硕士学位论文-SDH网络管理系统的设计与开发.pdf

东南大学 硕士学位论文 SDH网络管理系统的设计与开发 姓名：王晓伟 申请学位级别：硕士 专业：软件工程 指导教师：吴介一;姚学军 20040301 摘要 本文针对现代传送网( S D H ) 的管理系统展开了系统研究，对S D H 网络的 特点和关键技术进行简要介绍，探讨了S D H 管理系统设计和开发应遵循的原则 和丌发中采用的工程化方法，进而对E M P c 管理系统的各个功能模块进行了软件 设计和实现。 首先，简要介绍了S D H 与P D H 相比的优势，S D H 传送网网络结构和网络 中网元设备，S D H 网络的关键技术：帧结构、复用映射结构、同步传送模块、网 络节点接口，重点阐述了T h I N 和S D H 网管系统中的结构和功能：分层结构、管理 功能和体系结构。 其次，分析了S D H 网络管理系统设计应遵循的原则并探讨了开发流程中采 用的软件工程化方法。 最后，在以上内容和客户需求分析的基础上，提出了E M P C 网管系统的设 计以及各功能模块的软件设计和代码实现。 【关键词】S D H网络管理系统设计与开发 A b s t r a c t T h er e s e a r c ho ft h i sP a D e ri st h et h e m e sa b o u tt h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to f S M S ( S D HM a n a g e m e n tS y s t e m ) B r i e f l yi n t r o d u c et h ep o i n t sa n dk e yt e c h n o l o g i e s o fS D HD i s e u s st h er u l e st h a ts h o u l db ef o l l o w e di nt h ep r o c e s so fS M S Sd e s i g n T h es o f t w a r ep r o j e c t St h o u g h ts h o u l db ea p p l i e di nt h ep e r i o do fd e v e l o p m e n t O nt h e b a s i so ft h ed e s i g ns c h e m eo fS M Sn a m e dE M P C e a c hf u n c t i o n a lm o d u l ei S d e s i g n e da n dd e v e l o p e d ，p a r t i a lc o r ec o d eg i v e n F i r s t l y , g i v eab r i e fi n t r o d u c t i o na b o u tt h ea d v a n t a g e so fS D Hr e f e r r i n gt oP D H ， t h ea r c h i t e c t u r eo fS D Ha n dk e ym a c h i n e s T h ek e yt e c h n o l o g i e si n c l u d et h ef r a m e a r c h i t e c t u r e ，d u p l i c a t i o na n dm a p p i n g ，S T M ，N N I T h e ne x p a t i a t et h ea r c h i t e c t u r e s a n df u n c t i o n sw h i c hT M Na n dS D Hs h o u l dt a k eo n ，s u c ha s t i e r - a r c h i t e c t u r e ， m a n a g e m e n tf u n c t i o n sa n ds y s t e ms t r u c t u r e S e c o n d l y , a n a l y z et h ep r i n c i p l e st h a ts h o u l db ef o l l o w e di nt h ep r o c e s so fS M S S d e s i g na n dd i s c u s st h es o f t w a r ep r o j e c tt h o u g h ts h o u l db ea p p l i e di nt h ep r o c e s so f s o f t w a r ed e v e l o p m e n t A tl a s t ，o nt h eb a s i so ft h er e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，g i v et h es y s t e md e s i g no f E M P CN M S I nt h ep h a s eo fd e t a i l e dd e s i g n ，e a c hf u n c t i o n a lm o d u l e Sd e s i g na n d c o r ec o d ei sg i v e n K e yW o r d s S D HN e t w o r kM a n a g e m e n tS y s t e mD e s i g na n dD e v e l o p m e n t 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 关于学位论文使用授权的说明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 签名：导师签名：日期： 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 概述 第一章绪论 网络管理在现代通信网中的作用 通信网络为国家的信息高速公路提供了重要的物质保证。现代电信技术发展的必然趋势 是网络化。网络化带来的是网络规模增大、结构复杂和对网络管理要求提高。 公用电话网自1 9 世纪后期出现后，经历了模拟网、数模并存网到数字网的变革。成为 目前最大的通信网络。随着新电信技术和新业务层的不断出现，用户数量激增。大量不同厂 家的设备和新产品不断涌入，使通信网络的规模不断增大，网络结构也变得愈来愈复杂，对 网络的可靠性，服务质量和灵活性提出了更高的要求。对电信网的管理，传统的方法是靠电 信设备自身有限的管理功能，这已经远远不能适应现代网络的发展要求。现代电信网迫切需 要的先进的、现代化的网络管理技术需要满足对网络的性能、品质和运行状态进行监测和控 制。现代网络管理还包括配置管理、计费管理和安全管理。 在现代电信网中，用于网络的运行、管理和维护( O A M ) 的成本大大超出了通信网的 本身，充分表明了以网管为核心的O A M 在电信网中的重要地位。现代网管包括采集、处理 和控制全过程，是大型复杂的信息系统。相对于C o n n e c t i v i t y ( 连接) 、C o r m n u n i c a t i o n ( 通信) ， 以网络管理为核心的C o n t r 0 1 其实现的复杂性远远超出了其他功能的实现，成了网络运营维 护与经营服务中的重要核心系统，担负着使网络最大程度利用，成功地接通呼叫并完成信息 传递的重要任务。 网络管理方法的演变 网络管理方法是随着电信网的发展而逐步演变的。 电信网的发展可以以其交换方式的不同来作为它的特征，其交换方式经历了由人工制到 自动制的发展，由电磁交换( 从步进制的直接控制到纵横制的公共控制) 发展为电子交换机 ( 程序控制) 。总之，电信网交换方式经历了人工接续交换方式到以计算机为基础的自动交 换方式。相应的网络管理的方法从原来传统的人工方式发展到现代的自动方式，分为两个阶 段：第一阶段从人工的分散管理方式向自动化的集中管理方式发展；第二阶段从分离的多系 统管理方式向电信管理网( T M N ) 发展。 面向对象的网络管理技术 S D H 是在有了T M N 概念以后出现的新技术，因此在S D H 网管的研究和标准化中，融 入了许多T M N 的技术和思想( S D H 网管系统是T M N 网管系统的子集) ，其中最重要的一 点就是采用了面向对象的管理技术。 面向对象是8 0 年代末期计算机领域取得的新成果，其优点是在分析、设计和实现系统 时，所采用的方法能尽量接近人认识系统的方式。通过对象封装数据和操作，数据描述了对 象的状态，操作改变对象的状态。面向对象的网络管理方法就是把网络资源抽象为管理对象 的集合( 实现实体空间和问题空间的映射) ，把对网络实体的管理和操作转化为对管理对象 的操作，不同对象之间的相互作用和相互通信就构成了一个完整的管理系统。采用面向对象 的网络管理，其目的在于有效地描述系统过程中的信息和行为。达到这一目的的关键在于建 立管理系统的信息模型。 东南大学硕士学位论文第一章 绪论 采用面向对象的方法为网络管理提供了正确、有效、全面地描述和组织整个系统信息的 有力手段，并以此来指导系统的开发，给网管系统的实现带来了一系列的优越性，如重用机 制带来的复用、继承机制带来了信息的共享。面向对象的技术代表了现代网络管理设计概念 中的主流。 S D H 与网络管理 2 0 世纪末期，S D H ( S y n c h r o n o u sD i g i t a lH i e r a r c h y ) 0 信网管理是电信技术发展中两个 令人瞩目的热点领域。 S D H 是一个将复接，线路传输及交换功能融为一体的、由统一网管系统进行自动化管 理的综合信息网，是一种全新的传输网体制。S D H 的诞生使通信技术告别了传统的以点对 点传输为主的P D H 网，进入了智能化应用的传送网阶段，并将作为下一代电信网络 B I S D N 和的关键支撑技术之一。 S D H 的核心在于组网，只有在网络的环境下，S D H 的各项优越性才能充分体现。而一 个先进的、考据周到、功能强大的网络管理系统是S D H 传送网技术成败的关键。事实已经 表明，S D H 传输网只有与其先进网络管理系统结合起来，才能大大提高网络资源的利用率， 满足现代电信网的要求，显著降低运行管理和维护的费用。 S D H 与网络管理密不可分，也是现代电信网的一个主要特征。符合统一标准的S D H 网 管系统对整个S D H 网络的服务质量及维护成本都有着深刻的意义，是网络能够得以高效灵 活运行的重要保证。因此，u - T 从整个电信网统一管理的角度出发，近年来制定和公布了 电信管理网( 1 M N ) 的一系列相关建议，旨在为不同的类型的管理系统之间以及管理系统 与电信设备之间提供一种统一的管理框架和标准接口，使它们能够按照规范的方法来对箍 个电信网进行综合维护和管理。之后，r r U _ T 着手制定了符合T M N 的S D H 网络管理的建 议和标准。T M N 的出现，代表着电信网络管理的方向，而S D H 是在T M N 出现之后才出现 的新型传输体制，T M N 的思想在S D H 技术体制中得到了充分的体现。 1 2P D H 局限性和S 洲的特点 随着传统话务量和新增业务的爆炸性增长，要求现代通信网向着数字化、综合化、宽带 化、智能化和个人化方向发展。传输系统是现代通信网的主要组成部分，而传统的P D H 传 输网络已远远不能满足传输量要求。P D H 有其自身的一些弱点，为了适应通信网的发展， 功能强大的S D H 网络将取代它，成为未来传输网的主流 P D H 的局限性主要体现在如下几个方面： 1 没有世界统一的标准 P D H 只有地区性数字信号速率和帧结构标准而没有国际通用的标准。目前，国际上通 行有3 种信号速率等级，即：欧洲系列、北美系列与日本系列，三者互不兼容，这种局面造 成国际互通的困难。各种系列的电接口速率等级如图1 1 所示。 2 没有世界性的标准光接口规范 由于P D H 没有世界性的标准光接口规范，导致各个厂家自行开发的专用光接口大量出 现。不同厂家生产的设备只有通过光电变换转换为标准电接口( G 7 0 3 ) 才能互通，而光路 上无法实现互通和调配电路，不但限制了联网运用的灵活性，同时也增加了网络运营成本。 东南大学硕士学位论文第一章绪论 只太紊确I 北姜系列 图1 - 1 准同步数字系统 E 2 1 欧洲系列 5 6 4 9 2 2 M b i 以 - x 4 1 3 9 2 6 4 M b i t s 3 4 3 6 8 M b i t ，s Tx 4 8 “8 M b i t s - x 4 2 0 4 8 M b i t s E 3 l E 2 2 E 1 2 3 采用异步复用，复用结构缺乏灵活性 P D H 只有1 5 M b i t s 和2 M b i t s 的基群速率是同步复用的，其他从低次群到高次群的复 用是异步的。这种方式通过码速调整来达到速率的匹配和容纳时钟频率的偏差，而且每提高 一个次群，都要经历复杂的码变换、码速调整、定时、复接份接过程。在上下支路信号时， 要将高速线路信号一步步分接到所要取出的低速支路等级信号，上下支路后，再一步一步地 复用到高速线信号进行传输。因而在节点处需配备所有的相关复接设备，上下业务的成本昂 贵。同时，这样的复用结构缺乏灵活性。并且现代通信容量愈来愈大，要求的速率愈来愈高， 这就使得异步复接的层次愈来愈多，使信号产生损伤，传输性能劣化。P D H 异步分插上下 支路信号的过程如图1 2 。 4 P D H 网络管理能力不强 P D H 中用于网络运行、管理和维护( O A M ) 的比特较少，只在线路编码中用插入比特 的方法传输一些监控信号，网络管理能力不强，故无法对传输网实现分层管理和对通道的传 输性能实现端对端的监控。网络的O A M 主要靠人工的数字交叉连接和停业务检测，这种方 式已经不能适应不断演变的电信网的要求。 5 P D H 以语音业务为设计基础，难以满足现代通信的要求 6 传统的P D H 传输主要是点对点连接，无法提供最佳的路由选择，缺乏网络拓扑的灵 活性，网络的调度性和自愈功能较差。 P D H 存在以上的问题，阻碍了电信网的进一步发展。美国贝尔通信研究所首先提出了 同步光网络( S O N E T ) 。之后，C C I T T ( 现在的删m 于1 9 8 8 年接受S O N E T 概念，并重新 命名为同步数字体系( S D H ) 。现在S D H 已经成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输 的通用技术体制 东南大学硕士学位论文第一章绪论 2 M b i t s ( 电信号1 图1 2P D H 分插支路信号的过程 总之，S D H 在技术体制上进行了根本的变革。S D H 的出现充分解决了P D H 所遇到的问 题。体现在：同步复用、标准光接口和强大的网管功能。具体体现在以下几个方面： 1 S D H 网有一套标准的信息结构等级，称为同步传递模块S T M - N ( N = 1 4 ，1 6 ，6 4 ) 。同 时，S D H 可以容纳北美、日本和欧洲的准同步数字系列，使新的S D H 能支持现有的P D H ， 顺利地从P D H 向S D H 过渡，体现了后向兼容性。使1 5 M b s 和2 M b s 两大数字体系在 S 1 M 1 等级上获得统一。数字信号在跨越国界通信时，不再需要转换成为另一种标准， 第一次真正实现了数字传输体制上的世界性标准。S D H 充分考虑了未来的发展，可以容 纳各种新的数字业务信号，具有良好的前向兼容性 2 具有全世界统一的网络节点接口( N N I ) ，并对各网络单元的光接口有严格的规范要 求。S D H 网有标准光接口，减少了将传输和复用分开的需要，从而简化了硬件，缓解了 布线拥挤。此外，有了标准光接口和通信协议后，使光接口成为开放型接口，还可以在 基本光缆段上实现横向兼容，满足多厂家环境要求，允许不同厂家的设备在光路上互通。 降低了联网成本。 3 采用同步复用方式和灵活的复用映射结构。各种不同等级的码流在帧结构净负 荷内的排列是有规律的，而净负荷与网络是同步的，因而只需利用软件即可使高速信号 一次直接分插出低速支路信号，即所谓的一步复用特征。这样既不影响别的支路信号， 又避免了需要对全部高速复用信号进行分用的做法，省去了全套背靠背复用设备，使网 络结构得以简化，上下业务十分容易，也使设备大大简化。利用同步分插能力还可以实 现自愈环型网，改进网络的可靠性和安全性。此外，背靠背接口的减少还可以改善网络 的业务透明性，便于端到端的业务管理。如图1 3 ，从1 5 5 M b i t s 的信号中上下2 M b i t s 电信号。 TR TR TR 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 1 5 5 f b i t ，s 光接口 1 5 5 M b i t s 光接口 2 M b i f f s ( 电信号) 图1 3 S D H 分插信号流图 4 S D H 帧结构中安排了丰富的开销比特，因而使得网络的O A M 能力大大加强。 5 由于S D H 中的D X C 和A D M 等一类网元是智能化的，通过嵌入的控制通路( E C C ) 可以使部分网络管理能力分配到网元，实现分布式管理，使新特性和新功能的开发变得 比较容易。 1 3S D H 主要技术特点 S D H 有许多较为鲜明的特点，但其中最为突出的是三个特点：统一的光接口、同步复 用和强大的网络管理功能。 1 3 1 网络节点接口( N N I ) 一般来说，传输网是由传输设备和网络节点组成。网络节点接口( N N I ) 是传输设备和 网络节点之间的接口。这里的传输设备可以是光缆线路系统，也可以是微波系统。网络节 点可以是电路节点，也可以是宽带节点等。要规定一个统一的标准接口，使该接口不受限于 特定的传输媒介，也不局限于特定的网络节点，而能结合所有的设备和节点，构成一个统一 的传输、复用、交叉连接和交换接口。这样一个网络节点接口对将来的网络演变和发展具有 很强的适应性和灵活性，并可能最终构成一个统一的电信网络基础设施。网络节点接口在网 络中的位置如图1 4 所示。 一 厂 r Is l l 磊广一 I 有线，无l l DXCl l 有线无线L - - ： 廿一 U 1 线系统r l E A 卜_ 1 系统 l 矿 lI 一 - qS M 卜_ 一 I S M t - - S M ：同步复用器图1 4 网络节点接口在网络中的位置 E A ：外部接入设备 D X C ：数字交叉连接设备 T R ：支路 要规范一个统一的网络节点接口，首要的任务必须对接口的传输速率、帧结构和复用结 构等进行标准化，而这一切都在S D H 的框架内作了较为明确的规范。 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 1 O 2 速率与帧结构 S D H 规定的同步传送模块S T M - N ( N = I , 4 ，1 6 ，6 4 ) q 】，最基本的模块是S T M 1 。对于S T M - N 信号的速率，可以从S T M 1 的速率整数倍得出( 4 倍的关系) ，表示为S T M - 4 ，S T M 1 6 ， S 1 M 6 4 等。图I 5 例出了I T U - T 建议G 7 0 7 规范的标准速率值。 S D H 信号线路速率 S ，n 以11 5 5 5 2 0 【b ，s S T M _ 46 2 2 0 8 0 M b ，s S T M 1 62 4 8 8 3 2 0 M b s S T M 6 49 9 5 3 2 8 0 枞 S T M 2 5 63 9 8 1 3 1 2 0 M b s 图1 5S D H 信息结构等级 s 1 M _ N 并不是由s 1 M 1 复用而成的，实际上，终端的S T M 1 、S T M - 4 、S T M 1 6 、S T M - 6 4 在网络节点上终结，恢复出它们的开销和虚容器( v C ) ，然后由新的开销和新的通道层V C 重建成新的S T M - N 再往外发送。它们之间不是简单的复用，各自都有自己的开销和通道层 V C 。 S D H 信号采用的是一种以字节结构为基础的矩形块状帧结构。S T M - - N 帧用平面矩阵 表示，其基本结构如图1 6 所示。它由9 行和2 7 0 N 列字节组成，每个字节含8 b ( b i t ) 。表 示成= 维的帧结构中字节的传输是从左到右自上而下进行的。这个二维帧，用示波器表示还 是一维的，二维只不过是一种描述方法而已。如此一帧一帧的传送。每秒传8 0 0 0 帧。因此， S T M - 1 帧的速度为：9x2 7 0x8X8 0 0 0 = 1 5 5 5 2 0 M b i t s 。 图1 6S T M - N 的帧结构 整个帧结构由段开销区( S O H ) 、净负荷区( P a y l o a d ) 和管理单元指针区( A UP T R ) 三部分组成。其中段开销区主要用于网络的运行，管理、维护及指配，以保证信息能够正常 灵活地传送，管理单元指针用来指示净负荷区域内的信息首字节在s T M N 帧内的准确位置， 以便接收时能正确分离净负荷。净负荷区域用来存放用于信息业务的比特和少量的用于通道 东南大学硕士学位论文第一章绪论 维护管理的通道开销字节。 ( 1 )段开销区域 段开销可分为再生段开销( R S O H ) 和复用段开销( M S O H ) 两个部分。帧结构中的第1 至第9x N 列、第l 至第3 行( R S O H ) 和第5 至第9 行( M S O H ) 的7 2X N 个字节分配作 为段开销区域。段开销中所含的字节主要是供网络的运行、管理和维护使用的，是S T M 帧结构中为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须的附加字节。具有丰富的开销，为增强 S D H 网络管理的功能奠定了基础，这是S D H 的重要特点之一。 卜通道 。咔 复用段一竹复用段 图1 7S D H 传送网中段和通道的概念 图1 7 中标出了实际系统组成中的再生段、复用段和通道。 再生段一再生中继器与终端复用器之间、再生中继器与分插复用器之间以及再生 中继器与再生中继器之间称为再生段。再生段的两端称为再生终端( R S T ) 。 复用段一终端复用器与分插复用器之间以及分插复用器与分插复用器之问称为复 用段。复用段两端称为复用段终端( M S T ) 。 通道终端复用器之间称为通道。通道两端称为通道终端( P T ) 。 ( 2 ) 信息净负荷区域 该区域是用于存放各种信息的地方，可用于业务传输。在该区域中，还含有少量 的用于通道维护管理的通道开销( P O H ) 字节。 ( 3 ) 管理单元指针( A UP T R ) 区域 管理单元指针由帧结构的第4 行中第l - X ) x N 个字节构成，用来指示信息净负荷的 第1 个字节在S T M - N 帧中的准确位置。采用指针方式是S D H 的重要创新，可以使之 在准同步环境中完成复用同步和S T M - N 信号的帧定位这一方法消除了常规准同步系 统中滑动缓存器引起的延时和性能损伤。 1 3 3 复用映射结构 同步复用和映射方法是S D H 最有特色的内容之一，它使数字复用由P D H 固定的大量 硬件配置转化为灵活的软件配置。 S D H 体系有与P D H 体系复用结构相类似的标准化复用结构，在U - T 建议G 7 0 7 中加 东南大学硕士学位论文 第一章 绪论 以规定，如下图1 8 所示。它可以将目前P D H 的绝大多数标准速率装入S D H 帧结构内的净 负荷区，也可以容纳来自于B - I S D N 的A T M 信元或其它新业务信号。为了将各种信号装入 S D H 帧结构净负荷区，需要经过映射、定位和复用三个步骤。 图1 8G 7 0 7 建议的S D H 复用映射结构 我国数字网采用以2 0 4 8 k b i t s 为基群的P D H 系列，因而在规范S D H 的技术体制时 规范了我国的S D H 基本复用结构，如图1 9 。 1 4 H 传送网 图1 9 我国的S D H 基本复用 我国的S D H 传送网网络结构分为4 个层面，分别是省际干线网、省内干线网、中继网、 接入网，分层结构简化了网络规划设计，且每一网络层的运行都相对独立，使运营者很容易根 据不同的网络层次采用和建设不同的网络拓扑结构。 第一层面为省际干线网，在主要省会城市装有D X C A 4 ，其间由高速光纤链路 S T M 1 6 S T M - 6 4 连接，形成一个大容量、高可靠的网状骨干网结构，并辅以少量的线性网。这 一层面能实施大容量业务调配和监控，对一些质量要求很高的业务量，可以在网状网基础上组 建一些可靠性更好、恢复时间更快的S D H 自愈环。 第二层面为省内干线网在主要汇接点装有D X C 4 4 、D X C A I ，A D M , 其间由高速光纤链 路S T M 1 6 S T M - 6 4 连接，形成省内网状网或环形网，并辅以少量的线性网。对于业务量很大 且分布均匀的地区，可以在省内干线网上形成一个以V C A 为基础的D X C 网状网，但多数地区 可以以环形网为基本结构。省内干线网层面与省际干线网层厦一般应保证有二个网关连接 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 点。 第三层面为中继网，可以按区域划分为若干个环，由A D M 组成S T M - 4 S T M - 1 6 S T M - 6 4 的自愈环这些环具有很高的生存性，又具有业务疏导能力。环形网主要采用复用段保护环方 式。如果业务量足够大可以使用D X C A 1 沟通，同时D X C A I 还可以作为长途网与中继网及中 继网与接入网的网关或接口。 第四层面为接入网，接入网处于网络的边界，业务量较底，而且大部分业务量汇接于一个 节点上。因此通道环和星形网都十分适合于该应用环境。 1 5S D H 传输设备简介 S D H 设备是构成S D H 传送网的重要因素之一，S D H 传送网的管理，实际上包括了对网 元设备的管理和对设备连成的网络的管理。因此，有必要对S D H 设备进行深入的了解。 S D H 网元类型： 中继器( R E G ) 分插复用器( A D M ) 终端复用器( T R M ) 同步数字交叉连接器( S I X C ) 网元功能如下图所示 S T M 1R E G 图1 1 0 中继器 S 耵订1A D M S 玎1T R M 2 M ，8 M ，3 4 M ，4 5 M ，1 4 0 M ，1 5 5 M 图1 1 l 终端复用器 D X C4 ，l 2 M ，8 M 。3 4 M A S M ，1 4 0 M ，1 5 5 M 2 M ，8 M ，3 4 M A 5 M 图1 t 2 分插复用器图1 1 3 同步数字交叉连接器 ( 1 ) 终端复用器和分插复用器 S D H 网的基本网络单元中最重要的两个网络单元是终端复用器和分插复用器。 终端复用器的作用是在源端，将低速支路信号纳入S T M 1 帧结构，并经光点转换成为 S T M 1 光线路信号；在宿端，刚好是相反过程，将高速信号降为本地的低速支路信号。 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 分插复用器将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体，具有灵活地分插任意支路信号 的能力，在网络设计上有很大灵活性。同时，A D M 具有光电、电光转换功能。 以S T M 1 为例，终端复用器和分插复用器各自的功能如图1 1 0 和图1 1 1 。 电源公务告警T M N 接口 1 5 电源公务告警T M N 接口 1 5 26 3 44 5 1 4 01 5 5 M b i t s1 5 26 3 44 5 1 4 01 5 5 M b i t s 图1 1 4S T M 1 终端复用器 图L 1 5S T M 1 分插复用器 以1 4 0 M b i t s 的码流中分插一个2 M b i t s 低速支路信号为例，在P D H 系统中，必须经过 1 4 0 3 4 M b i f f s ，3 4 8 M b i t s ，8 2 M b i t s 三次分接后才能取出一个2 M b i t s 的低速信号，取出之后， 还要再经过2 S M b i t s ，8 3 4 M b i t s ，3 4 1 4 0 M b i f f s 三次复接才能得到1 4 0 M b i t s 的干路信号码流。 而在S D H 系统中，采用了S D H 分插复用器后，可以利用软件一次分插出2 M b i t s 支路信号， 如图1 1 2 。 1 5 2 M b i t s 电信号 图1 1 6S D H 中2 M b i t s 信号分插示意图 光接口 ( 2 ) 再生中继器 再生中继器是光中继器，其作用是将光纤长距离传输后受到较大衰减及色散畸变的 光脉冲信号转换成电信号或进行放大、整形、再定时、再生为规划的电脉冲信号，再调制 光源变换为光脉冲信号送入光纤继续传输，以延长通信距离。 ( 3 ) 同步数字交叉连接设备( S D X C ) D X C 的主要作用是实现支路之间的交叉连接。其作用与交换机的区别在于，交换机 实现的是用户之间的动态连接，用户有权改变这个连接；而D X C 实现的是支路之间的交 叉连接，是半永久性的连接，这个连接的改变是由网管中心控制，用户无权改变。 在S D H 中使用的D X C 称为同步数字交叉连接设备( S D X C ) 。S D X C 除了可以实现支 路之间的交叉连接之外，还兼有复用，配线，光电、电，光转换、保护恢复、监控及网管等 多种功能。实际中，常常是s D x C 的功能内置在A D M 中，即A D M 包括了数字交叉连接的 功能。 在S D H 网中，基本网络单元的通常连接方法如图1 1 3 所示。图中还标出了再生段、复 东南大学硕士学位论文第一章绪论 用段和通道。 h 通道。畸 卜复用段复用段一 图1 1 7 基本网络单元在S D H 网中的使用 1 6 论文研究内容 本文针对现代通信网中S D H 传送网。对S D H 网的网络管理系统进行了系统研究，并结 合实习公司的实际开发项目- E M - P c 网管系统，对系统进行了需求分析、软件设计、部分 功能模块的核心代码实现，最后是软件测试工作。具体研究内容如下： 第一章，介绍了本论文研究的背景和S D H 网的基本概念。 第二章，阐述了T M N 和S D H 网络管理系统中的模型和结构。 第三章，阐述了S D H 管理系统的设计与开发的一般原则。 第四章，针对E M - P C 系统，给出了S D H 网络管理系统实现方案。 最后，总结了本论文的工作情况，说明了后期进一步工作的主要内容和计划安捧。 至 东南大学硕士学位论文 第二章T M N 和S D H 网络管理系统中的模型和结构 第二章T M N 和S D H 网络管理系统中的模型和结构 2 1T M N 概述 2 1 1T N N 基本概念 ( 1 ) n o l 的产生及其目标 自从电信发明以后，经过技术的不停变更，电信网成为目前最大的通信网络，网络管理 的方式也随着电信网的不断发展而发生了较大的变化。早期的网络管理按照地理或行政区， 根据不同的管理功能和管理目标的不同，将管理系统划分为若干专业网管系统，对某一专业 网管系统还有可能被划为多个管理系统。这些系统各自为阵，自称独立的系统，相互之间没 有信息来往，由于没有标准接口和公共的信息结构，不可能进行相互之间的交互。 随着新电信技术和新业务层的不断出现，用户数量激增，大量不同厂家的设备和新产品 不断涌入。使通信网络的规模不断增大，网络结构也变得愈来愈复杂，对网络的可靠性、服 务质量和灵活性提出了更高的要求，对O A M 的投资在递增。对电信网的管理，传统的方法 是靠电信设备自身有限的管理功能，这已经远远不能适应现代网络的发展要求。网络管理需 要迫切解决的问题，保证网络能够高效、可靠、灵活的运行，网络各个环节能够统一协调地 工作。n 悄就在这样的形势下产生。 T M N 是利用一个具备一系列标准接口( 包括协议和消息规定) 的统一体系结构来提供 一种有组织的结构，使各种不同类型的操作系统与电信设备互联，从而实现电信网的自动化 和标准化管理，并提供各种管理功能。 T M N 的基本目标，为电信管理提供一种框架性结构，引入通用网管模型后，利用通信 信息模型和标准接口可以实现多种不同设备的统一管理。T M N 的规模可大可小，最简单的 可以使单个电信设备与单个操作系统连接，复杂的可能是多种不同的电信设备与多个不同的 操作系统之间互连。 ( 2 ) T M N 与电信网的关系 T 删是I T U T 借鉴O S I 系统管理的思想及技术为管理电信业务而定义的结构化网络体系 结构。T 蝌与电信网的关系如图2 1 所示。 图2 1 结构化网络体系结构 东南大学硕士学位论文第二章T M N 和S D H 弼络管理系统中的模型和结构 T M N 在概念上是一个独立于电信网的网络，它与电信网由若干不同的接口，可以接受 来自电信网的信息并控制电信网的运行。但实际上，T M N 常常利用电信网的部分设施提供 通信联络，因而两者可以有部分重叠。 ( 3 ) T M N 管理功能 在对电信网实施的管理方面，T M N 采用了开放系统互连( O S l ) 的标准，沿用O S I 的 管理方法来对电信网和电信业务进行管理。依据O S I 的管理功能分类方法，将T M N 的管理 分为配置管理、故障管理、性能管理、计费管理、安全管理等五大管理功能域。这五大功能 域还可以进一步细化为用于T M N 目标的多个功能集。 从网络管理的全局来看，T M N 力图支持包括各种电信网和电信业务的规划、安装、运 行、管理、维护及指配等众多的管理领域，因此，要求T M N 必须具有的能力： 跨越电信环境和T M N 环境之间交换管理信息的能力； 跨越各种T M N 环境之间交换管理信息的能力； 交换管理信息的格式，使其在T M N 环境内保持一致性的能力； 在T M N 环境内的地域之间传送管理信息的能力； 对管理信息具有适当的分析和反应的能力； 将管理信息处理成对管理信息用户有用的和有意义的形式的能力； 将管理信息传递给管理信息用户，并用相应的表示方法将它表示的能力； 确保合法用户安全介入管理信息的能力。 2 1 2T M N 的管理层次、管理功能和管理业务 ( 1 ) 管理层次 T M N 采用分层管理的概念，将电信网络的管理应用功能划分为5 个管理层次：网元层、 网元管理层、网络管理层、业务管理层和事务管理层。 事务管理层 业务管理层 网络管理层 网元管理层 网元层 图2 2 T M N 的管理层次 网元层：由众多的网元构成，其功能是负责网元本身的基本管理。 网元管理层：包括操作一个或多个网元的功能，由交换机、复用器等进行远端操作维护， 设备软件、硬件的管理等。 网络管理层：提供网上的管理功能。从网络的角度，对网元故障进行综合分析、协调等 业务管理层：包括业务提供，业务控制与监测以及与业务相关的计费处理，如电话交换 业务、数据通信业务、移动通信业务等 事务管理层：由支持整个企业决策的管理功能组成。如产生经济分析报告、质量分析报 告、任务和目标的决定等。 ( 2 ) 管理功能 东南大学硕士学位论文第二章T M N 和S D H 网络管理系统中的模型和结构 电信网络管理的基本功能：配置管理、故障管理、性能管理、计费管理和安全管理。 配置管理功能包括提供状态和控制及安装功能。对网元的配置、业务的投入，开，停业 务等进行管理，对网络的状态进行管理。细分为三个方面：保障功能、状况和控制功能以及 安装功能。 故障管理是对电信网的运行情况异常和设备安装环境异常进行监测，隔离和校正的一 组功能，包括告警监视功能、故障定位功能、测试功能。 性能管理是提供对电信设备的性能和网络或网络单元的有效性进行评判，并提出评价 报告的一组功能，包括性能监测功能、负荷管理和网络管理功能、服务质量观察功能。 计费管理可以测量网络中各种业务的使用情况和使用的费用，并对电信业务的收费过 程提供支持。计费功能是T M N 内的操作系统能从网络单元收集用户的资费数据，以便形成 用户帐单。 安全管理主要提供对网络及网络设备进行安全保护的能力。主要有接入及用户权限的 管理、安全审查及安全告警处理。 ( 3 ) 管理业务 从网络经营和管理角度出发，为支持电信网络的操作维护和业务管理，T M N 定义了多 种管理业务，包括： 用户管理： 用户接入管理； 交换网管理； 传输网管理： 信令网管理等 2 1 3 硼N 的体系结构 T M N 的体系结构包括三个方面，即T M N 的功能体系结构、1 w 附的信息结构和T M N 的物理结构。 ( 1 ) 功能体系结构 T M N 功能体系结构是从逻辑上描述T M H 内部的功能分布，使得任意复杂的T M N 通过 各种功能块的有 东南大学硕士学位论文第二章T M N 和S D H 网络管理系统中的模型和结构 T M N 的基本功能块有操作系统功能( O S F ) 、网络单元功能( N E F ) 、Q 适配功能( Q A F ) 和工作站功能( W S F ) 。 O S F 负责处理与电信管理有关的信息，以便监视协调和控制各种电信管理功能的实现。 由于T M N 的管理功能通常采用的是分层管理的方法，对应地，O S F 也按逻辑功能划分为不 同的层次。 N E F 能够与T M N 进行通信，以便接受其监视和控制。它主要提供电信管理所需的通信 和支持功能。虽然电信设备具有通信能力，但这种能力不属于T M N T M N 的通信功能是通 过N E F 来提供的。 Q A F 用于将不具备标准T M N 接口的N E F 和O S F 连接至T M N 。负责T M N 参考点和非 T M N 参考点之间的信息转换。 W S F 为管理信息的用户提供一种解释T M N 信息的手段，负责在T M N 与非T M N 的参 考点之间转换信息。 T M N 有三种类型的参考点，即q ，x 参考点。另外有两个在T M N 之外的参考点g 和m 。 Q 参考点位于O S F 、Q A F 和N E F 功能块之间的连接点，其连接方式可以直接相连，也 可以通过D C F ( 数据通信功能) 连接。通常将连接N E F 和O S F ，Q A F 和O S F 。O S F 和O S F 之间的参考点称为q 3 参考点。 F 参考点位于W S F 和O S F 功能块之间。 x 参考点位于两个不同T M N 的O S F 功能块之间，或者一个T M N 的O S F 与另一个非 T M N 环境的类似O S F 功能块之间。 G 参考点位于W S F 与用户之间。 M 参考点位于Q A F 与非T M N 管理实体之间。 ( 2 ) 信息结构 T M N 信息结构是以面向对象的方法为基础的，主要是用来描述功能块之间交换的管 理信息的特征。T M N 信息结构的主要特点就反映在面向对象的信息建模上。T M N 的信息 结构引入了管理者和代理者( m a n a g e r a g e n t ) 的概念，强调在面向事物处理的信息交换中 采用面向目标的方法。T M N 的信息结构主要包括管理信息模型及管理信息交换两个方面。 管理信息模型代表了对被管理的网络资源及其相关支持活动的一种抽象描述，它决定 了能以标准化方式进行交换的信息范围。信息模型的基本构造是管理对象，根据管理对象 的属性、操作、行为，通知以及对象之间的关系来规范网络管理领域中的信息。 所谓“信息模型”，本质上就是一种信息的组织方式，将管理信息组织为一种标准化 的结构，就形成了管理信息模型。除了用规范语法的文本形式描述管理对象之外，还可以 用实体关系图来表示管理层内或管理层间存在的对象之间的关系。 信息模型的基本作用就是将网络资源转换为概念上的管理对象，并规定管理对象的类 别及相关的特性，每一对象实例可以通过命名结合来识别。在信息模型的基础上，网络管理 活动中对某一物理实体的操作就成了对信息模型中相关数据的操作。 管理信息交换要涉及D C F 和M C F ( 消息通信功能) ，前者由一个通信网络来提供，后者 东南大学硕士学位论文 第二章T M N 和S D H 网络管理系统中的模型和结构 可以在电信网的接口附加一个特定的物理装置来实现。信息交换仅与通信的机制有关，如协 议栈。 ( 3 ) 物理结构 与T M N 功能结构相对应，T M N 的物理结构由若干物理块组成，物理块之间通过接口 相连接。如图2 4 给出了T M N 的简化物理结构。 t 。1 T M N 协议栈制定了系统间互换数据的一组规则。对每一个T M N 接1 ：3 ，包括Q 3 、X 和F 接口，都具备有一组协议栈，栈种协议的选择主要依赖于物理配置实施的要求。 ( 4 ) 三种结构的关系 前面从功能结构、信息结构和物理结构三个不同的视角，对T M N 的体系结构进行了较 为系统和完整地概括。其中，功能结构描述了T M N 内功能的合理分布，信息结构描述了功 能块交换的不同类型的管理信息，物理结构则描述了实现T M N 功能的物理实体及接口。 这三种结构都从不同侧面对T M N 进行描述，各自形成了独立的体系结构，同时，它们 之间又存在密切的联系。T M N 功能结构建立在一系列功能块和功能元件基础上，按照管理 问题