毕业设计（论文）-基于SDOAN的带宽预订管理系统设计与开发.doc

北京林业大学本科毕业论文(设计) 本科毕业论文（设计）（普通高等教育）论文题目基于SDOAN的带宽预订管理系统设计与开发学 院理学院专业名称电子信息科学与技术班 级电子11-1学 号姓 名指导教师职 称高级实验师基于SDOAN的带宽预订管理系统设计与开发电子信息科学与技术指导老师：摘要近年来，随着互联网的迅速发展，网络业务日益增多，人们对于网络质量改革的呼声也越来越高，然而传统电信网络支持的业务单一，且QoS保证能力有限，不仅用户体验差，运营商也难以获得收益。于是QoS可定制、带宽可定制、网络智能化成为人们所希望的未来网络形式。软件定义网络（Software Defined Network, SDN ），其核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制、带宽可定制，使网络作为管道变得更加智能。带宽预定系统则是基于SDN，结合Android客户端以及带宽预定管理系统服务器端开发的，本文主要论述带宽预定管理系统服务器端。带宽预订管理系统采用B/S结构模式，以JAVA作为编程语言、MySQL作为数据库并通过HTTP协议与Android客户端进行交互。主要功能有如下几点：1. 利用Twaver插件实现拓扑发现和显示功能，使管理者可以最直观的管理网络设备以及带宽分配，将整个网络组成简单明了的呈现出来。2. 对于客户端发送的带宽预定请求，该系统会通过判断请求是否合理来决定是否同意分配，并存入数据库，在管理界面可以查看带宽分配日历。3. 管理员可按月查询某一用户某一特定时间段的带宽预定情况以及整个网络资源状态，利用jqplot插件以折线图的形式来体现用户一个月的带宽预订走势。该系统在尽可能公平的前提下满足所有用户对带宽的需求，改变网络、用户之间、运营商三者之间的关系，不再是传统的固定模式，人们可以定义自己的网络，更合理有效的利用网络资源。简单来说系统的实现目标是让用户可按需定制个人接入网带宽模板，实现接入网络资源的按需分配和最大化利用。关键词：软件定义网络，带宽日历，Java，QoS，SDNSDOAN-Based Bandwidth Reservation SystemElectronics & Information Technology Program 11-1SupervisorAbstractIn recent years, with the rapid development of the Internet and the inscreasement of network business, People call on the reform of network quality. However, the traditional telecommunication network can just support the single network business and it has single quality of QoS, which results to the low level of quality and low income for carries. Considering that, customizable QoS、customizable bandwidth and intelligent network are becoming the form of future network which people are looking forward to. By separating the data and controller of network device, OpenFlow, the key technology of SDN, can make the network more flexible and bandwidth customizable, which make Internet more intelligent. Bandwidth Reservation System is based on SDN and it combines with the Android APP. This article focuses on service of Bandwidth Reservation System. This system is using B/S structure with Java、MySQL and HTTP protocol to communicate with android client. Its main functions are as follow:1. Managers can easily manage the network equipment and bandwidth allocation by using Twaver plugins to realize the topology and display function. It can also presents the network simply and clearly.2. This system will judge the request whether it is reasonable. If it is, system will save related data into MySQL data base. And then we can see the corresponding calendar from the page.3. By using the jqplot plugin, manager can know the trend of bandwidth reservation and status of net resource through line chart.The system can not only satisfy users demand for bandwidth but also change the relationship among network、users and carriers. It is no longer the traditional pattern. Users can define their own network and use the network resource effectively. Carries can also cut the cost to get profit. Quite simply, the systems main objective is to let the user define their personal access network and allocate the network resource according users demand, it also use the resource most efficiently.Keywords: bandwidth,calendar, Java, QoS, SDN目录基于SDOAN的带宽预订管理系统设计与开发1SDOAN-Based Bandwidth Reservation System2第二章 绪论41.1研究背景以及国内外研究现状41.1.1 研究背景41.1.2 国内外研究现状51.2研究目的及意义61.3论文的结构安排6第三章 SDOAN72.1 SDOAN架构72.2 SDOAN的关键技术82.3 SDOAN的主要应用场景9第四章 带宽预订管理系统113.1 可行性分析113.2 系统需求分析113.2.1 系统功能需求分析113.2.2 系统性能需求分析123.3 系统设计框架123.4 B/S结构介绍13第五章 带宽预订管理系统的开发144.1开发环境（工具）介绍144.1.1 开发环境：MyEclipse144.1.2 数据库：MySQL144.1.3 WEB服务器：TOMCAT154.2开发语言介绍154.2.1 Java语言154.2.2 JSP语言164.2.3 JS174.3 插件应用技术174.3.1 Twaver HTML5174.3.2 jQuery184.4系统开发184.4.1系统功能设计184.4.2系统界面设计214.4.3数据库设计22第六章 系统测试255.1性能测试255.2功能测试25总结31参考文献32第一章 绪论1.1研究背景以及国内外研究现状1.1.1 研究背景随着互联网行业飞速发展，人们对接入网带宽要求越来越高，追求更好的上网体验，这就促使了接入网宽带化进程提速，其中无源光网络PON具备高带宽地单位成本又是，今年来得到了快速的发展。然而，传统的通信网络由于业务单一、过于封闭导致了人们对于电信网络改革的呼声越来越高。光接入网络作为最接近客户的网络组成部分，在未来的发展中也面临着巨大的挑战。光接入网技术种类众多，各个生产厂家设备各异，系统封闭独立，无法再控制层面实现有效融合，造成网络建设成本高昂，统一和自动化运维困难。同时，传统的光接入网是封闭的系统，第三方无法进行网络控制管理，一方面限制了新业务的快速部署，无法满足未来业务对网络开放性的需求，另一方面，在面对用户不同的需求性时，传统光接入网具备有限的QoS保证能力，使大部分带宽接入服务趋同，带宽的不可预订不仅用户体验差，运营商也难以获得收益。只有根据用户的自身需求，自定义网络，动态分配合理的管道资源并提供相匹配的QoS保证才能在有限的接入资源条件下，最大化提升用户网络体验。目前传统的光接入网是无法满足这一需求的，亟需网络产业的创新与突破，然而与IT产业的创新速度相比，通信产业则显得停滞不前，每一个新想法都需要等待数年才能完成技术标准化，这个新技术的采用需要征得设备厂商和用户的一致认可，对共识的需求加剧了创新的难度。IT产业的快速革新有三个原因：简单通用硬件底层、软件定义功能和开源模式，如果网络也能满足这三要素，就一定能获得更快的创新速度。1.1.2 国内外研究现状随着通信技术的迅猛发展，电信业务向宽带化、综合化、数字化、智能化和个人化方向发展。其中，光接入网是最接近用户的网络组成部分，也是最复杂、运营商竞争最激烈的一部分。光接入网泛指本地交换机或远端模块与用户之间全部或部分采用光纤作为传输介质的一种接入网。想要提高网络创新能力，就得打破传统的电信网络封闭性质。早在2002年就有人提出了针对无线网络的开放接入架构OAN1,2，主要包含三个主要平面：连接层、控制管理层和应用层，其中处于应用层的用户通过控制接口实现认证、业务发现、计费等功能。美国斯坦福大学的Y. Yiakoumis 和 N. McKeown 等人认为，网络控制功能必须开放给应用和用户，才能在有限的资源条件下获得最佳的网络体验3, 4。澳大利亚新南威尔士大学的 V. Sivaraman 等人提出基于开放应用程序接口（API）虚拟化接入网络，以支持网络资源的动态控制和共享5。其将用户接入带宽划分为两部分：普通带宽，业务按照公平竞争方式接入；网络开放性研究同时也受到了工业界的关注。光网络领域/国内知名企业如Ciena、Infinera、华为等都有研究投入并推出了解决方案6,7，但接入网少有涉及，尚处于起步阶段。近年来，SDN技术受到越来越多的关注，科研人员尝试这将SDN技术引入光接入网络，以提高管控灵活性、降低运维成本以及实现网络虚拟化和功能开放。美国运营商 Verizon 公司的 N. Bitar 探讨了软件定义光接入网的应用场景8，包括按需带宽服务、动态业务提供、增值服务和业务保护等。德国 ADVA 公司的 J.-P. Elbers 等人探讨了软件定义接入网架构和应用实例9。德国 BISDN 公司的 H. Woesner 探讨了软件定义光接入网的演进步骤10：宽带网关 SDN 化，汇聚交换机和 PON 的 SDN 化，以及最后家庭路由器 SDN 化。美国 NEC 研究院的 A. Tanaka 等人研究了基于 SDN 的 OFDM-PON 动态业务提供机制和网络吞吐量优化算法11。虽然很多科研人员正在努力研究SDN技术，但以上所提及的研究都仅仅是处于初步阶段，软件定义光接入网开放网络模型、控制机理和网络可编程技术少有涉及，针对异构开放光接入网网络优化和资源分配的关键算法也缺乏系统而深入的研究。目前光接入网主要采用包月形式提供尽力而为服务，用户需求日益增多，同时也无法充分利用有限的网络资源来提升用户体验。在这种情况下，发展提供可预订网络服务，让人们可以按需定制网络、QoS保证，提高网络资源利用率，成为了目前不可避免的趋势。1.2研究目的及意义作为最接近用户的光接入网，网络智能化、可定制网络以及可定制QoS保证则是本研究的主要切入点。作为有线宽带的主力，光接入技术也得到了快速发展，高速率、大容量、长距离、多复用、低成本一直是学术界和工业界追求的目标。然而由于前面所描述的各种问题，仅仅通过物理硬件是无法满足对未来的网络业务的需求。使网络变得更加灵活、可控才能从根本上发展创新网络。SDN（Software-Defined Networking，软件定义网络）首次走进大众视野是因为入选MIT Technology Review的2009年十大未来技术，斯坦福大学教授Nick McKeown的团队开发了一种OpenFlow技术，帮助网络研究人员打开了一扇门，只要在路由器或交换机上部署OpenFlow，他们就能在普通电脑上用软件编程的方式远程控制路由器，按照自己的意愿重新定义整个网络，称之为软件定义网络SDN。本研究将SDN理论与光接入网络相结和，采用B/S结构模式，开发可定制网络系统，使得网络不再是对运营商开放，用户可以自定义网络，按需分配，合理利用有限的网络资源，让光接入网更加贴近用户，了解用户倾向。在理论模型基础上，研究开放光接入网虚拟化方法、集中控制机理、动态资源分配和网络优化算法、以及网络可编程技术；基于此，进一步探索面向应用/用户的可定制网络服务和 QoS 保证机制；为将来光接入网虚拟化、开放化、智能化奠定理论基础。1.3论文的结构安排整篇论文介绍了基于SDN的光接入网中带宽预订管理系统从确定论题到系统设计完成全过程，具体安排如下：第一章引言阐明了论文课题的提出、国内外研究现状和研究的意义。第二章主要介绍SDOAN(软件定义光接入网)架构的关键特征以及在系统中应用背景。第三章是系统开发前期，对系统各方面的可行性的分析以及系统功能需求分析。第四章是系统的设计，介绍系统用到的工具以及设计过程。第五章是针对系统的测试。第二章 SDOAN着互联网厂商的兴起，传统网络运营商逐步”被管道化”。光接入网作为最接近用户的一部分，是用户网络体验的核心，是联系业务与用户的纽带。随着网络业务不断的增多，传统的网络无法满足业务的需求，人们对光接入网提出了新的要求，网络需要进一步具有可定制、开放、智能化等特点。软定义网络（Software Defined Network, SDN ），是由美国斯坦福大学clean slate研究组提出的一种新型网络创新架构，其核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。从路由器的设计上看，它由软件和硬件数据通道组成。软件控制包括管理以及路由协议等。如果将网络中所有的网络设备视为被管理的资源，那么参考操作系统的原理，可以抽象出一个网络操作系统（Network OS）的概念这个网络操作系统一方面抽象了底层网络设备的具体细节，同时还为上层应用提供了统一的管理视图和编程接口。这样，基于网络操作系统这个平台，用户可以开发各种应用程序，通过软件来定义逻辑上的网络拓扑，以满足对网络资源的不同需求，而无需关心底层网络的物理拓扑结构。目前 SDN 技术在光网络中的应用也得到广泛的关注， 并形成了系列关键技术 12-14。SDN技术就为光接入网的发展提供了新的思路，如控制与转发分离、虚拟化以及集中控制等特点，使光接入网设备逐渐具备智能控制功能，进而支持多台设备系统组网15。本章提出了软件定义光接入网(Software-Defined Optical Access Networks, SDOAN)架构，并对其关键技术进行了分析，设计了软件定义光接入网的典型应用场景。2.1 SDOAN架构软件定义光接入网整体系统架构包含四个平面：数据平面、控制平面、应用平面和管理平面。数据平面指底层的物理网络设备，如OLT、ONU等设备。控制平面主要是网络操作系统，对网络资源进行统一管理和控制，并开放接口给第三方应用和控制器。控制平面通过南向接口与物理层设备惊醒通信、配置参数、寻找资源等。通过北向接口与代理应用通信，将控制接口提供给APP以实现其在授权范围内对网络的控制能力。应用平面包括开发的带宽管理系统和用户预定带宽客户端等APP。管理平面主要包括网络运营支撑系统OSS，已完成业务运营和支撑功能。根据面对的对象不同，OSS可以分为网络OSS和应用OSS，应用OSS完成APP的运营支撑功能。本论文研究的就是应用层的带宽预定管理系统，下图为SDOAN架构图：图2.1 软件定义光接入网系统架构Fig 2.1 System Architecture of SDOAN软件定义光接入网通常具有控制集中化、资源虚拟化、业务服务化三个特点。近年来，软件定义网络成为国外研究的热点16,17.SDN实现了网络资源集中可编程控制，使得网络资源最优化分配和可编程控制。另外，由于传统的接入网都是以家庭物理端口为单位，导致资源利用率低，资源调度困难等问题。通过可编程的网络资源管理系统，将资源虚拟化，通过统一接口，实现全网资源统一管理，分配灵活，提供资源利用率。2.2 SDOAN的关键技术软件定义光接入网主要包括以下关键技术：(1)SDOAN集中式控制技术传统的控制平面主要是两部分，一部分功能是与业务控制紧耦合，另一部分功能是与设备控制紧耦合。他们的公共功能部分可以从控制平面中分离出来，构成集中式的网络控制器。向下通过开放的接口协议与设备节点相连，向上作为网络操作系统，了解全网资源信息。集中式控制统一配置平面，需要与幕后其他的控制平面实力进行同步，同时可恢复多点故障。(2)网络资源虚拟化网络始终是一个共享资源，要么在服务器机箱外面（通过中央电缆、交换机或路由器），要么在机箱内部（通过共享物理端口、网络堆栈，或者仅仅是通过执行校验和验算处理流量或处理网络适配器中断的 CPU）。为符合同一机箱内网络使用者的不同服务级别协议，需要网络资源管理。具体要求可基于可用网络带宽、网络延迟或网络数据丢失率。网络延迟和数据丢失率通常基于所使用的网络技术以及操作系统或虚拟机管理程序特定的实现，而可用带宽可通过资源管理来控制。然而光接入网标准复杂，技术与设备更新换代速度慢，直接导致光接入网成为一个复杂的异构网络，利用软件定义统一控制架构可以解决不同类型网络的互连互通问题。然而， 异构网络资源的最优化利用 10才是未来网络追求的最终目标，其以网络资源的虚拟化为实现基础。通过网络资源的虚拟化技术，可以实现异构网络资源的统一管理和灵活调度。资源虚拟化技术目的就是为了实现网络资源的灵活调度，而接入网最主要的资源就是带宽资源。传统的带宽资源分配技术比如动态带宽分配机制几位依赖人工预先制定的参数策略，只能实现一部分的灵活性，无法真正的动态满足带宽需求。在集中式控制技术和资源虚拟化的带宽分配技术的发展下，逐步实现网络资源的搞笑利用和网络设施的科学建设。(3) 业务灵活接入与QoS保障技术随着互联网的飞速发展，光接入网业务也变得多样化。为了降低网络成本，运营商更希望自己的设备能够承载更多业务。然而，传统的网络由于QoS保障机制无法满足业务定制化需求，逐步沦为“管道”提供者。传统的光接入网标准对上下行业务流进行了业务分类、队列调度、带宽控制以确保上下行能根据业务等级协议(SLA)提供各种优先级业务的QoS13，目前运营商可以通过网关软件人工实现业务QoS的固定设置，但由于用户的需求时刻在变化，人工固定式管理无法迅速反应，同时人工网管制订的策略无法考虑到网络的实时状态，这就必然会导致策略的局限性。还有一点就是人工网管式管理技术是分布式的，成本高，缺乏保障。软件定义网络将控制平面和数据转发平面分离，通过API接口实现硬件可编程，这为实现敏捷QoS控制机制提供了可能。2.3 SDOAN的主要应用场景软件定义光接入网主要有如下两个应用场景：(1) 全局可视化运维新模式依赖于SDN的集中控制网络架构，将大幅简化网络运维复杂度，光接入网设备完全可以做到即插即用，而且网络故障的维护变为简单的硬件更换。软件定义光接入网实现了可管、可视、可扩展的搞笑运维平台、打造网络资源与业务质量全局可视化的新运维模式，并且为业务升级和网络规划提供及时数据支撑，打打促进了业务创新进程。(2) 面向用户的网络资源分配传统的网络就是以每家用户一个端口为单位进行资源分配。这样的分配方式成本较高，无法很好满足不同用户不同需求的情况。并且目前用户对于网络资源可定制、QoS保障可定制、资源调度灵活性的需求越来越高。传统的基于物理端口的分配方式资源利用率低，为了满足网络流量的峰值和用户体验，必然造成资源的极大浪费。SDOAN采用集中式的控制架构，集中控制所有底层设备流量信息和带宽资源分配。用户通过认证，在权限认可范围内，对自己的网络进行带宽订制、QoS订制等操作，实现网络资源高利用率，网络可订制、智能化。第三章 带宽预订管理系统3.1 可行性分析(1)研究目标明确随着互联网数据流量爆炸式增长促使接入网宽带化进程提速，IT行业也是迅速崛起，传统的通信网络的封闭性特征与IT的开放性要求产生不可调的冲突。另外传统光接入网支持的业务单一，只具备有限的QoS保证能力，为满足日益增多的网络业务需求，开发出可以让用户按需订制自己的带宽，提高网络资源利用率，这也是目前传统光接入网发展所需要突破的方向，将网络开放化、智能化，实现带宽资源可订制。科学意义明显，研究目标明确。(2)研究思路可行本系统针对以实现带宽可订制为目标，采用B/S架构为主体支撑，JSP来搭建整个功能界面，通过HTTP协议与Android客户端进行通信，北向接口与控制器连接。控制器那块机理研究包括体系架构，网络徐牛哈和网络可编程三个方面，以及包含其中的南北向控制接口技术，是软件定义开放光接入网的关键支撑技术和必要实现手段。该系统能够提升网络资源利用率、用户体验感、尽可能的满足多样化的网络业务需求。(3) 研究基础良好项目开发本人有良好的编程基础，有过多次项目编程的实践经验，本科期间修过Java语言，对于项目整个系统架构也有足够的了解和把握。3.2 系统需求分析3.2.1 系统功能需求分析首先，带宽预订管理系统作为一款数据信息管理系统，应具有一般信息系统要求对数据进行增加、删除、修改、查找的功能。这数据就是用户预订的带宽日历数据，用户在客户端进行带宽设定，然后通过HTTP以json格式将预订的带宽日历数据发送给服务器。由于接入网资源有限，服务器判断请求是否合理后做出相应的操作，并对数据库进行修改。对于涉及到的数据，管理员需要一个很好的展示界面，包括网络关系拓扑图，OLT、ONU等设备基本信息以及用户预订的带宽情况。通过以上对带宽预订管理系统的功能分析，本系统主要完成的任务有以下5个：(1) 能够实现对连接的设备通过拓扑关系图展现出来。(2) 能够查询所连接的设备的详细信息(3) 用户信息的查询（包括带宽协定、带宽日历和历史带宽预订情况）。(4) Android客户端用户请求接入控制（增、删、改）和回复。(5) 管理员的请求接入控制和回复。3.2.2 系统性能需求分析为了能够满足用户能够按需求预订带宽，接入网资源能够被有效的利用，提升接入网QoS，系统需满足一下要求：(1) 实用性：能够跟结合SDN技术真正做到带宽预订效果。(2) 可靠性：系统能够正常的运行，在运行时遇到不可恢复的系统错误，也必须保证数据库完好无损。(3) 安全性：对于管理员以及用户的密码有足够保护和安全性。(4) 简单易用性：简单的操作界面，能够满足管理员的使用。3.3 系统设计框架带宽预订系统架构如下图二所示。带宽预订系统处于应用层，为了简化系统，将OSS的部分功能集成入应用层。系统主要包含两个软件模块：带宽预订服务管理APP和用户APP。管理APP处于服务器端，采用B/S架构，通过HTTP协议与用户端APP通信，与控制平面则通过开放的北向应用接口进行通信，暂定用自定义的rest的API接口。控制接口在接受带宽预订管理系统发送的带宽请求后，通过南向接口控制底层物理设别来修改带宽。图3.1 带宽预订系统架构Fig 3.1 System Architecture Of Bandwidth Reservation3.4 B/S结构介绍系统平台模式大体分为四种：主机终端模式、文件服务器模式、客户机/服务器模式(C/S)和Web浏览器/服务器模式(B/S)，前两种模式由于自身的局限性，逐渐的被市场所淘汰。随后到了80至90年代，主要是传统的C/S结构占主导地位，这种模式几乎将所有的工作逻辑、表示逻辑和数据通道代码都在客户端实现。B/S结构是WEB兴起而对C/S结构的一种变化或者改进的网络结构模式，WEB浏览器是客户端最主要的应用软件。这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。客户机上只要安装一个浏览器，如Netscape Navigator或Internet Explorer，服务器安装SQL Server、Oracle、MYSQL等数据库。浏览器通过Web Server 同数据库进行数据交互。在这种结构下，用户工作界面通过浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端实现，主要事务逻辑在服务器实现。这样就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统为何升级的成本以及工作量，降低了用户的总体成本。B/S结构与C/S结构相比，其数据更具有安全性。B/S结构的数据都是存放在数据库服务器一段，所有的客户端都不会对业务数据进行保存，所以当客户端发生不可修复的问题时，并不会对用户数据造成威胁。另外，B/S数据更具实时性和一致性。这与数据库的存放也有很大关系，B/S结构数据集中存放在总的服务器，随时可以对数据进行操作。在成本上，C/S可能会随着功能不断扩展而投资相应扩大，B/S结构则一般只有初期的一次性成本。从以上分析可以得到，B/S结构的管理软件有着C/S结构软件无法比拟的优势。第四章 带宽预订管理系统的开发4.1开发环境（工具）介绍4.1.1 开发环境：MyEclipseMyEclipse是用于开发Java，J2EE的一个非常不错的Eclipse插件集合，不仅功能强大，易于操作，还广泛支持各种开源的产品，几乎囊括所有Eclipse支持的产品，因此很受开发人员的欢迎。对于软件开发工程来讲，MyEclipse就是一种比较完备的、便于产品开发和功能强大的开发环境。MyEclipse平台时对EclipseIDE的扩展， HTML、Structs、JSP、CSS、Javascript、SQL等等都可以在MyEclipse平台下运行，它是一种集现有软件开发环境，各种软件开发工作种类为一体的开发环境。本项目中，我们主要采用MyEclipse 2015 ci版本进行开发。该版本能更好的支持JavaScript和AngularJS等技术模块，全新的REST浏览器以及REST模块的极速访问，PhoneGap移动开发工具。4.1.2 数据库：MySQLMySQL1是一个关系型数据库管理系统，由瑞典 MySQL AB 公司开发，目前属于Oracle公司。MySQL 最流行的关系型数据库管理系统，在WEB应用方面 MySQL 是最好的 RDBMS (Relational Database Management System，关系数据库管理系统) 应用软件之一。MySQL 是一种关联数据库管理系统，关联数据库将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一个大仓库内，这样就增加了速度并提高了灵活性。MySQL 所使用的 SQL 语言是用于访问数据库的最常用标准化语言。MySQL 软件采用了双授权政策（本词条“授权政策”），它分为社区版和商业版，由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，一般中小型网站的开发都选择 MySQL 作为网站数据库。由于其社区版的性能卓越，搭配JSP和Apache可组成良好的开发环境。同时MySQL使用了多种编译器进行测试，保证了源代码的可移植性，提供多个接口，广泛支持各种编程语言，兼容性良好，提高TCP/IP、ODBC、JDBC等多种数据库接入方式。本项目中，我们采用了MySQL Server 5.0版本，同时为了操作更加方便快捷，我们使用了Navicat软件。Navicat 是一套快速、可靠并价格相宜的数据库管理工具，专为简化数据库的管理及降低系统管理成本而设，使得对数据库的操作更加简便。4.1.3 WEB服务器：TOMCATTomcat是Apache 软件基金会（Apache Software Foundation）的Jakarta 项目中的一个核心项目，由Apache、Sun 和其他一些公司及个人共同开发而成。由于有了Sun 的参与和支持，最新的Servlet 和JSP 规范总是能在Tomcat 中得到体现，Tomcat 5支持最新的Servlet 2.4 和JSP 2.0 规范。因为Tomcat 技术先进、性能稳定，而且免费，因而深受Java 爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为目前比较流行的Web 应用服务器。目前最新版本是8.0。此外，tomcat运行时占用的系统资源少，且扩展性良好，支持WEB开发几乎所有的常用功能，属于轻量级WEB应用服务器。本系统采用的是Tomcat 6.0版本，因为本项目开发基于JSP，相比于tomcat 5.0版本，它可以支持JSP2.0以及servlet2.3.等特性。且在web开发方面得到啊了进一步的改善。4.2开发语言介绍4.2.1 Java语言Java是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言。Java 技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性，广泛应用于PC、数据中心、游戏控制台、科学超级计算机、移动电话和互联网，同时拥有全球最大的开发者专业社群。Java能成为电子商务的程序语言的第一选择，就是因为Java具有很强的安全性，并且Java的编程与计算机硬件平台关系不大，兼容性高。Java不同于一般的编译执行计算机语言和解释执行计算机语言。它首先将源代码编译成二进制字节码（bytecode），然后依赖各种不同平台上的虚拟机来解释执行字节码。从而实现了“一次编译、到处执行”的跨平台特性。在过去的15年，Java不断的改变、创新，已经成为IT行业里比较成熟的计算机语言技术。随着Java应用的不断推广和以及技术的不断提高，Java慢慢发展成一种适应目前各种软件开发环境的综合性平台。Oracle公司也逐渐增大了对在各种新应用平台的开发和各个社区平台的开发方面的投资和开发力度。Java和其他语言相比，有着以下几个方面的优势：(1) Java语言的结构通俗易懂，学习起来较容易。(2) 可移植性强，能跨平台运行。(3) 可靠性和安全性高。(4) Java支持多线程操作4.2.2 JSP语言JSP全称Java server pages，其根本是一个简化的servlet设计。JSP技术有点类似ASP技术，它是在传统的网页HTML（标准通用标记语言的子集）文件(*.htm,*.html)中插入Java程序段(Scriptlet)和JSP标记(tag)，从而形成JSP文件，后缀名为(*.jsp)。 用JSP开发的Web应用是跨平台的，既能在Linux下运行，也能在其他操作系统上运行，有良好的移植性。它实现了Html语法中的java扩张（以 形式）。JSP与Servlet一样，是在服务器端执行的。通常返回给客户端的就是一个HTML文本，因此客户端只要有浏览器就能浏览。本项目中利用JSP语言来编写系统的界面程序，是实现各个功能界面的基础。JSP的运行机制如图4.2.2所示：图4.1 JSP文件的执行过程Fig 4.1 The Process Of JSP4.2.3 JSJS，全称javascript，由Netscape公司开发的一种脚本语言。，是一种动态类型、弱类型、基于原型的语言，内置支持类型。它的解释器被称为JavaScript引擎，为浏览器的一部分，广泛用于客户端的脚本语言，最早是在HTML（标准通用标记语言下的一个应用）网页上使用，用来给HTML网页增加动态功能。通过JS可以开发出动态交互式网页，同时javascript还可以简化HTML内容，降低下载内容。其源代码在发往客户端运行之前是不是需要经过编译，而是将文本格式的字符代码发送给浏览器由浏览器解释运行。通常JavaScript脚本是通过嵌入在HTML中来实现自身的功能的。3Javascript的组成部分主要包括：ECMAScript，描述了该语言的语法和基本对象。文档对象模型（DOM），描述处理网页内容的方法和接口。浏览器对象模型（BOM），描述与浏览器进行交互的方法和接口。JavaScriptDOMBOMECMAScript图4.2 Javascript组成Fig 4.2 Composition of JavaScript4.3 插件应用技术4.3.1 Twaver HTML5TWaver是美国Serva Software公司的产品，是应用最为广泛的电信专业图形界面开发工具包，在电信行业应用非常广泛。TWaver关注于数据的图形展示，它是面向开发人员的，需要进行二次开发。TWaver的图形组件库中提供了拓扑组件、地图组件、设备图组件，以及表格、树图、属性表、图表等丰富的通用图形界面组件，为电信运营支撑系统（OSS）的开发提供“一站式”的组件产品和解决方案，是快速设计、开发和部署OSS的利器。Twaver HTML5是采用HTML5和JS语言开发的一套Web的产品分支，通过浏览器的方式来呈现视图组件。一些主流浏览器都已不同程度的支持HTML5。因此，TWaver HTML5的安装和部署率极高，无需安装任何插件即可访问。另外一些移动平台上也已支持HTML5的技术，无论是平板还是手机，用户可以将TWaver的产品发布成App的程序，直接通过移动设备来加载显示，TWaver也提供了一套完全基于移动平台上的交互，真正做到了跨平台的操作和访问，让OSS的应用无处不在。是纯Web的产品，将视图与数据模型都存放在前台，其整体设计和核心框架与TWaver其他分支相同，采用MVC的设计模式，将视图和数据容器分离，通过更改数据容器来驱动视图的显示，并提供了完全类似其他分支的二次开发接口，降低了用户使用难度。另外，TWaver HTML5在性能上也做出了重大突破，提供了高性能的拓扑，在1秒的时间内可加载近万的数据量，已经接近于TWaver Java的分支，这是其他Web的分支无法比拟的。本系统中使用该插件来描绘OLT与ONU设备之间的拓扑关系图。4.3.2 jQueryJQuery是继prototype之后又一个优秀的Javascript库。它是轻量级的js库 ，使用户能更方便的处理HTML、events、实现动画效果，并且方便地为网站提供AJAX交互。相对来说，jQuery文档说明很全，各种应用说的很详细。同时它还能使用户的HTML页面保持代码和HTML内容分离，也就是说，不用再在HTML里面插入一堆JS来调用命令了，只需要定义id即可。jQuery是免费、开源的，使用MIT许可协议。开发者可以通过jQuery使用操作文档对象、选择DOM元素、制作动画效果、事件处理等功能。同时，jQuery允许开发者按照自己需求开发UI，绚丽的界面也使得它深受开发者的喜爱。在项目中主要是使用jQuery插件中的fullcalendar日历控件来显示带宽日历以及绘图插件jqplot来绘制历史带宽预订情况折线图。4.4系统开发4.4.1系统功能设计根据带宽预订管理系统需求分析，系统需要实现的总体功能见图。带宽预订管理系统新增业务功能管理配置业务新增管理员新增用户拓扑关系图带宽日历表信息查询录入设备信息录入客户信息录入管理信息保存相关信息用户登录图4.3 总体功能图Fig 4.3 The Overall Function(1) 系统登录功能该系统的使用对象是网络资源的管理人员，处理所管理的用户针对自己不同需求设定的带宽请求。用户在界面输入账号密码后，系统在数据库中Administrator表格中查询相应的消息，如果输入正确，则进入主界面，否则返回并提示重新输入，直到验证通过。用户登录系统的时序图如图所示。用户浏览器Web服务器数据库1：输入登陆信息2：身份验证请求3：验证登陆信息4：返回用户名5：生成页面5：显示页面图4.4 用户登录功能时序图Fig 4.4 Sequence Diagram Of Login Function(2) 带宽预订首先是用户从Android客户端发来接入控制请求，系统从数据库查询用户登陆信息是否正确，在判断用户信息正确后，用户可以按照自己需求来预订带宽，每次设置完后就将带宽以及日期等数据通过json格式发送到Web服务器。系统在从服务器获取数据并解析为可用格式，首先判断用户请求的操作是删除、修改还是添加。若是添加，则提取数据中的最大带宽和保证带宽，判断是否符合系统与用户签订的带宽协议的规定，符合就将该条带宽请求的数据存入数据库，不符合则返回一条系统为用户设定的带宽分配。若是删除和修改，则和上步操作一样，先判断要求是否符合带宽协议，然后在数据库按要求遍历找到要做改变的记录行。其中真正去修改带宽分配的是控制器，管理系统只是作为一个门槛，为控制筛选出合理的带宽预订请求。管理系统也只能做简单的判断，把带宽日历发送到控制器后，控制器会再判断现有的资源能否满足请求。做出判断后再相应的返回给管理系统。目前本项目只做到与用户端APP之间带宽预订功能，控制器那块处于正在开发研究进度中。具体的带宽预订请求时序图如图所示。图4.5 带宽预订消息处理流程Fig 4.5 Message processing flow of Bandwidth Reservation管理员还可以查看已经添加成功的带宽日历情况，该功能通过jQuery中的fullcalendar控件实现。简介的画面也是让带宽日历一眼就懂。对于已经设定好的带宽日历双击可以查看具体信息，包括设定的用户名、起止时间、最大带宽、保证贷款、固定带宽。(3) 关系拓扑图当连接的设备较多时，需要一个直观关系图来体现各个设备之间的联系，那么关系拓扑图就必不可少了。每次添加新的设备都需要先在数据库中录入设备或者用户的信息。显示则是通过利用Twaver HTML5工具实现。系统从数据库读取设备的信息包括位置、名称、MAC地址等，然后描绘在页面上显示。拓扑元素也添加了点击事件，双击可以查看对应的设备或用户的基本信息。(4) 历史记录查询本系统允许用户查询某一月的带宽预订情况，初始界面有三部分，第一部分显示目前连接到系统的所有用户名，方便管理员输入自己要查询的用户。第二部分是三个输入框，分别输入要查询的年月日。第三部分是一个按钮，将表单的年月日传给sjtj.jsp这个页面，该页面根据获取的年月日从数据中提取对应的所有带宽日历信息，再根据这些数据利用jqplot描绘出折线图。4.4.2系统界面设计界面分为两个部分，登陆界面和功能主界面。主界面又可以根据作用分为四块：左侧功能菜单、顶层登陆信息部分、底层设计部分、中间功能显示部分。1. 登陆界面采用较简单的表单格式来实现登陆功能，两个文本框用来，输入用户名和密码。点击登陆按钮后，则向服务器发送登陆请求，跳转到login.action。通过对数据库查询、判断等操作，当验证通过时，允许跳转到功能主界面，若登录失败，则在界面返回登陆错误提示信息，让用户重新输入。2. 功能主界面主界面分为四部分，左侧是带宽管理功能模块，包括拓扑图、带宽协定、带宽日历、历史数据四个功能键。顶层部分也是四个按钮，分别是修改密码、当前登录的用户名、返回首页以及退出当前登陆用户返回到登陆界面。底层是一块固定显示的内容。简要的说明该系统运行所需要的基本浏览器需求。最后就是中间的功能展示部分