ORAN专题系列-20：5G O-RAN 通过TR-069协议实现一体化小基站的自动配置和安装

在N年前，随着VoIP、IPTV等越来越多IP终端设备的普及（尤其在家庭中的普及），大量设备的配置和维护变得越来越困难，大大提高了网络产品运营商的成本，传统的基于SNMP的网管系统面对众多的终端设备时显得力不从心，限制了宽带接入市场的发展速度和规模。于是TR069因运而生，TR069是 CPE（客户前置设备）和 ACS（自动配置服务器）之间通信的协议，通过此协议，CPE设备能够实现自动开通与即插即用。

即插即用，在LTE小基站时代，就有这样的功能，但不同的厂家，有不同的实现方案，没有统一的标准。

对于O-RAN白盒化小基站, 要支持即插即用，TR069开放标准是一个不错的选择，虽然，目前还没有看到到其已经成为O-RAN标准，但中国移动已经已经建议，国内的O-RAN白盒化小基站需要支持TR069。

第二章什么是TR069协议？

TR069, 全称“Technical Report 069”是由DSL Forum（一个非盈利性的全球行业联盟,致力于发展宽带网络范，

其成员包括通讯、设备、计算机、网络和服务提供商等行业的领先厂商，现已更名为“Broadband Forum”）修订一

份技术规范，该规范是应用层的管理协议，命名为“CPE广域网管理协议（CPE WAN Management Protocol）”。

TR069定义了一套全新的网管体系结构，包括管理模型，交互接口及基本的管理参数，能够有效地实施对家庭网络设

备的管理。

第三章 TR069网络架构

在上述架构中，包括两个最主要的网元：（1）自动配置服务器(ACS)和（2）网关设备CPE.

（1）自动配置服务器（ACS）：负责给用户终端设备(CPE)提供配置数据的路径，完成配置数据自动化下载和设备的自动化初始化。

（2）网关设备(CPE)：CPE,英文全称为Customer Premise Equipment,直译：客户前置设备,实际是一种接收移动信号并以无线WIFI信号转发出来的移动信号接入设备，它也是一种将高速4G或者5G信号转换成WiFi信号的设备，可支持同时上网的移动终端数量也较多。CPE可大量应用于农村，城镇，医院，单位，工厂，小区等无线网络接入，能节省铺设有线网络的费用。

（3）终端设备(Managed xxx Device）通过CPE连接到网络中，享受网络提供的服务。

（4）北向接口：ACS与运营商的其他网管系统、业务管理系统、计费系统(OSS/BSS)之间的接口称为北向接口。

（5）南向接口：ACS与CPE之间的接口称为南向接口，TR069协议主要定义南向接口的标准。

第四章 TR069协议栈

CPE/ACS Management Application

RPC Methods

SOAP

HTTP

SSL/TLS

TCP/IP

从下到上的协议封装如下：

（1）TCP/IP：非安全传输控制协议

（2）SSL/TLS:安全传输控制协议

（3）HTTP：一种简单的、面向TCP连接的、基于客户/服务器模式、请求-响应的、超文本传输协议。

因此，TCP/IP、SSL/TLS、HTTP都是传输协议，用于在互联网的不同设备之间传输“数据”！

（4）SOAP（Simple Object Accrss Protocol，简单对象访问协议）：是一种简单的基于XML的协议，可以使应用程序在分散或分布式的环境中，通过HTTP传输协议，来交换基于对象模型的文本信息。

因此，SOAP协议本身也是一种传输协议，需要传输的信息被封装在所谓的“对象”中。

ACS与CPE之间进行消息，就是通过HTTP协议进行传输，并把消息内容封装在SOAP协议以及SOAP协议的对象中，SOAP是由SOAP head和SOAP body两部分组成。

SOAP报文实例

（5）RPC Methods：这是TR069协议自有定义一部分，它定义了CPE与ACS之间，通过TR069协议，实现远程操作的方法(即所谓的远程过程调用RPC)

这些方法，用于自动配置服务器（ACS）对CPE进行配置和管理，如：设置CPE参数、获取CPE参数、硬件升级、重启设备等；

常见的自动配置服务器（ACS）对CPE进行配置和管理的方法有：

当然，CPE也可以请求ACS执行某种远程操作，这些方法有：

（6）CPE/ACS Management Application：CPE/ACS之间交互的应用层消息。

第五章 TR069自动配置的消息交互流程

0. 设备启动。

1. 根据预先配置的ACS(自动配置服务器)地址，与ACS建立安全的HTTP连接

2. CPE给ACS发出一个Inform，上报自身的设备信息

设备信息包括：

参数名称	参数说明
DeviceID	数据结构标识CPE
Event	标识此次Inform发起的原因
MaxEnvelopes	HTTP Response可携带SOAP信封数
CurrentTime	CPE当前的时间
RetryCount	这次Session最大的重复连接次数
ParameterList	这次Inform所需携带的参数

消息体案例：

POST /service.tr069 HTTP/1.1
Host: 183.62.12.23:8012
User-Agent: cwmp
Content-Type: text/xml; charset=utf-8
Connection: keep-alive
Content-Length: 1730

<SOAP-ENV:Envelope 
 xmlns:SOAP-ENV="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/" 
 xmlns:SOAP-ENC="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/" 
 xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" 
 xmlns:cwmp="urn:dslforum-org:cwmp-1-0">
  <SOAP-ENV:Header>
    <cwmp:ID SOAP-ENV:mustUnderstand="1">946684824</cwmp:ID>
  </SOAP-ENV:Header>
  <SOAP-ENV:Body>
    <!-- inform方法任何时刻要建立与ACS的连接，都必须调用Inform方法-->
    <!-- 来初始化一个传输序列,向ACS服务器上报一些事件，具体事件就携带在EventCode -->
    <cwmp:Inform>
    <!-- 设备描述信息 -->
      <DeviceId>
        <!-- 设备厂商 -->
        <Manufacturer>star-net</Manufacturer>
        <!-- 设备制造商的唯一标示 -->
        <OUI>00D0F8</OUI>
        <!-- 设备类型 -->
        <ProductClass>SVP3000_V5_SIP_CN</ProductClass>
        <!-- 设备序列号 -->
        <SerialNumber>00100400RJ0100100000001AA9800003</SerialNumber>
      </DeviceId>
      <!-- 引起此次会话建立的具体事件 -->
      <Event SOAP-ENC:arrayType="cwmp:EventStruct[1]">
        <EventStruct>
          <!-- 上报BOOT事件，也就是告诉ACS要发起CWMP连接了 -->
          <!-- 1 boot表明发起会话的原因是设备上电(首次启动或者其他原因引起的设备重启) -->
          <EventCode>1 BOOT</EventCode>
          <CommandKey></CommandKey>
        </EventStruct>
      </Event>
      <!-- 接收响应的允许SOAP信包数目，0表示无限制 -->
      <MaxEnvelopes>1</MaxEnvelopes>
      <!-- cpe当前的时间 -->
      <CurrentTime>2000-01-01T08:00:23</CurrentTime>
      <!-- 完成inform调用前尝试的次数每次加1 -->
      <RetryCount>0</RetryCount>
      <!-- CPE设备参数列表-->
      <ParameterList SOAP-ENC:arrayType="cwmp:ParameterValueStruct[6]">
        <ParameterValueStruct>
          <!-- 设备描述信息 -->
          <Name>Device.DeviceSummary</Name>
          <Value>Device:1.0[](Baseline:1), VoiceService:1.0[1](Baseline:1)</Value>
        </ParameterValueStruct>
        <ParameterValueStruct>
        <!-- 设备的硬件版本信息 -->
          <Name>Device.DeviceInfo.HardwareVersion</Name>
          <Value>5.0</Value>
        </ParameterValueStruct>
        <ParameterValueStruct>
          <!-- 设备的软件版本信息 -->
          <Name>Device.DeviceInfo.SoftwareVersion</Name>
          <Value>AIM1.3.10.8</Value>
        </ParameterValueStruct>
        <ParameterValueStruct>
          <!-- 请求URL(设备联系地址) -->
          <Name>Device.ManagementServer.ConnectionRequestURL</Name>
          <Value>http://192.168.99.17:7547/</Value>
        </ParameterValueStruct>
        <ParameterValueStruct>
          <!-- 对某些方法的调用会导致该值的该改变如 Scheduled Inform、reboot、download、upload方法 --> 
          <!-- 除此以外的调用该值均为空，此消息中设备只调用了 inform方法，故该值应该置为空 -->
          <Name>Device.ManagementServer.ParameterKey</Name>
          <Value></Value>
        </ParameterValueStruct>
        <ParameterValueStruct>
          <!-- 设备ip地址 -->
          <Name>Device.LAN.IPAddress</Name>
          <Value>192.168.99.17</Value>
        </ParameterValueStruct>
      </ParameterList>
    </cwmp:Inform>
  </SOAP-ENV:Body>
</SOAP-ENV:Envelope>

3. ACS会返回给一个Inform response作为确认

消息体案例：

HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 02 Aug 2011 03:20:53 GMT
Server: Microsoft-IIS/6.0
X-Powered-By: ASP.NET
X-AspNet-Version: 2.0.50727
Set-Cookie: SerialNumber=00100400RJ0100100000001AA9800003; path=/
Cache-Control: private
Content-Type: text/xml;charset=UTF-8
Content-Length: 522

<!-- 对设备端inform消息的响应即接受连接请求 -->
<soap:Envelope 
 xmlns:soap="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/" 
 xmlns:cwmp="urn:dslforum-org:cwmp-1-0" 
 xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"  
 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 
 xmlns:SOAP-ENC="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/">
  <soap:Header>
    <cwmp:ID soap:mustUnderstand="1">946684824</cwmp:ID>
    <cwmp:HoldRequests soap:mustUnderstand="1">0</cwmp:HoldRequests>
  </soap:Header>
  <soap:Body>
    <!-- ACS接受设备端(cpe)端的inform请求(即创建cwmp连接的请求) -->
    <cwmp:InformResponse>
      <MaxEnvelopes>1</MaxEnvelopes>
    </cwmp:InformResponse>
  </soap:Body>
</soap:Envelope>

4. Content-Length=0：发送空消息，表明无数据上报

消息体案例：

POST /service.tr069 HTTP/1.1
Host: 183.62.12.23:8012  
User-Agent: cwmp
Content-Type: text/xml; charset=utf-8
Connection: keep-alive
Cookie: SerialNumber=00100400RJ0100100000001AA9800003;path=/
Content-Length: 0

<!-- Host: ACS(自动配置服务器)地址 -->
<!-- Cookie: 设置在设备的序列号-->
<!-- Content-Length: 消息内容长度为0代表空消息-->

5. 终端的合法性验证

ACS根据空消息中携带的序列号对设备进行合法性验证，若验证通过则进行后续操作，若不通过则下发消息提示设备非法。

6. GetParameterValues：请求终端的账号验证

消息体案例：

HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 02 Aug 2011 03:20:53 GMT
Server: Microsoft-IIS/6.0
X-Powered-By: ASP.NET
X-AspNet-Version: 2.0.50727
Set-Cookie: SerialNumber=00100400RJ0100100000001AA9800003; path=/
Cache-Control: private
Content-Type: text/xml;charset=UTF-8
Content-Length: 658

<soap:Envelope
 xmlns:soap="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
 xmlns:cwmp="urn:dslforum-org:cwmp-1-0" 
 xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
 xmlns:SOAP-ENC="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/">
  <soap:Header>
    <cwmp:ID soap:mustUnderstand="1">1</cwmp:ID>
    <cwmp:HoldRequests soap:mustUnderstand="1">0</cwmp:HoldRequests>
  </soap:Header>
  <soap:Body>
    <!-- 请求的方法为GetParameterValues，获取设备端的参数信息 -->
    <cwmp:GetParameterValues>
      <ParameterNamesSOAP-ENC:arrayType="xsd:string[2]">
        <!-- 获取设备TR069网管用户名 -->
        <string>Device.ManagementServer.Username</string>
        <!-- 获取设备TR069网管密码 -->
        <string>Device.ManagementServer.Password</string>
      </ParameterNames>
    </cwmp:GetParameterValues>
  </soap:Body>
</soap:Envelope>

7. GetParameterValuesResponse：回复终端的账号信息

消息体案例：

HTTP/1.1
Host: 183.62.12.23:8012
User-Agent: cwmp
Content-Type: text/xml; charset=utf-8
Connection: keep-alive
Cookie: SerialNumber=00100400RJ0100100000001AA9800003;path=/
Content-Length: 828
SOAPAction: ""

<SOAP-ENV:Envelope
 xmlns:SOAP-ENV="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
 xmlns:SOAP-ENC="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/"
 xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
 xmlns:cwmp="urn:dslforum-org:cwmp-1-0">
  <SOAP-ENV:Header>
    <cwmp:ID SOAP-ENV:mustUnderstand="1">1</cwmp:ID>
  </SOAP-ENV:Header>
  <SOAP-ENV:Body>
    <!-- 将账号信息作为ACS请求的响应消息 -->
    <cwmp:GetParameterValuesResponse>      
      <ParameterList xsi:type="SOAP-ENC:Array" SOAP-ENC:arrayType="cwmp:ParameterValueStruct[2]">
        <ParameterValueStruct>
          <!-- 设置在设备上的网管用户名 -->
          <Name>Device.ManagementServer.Username</Name>
          <!-- 用户名的具体值 -->
          <Value>66661160</Value>
        </ParameterValueStruct>
        <ParameterValueStruct>
          <!-- 设置在设备上的网管密码 -->
          <Name>Device.ManagementServer.Password</Name>
          <!-- 密码的具体值 -->
          <Value>66661160</Value>
        </ParameterValueStruct>
      </ParameterList>
    </cwmp:GetParameterValuesResponse>
  </SOAP-ENV:Body>
</SOAP-ENV:Envelope>

8. 对终端的账号进行个验证（ACS与账号服务器通信）

9. Download：账号合法，许可CPE下载配置文件，并提供配置数据文件的URL地址

消息体案例：

HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 02 Aug 2011 03:21:04 GMT
Server: Microsoft-IIS/6.0
X-Powered-By: ASP.NET
X-AspNet-Version: 2.0.50727
Set-Cookie: SerialNumber=00100400RJ0100100000001AA9800003; path=/
Cache-Control: private
Content-Type: text/xml;charset=UTF-8
Content-Length: 856

<soap:Envelope
 xmlns:soap="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
 xmlns:cwmp="urn:dslforum-org:cwmp-1-0"
 xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
 xmlns:SOAP-ENC="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/">
  <soap:Header>
    <cwmp:ID soap:mustUnderstand="1">1</cwmp:ID>
    <cwmp:HoldRequests soap:mustUnderstand="1">0</cwmp:HoldRequests>
  </soap:Header>
  <soap:Body>
    <cwmp:Download>
      <CommandKey>M Download</CommandKey>
      <!-- 文件类型 配置文件-->
      <FileType>3 Vendor Configuration File</FileType>
      <!-- 配置文件的URL地址，设备端从该地址获取配置文件并自动载入设备 -->
      <URL>http://183.62.12.23:8012/Config.aspx?ID=00100400RJ0100100000001AA9800003</URL>
      <Description></Description>
      <Username></Username>
      <Password></Password>
      <FileSize>0</FileSize>
      <TargetFileName>ConfigFile.xml</TargetFileName>
      <DelaySeconds>0</DelaySeconds>
      <SuccessURL></SuccessURL>
      <FailureURL></FailureURL>
    </cwmp:Download>
  </soap:Body>
</soap:Envelope>

10. 从指定的文件服务器上下载配置文件

11. DownloadResponse：回复下载配置文件的状态（成功）

消息体案例：

POST /service.tr069 HTTP/1.1
Host: 183.62.12.23:8012
User-Agent: cwmp
Content-Type: text/xml; charset=utf-8
Connection: keep-alive
Cookie: SerialNumber=00100400RJ0100100000001AA9800003;path=/
Content-Length: 484
SOAPAction: ""

<SOAP-ENV:Envelope
 xmlns:SOAP-ENV="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
 xmlns:SOAP-ENC="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/"
 xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
 xmlns:cwmp="urn:dslforum-org:cwmp-1-0">
  <SOAP-ENV:Header>
    <cwmp:ID SOAP-ENV:mustUnderstand="1">1</cwmp:ID>
  </SOAP-ENV:Header>
  <SOAP-ENV:Body>
    <!-- 通过该消息告知ACS服务器设备成功获取配置文件 -->
    <cwmp:DownloadResponse>
      <!-- 成功下载的状态码 -->
      <Status>1</Status>
    </cwmp:DownloadResponse>
  </SOAP-ENV:Body>
</SOAP-ENV:Envelope>

12. 是否升级下载的配置文件，由终端自己决定

13. Content-Length=0：发送空消息，表明无数据传输

消息体案例：

HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 02 Aug 2011 03:21:05 GMT
Server: Microsoft-IIS/6.0
X-Powered-By: ASP.NET
X-AspNet-Version: 2.0.50727
Set-Cookie: SerialNumber=00100400RJ0100100000001AA9800003; path=/
Cache-Control: private
Content-Length: 0 

<!-- Content-Length: 消息内容长度为0代表空消息 -->

备注：

从上述流程，可以看出，流程是由中断通过inform消息上报自己的device id触发的，但整个流程的控制，是有ACS服务器完成的，终端都是被动的响应ACS服务器的请求。

第六章 TR-069与O-RAN NMS的关系

TR-069并非是无线接入网的NMS系统，它是NMS系统的一小部分，仅限于终端即插即用时，通过该协议实现自动配置与初始化。