌现。由于有线电视的普及度很高，因此Cable Modem正在显露出它的优势。
本文不对这些技术进行讨论和比较，只讨论基于HFC和Cable Modem的BIDS和它的网络管理问题。
基于HFC的BIDS网络结构
图1描述了一个典型的基于HFC的BIDS网络结构，图中省略了与数字业务共存的模拟业务（有线电视）的设备。从图中我们可以看到，PC到HFC有A、B、C三种接入方式，分别描述如下：
方式A中的HFC网具有有双向传输能力的电缆和双向放大器，即具有双向线路。PC只需通过Cable
Modem与电缆直接连接即可。
方式B中对线路的要求同（A），但PC并不直接同电缆连接，而是与本地的LAN连接，LAN再通过一个Cable
Modem同轴电缆连接。这种连接方式的优点是多台PC可以共享同一个Cable Modem，降低了成本，特别适用于小规模的部门级应用。
方式C是针对一些较老的线路设计的。它们有的是电缆不具备双向传输能力，有的是放大器没有反向传输能力，因此是单向线路。虽然不需要很快，但BIDS要求用户一定要有数据上传能力。这里描述的是借用已有的公用电话网作为它的反向信道。
BIDS的协议分层结构如图2所示。用户和服务器之间通过IP/TCP/UDP协议通信，在服务器和SCS(SingleChannel
Simplex,单通道单工)之间用ATM连接，SCS和Cable Modem之间通过HFC连接，而Cable Modem和用户之间通过10Base－T连接。
HFC数据网络管理
1.功能域
HFC网络的管理可分为3个功能域：
网络维护——这是指保证网络在现有配置下正确运行。它的一项重要任务就是监控网络性能的变化和变化趋势。
用户支持诊断——它虽和HFC有关，但实际上是一种端到端的诊断过程。它将确定问题到底是出在何处。
网络规划——这是指在网络建设或重新配置的情况下需要考虑的问题。典型的问题是如何解决网络的拥塞。
2.LAN的管理方法在BIDS中的适用性
由于BIDS是基于IP协议的，所以将采用SNMP。但是正如前面所述，IP/TCP/UDP协议和其它高层协议并不是为HFC网设计的，所以对基于HFC的BIDS的管理和传统的基于LAN的管理是有所区别的。
通信模型不同——同LAN不同，HFC是一种非对称的通信模型。由于上、下行信道使用不同的频段，所以上行信道的问题可能只影响Cable
Modem到SCS的通信，而下行信道的问题可能只影响SCS到Cable Modem的通信。要准确地诊断问题，必须要考虑这种非对称的网络模型。
网络物理布局和运行方式不同——HFC网和LAN在这方面有以下几点区别：
HFC网是一种树形结构，在拓扑描述上同LAN完全不同。如某个节点坏了的话将只影响和它通信的Cable
Modem。
因为HFC的跨度较大（几公里），所以它可能采用几种不同的数据链路层协议。
HFC是在同一个物理网络上利用不同的频道进行通信的。
运行范围不同——不同HFC网中被管理对象（如Cable Modem）的数量可能相差一到两个数量级，这样就对HFC的网管系统的可伸缩性提出了更高的要求。从网络维护的角度来看，对每一个Cable
Modem的运行进行单独的管理是不可能的，管理员应适当地选取一些管理点，对网络进行迅速而持续的测试。从用户支持的角度看，一个微小的网络故障可能影响成千上万个用户，并造成他们的不满。为每一个用户的抱怨都提出一份报告显然是不切实际的，因此必须要有一种对问题的过滤机制，能在成堆的故障报告中找出问题的真正所在，既要防止遗漏问题也要避免对同一问题的重复诊断。
从上述讨论我们可以得出这样的结论：HFC数据网的管理持续必须能适合它的网络拓扑结构、协议体系和网络的运行特点。
3HFC网中网络信息的采集问题
对HFC数据网的外部监控——这是一种在LAN中经常采用的技术，但在HFC网（尤其是SCS－Cable
Modem链路）中运用却有一些问题：
如果要完全掌握所有SCS－Cable Modem链路的情况，那么对每一条链路的上下行传输都要监控。
下行信号是广播的，所以同一分支上的任何位置都能监控，而上行信号却必须在集中之后才行，换句话说就是必须靠近SCS。
很多情况下，管理者需要在IP层（或更高层）作一些统计（如基于IP地址的流量等）。
由于HFC网络的广播性，在SCS－Cable Modem之间往往是加密传输（数据链路层或更低层）的，这样就使外部监控难以实施。在这种情况下，这样的统计就只能通过节点内部监控器（监控程序）在解密后才能完成。
正是由于以上两条，我们认为外部监控方式对HFC网不太适用。但是却有一种HFC特有的外部监控方式，称为“测试Cable
Modem”。HFC的管理者可以在网络中布置一些测试Cable Modem，它们可以由HFC网馈电（就象那些节点中的有源放大器）来保证它们不间断运行。它们的数量和位置可以根据要求的监控范围来确定。测试Cable
Modem具有设备便宜、 有效性和带外监控等特性。
对HFC数据网的内部监控——同外部监控不同，内部监控将监控功能嵌入在网络单元的内部实现。这些嵌入的监控器可以被远程激活。
4.HFC数据网监控器的设计
为了完成HFC数据网的管理，我们定义了如下三类监控器：
连接监控器——它负责追踪和报告HFC数据网中的连接问题。
丢包率监控器——它负责探测和报告网络中过大的丢包率。
吞吐量监控器——该监控器将估计在BIDS中各信道上的各种应用的吞吐量。
上述三类监控器可以在数据链路层实现也可以在TCP／IP层实现。从网络维护的角度看，在数据链路层实现要好些。原因如下：
如果SCS/Cable Modem 管理信息库支持数据链路层，那么网管系统就可以及时了解SCS－Cable
Modem的链路状况。
多数情况下，数据链路层的监控数据可以在实际传输的数据流上获取，而无需产生测试信息流。
数据链路层的测试不用依靠用户的PC。
然而从用户支持的角度看，仅有数据链路层的监控是远远不够的，因为：
数据链路层监控仅反映了SCS－Cable Modem链路的问题，而要进行有效的用户支持，端到端的诊断是不可少的，如Server和SCS之间、Cable
Modem和PC之间或用户的PC之间。
不是所有的链路层的错误都会反映IP层上的(例如数据链路层的出错重传机制就能在一定程度上消除差错)，因此在IP层设置监控器是必要的。
即使IP上的丢包率被准确地检测，仍不能完全估计它对TCP层吞吐量的影响，因为它同具体的实现有关，如窗口大小的选择。因此在TCP层设置吞吐量监控器来监控用户可以感觉到网络性能(吞吐量)是十分必要的。
从上面的分析可以看出，在HFC数据网上必须同时在数据链路层和TCP/IP层进行监控，以充分发挥它们各自的优点。
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