（通信与信息系统专业论文）tmn网管系统中软件设计模式的应用研究.pdf

两- i k t k k 学顺 j 论文：t m n 恻管系统中软件敬计模式的威用研究 摘要 快速发展的电信事业要求高水平的电信网络管理。设计良好的电信管理网 t m n ( t e l e c o m m u n i c a t i o n s m a n a g e m e n tn e t w o r k ) 可以简化多厂商混合网络环境下 的管理模式，降低电信运营成本，对电信运营企业的发展具有重要意义。 本文详细论述t m n 的基本概念、管理功能与体系结构。在通信技术与计算机 技术相互渗透的背景下，结合中兴通讯股份有限公司c d m a 通信网络管理系统一 一操作维护中心o m c ( o p e r a t i o n m a i n t e n a n c ec e n t e r ) 项目，深入探讨了t m n 网 管系统中软件设计模式及面向对象设计思想的应用。 本文全面概括分析各种软件设计模式，重点研究几种代表性的设计模式在 o m c 项目的具体应用。内容包括在开发网管系统的配置管理、性能管理、拓扑管 理中应用m v c 模式、观察者模式、单例模式、工厂方法模式、适配器模式。恰当 地运用软件设计模式，强调了对象之间的公共协作关系，改善了系统的可维护性 和复用性，使网管系统体系结构精巧、简洁、易于理解，有效地提高了项目研发 效率，综合提升了t m n 网管系统的整体性能。 【关键词】 电信管理网( t m n )面向对象( o o )设计模式 操作维护中心( o m c ) 堕韭王些盔兰堡! ：堡生! ! ! 型型笪墨堑主竺堡丝生堕盛盟壁旦婴塞一一一土 a b s t r a c t f a s t d e v e l o p i n g t e l e c o m m u n i c a t i o n i n d u s t r yr e q u i r e s e x c e l l e n tt e l e c o m m u n i c a t i o n n e t w o r k m a n a g e m e n t w e l ld e s i g n e d t m n ( t e l e c o m m u n i c a t i o n s m a n a g e m e n t n e t w o r k ) s i m p l i f i e sm a n a g e m e n tm o d e i nt h en e t w o r k so fm u l t i e q u i p m e n tp r o v i d e r s ， r e d u c e st e l e c o m m u n i c a t i o nc a r r i e r s c o s ta n dp l a y s a l l i m p o r t a n t r o l ei nt e l e c o m c o r p o r a t i o ne n t e r p r i s e s g r o 蚍h t h i sp a p e rd i s c u s s e st h eb a s i cc o n c e p t ，m a n a g e m e n tf u n c t i o n ，a n ds y s t e ms t r u c t u r eo f t m n i nt h eb a c k g r o u n do fc d m at e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m f r o mz t e c o r p o r a t i o np r o j e c t o m c ( o p e r a t i o nm a i n t e n a n c e c e n t e r ) t h e p a p e r f o c u s e so n d e s i g np a t t e r n s a n d o b j e c t - o r i e n t e dd e s i g np r i n c i p l e s a p p l i e d i nt h e d e v e l o p m e n t o f t m n t h ea r t i c l e g e n e r a l i z e sa l l k i n d so fs o f t w a r e d e s i g np a t t e r n sw i t he m p h a s i so nt h e r e s e a r c ho ft h es e v e r a lr e p r e s e n t a t i v ed e s i g np a t t e r n si no m c p r o j e c t ，i n c l u d i n gm v c ， o b s e r v e r , s i n g l e t o n ，f a c t o r ym e t h o d ，a d a p t e rp a t t e r n sa p p l i e d i n c o n f i g u r a t i o n m a n a g e m e n t p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t a n dt o p o l o g y m a n a g e m e n tm o d u l e u s i n g d e s i g np a t t e r n sa p p r o p r i a t e l y i n o b j e c t o r i e n t e d s o f t w a r e e m p h a s i z e so b j e c t s c o l l a b o r a t i o n r e l a t i o n s h i p ，i m p r o v e ss y s t e mm a i n t a i n a b i l i t ya n dr e u s a b i l i t y m e a n w h i l e ， i tm a k e s s y s t e ms t r u c t u r es i m p l e e l a b o r a t e ，w e l lu n d e r s t o o da n de n h a n t e sd e v e l o p m e n t e f f i c i e n c ya sw e l la ss y s t e mp e r f o r m a n c e 【k e y w o r d s 】 t e l e c o m m u n i c a t i o n sm a n a g e m e n t n e t w o r k ( t m n ) d e s i g n p a t t e r n o b j e c to r i e n t e d ( 0 0 ) o p e r a t i o nm a i n t e n a n c ec e n t e r ( o m c ) 西北丁业人学f = l j ! l 艟史：t m n 州管系统中软件畦汁塑丛塑型旦丛塑 第1 章绪论 本章在搜集、查阅相关研究文献资的基础上，介绍了本文的研究背景，概括 了本文研究的主要内容，指明了本文的研究意义。 1 1 研究背景 我国通信网络规模已列居世界第二位，网络的组网技术、网络设备及开放的 业务也走在世界前列。高速发展的技术、不断增加的电信网络用户、多家电信运 营企业的引入，使得通信网络管理成为网阳j 互通、发挥网络效益和提高运营质量 的重要途径。 国际电信联盟i t u t 在m ，3 0 1 0 建议中提出的电信管理网t m n ( t e l e c o m m u n i c a t i o n sm a n a g e m e n tn e t w o r k ) 为综合维护管理通信网络提供了解决 方案。随着t m n 标准的日趋成熟，以及软件开发商越来越多地投入到支持t m n 标准的网管系统开发之中，如何高效合理地开发t m n 网管系统软件具有很高研究 价值。 作为现代软件开发的主流技术，面向对象o o ( o b j e c to r i e n t e d ) 技术解决了 传统软件开发方法的许多不足之处，在国内外诸多行业中得到了广泛应用。与此 同时，面向对象编程o o p ( o b j e c t o r i e n t e dp r o g r a m ) 的计算机语言j a v a 语言 和分布式j a v a 技术体制的成熟也为t m n 网管系统提供了理想的开发平台。 “复用”( r e u s e ) 是软件丌发过程中的一个重要概念。软件复用带来高的生 产效率及软件产品质量，恰当地使用复用可以改善系统的可维护性。e r i c hg a m m a r i c h a r dh e l m ，r a l p hj o h n s o n ，j o h nv l i s s i d e s 在1 9 9 4 年出版的设计模式：可复用 面向对象的基础( d e s i g n p a t t e r n s ：e l e m e n t so fr e s u a b l e o b j e c t e d o r i e n t e d s o f t w a r e ) 一书中首次提出软件工程中“设计模式”的概念。作为面向对象设计 o o d ( o b j e c t o r i e n t e dd e s i g n ) 的精华部分，设计模式( d e s i g np a t t e r n ) 给出了“软 件可复用”的优化解决方案，提供了一系列解决特定环境中设计问题的方法。 中兴通讯股份有限公司依据i t u t 电信管理网t m n 标准，研制设计开发 c d m a 通信网络管理系统操作维护中心o m c ( o p e r a t i o n m a i n t e n a n c e c e n t e r ) ， 本文将结合此项目开发中的实际问题，研究软件设计模式在t m n 网管系统中的应 用。 1 2 研究内容 本文的研究工作包括以下内容： 结合o m c 项目设计规范与标准，学习、消化并掌握t m n 的理论知识及 t m n 相关标准建议。 充分理解c d m a 通信网络管理系统操作维护中心o m c 的设计原理及体 娈j ! 三些盔兰墅l 堡塞! ! ! 型型笪墨堑墼堡丝i 燮堕些旦旦堑至- 一2 系结构。 结合o m c 项目开发的具体需求与实际问题，分析研究功能模块设计中可 以应用的i 9 5 , - 1 模式，判断选择并使用合适的设计模式，指出设计模式的应 用效果。 对o m c 系统进行软件集成测试及系统测试。深入分析应用设计模式保证 了t m n 网管系统具备良好的伸缩扩充性，使软件模块达到高的重用性与 维护性。 论文的主要结构如下： 第l 章简要概括了本文的研究背景、研究内容及研究意义。 第2 章重点介绍了t m n 的管理功能和体系结构，并由此引出中兴通讯 股份有限公司基于t m n 标准设计的通信网管系统o m c 系统。 第3 章引入面向对象软件设计原则，归纳并介绍常见的软件设计模式。 总共包括创建型模式、结构型模式、行为型模式这三种型别、2 3 种设计 模式。 第4 章以o m c 项目为例，研究软件设计模式的具体应用。重点讨论了 m v c 模式、观察者模式、单例模式、工厂方法模式、适配器模式在开发 配置管理、性能管理、拓扑管理中的应用，同时介绍了应用设计模式的效 果及应避免的误区。 第5 章给出相关的项目测试说明及测试结果，得出论文研究结论并做出 论文研究展望。 1 3 研究意义 研制开发基于t m n 标准的c d m a 通信网络操作维护中心o m c 产品对推广 c d m a 产品和提s tc d m a 通信网络的管理质量有重大意义。 在o m c v i o 版本到目前v 2 5 版本的丌发研制期间，项目组已经积累了大量 宝贵的面向对象软件开发经验。如何在后继研发过程中重用已有的良好设计思想， 使c d m a 通信网络管理产品具备良好、开放的系统体系架构，适应通信网络日新 月异的管理需求变化，从而更加高效、快捷地提供通信网络管理服务，是值得设 计开发人员研究的重要问题。 在研制开发t m n 网管系统过程中，经常会遇到与以往相同或者相近的问题， 如果每次都去寻找新的解决方法，必然造成时间、人力等资源上的耗费。为了提 高效率，希望能将这些被证实可行的、解决常见问题的方案构成一个统一的资源 库，这些普遍可行的方案资源库描述起来往往就可以表示为设计模式。 因此，很有必要在t m n 网管系统开发中对设计模式的应用进行研究。通过参 考、吸收蕴涵在模式中的宝贵经验，设计开发人员可以更加深入地了解面向对象 的t m n 网管系统，从而设计产生出具备良好可扩展性、灵活性和可插入性的t m n 两北t 业大学坝卜论文：t m nl 叫管系统中软件发计攥兰量堕擅用珏生塑 网管系统软件。 同时，研究设计模式可以解决面向对象系统的建模问题，当遇到与设计模式 相同的问题背景，则可以直接套用设计模式，从而缩短了研发周期，降低了研发 投资与维护成本。高效地提供高性能价格比的t m n 网管软件产品增加了顾客满意 度，提高了企业经济效益。 o m c 项目是一个复杂的c d m a 通信网络网管系统项目，涉及到诸多领域的 范畴与经验，项目的设计和实现囊括了无线通信、计算机软件及其应用技术、操 作系统、网络系统设计等诸多方面的知识。 本文从面向对象软件开发的角度，结合o m c 项目开发的具体需求，研究、分 析、阐述了基于t m n 标准的c d m a 通信网络网管系统中设计模式的具体应用， 内容包括在网管系统的配置管理、性能管理、拓扑管理的设计开发中应用m v c 模 式、观察者模式、单例模式、工厂方法模式、适配器模式。具有重要的研究意义 和较高的理论与应用价值。 西北工业大学颁i 一论文：f m n 嘲管系统中软件设计堰丛塑生用盟塑 第2 章电信管理网( t m n ) 的管理功能与体系结构 2 1t m n 水j 基本概念 随着计算机及通信技术的飞速发展，电信网络已深入渗透社会各个领域，在 经济发展中扮演着越来越重要的角色。在电信网络规模扩大及网络复杂度增加的 同时，影响电信网络服务的因素也随之增多。在这种情况下，为了最大限度地利 用电信网络资源，提高网络运行的质量和效率，向用户提供良好的通信服务，国 际电信联盟电信标准化部( i t u t ，i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n s u n i o n t e l e c o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d i z a t i o ns e c t i o n ) 提出电信管理网( t m n ) 的概 念，为电信网络管理目标的实现提供了一套整体解决方案。 根据i t u tm 3 0 1 0 建议中的定义，电信管理网的基本概念是提供一个有组织 的网络结构，以取得各种类型的操作系统之阳_ 】、操作系统与电信设备之间的互连。 它具有协议及信息的标准接口，采用商定的体系结构进行管理信息交换，是一个 在几个不同接入点与电信网络交互的、概念上独立的网络。1 4 】( t h eb a s i cc o n c e p t b e h i n dat m ni st op r o v i d ea no r g a n i z e da r c h i t e c t u r et oa c h i e v et h ei n t e r c o n n e c t i o n b e t w e e nv a r i o u st y p e so f o p e r a t i o n ss y s t e m s a n d o rt e l e c o m m u n i c a t i o n se q u i p m e mf o r t h ee x c h a n g eo fm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nu s i n ga g r e e da r c h i t e c t u r e 、“ms t a n d a r d i z e d i n t e r f a c e si n c l u d i n g p r o t o c o l s a n d m e s s a g e s ) 上述概念可从两个方面来理解，从理论和技术标准角度看，t m n 是一组原则 以及一系列为实现原则中定义的目标而制定的技术标准和规范；从逻辑和实施方 面看，t m n 是一个完整、独立的管理网络，是各种不同应用的管理系统按照t m n 标准接口互连而成的网络，这个网络在有限的点上与电信网连接，与电信网之问 是管理网与被管理网的关系。t m n 和电信网的总体关系如图2 - i 所示。 t m ”? 薰一肆 7 |1 、 | 黩毫 l 乜信瑚 图2 一it m n 与电信网的关系 2 2t m n 的管理功能与管理业务分层 t m n 的管理业务是对电信网络进行操作、组织与维护的管理活动，基本上可 以归纳为三类： 通信网f 1 常业务和网络运行管理业务； 通信刚的监测、测试和故障处理等网络维护管理业务； 网络控制和异常业务处理等网络控制业务。t m n 的管理功能是t m n 管 理业务的一个组成部分和最小功能单元，每一类t m n 管理业务都是由许多t m n 管理功能的组合支持实现的。t m n 支持多种管理功能，根据应用范围的不同，可 分为以下五个大类： 1 性能管理( p e r f c r m a n c em a n a g e m e n t ) 性能管理监视网络和网络单元或设备的性能，采集相关性能统计数据，评价 网络和网络单元的有效性，报告电信设备状态，支持网络规划和网络分析。主要 包括性能质量保证、性能监视、性能控制和性能分析等。 2 ，故障管理( f a u l tm a n a g e m e n t ) 故障管理处理电信网络运行异常情况，监测设备安装环境，支持隔离与校正 的功能。主要包括可生存性质量保证、告警监测、故障定位、故障修正、测试和 障碍报告管理等。 3 配置管理( c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) 配置管理对网络单元与网络设备的配置进行整体控制，负责识别网络单元， 从网络单元收集并发送相关的配置数据，包括网络规划、网络工程、安装、业务 规划、合同协商和状态控制等。 4 安全管理( s e c u r i t ym a n a g e m e n t ) 安全管理保证管理事务处理的安全、t m n 本身与电信网的安全以及组织管理 的安全等。 5 帐务管理( a c c o u n t i n gm a n a g e m e n t ) 帐务管理包括帐单管理、资费管理、收费与资金管理、帐务审计管理等。 t m n 的管理功能分布在t m n 的管理业务分层当中，t m n 的管理业务分层分 别是： 事务管理层( b u s i n e s sm a n a g e m e n tl a y e r ) 业务管理层( s e r v i c em a n a g e m e n t l a y e r ) 网络管理层( n e t w o r km a n a g e m e n tl a y e r ) 网元管理层( e l e m e n tm a n a g e m e n tl a y e r ) 网元层( n e t w o r ke l e m e n tl a y e r ) 这种层次划分 乜称为t m n 的逻辑分层体系结构l l a ( l o g i c a ll a y e r e d a r c h i t e c t u r e ) 。t m n 的管理功能与t m n 的管理业务与t m n 的管理业务分层之间 的关系如图2 2 所示。 两北1 f 业大学颂f 论立：t m n 刚管系统中塑! e 鲎生夔盛箜! ! 旦型：塑 tmn 髓理 业务 逻辑 体系 结构 幽2 2t m n 管理业务、管理功能和t m n 管理业务分层的关系 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、设定任务和目标等。其用户为企业的最高管理者。 业务管理层包括业务提供、业务控制和监测、与业务相关的计费处理，这 类业务包括电话交换业务、智能网业务、移动通信业务等。其用户为业务 的运营管理者。 网络管理层提供网络管理功能，如网络话务监视与控制、网络保护路由的 调度、中继路由质量的监视与测量，对多个网元故障的综合分析与协调 等。其用户为网络的组织管理着。 网元管理层实现对一个或多个网元的操作与管理，如交换机、基站控制器 的操作维护，设备软件、硬件的管理等。其用户主要为设备的操作维护人 员。 2 3t m n 的体系结构 t m n 的目的是提供一组标准接口，从而使网络操作、组织管理、维护管理功 能及对网络单元的管理容易实现。基于这种目的，提出了t m n 的管理体系结构， 这种体系结构基于o s i ( o p e ns y s t e m si n t e r c o n n e c t i o n ) 系统管理的概念，并在电信 领域应用中有所发展。为了构造整个电信管理网，i t u - t 从管理功能块的划分、信 息交互的方式和物理实现这三个不同的侧面定义t m n 的体系结构，即t m n 的功 能体系结构、信息体系结构和物理体系结构。 2 3 1 t m n 的功能体系结构 t m n 的功能体系结构从逻辑上描述t m n 内部的功能分布。在t m n 的功能体 系结构中引入一组标准功能模块和有可能发生信息交换的参考点，通过功能模块 的有机组合实现t m n 的管理目标。t m n 的功能模块包括： 1 操作系统的功能( o s f ：o p e r a t i n gs y s t e m f u n c t i o n ) 两北t 业人学硼卜硷殳：t m n 州管系统中软件吐计模式的心用研究 操作系统功能o s f 处理与电信管理相关的信息，支持和控制电信设备管理功 能的实现。对应t m n 的管理业务分层又可分为事务管理o s f 、业务管理o s f 、网 络管理o s f 和网元0 s f 。 2 中介功能( m f ：m e d i t a t i o nf u n c t i o n ) 中介功能m f ，在o s f 与n e f ( 或q a f ) 之间进行信息的传送，以保证各功 能块对信息模式的需求，并使网元n e 到o s f 的结构更加灵活。 3 适配器功能( q a f ：qa d a p t e r f u n c t i o n ) 连接那些类n e f 或类o s f 的非t m n 实体，完成t m n 参考点和非t m n 参考 点之间的转换。 4 数据通信功能( d c f ：d a mc o m m u n i c a t i o nf u n c t i o n ) 数据通信功能d c f ，提供各功能模块之间数据通信的方法，具备o s i 参考模 型中第1 到第3 层的功能。 5 网元功能( n e f ：n e t w o r ke l e m e n tf u n c t i o n ) 网元功能n e f 向t m n 描述网元的通信功能以支持网元被管理，这部分属于 t m n 范畴，此外，n e f 还包括了不属于t m n 范畴的其他电信功能。 6 工作站功能( w s f ：w o r ks t a t i o nf u n c t i o n ) 工作站功能w s f 提供t m n 与用户之间的交互能力，w s f 中的人机界面部分 不属于t m n 范畴。 图2 - 3t m n 的功能体系结构 为了描述t m n 各功能模块之间的关系，引入了q 、f 、x 参考点，以及t m n 与外界相关的g 、m 参考点。图2 - 3 显示了t m n 的功能体系结构中管理功能与参 考点的位置。q 参考点分为q 3 参考点和q x 参考点，q 3 参考点在o s f 与o s f 、o s f 与m f 、o s f 与n e f 、o s f 与q a f 之间；q x 参考点在m f 与m f 、m f 与n e f 、 m f 与q a f 之间：f 参考点在w s f 与o s f 、w s f 与m f 之间；x 参考点在两个t m n 两北1 _ 业大学坝 论文：t m n 网管系统中软件设汁模式的成用研究 的o s f 之涮、o s f 与其他网络的类o s f 功能之阃：m 参考点在q a f 与非t m n 标准网元之问；g 参考点在w s f 与用户之间。 2 3 2t m n 的物理体系结构 t m n 的物理体系结构反映了实现t m n 的功能所需要的各种物理配置的结构， 描述了功能体系结构中各功能块如何分布在物理设备上，及怎样由物理设备构成 t m n 物理构造块、再由物理构造块遵照t m n 标准接口构成物理的电信管理网。 图2 4 为一个t m n 物理模型的例子。 图2 - 4t m n 的般化物理结构举例 图2 - 4 中的方框代表个物理实体，物理实体间的点代表接口。t m n 的标准 接口是根据相应的参考点来定义的，如q 3 参考点对应q 3 接口。只有实现接口和 协议的标准化，才能使各参考点的互连互通及管理应用的互操作成为可能 t m n 物理体系结构中的物理实体有： 1 运营系统( o s ：o p e r a t i o n ss y s t e m ) 2 数据通信网( d c n ：d a t ac o m m u n i c a t i o n n e t w o r k ) 3 中介装置( m d ：m e d i a t i o nd e v i c e ) 4 工作站( w s ：w o r k s t a t i o n ) 5 网元t n e ：n e t w o r ke l e m e n t ) 6 q 适配器( q a ：q 3a d a p t o r ) 其中o s 是操作系统，完成o s f 功能；中介设备m d 完成m f 功能；数据通 信网d c n 是t m n 内部的数据通信网，为各接口提供o s i 参考模型中第1 至第3 层的通信功能；工作站w s 执行w s f 功能：网元n e 由电信设备组成，实现t m n 中的n e f 功能。 2 1 3 3 t m n 的信息体系结构 t m n 的信息体系结构应用o s i 系统管理的原则，引入了管理者和代理 两北r l 世人学顺l 论立：t m n 叫管系统中软佴丝苎壤堡堕应旦! 堑窭 ( m a n a g e r a g e n t ) 的概念，强调在面向事务( t r a n s a c t i o n o r i e n t e d ) 处理的信息交 换中采用面向对象( 0 0 ) 的技术，主要包括管理信息模型及管理信息交换两个方 面。 管理信息模型是对网络资源及其所支持的管理活动( a c t i v i t y ) 的抽象表示。 在信息模型中，网络资源被抽象为被管理对象m o ( m a n a g e do b j e c t ) 。模型决定 了以标准方式进行信息交换的范围，模型中的活动实现t m n 的各种管理操作，如 信息的存储，提取与处理。管理信息交换涉及t m n 的数据通信功能，主要是接口 规范及协议栈。 电信管理是一种信息处理的过程。按照i t u tx 7 0 1 建议中系统管理模型 ( s y s t e mm a n a g e m e n tm o d e l ) 的定义，每一种特定的管理应用都具有管理者与代 理者两方面的作用。在管理者代理者面前，网络资源是一棵信息树( i n f o r m a t i o n t r e e ) ，即被管理对象信息库( m i b ：m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o nb a s e ) 。代理者( a g e n t ) 直接操作被管理资源，管理者( m a n a g e r ) 通过公共管理信息服务c m i s e ( c o m m o n m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns e r v i c e ) 实施管理操纵。管理者、代理者与被管理对象之 间的关系如图2 5 所示。 被管理开放系统 | 言槲 执行操作m ，、i b 叵蕃卜 被管理对象o 图2 5 管理者、代理者、对象之间的关系 2 4 基于t m n 标准的o m c 网管系统 我国的c d m a 移动通信网络建设明确提出建立省一级统一集中操作维护中心 的需求，要求该中心能够对c d m a 移动网络内网元设备进行综合功能的、支持多 层组网方式和多种通信方式的集中维护管理。 中兴通讯股份有限公司研制丌发了c d m a 蜂窝移动通信系统全套系列化产 品，包括移动交换系统( m s s ：m o b i l es w i t c hs y s t e m ) 、基站子系统( b s s ：b a s e s t a t i o ns y s t e m ) 、短消息中心( s m s c ：s h o r t m e s s a g es e r v i c ec e n t e r ) 、无线智能网 系统( w i n ：w i r e l e s si n t e l l i g e n tn e t w o r k ) 等，为方便运营商管理这一系列c d m a 网络设备，立项启动研制开发c d m a 通信网络操作维护中心o m c ( o p e r a t i o n m a i n t e n a n c ec e n t e r ) 系统。 o m c 系统的突出特点是采用了t m n 的管理模型，在各个物理实体之间使用 标准的接口和协议，使各参考点的互连互通成为可能，实现了管理应用问的互操 西北t 业大学 i ! i i 卜论文：t m n 刚管系统中软件垃汁模式的心用研究 作，整个系统结构合理、功能强大。 2 4 1o m c 的总体概念 在2 1 1 节中提到了t m n 网络的五个管理层次，由高到低依次为事务管理层、 服务管理层、网络管理层、网元管理层和网元层。o m c 系统在t m n 管理层次结 构中位于网元管理层，涵盖部分网络管理层功能，完成对公用陆地移动网p l m n ( p u b l i cl a n dm o b i l en e t w o r k ) 中网络元素的操作维护管理，并向上级网管系统提 供接口。图2 - 6 显示了o m c 系统的管理范畴。 剧2 - 6o m c 管理范畴 o m c 系统包括本地操作维护功能o m m 层( o p e r a t i o nm a i n t e n a n c em o d u l e ) 、 本地集中操作维护功能l o m c 层( l o c a lo m c ) 和省集中操作维护功能p o m c 层 ( p r o v i n c i a lo m c ) ： o m m 指具体网元的操作维护子系统，是o m c 系统维护管理和数据采集 的基础。 l o m c 指本地o m c ，构建在本地o m m 系统的基础上，完成对一个业务 区中所有网元的集中操作维护；l o m c 同时可以直接对网元进行操作维 护，即实现o m c 系统与o m m 系统的合一。 p o m c 指省一级o m c ，在o m c 系统中处于最高级，可对全省范围内的 l o m c 进行集中管理，实现全省范围内网元的集中操作维护。 o m c 系统能够在一个业务区或交换局内建立本地操作维护中心l o m c ，对该 业务区或交换局内的所有网元进行集中维护管理；同时也能在本地集中操作维护 中心l o m c 的基础上建立省级集中操作维护中心p o m c ，管理全省网元。 o m c 系统具有较好的开放性和扩充性，提供了灵活的接口方案，方便接入上 级网管中心，使各类网元融入整个c d m a 通信网络管理体系，能够适应电信网络 发展提出的管理需求，适应c d m a 系列产品的不断发展。 盟：坐王些盔兰塑土堕生! ! 竺奠塑笪墨堕生竺咝主! ：蕉丛堕坐旦型堕l j 图2 7 描述了o m c 系统总的网络分布结构。 i - o i i cj 。 省绂嗍管- h 0 一“ i i j一。o 广_ 二_ = 二 i 哺1 c 1 地区级刚管c 卜0 一 ej j - 一二 f 等 幽2 7 0 m c 网管组网结构 2 4 2o m c 的应用范围 根据维护功能侧重点的不同，o m c 系统可分为移动交换子系统m s s ( m o b i l e s w i t c hs y s t e m ) 的o m c s ( s w i t c h ) 系统与基站子系统b s s ( b a s es t a t i o ns y s t e m ) 的o m c r ( r a d i o ) 系统。 o m c s 主要负责移动交换系统m s s 侧的操作维护工作，管理属于m s s 的网元：包括移动交换中心m s c ，拜访位置寄存器v l r ，归属位置寄存 器h l r ，鉴权中心a u c ，短消息中心s m s c 等等： o m c r 主要负责基站子系统b s s 侧的操作维护工作，管理属于b s s 的网 元，包括b s c 等。 c d m a 操作维护中心系统( 交换侧) o m c s 在c d m a 数字移动通信系统中 的位置如图2 8 所示。 闺2 - 8o m c s 在c d m a 通信系统中的位置 ，。黝 茹蚕 鼢鬻 两北丁业入学坝l 。论正：t m nl 嘲管系统中软件设计模式的随用研究 2 4 3o m c 的设计思想 o m c 系统的设计突出了“复用”的概念，软件架构上分为三个层次，如图2 - 9 所示。 业务层f 产品相关层)誉 p r o d u c ta p p i i c a t i o nf u n c t i 。n e 公共应用框架c a f 层( 复用层) c ”“a p p l c a t f u n c t i o n i 。 赎 统一网管平台l e p 层( 复用层)酗 u n i f i e de l e m e n tm a n a g e m e n t s y s t e mp l a t f o r m 圈 i 图2 - 9o m c 软件复用层架构 其中u e p 层和c a f 层是产品无关的可复用层，只有业务层与具体产品相关， 并实质性地体现了某一产品所具有的网管功能。在一套网管产品中，希望在代码 量上达到如下重用目标比例：u e p ：c a f ：业务= 5 0 ：2 0 ：3 0 。 u e p ( u n i f i e de l e m e n t m a n a g e m e n ts y s t e mp l a t f o n n ) 层：统一网管平台层， 具备较高的可扩展性，以供网管开发者灵活地部署各自网元的网管系统。 提供消息服务、命名和目录服务、数据库访问、文件系统、调试打印等底 层支撑功能；同时实现了部分网管公共服务功能，如日志管理、安全管理、 系统管理、报表系统、拓扑管理、f 接口管理等。 c a f ( c o m m o n a p p l i c a t i o nf u n c t i o n ) 层：公共应用框架功能层，由各管 理应用中提取出来的公用部分构成。包括故障管理c a f 、性能管理c a f 、 配置管理c a f 、工具c a f 等四大部分。 业务层( p r o d u c t a p p l i c a t i o nf u n c t i o n ) 层：与具体产品特性相关的网管功 能层，按照t m n 的管理功能划分，由故障管理、性能管理、配置管理、 系统工具、计费管理等几部分构成。 2 4 4 o m c 的研制开发 一般来讲，通信网络管理软件系统的规模是很大的，因而系统中各个模块之 间必然存在有一些相同的功能模块。例如，各个管理功能子系统中都存在着与数 据库连接的操作；各个模块客户端与服务器端之间的消息交互都是通过f 接口消 息实现的等等。为了提高软件系统的稳定性，降低软件系统的维护成本，这些相 同的功能模块应尽可能地开发成公用功能模块以供网管平台的各个功能子系统使 用。 在研制开发o m c 系统的过程中，如果充分借鉴和采用以往项目积累的相关知 识及他人已有的成功经验，包括一些较为成熟的设计原则和设计模式等，并以重 阿北i 业人学碳i 论_ ；： ：t m n 刚管系统中软件i 5 2 汁模式的、i 用研究 1 3 用的方式将其恰当的应用于o m c 系统的分析设计中，就能够降低成本、节省资源、 提高丌发效率和质量。 接下来的第3 章将概括性地介绍面向对象软件开发中的设计原则与设计模 式，以使读者对设计模式的概貌有一定的认识了解，并为第4 章讨论设计模式在 t m n 网管系统中的具体应用奠定基础。 西北t 业大学硕f j 论文：t m n 州省：系统中软佳旦堕模式盟堕旦丛塑 1 4 第3 章软件设计模式( d e s i g n p a t t e r n ) 概括性分析 本章引入6 个面向对象软件的基本设计原则，概括性地归纳并讨论了常见的 软件设计模式：包括创建型模式、结构型模式、行为型模式共3 个大类、2 3 种设 计模式，是第4 章重点论述软件设计模式在t m n 网管系统中的理论基础及前提 条件。 3 1 面向对象的设计原则 目前软件界中，设计模式的学习j f 逐渐形成风气。通过学习与应用软件设计 模式，设计人员可以更加深刻地理解面向对象的设计理念，从而进一步改善系统 设计。与此同时，设计人员仍有必要关注那些隐藏在设计模式之后的、更具普遍 意义的设计原则。 在归纳与分析设计模式之前，本章首先讨论了比设计模式更加基本、单纯的 设计原则，这些原则是提高软件系统可维护性与可复用性的指导性原则。设计模 式是这些设计原则在具体问题中的体现：在没有直接使用设计模式的地方，这些 原则仍可以对系统设计发挥指导作用，并对新的设计模式的研究提供向导。 3 1 1软件系统设计的目标 好的软件系统设计应具有可扩展性( e x t e n s i b i l i t y ) 、灵活性( f l e x i b i l i t y ) 和可 插入性( p l u g g a b i l i 妙) ，这三条性质是软件系统设计的目标。 可扩展性 新的性能可以很容易的加入到系统中去，就是可扩展性。在过于僵硬的软件 系统罩很难加入一个新的性能，因为这个新的性能很可能波及很多其他模块，使 得起初只需要几天的工作，最后变成跨越几个模块的、持续长时间的改动任务， 导致一个软件系统一旦做好，就不能增加新功能的僵硬情况。 灵活性 允许已有代码进行平稳的修改，而不会波及到许多其他的模块，这就是灵活 性。在过于脆弱的软件系统中，对个地方的修改，往往会导致看上去没有任何 关系的另一地方发生故障。 可插入性 可以很容易的将一个类抽出去，同时将另一个有相同接口的类加入进来，这 就是可插入性。可插入性保证以保存原始设计意图和原始设计框架的方式进行改 动，降低软件系统黏度。 怎样才能设计出一个符合上述三项目标的系统? 关键是恰当地提高软件的可 维护性和可复用性。如何提高软件系统的可维护性( m a i n t a i n a b i l i t y ) 和可复用性 ( r e u s a b i l i t y ) 电是面向对象设计要解决的核心问题。 两i e 厂业人学= ! i fl 。论殳：1 1 m n 嘲管乐统中熟盐丝生塑丛塑生旦业垒 3 1 1 1 系统的可维护性 在一个软件项目生命周期罩，维护时问通常是丌发时怛j 的几倍。通常，软件 业发达国家的软件项目，投入到软件维护的资金平均是投入到原始开发上资金的 两倍。 一个软件业者必须认识到，软件的维护就是软件的再生。好的软件设计，能 够允许新的设计要求以较为容易、平稳的方式加入到已有的系统中去，确保维护 工作能够以准确、安全和经济的形式进行，从而使系统不断的焕发出活力。 3 1 1 。2 系统的可复用性 复用，是指一个软件的组成部分可以在同一个项目的不同地方甚至另一个项 目中重复使用。 一个可复用的软件成分能够为将来的使用节省费用：一个构件被复用的频率 越高，构件的初始开发投资相对就越少。同时，一个可复用的软件成分比不能复 用的软件成分有更多的质量保证：如果一个复用率高的软件构件有程序缺陷，则 这种缺陷可以更快地、更彻底地被排除。这样可复用的软件成分是有利于系统的 可维护性的。 在像j a v a 这样面向对象的语言中，数据的抽象化、继承、封装和多态性是几 项最重要的语言特性：数据的抽象化和继承关系使得概念和定义可以复用：多态 性使得实现和应用可以复用；抽象化和封装可以保持和促进系统的可维护性。这 些特性使得一个系统可以在更高的层次上提供可复用性。如此以来，系统的复用 将不再集中在函数和算法等具体实现细节e ，而集中在更高层次的含有宏观商业 逻辑的抽象层次上。 抽象层次是一个应用系统做战略性判断和决定的地方，是较为稳定的复用重 点。如果抽象层次的模块相对独立于具体层次的模块，那么具体层次内部的变化 就不会影响到抽象层次的结构，