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i p 网络综合故障管理研究与实现 计算机应用专业 研究生：杨丽丽导师：袁道华 在近几年，i p 网络规模越来越复杂，为了保证网络的运行效率和可靠性， 网络管理理论以及相关的技术得到了广泛的应用。文章以“重庆信息港”i p 网 管项目为背景，重点研究、讨论了i p 综合故障管理系统的实现。 文章首先介绍了网络管理中的相关的理论，t m n 和e t o m 理论。t m n 理论由 i t u 提出，t i n 将网管在功能域上分为故障、配置、计费、性能、安全五大管理 功能域，在纵向的层次结构上分为网元层、网元管理层、网络管理层、服务管 理层、和业务管理层。e t o m 由t m f 提出，将功能模型划分为服务实施、服务保 障、与计费。这两种理论为系统的实现提供了指导性的思想。 为了实现i p 综合故障管理系统，需求分析必不可少。文章研究了i p 网络 综合故障管理的需求，对实时告警的采集、存储、呈现、处理、分析以及历史 告警的处理等需求进行了分析。对关键的需求采用了数学模型分析的方式：采 用排队系统模型来分析告警的发生，采用改进的遗传算法分析i p 网络的拓扑最 优化，用依赖图对告警相关进行了分析，保证了数据的准确性、一致性、完整 性。 。 实现系统的技术平台是系统设计的基础，文章在进行系统的需求分析后， 深入探讨了系统实现的技术平台选取问题，文章从技术角度和商业角度比较了 j 2 e e 以及n e t 这两种面向组件的技术，认为两种技术具有很大的相似性，但是 系统的实现中所更迫切需要的是如何在异构的平台上构造具有可扩展性，高可 靠性，高可用性，故障冗余，错误恢复能力的企业级应用，文章确定系统的实 现决定采用j 2 e e 技术。 在系统实现设计中，吸取工作流的设计思想，用x m l 配置作为系统的驱动。 系统采用分层的架构设计思想，整个系统的结构分为三层，第一层为故障数据 采集层，第二层为故障分析层，第三层为应用层，即客户端。在每一层的实现 上，文章给出了具体的实现方案，并且对系统实现的性能、稳定性比较影响比 较大的关键部件，文章都比较了多种方案，最后文章通过客户需求、技术需求、 以及系统需求综合确定了决定采用的实现方案。文章给出了实现中涉及到具体 关键的流程，给出了实现中的关键的j a v a 类和接口，用j a v a 语言实现了文章 提出来的需求，实现了i p 故障综合管理系统。 总之，文章通过对网络管理的相关理论的研究，故障管理的需求分析，技 术平台的选取和具体的设计实现的阐述，遵循网络管理中的理论方法：t m n 、 e t 伽，运用工作流的思想，采用面向组件的j 2 e e 技术作为实现平台，设计了 i p 综合故障管理的完臻体系结构，在此基础上实现了i p 综合故障管理系统。 文章描述的i p 综合故障系统具有以下的特点：在网络管理理论的指导下， 系统的结构划分合理；对关键需求的准确建模，保证了系统实现的正确性；系 统设计采用了高内聚，低藕荷的工作流思想，技术上采用面向组件的j 2 e e ，因 而系统具有高扩展性、高可维护性，具有动态升级的能力和良好的开放性。 关键字： i p 故障管理实现排队系统模型依赖图模型遗传算法t m n e t o m j 2 e e r e s e a r c ha n di m p l e m e n t o fi pn e t w o r k s i n t e g r a t i v ef a u l tm a n a g e m e n t m a j o r ：c o m p u t e ra p p li c a t i o nt e c h n o l o g y g r a d u a t e ：y a n gl i l i a d v is o r ：y u a nd a o h u a i nt h e s ey e a r s ，i pn e t w o r kb e c o m e sm o r ea n dm o r ee n o r m o u s ，i no r d e r t oi m p r o v et h ee f f i c i e n c ya n dr e li a b ilit yo fn e t w o r ko p e r a ti o n ，n e t w o r k m a n a g e m e n tt h e o r ya n da s s o c i a t e dt e c h n o l o g ya r ea d o p t e d ，t b i sa r t i c l e d i s c u s s e sa n d i m p l e m e n t si n t e g r a t e d i pf a u l tm a n a g e m e n t s y s t e m i n c h o n g q i n gi n f o r m a t i o nh a r b o rp r o j e c t ， f i r s t ，t h i sa r t i c l ed i s c u s s e st h en e t w o r km a n a g e m e n tt h e o r y ：t m n a n de t o m t m ni sr e c o r m a e n d e db yi t u t m nd i v i d e sn e t w o r km a n a g e m e n t f u n c t i o ni n t of i v ef u n c t i o n a la r e a s ：f a u l tm a n a g e m e n t ，c o n f i g u r a t i o n m a n a g e m e n t ， a c c o u n t 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 ，s e c u r i t y m a n a g e m e n t ，a n dd i v i d e sn e t w o r km a n a g e m e n ts t r u c t u r ei n t of i v el e v e l s ： n e t w o r ke l e m e n t l e v e l ，n e t w o r k e l e m e n t m a n a g e m e n tl e v e l ，n e t w o r k m a n a g e m e n tl e v e l ，s e r v i c em a n a g e m e n tl e v e la n db u s i n e s sl e v e l e t o mi s r e c o m m e n d e db yt m f ，w h i c hi sd i v i d e di n t ot h r e ef u n c t i o n a la r e a s ：s e r v i c e f u l f i l l m e n t 。s e r v i c ei n s u r a n c ea n ds e r v i c eb i l l i n g t s et w ot h e o r i e s i n s t r u c tt h e i m p l e m e n t a t i o n o ft h i s i n t e g r a t e d i pf a u l t m a n a g e m e n t s y s t e m s y s t e ma n a l y s i si sv e r yi m p o r t a n t s o ，t h i sa r t i c l es t u d i e st h e i n t e g r a t e d i pf a u l t m a n a g e m e n ts y s t e mr e q u i r e m e n t a n a l y z e st h e c o l l e c t i o n ，s t o r a g e ，p r o c e s s i n ga n dd i s p l a y o fr e a l t i m ea l a r ma n d h i s t o r ya l a r m t h i sa r t i c l ea d o p t sm a t hm o d e lt oc l a r i f yt h ek e ys y s t e m r e q u i r e m e n t ：q u e u i n gs y s t e m m o d e lf o rr e a l t i m ea l a r mo c c u r r i n g ，g e n e r i c a l g o r it h m sf o rt o p o l o g yo p t i m i z a t i o n ，a n dg r a p h i cd e p e n d e n c yd i a g r a m f o r a l a r mr e l a t i o n s h i p t h e s em o d e l si n s u r et h ep r e c i s e n e s s ，e o n s i s t e n c ya n d i n t e g r a li t yo fd a t ai n t h es y s t e m t h et e c h n i c a lp l a t f o r mi st h eb a s eo fd e s i g n t h i sa r t i c l ed i s c u s s e s t h e i m p l e m e n t a t i o np l a t f o r m ：j 2 e e a n d n e t ，w h i e ha r eb o t h c o m p o n e n t o r i e n t e dt e c h n o l o g y a f t e rc o m p a r i n gt h e s et w ot e c h n o l o g i e s ， d e t e r m i n e sj g e et e c h n o l o g yt o i m p l e m e n t t h is s y s t e m ，f o rit h a s t h e s t r o n g p o i n t ：h i g he x t e n d i b i l i t y ，h i g ha v a i l a b i l i t y ，a n df a u l t t o l e r a n c e i nd e s i g np h a s e ，t h i sa r t i c l eu s e sw o r k f l o wp r i n c i p l et oi m p l e m e n t t h es y s t e m ，w h i c hi sc o n f i g u r e db yx m lf i l e s t h ei m p l e m e n t e ds y s t e mi s d i v i d e di n t ot h r e el e v e l si na r c h i t e c t u r e ，t h ef i r s t1 e v e li sf a u l td a t a c o l l e c t i o n ，t h es e c o n dl e v e li sf a u l td a t ap r o c e s s i n g ，a n dt h et h i r d l e v e li s f a u l td a t a d i s p l a y t h e n t h i sa r t i c l e d i s c u s s e st h e i m p l e m e n t a t i o nd e t a i l so fe a c hl e v e la n df o c u s e so nt h ek e yc o n t r o lf l o w a n dd a t af l o w ，i i s t st h ek e yj a v ac l a s s e sa n dj a v ai n t e r f a c e s a tl a s t l e v e r a g e sj a v al a n g u a g et oi m p l e m e n tt h ei n t e g r a t e df a u l tl a n a g e m e n t s y s t e mb a s eo nj 2 e ep l a t f o r m t os u mu p 。t h i sa r t i c l es t u d i e st h en e t w o r k m a n a g e m e n tt h e o r y ， a n a l y z e s t h ef a u l t m a n a g e m e n ts y s t e mr e q u i r e m e n t ，d e t e r m i n et h e t e c h n o l o g yi m p l e m e n t a t i o np l a t f o r m ，d e s i g na n di m p l e m e n tt h ei n t e g r a t e d i pf a u l tm a n a g e m e n t s y s t e m t h ei m p l e m e n t e ds y s t e mh a st h ef e a t u r e s ： r a t i o n a ls y s t e ma r c h i t e c t u r e ，e x a c ts y s t e mi m p l e m e n t a t i o n ，e x t e n d i b l e ， m a i n t a i n a b l e ，g r e a to p e n n e s sa n dd y n a m i cu p g r a d e k e yw o r d s ： i pf a u l tm a n a g e m e n t ，i m p l e m e n t a t i o n ，q u e u i n gs y s t e mm o d e l ，g r a p h i c d e p e n d e n c yd i a g r a mm o d e l ，g e n e t i ca l g o r i t h m s ，t m n ，e t o m ，j 2 e e i p 网络综合故障管理研究与实现 1 引言 1 1 课题意义 在近几年，以t c p i p 为核心协议的i n t e r n e t 网在全球范围内得到了惊人 的发展。i p 技术作为一种承载业务和沟通传输的中间体，随着i n t e r n e t 的成 功而得到极大发展，一方面基于i p 的业务应用快速发展，从数据通信业务发展 到传统的话音及视频业务；另一方面位于网络第三层的i p 协议需要基础网络的 承载，可以建立在多种基础传输平台上，例如i po v e ra t m ， i po v e rs d h 甚 至i po v e fo p t i c a l 等。随着密集波分复用光传输技术的成熟，大大提高了i p 网络的带宽，并最终使得基于i p 的实时多媒体业务得以实现，从而完成三网合 一的目标。另外，i n t e r n e t 传送的内容也从e - m a i l 的低速率普通文本，到w e b 的包括图像的中速率数据，直到包含活动图像、视频的高速率信号。i n t e r n e t 已从单纯的数据业务进入包括声音和图像在内的多媒体通信领域。现在，传统 的计算机网络和电信网络之间的界限已经被打破，基于i p 的分组话音通信，即 i p 电话作为i n t e r n e t 进入电信的第一步，已经广为应用。 当前各种网络的规模已经发展到一定程度，这时网络的可用性与网络规模 膨胀的矛盾显得更加突出。网络规模越大越复杂，网络的运行效率和可靠性等 指标就会越低，网络的投资效果也就越差。解决这个矛盾的主要措施有两个方 面，一是采用网络新技术，通过增加或更额网络设备，改进网络结构，提高网 络的性能；二是利用先进的网络管理系统，充分发挥、保证网络自身的潜力。 第一种措施往往投资过大，得不偿失，只能随着业务需求和技术进步而自然等 演进；第二种措施直接宜行，效果显著，是普遍采用的做法。 据统计，目前绝大多数网络的利用率都低于5 0 ，实际利用率在4 0 左右。 通过采用网络管理技术，网络利用率可提高2 0 一3 0 ，仅以电信网为例，如 果网络利用率提高1 0 ，就可以节省长途交换和传输设备投资6 0 亿元。所以， 搞好网络管理系统具有重大的经济价值。也正因为如此，网管技术被列为当前 信息产业的十大热门技术之一。 网络的发展和效能的发挥离不开网管。同样，网管技术的进步也离不开被 管网络的发展。各类通信网的发展不断给网管提出新任务，新课题，为网管技 术的发展注入强大动力；而网管系统本身又是一种网络，它在满足各种网络管 四川大学硕士学位论文 理功能的过程中，不断采用各种先进的网络技术和软件技术，向着更高的水平 发展。 但同时，i p 网络飞速发展的结果，也造成i p 网管理的混乱。不久之前， 网络还只是支持企业运营的一个操作部分，但是现在已经成为促进企业核心运 营和服务的重要力量。今天，如果企业的网络失效或运行状态不佳，数据流就 会受到阻塞，关键数据就不能得到有效共享，导致运营效率下降，从而影响企 业的生产效率，导致利润的损失。网络的安全问题更是让人时刻警惕。因此， 企业的网络管理人员面对越来越大的压力。 随着用户的增加，网络规模和复杂程度提高，今天的网络必须能够支持新 一代的高带宽应用、无线链路和与日俱增的数据库存储容量。另外，越来越多 的企业采用了网络电话解决方案，所以需要更高的网络性能，以便支持对延时 特别敏感的语音业务，因此要求网络管理人员必须直接负责企业的重要通信任 务。 与此同时，大多数网络管理人员也受到企业管理高层要求降低成本和提高 效率的压力。一句话，“以最少的资源创造最多的利润”。要想在最少i t 资源 的基础上对网络进行有效维护，以保持其最优的性能和可靠性，网络管理人员 必须选择有效的管理工具来最大程度发挥网络的价值和提高效率。 因此我们可以看到随着网络建设的高速发展，网络管理的重要性将越来越 突出。主要有以下几方面原因： 1 ) 网络的经济效益将越来越依赖网络的有效管理。现代网络是一个庞大而 复杂的系统，其运营、组织、维护和开通越来越成为一个专门的学问； 2 ) 网络在业务能力上的潜力也需要依靠有效的网络管理束挖掘： 3 ) 网络用户要求有先进可靠的网络故障管理。 其中故障管理作为t r n 理论中五大管理功能域之一，它的重要性是不言而 喻的。i t u 为此专门制定了很多的标准。在e t o m 模型中服务保障的基础也是故 障管理。在i p 运营商的实际工作中，综合全面的故障管理是i p 运营商的头等 大事，很多运营商都有专门的运维部门来处理故障。而目前运营商的故障管理 系统是分离的，故障管理系统针是针对厂商专门设备的故障管理系统，一般需 要专人使用该系统，人员冗余；并且这些分离的故障系统之问没有信息的流通， i p 网络综合故障管理研究与实现 造成没有统一的全两的故障数据，相关告警分析无法进行，没有网络层的故障 管理功能，非常不利于网络故障的定位、恢复。所以具有综合故障分析功能的 综合故障管理系统，有利于维护人员的故障定位、操作。可见，作为实现网络 管理中的重要的管理功能之一，i p 综合故障管理的研究、实现具有重大意义， 系统的实现能够减少管理的综合成本，能够提商维护效率和水平，减少网络的 平均不可用时间，提高网络的利用率。 1 2 我的工作 在l p 综合网管的项目中，我主要完成了以下工作： 利用中国移动i p 网络管理规范，中国联通i p 网络管理规范，重 庆网通i p 网络技术规范书产生故障管理的需求说明书。 利用系统需求，组织相关人员设计故障管理的高层、详细设计说明书。 利用设计文档，组织相关人员完成故障管理的编码和测试。 总的来说，我主要从事综合故障管理的系统分析、设计和实现工作，本文 的重点阐述了i p 综合故障管理系统的实现。 2 背景 2 1 项目背景 2 1 1i p 数据网网络管理的现状 i p 数据网不同于分组交换、d d n 、帧中继、a t m 等基础网络，它是一个开放 的系统，因此，i p 数据网的管理有其特殊的复杂性。从技术角度出发，i p 网管 系统就是要具备足够的监控手段，对网上事件做出快速反应，提供故障隔离措 旌，并依赖有效的操作控制手段，尽快解决故障，保证网络的正常运行，实现 集中操作和维护管理。i p 网管系统要求对i p 数据网上的故障、性能、配置、 环境等信息进行全面掌握，对网络整体和局部的流量、流向，网元设备的负荷 情况等，提供实时统计的数据，以此作为网络优化和网络扩容的参考。i p 网管 系统要求故障和告警处理实现自动化，并逐步建立和完善故障处理的知识库， 同时，i p 网管系统要求提供基于定制的特殊服务，以对该i p 数据网进行更加 有效的管理。对于各种新业务，如v o l p 、v p n 等，提供相应的基于业务的管理 四川大学硕士学位论文 手段和工具，实现面向用户层的q o s 管理，为用户提供s l a ( 服务等级协议) 管理等，也是i p 网管系统发展的一个重要趋势。 但是，由于历史的原因，现在的网络管理系统存在着缺陷，不同的网络运 营商拥有各自分割的网管系统，有些厂商发展自己专用的协议。同时，针对不 同的网络管理功能，存在着大量功能单一的网络管理系统。这些管理功能相互 独立，甚至不同厂家同类设备间的管理系统也做不到很好的统一。这些情况致 使网络协议不兼容，管理信息分离，不能更好的共享管理资源，缺乏对整个网 络的统一管理，从技术方面看，管理内容庞杂、操作界面多种多样，从管理方 面看，不同的网管系统需要更多的人员学习、维护，浪费人力，同时随着网络 的复杂瘦增加，分数管理。不容易进行问题定位和对网络的优化。 考察当前的各种i p 数据网网管系统，发现有以下局限，严重束缚了网管系 统的效能： 采用轮询任务繁重、时间长的集中轮询方式，降低了网络效能： 不同厂商的多个功能各异的网管软件在同一个网络上运行，彼此之间耦 合性差，造成轮询重复，浪费系统资源，降低了网络性能； 现有网管软件的运行分析功能单一，不能对长期数据进行统计分析并给 出决策支持，缺乏智能化； 缺乏对各种服务业务的有效管理，当前企业用户对基于应用服务的s l a 管理提出了较高的要求； 网管系统的开发懂和可扩展性应基于w e b 的网络管理。 缺少全面综合的网络故障管理 针对以上网络管理中存在的问题，各网络运营商希望能够在目前网络管理 基础上建立一个综合的网络管理系统，以实现网络管理的统一。这就有了综合 网络管理的需求，即把现有的独立的不同网管系统进行整合，实现兼容和互操 作性，形成一个界面友好、功能齐全的网络管理系统。新的综合网管系统的开 发应在上述几个方面进行重点研究与突破，使网管系统能跟上i p 网络的快速发 展，真正发挥管理的功能，并能指导网络的规划与发展。 i p 网络综合故障管理研究与实现 2 1 2 用户的现网和现有网管系统背景 重庆网通信息港i p 网络建设以来，重庆宽带应用市场逐步增长，网络的发 展也日益复杂。重庆网通信息港网络以以太网为主要接入方式，全i p 的个城 域网。目前，重庆网通信息港骨干网络以c i s c o1 2 0 1 2 、6 5 0 0 设备为主，但在 接入服务器、小区网络设备仍然是多厂家并存，其骨干网络的拓扑图如图2 一l ： 图2 1 重庆网通信息港拓扑 重庆网通信息港随着网络规模的不断扩大复杂和用户数量的不断增加，网 络的异常情况也越来越影响网络的正常运营。在主机系统，小区网络，骨干网 络，出口网络上，都需要对故障发生能够及时预报，响应和指导解决。目前， 重庆网通信息港虽然在骨干网对c i s c o1 2 0 1 2 、c i s c o6 5 0 0 已经有c i s c ow o r k s 2 0 0 0 进行网元级别的管理，但在小区网络、主机系统、出口网络上，无法对其 他厂商设备进行统一管理，即无法实现端到端的全网管理，同时缺乏上层的业 务管理功能，在功能定制方面也难以满足要求。主要表现在： 网络管理手段分散：网管管理维护的总体思路是“集中维护、集中管理”， 这是网络管理的发展方向。重庆网通现有i p 网管系统，只能负责自己的管理域， 四川大学硕士学位论文 与其他的管理平台之间不能互连互通，信息不能共享，给维护作业带来极大不 便。 现有网管系统缺乏性能管理功能，不能深层次挖掘网络性能数据，向维 护人员提供足够的信息。 随着数据业务的迅速发展，业务种类只趋繁多。以目前管理手段难以快 速布署业务，响应市场需求，为市场发展提供即时而有效的业务分析数据，做 到面向业务的管理。 新增业务需要了解网络的资源情况( 比如有哪些端口空余、设备的可扩 充能力等) ，目前网管普遍缺乏有效的资源管理手段，影响了新业务的开通。 缺少全面综合的故障管理。 因此。一个综合的、全面的、灵活的网络管理系统对提高网络的管理质量 和响应及解决时阕，真正达到电信级的网络管理运行和维护现在已经追在眉睫。 2 1 3 用户对系统的需求 按照重庆网通信息港网管建设的目标结构，遵循从实际出发、分步实施和 分期建设的原则，重庆网通信息港网管系统建设要达到以下目标： 实现带内管理、同时支持带外管理； 实现集中管理，在网管中心对网络设备及网络进行端到端的统一管理； 管理范围包括：各种路由器、局域网交换机、宽带接入服务器以及主机 系统； 具备与c i s c ow o r k s2 0 0 0 和其他厂商网管进行集成，在其之上按照t m n 结构进行网络管理的能力； 按照t m n 结构进行设计，满足各厂商设备、厂家网管通过网元管理层进 行接入，并提供以后向服务管理和业务管理进行扩充或者集成的开放接口： 具备故障管理的功能，能进行设备、环境、通信、服务质量进行实时告 警，帮助网管人员及时发现故障并准确处理故障； 具备性能管理的功能，能进行性能监视、性能分析、性能控制、性能测 试实现网管人员对网络性能全面了解，并为网络调整、规划提供可靠的依据： 芷系统的软硬件体系结构的设计上充分考虑到数据吞吐能力和响应时间， ! ! 壁垒堡盒垫壁笪望堡塞量塞望 一一 _ - 。_ 。_ _ _ _ _ - - - _ _ _ 。- _ 。_ _ _ 。_ 。- - _ _ _ 。- 。_ _ - 。_ _ 。_ 。_ - 。- - 。 为管理、技术人员提供高效、稳定的工作平台，并充分考虑今后远程接入、移 动办公的发展趋势。 在i p 网络实现电子化管理，通过e m a i l ，i n t r a n e t 、w o r k f l o w 等技术实 现管理信息亿，达到信息沟通、资源整合、管理控制等环节的全面电子化，促 进传统维护体制的改革。 系统具有可扩展性、开放性和安全性； 2 1 4 系统的目标 从目前网络管理的发展趋势和用户的具体需要来看，现在的i p 网络所需要 的网络管理平台应该是基于w e b 的模型；能够为不同厂家的路由器、交挨机和 接入服务器、主机及数据库系统、其他买方的可网管网络设备提供端到端解决 方案以及统一的网元管理接口；提供综合全面的故障管理，并将其和资源管理 模块、工作流管理知识库模块紧密相连，共同为运营商提供整合的故障管理方 案，最大限度减少网络运维人员的工作量，提高故障解决时效；多手段高可靠 的网络监控方式，而且还可以提供端到端性能分析、全网设备链路综合分析及 统计分析整个网络的业务趋势。 2 2 技术背景 2 2 1 综合网络管理的基本概念 综合罔管系统是面向全网根据对网络资源集中监控、集中维护和集中管理 思想设计开发的网络管理系统，也可以说是全网络操作运营系统。是用户及运 营者的使用、操作运营网络系统界面，充当了全网络系统基本用户功能与用户、 运营者所需管理功能之间的接口。它主要面向运营者整个网络提供操作、使用 和运营解决方案，保障全网络基本服务功能正常运行。在此基础上还可以进一 步提供相关的基于事务模型的业务分析决策支持手段。一个完善的网络管理系 统是计算机网络能够可靠而稳定运行的保证，也是进行网络性能分析的依据 综合网管系统主要由五大部分组成：配置管理、性能管理、故障管理、计费管 理和安全管理。 四川大学硕士学位论文 1 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 ) 配霹管理功能包括提供状态和控制及安装功能。对网络单元的配置，业务 的投入，开停业务等进行管理。对网络的状态进行管理。 配置管理功能主要负责全面动态地管理全网所有网元设备的配置数据、设 备保障、状态检查和安装功能，能够以图形、文字等形式分层显示配置相关的 各类信息，并且具有编辑( 增加、删除、更改) 、分类统计和打印输出这些数据 的功能。 设备配置数据包括系统内各网元生成的设备配置参数，也包括根据设计文 件及管理资料人工生成的参数两部分内容。对配置数据的管理包括配置文件的 生产和获取，配置文件的维护和编辑，制定配置计划，进行配置校验和配置结 果模拟并使酝暨生效等。 综合网管系统的配置管理系统由四个部分组成：网元管理平台、基本配置 管理、高级配置管理、用户公共接口。网元管理平台一般是设备厂商提供的设 备管理平台，负责与设备直接通讯，基本配置和高级配置管理完成配置功能， 用户公共接口不仅提供用户访问管理功能的接口，同时还提供与其他管理功能 的接口。 2 性能管理( p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ) 性能管理是对网络设备的性能和网络单元的有效性进行评估，并提出评价 报告的一组功能。包括性能测试，性能分析及性能控制。 性能管理主要负责全网性能监视、性能控制和性能分析，完成链路性能测 试以及各类性能信息的收集、统计、存储，同时还负责性能信息数据库的维护， 性能管理阈值的设置与阈值越过报告产生按需的性能报告，系统基于性能报 告和统计分析，通过运行管理功能和配黄管理功能对网络进行调整，以达到改 善网络总体性能水平的目的。性能管理功能包括数据信息采集、性能信息的统 计和存储、性能管理闽值处理和性能报告生产等部分。研发人员采取的实现方 案是：自主开发和与第三方软件相结合，自主开发的软件通过第三方接口来获 取信息，并对信息进行再加工分析、提取、归类、统计以及与其他管理模块进 行信息交互，对网络进行实时动态监控并获取相应性能参数，及时地与其他模 块互动。 i p 网络综合故障管理研究与实现 3 故障管理( f a u l tm a n a g e m e n t ) 故障管理功能是对电信网的运行情况异常和设备安装环境异常进弦管理， 对网络的状态进行管理。 故障管理实现对数据网内所有网元设备的告警监测和故障定位，配合运行 管理功能进行故障排除和系统设备复铡，还能收集和处理各网络单元( n e ) 的 各种故障、告警及网络状态异常信息。并具有各种分类统计和指导分析的功能。 故障管理主要包括以下内容：告警数据的采集和存储、定制告警分类和级 别、告警数据过滤和相关性分析、告警的实时显示和生成报表、告警故障处理、 告警故障数据库的维护以及与知识库系统的接口等。故障告警管理以工作流 的方式，提供了网管的自动化功能，通过一系列的工具和接口，帮助系统人员 完成同常维护和管理工作。在故障管理中常见的工作流为值班日志和故障工作 流。 4 计费管理( a c c o u n t i n gm a n a g e m e n t ) 计费管理功能测试电信网中各种业务的使用情况，计算处理使用电信业务 的应收费用，并对电信业务的收费过程提供支持。 计费管理应实现基于应用服务的网络管理，向网管人员明确反映网络的实 对质量状况，为网络规划提供信息，并能提供有区别的服务，针对用户需求， 特别是按照企业大用户的需求，提供基于q o s 的服务级别协议( s l a ) 、计费等 功能。 对于网络的服务质量，从网络中的设备收集相关数据，经分析处理可以获 得反映网络o o s 的时延、丢包率、网络吞吐量等参数，进而生成o o s 性能评价 报告。 对于应用的服务质量应该对多种应用层协议( 包括d h c p ，d n s ，f t p ，h t t p ， r a d i u s ，p o p 3 ，s m r p 等) 的服务质量进行监视，并生成可定制性能报告。 5 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。 安全管理对全网安全起保证作用，主要功能包括：权限管理功能、数据安 全管理以及安全检测功能。作为网络管理的基本功能之一，安全管理通过控制 四川大学硕士学位论文 信息访问点来保护网络中的敏感信息。在设计过程中，应充分考虑保护敏感信 息和允许网管人员访问适当信息以进行工作这两方面的需要，合理设置安全措 旌来保证系统和数据的安全。此外，对某些关键设计信息，如用户密码等，还 应提供加密传输和存储功能以加强保护。 这5 个功能既相对独立，又存在千丝万缕的联系。其关系如图2 2 在5 大 网络管理功能中，故障管理是接个网络管理的核心，配置管理则是各管理功能 的基础，其他各管理功能都需要使用配置管理的信息，性能管理，安全管理和 计费管理相对来说具有较大的独立性。 圈2 - 2 五大功能关系图 请 求 熏 配 它们可以组成独立的服务器，只是必要时相互进行通讯。采用分布式端对 端( p e e r t o p e e r ) 的体系结构，整个系统有多个管理方，各自负责个域。 他们之间可以相互通讯将管理方分布在网络的几个工作站上，增加了管理的 可靠性和健壮性，而在通讯方面的费用则降低了。在分布式网络管理体系结构 中，几个对等管理方同时运行于网络中。每个管理方管理系统的一个特定部分 ( 域) ，管理方之间可以相互通讯或通过高级管理方进行协调。 1 0 i p 网络综合故障管理研究与实现 2 2 ，2l t u 的t m n 管理思想 随着通信技术的发展，网络规模不断扩大，网络复杂性同益提高，为了提 高服务质量和降低运行成本，需要对网络建立有效的网络管理系统，t m n 应运 而生。t m n 是i t u ( 国际电信联盟) 为适应现代通信网的发展提出的一种新型的 管理电信网的网络。传统的电信网管理一般是针对某种电信设备或电信业务， 从而使网络管理系统的适应性受到很大的艰制，网络管理系统之间的互联也十 分困难，已很难满足现代电信发展对管理网络功能的要求。现代电信网复杂度 的增加以及对自动化管理的要求迫切需要种结构化的网络管理方法，以便对 不同类型的电信网络、设备和业务进行有效的管理。 i t u 在酣，3 0 1 0 建议中指出，t i d n ( t e l e c o m m u n ic a t i o nm a n a g e m e n tn e t w o r k ) 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( o s s ) 之闯，操作系统与电信设备之间的互连它是采用商定的具有标准协议和信息 的接口进行管理信息交换的体系结构提出t m n 体系结构的目的是支撵电信网 和电信业务的规划。配置。安装，操作及组织。 t m n 的出发点是要建立一个能将各种网络管理系统结合起来，能对各种电 信网络进行臀理的网络即通过标准化的接口，来管理不同厂家的设备，并减 少由于新技术的引入而对管理系统带来的重大变化。图2 3 显示了t h i n 的总体 构成，以及t 心与它所管理的电信网之间的关系。其中虚线内是t i d n ，是由一 个数据通信网、部分电信网设备、电信网运营控制系统和网络管理工作站组成 的。电信管理网与所管理的电信网在若干点相接，并紧密耦合。 图2 - 3i n n 总体构成 四川大学硕士学位论文 t m n 为网络用户提供网络管理业务和业务的维护。它既是一系列管理业务、 管理活动，管理功能和代表电信资源的管理对象的集合，又是具有一系列将各 类电信网连接起来的标准接口( 包括协议和信息规程) 的网络体系结构。通过 该凌驾在所有电信网上的管理网络，不仅实现了对网络资源的全面有效监督和 管理，还使得对网络系统进行互连，在其上开放跨管理区域的业务成为可能。 t m n 的管理业务是通过t m n 定义的一系列管理功能来实现的。t m n 对电信 网及其电信业务提供了一系列的管理功能，分成了五个管理功能域，即：性能 管理、故障管理、配置管理、计费管理和安全管理五大类。t m n 的各类管理功 能支持t m n 的管理业务的实现，满足对被管理网络的操作，维护和管理的需要。 管理人员通过人机接口与管理应用交互。通过t m n 提供的管理功能对被管理网 络进行各项管理操作活动。 t m n 的管理功能分布在t m n 的业务分层之中。t m n 的管理业务的层次结构在 纵向上分为五层：网元层( n e t w o r k e l e m e n t ) 、网元管理层( e l e m e n t n a g e m e n t s y s t e m ) 、网络管理层( n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ) 、服务管理层( s e r v i c e m a n a g e m e n ts y s t e m ) 和业务管理层( b u s i n e s sm a n a g e m e n ts y s t e m ) 。 业务管理层是最高的管理功能层。该层负责设定目标任务，但不管具体目 标的实现，同时提供支持用户决策的管理功能。通常需要管理人员的介入。 服务管理层主要处理网络提供的服务相关事项，诸如提供用户与网络运营 者之间的接口，业务提供、业务控制与监测计费，与事务管理层及网络管理层 的交互等。其用户是业务的运营管理者。 网络管理层对所辖区域内的所有网元进行管理，主要的功能包括：从全网 的观点协调与控制所有网元的活动；提供，修改或终止网络服务；就网络性能， 可用性等事项与上面的服务管理层进行交互。这里的用户是网络的管理者。 网元管理层可实现对一个或多个网元进行操作和管理，直接行使对个别网 元的管理职能，主要的功能包括：控制与协调一系列网络单元：为网络层的管 理与网络单元进行通信提供协调功能：维护与网络单元有关的统计等数据。这 里的用户是设备操作和维护人员。 t m n 的五大功能与纵向的层次在两个维度上综合形成t m n 系统的框架。t m n i p 网络综合故障管理研究与实现 的管理功能和管理分层以及t m n 管理业务之间的关系如图2 4 所示。在t m n 每 一层都有相应的g d m o 信息模型描述相应的管理功能，各层可以相对独立扩充功 能，最终支持业务逻辑的开展和企业效益的最大化。一个t m n 系统的整体功能 是各层功能的乘积，新设备、新服务的发展使得整体的功能也按照类似于“摩 尔定律”的方式扩充，从而不断满足网络运营和客户的需要。经过长期的实践 和各个厂商设备、各种技术发展的融合，该体系在迅速发展的电信领域一直占 据网管的主流地位。 囤2 - 4t n n 瞥理功能和管理分层以及t m n 管理业务之间关系 在设备、用户和业务都按照指数规律发展的i p 网络领域，网管的思想和方 法非常重要，网络支撑系统的结构必须具备高度成熟性，从而达到高度的可扩 充性。t m n 是电信系统中三大网络系统( 交换网、信令网，电信管理网) 之一， 四川大学硕士学位论文 在该规范体系下，不同的厂商，不同硬、软件平台的网络产品可以实现统一的 管理。t m n 中的系统都遵从开放体系标准，以面向对象的方法实现系统的内部 功能。 故雨虽然i p 网络对于电信网络的诸多不同，但是，从服务和效益的角度来 看，新设备和新技术的引入仍然应该服务于运营商的商业策略，利润最大化和 增强服务的核心思想不会改变，网络支撑系统所涉及的管理领域和运营商的营 运流程密不可分，对用户提供类似q o s 的服务必然涉及管理层的风险分析，服 务管理中对客户合同等管理，而网络管理中也必须进行整网范围的核查和策略 制定，设备实施时也必然是一个端到端的操作。由于t m n 体系和运营商的营运 过程天然的联系，基于t m n 的i p 业务支撑系统对于新设备、新业务的引入具有 天然的适应性。 幺2 3t i l f 的e t o m 思想 无论是系统结构还是技术，都是为企业的商务和运营服务的。如前所述， 为了保证不同企业能够协调，共同通过o s s 向客户提供其所需的服务，在商务 和运营方面必须有统一的概念。为此t m f 提出了电信运营规划( t e l e c o m o r ) e r a t i o n sm a p ，以下简称t o m ) ，抽象总结了电信企业运营活动的过程。最 近t o m 又发展成e t o m 商务过程框架( e t o m b u s i n e s sp r o c e s sf r a m e w o r k ， 以下简称e t o m ) ，包含了对企业商务过程的描述。 为了保证构件之间、系统之间的互操作，t m f 提出了合同方式定义的接口。 接口的内容由构件本身所支持的操作决定。构件的产生一般遵循以下主要原则： 从运营过程或商务过程的需要出发，定义能够支持这些过程的管理域：可部署 的业务构件组成对管理域的实现和支持：可配置的业务构件进一步分解为事务 对象。在n g o s s