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北京邮电大学硕士学位论文 b p o n 网管软件设计 摘要 网元管理系统在网络中扮演重要的角色，它是网络能够稳定运行 和业务正常开展的必备因素。本论文主要围绕b p o n 系统网元管理软 件的设计与开发，同时介绍了模拟网元的设计开发。 论文的第一章主要介绍接入网的主流技术，重点介绍了无源光网 络，同时指出了网元管理系统的重要作用。 论文的第二章首先介绍了一些目前典型网管的体系结构，重点讨 论了本论文设计所采用的c o r b a 架构，阐述了c o r b a 架构的通信机制， c o r b a 接口的结构和i d l 接口的编程，并给出了选择j a v a 语言为主 要开发语言的原因。 论文的第三章详细讨论了e m s 系统的设计与开发，首先给出了e m s 系统的层次划分，讨论了每个层次在系统中的作用，然后根据层次， 建立了七个工程，并介绍了每个工程所实现的功能，通过一个对设备 的操作，说明了整个e m s 系统的通信流程。在第三章的第二节，重点 讨论了模拟网元的设计与实现，以及在开发过程中所发挥的作用。第 三章的最后一节给出了e m s 系统的部分运行结果。 论文的最后一章对整个系统的设计与开发做了总结，指出了其中 的不足之处和下一步的工作方向，同时给出了本e m s 系统的压力测试 结果。 关键词：p o n ，c o r b a ，i d l ，j a v a ，模拟网元 北京邮电大学硕士学位论文 s o f t 硷r ed e s i g no fb p o ne l e 互e n t 嗄a n ag e m 匝n ts y s t e m a b s t r a c t n e t w o r ke l e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e mp l a y sa k e y r o l ei nt h e n e t w o r k ；i ti sa ne s s e n t i a lf a c t o rt h a tb o t hs t a b l en e t w o r ka n db u s i n e s s n e e d t l i sp a p e ri sm a i n l ya b o u tt h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to fe l e m e n t m a n a g e m e n ts y s t e mo fb p o n a n dn e t w o r ke l e m e n ts i m u l a t i o n t h ef i r s tc h a p t e ri n t r o d u c e st h ep r e s e n ta c c e s sn e t w o r k s m a i n l y f o c u s e so nt h ep a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ，a n da l s op o i n t e do u tt h ei m p o r t a n t r o l eo f n e t w o r ke l e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m c h a p t e r2f i r s t l yi n t r o d u c e ss o m ea r c h i t e c t u r e so ft o d a y st y p i c a l e l e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ，a n dt h e nf o c u s e so nt h ec o r b a f r a m e w o r k , t h ec o r b ac o m m u n i c a t i o nm e c h a n i s m ，c o r b ai d l i n t e r f a c ea n di t sp r o g r a m m i n ga n dt h e ne x p l a i n st h er e a s o no f c h o o s i n g t h ej a v al a n g u a g ea st h em a i nd e v e l o p m e n t l a n g u a g e c h a p t e r3i sm a i n l ya b o u t t h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to f e m s ( e l e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ) f i r s t l y ，t h el e v e l so ft h ee m sa r e d i s c u s s e d ，a n da l s ot h er o l eo fe a c hl e v e li nt h es y s t e m a c c o r d i n gt ot h e l e v e l s ，t h ed e v e l o p m e n t sa r em a d eu po f t h es e v e np r o j e c t s t h r o u g ha n o p e r a t i o no f t h ee q u i p m e n t ，t h ec o m m u n i c a t i o nm e c h a n i s mo f e m s i s s h o w n i ns e c t i o ni io f c h a p t e r3 ，t h ed i s c u s s i o ni sf o c u s e do nt h ed e s i g n a n di m p l e m e n t a t i o no f n e t w o r ke l e m e n ts i m u l a t o r ，a n da l s ot h er o l et h a t p l a y e di nt h ed e v e l o p m e n tp r o c e s s n eo p e r a t i n gr e s u l ti sg i v e ni nt h e f i n a ls e c t i o n t h ef i n a lc h a p t e rc o n c l u d e st h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to f t h ee m s 。 a n dt h e np o i n t so u tt h es h o r t c o m i n g s s o m es u g g e s t i o n sa n dt h ep r e s s u r e t e s tr e s u l t sa r ea l s op u tf o r w a r di nt h ec h a p t e r k e y w o r d s ：p o n ，c o r b a ，i d l ，j a v a ，n e t w o r ke l e m e n ts i m u l a t o r 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本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中所罗列 的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得北京邮电大学或其他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。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 如等、澎 日期：矽口7 矽 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文 的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北 京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编 学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权 书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：岛孑，秘日期：办衫印 导师签名： 纷嗣 日期：妒7 ，f 弦 北京邮电大学硕士学位论文 第一章接入网概述 用户接入网( a n ，简称接入网) 泛指用户网络接口( u n i ) 与业务节点接口 ( s n i ) 间实现传送承载功能的实体网络，是从本地交换机到用户终端之间的实 施系统，主要连接的相关设备包括交换机和用户终端设备。根据接入业务( 电话， 广播电视，互联网等) 的特点，接入网提供多种标准接口。 接入网是相对于骨干网而言的，指从骨干网到用户终端的所有传输设备，其 长度一般为几百米到几公里，习惯称为“最后一公里”。随着w d m 等光传输技术 在骨干网的应用，骨干网的容量已经远远超过目前实际应用的需求。目前的用户 接入( 拨号，a d s l 等) 只能提供上网、m a i l 及v o i p 等简单业务。宽带时代，用 户对功能的需求有了很大的提高，所要求满足的功能已经不仅是通信功能，或者 简单的内容需求( 如浏览网页等) ，而是更高级的娱乐功能、教育功能、医疗功 能甚至具有自我价值实现意义的其他功能。简单说是3 c 综合需求，即通讯，消 费电子和电脑应用的集中。 1 1 接入网主流技术 箍着互联网络的普及，各种网络业务相继在互联网络上开展，对现有接入网 的带宽容量提出了更高的要求。 接入网技术主要分为以下两类：第一类是在原有铜缆上采用新的数字解调技 术，以提高速率，如以h d s l 、a d s l 、v d s l 等为代表的x d s l 技术。第二类是以光 纤为基础的接入网，如s d h 接入、无源光网络接入( p o n ) 等。在实际应用中， 这些接入技术往往被结合起来使用，并且与网管系统一起组成一个完整的接入网 系统。 接入网网管是保证接入网高效、可靠和安全运行的重要组成部分。在接入网 建设过程中，应同步建立接入网网管系统，以满足接入网自身维护管理的需要， 同时，也要加快实现接入网网管与本地网网管的互连。 目前，市场上主流的接入网技术分别是x d s l 和x p o n ，下面对这种主要的技 术进行简单介绍。 1 1 1x d s l 简介 数字用户线d s l ( d i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ) 是一种不断发展的宽带接入技 术，该技术是采用更先进的数字编码技术和调制解调技术在常规的用户铜质双绞 北京邮电大学硕士学位论文 线上传送宽带信号。目前已经比较成熟并且投入使用的数字用户线方案有a d s l 、 h d s l 、s d s l 和v d s l 等。所有这些d s l 一般都统称为x d s l 。这些方案都是通过一 对调制解调器来实现，其中一个调制解调器放置在电信局，另一个调制解调器放 置在用户侧。因为大多数d s l 技术并不占用双绞线的全部带宽，因而还为话音通 道留有空间。例如，利用a d s l 调制解调器连接到i n t e r n e t 的用户，仍可以在同 一对双绞线上通电话。下面分别简要介绍这些x d s l 技术：“1 a d s l ( a s y m m e t r i cd i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ，非对称数字用户线) 被设计 成下行数据带宽要比上行带宽大，这种设计比较适合于i n t e r n e t 接入。其下行 速率从1 5 m b i f f s 到8 m b i f f s ，而上行速率则从1 6 k b i f f s 到6 4 0 k b i t s 。在一对铜双 绞线上的传送距离可达5 k m 左右。除了用于i n t e r n e t 接入外，电信部门还希望 利用a d s l 接入远端l a n 或接入视频点播( v o d ) 业务。它可说是目前x d s l 领域 中最成熟的技术，这种上下传输速度不一致的情况与非常适合用户上网使用网络 情况，并且已被a n s i 及e t s i 组织标准化了，所以a d s l 是现在宽带上网主要方 式。 h d s l h d s l 2 ( h i g h d a t a - r a t ed i # t a ls u b s c r i b e rl i n e ，高数据速率数字用户 线) 是一种上下行速率相同的d s l 技术，它在两对铜双绞线上的两个方面上均匀 传送1 5 4 4 m b i t s 带宽的数据，若是使用三条双绞线时速度还可以提升到e 1 ( 2 0 4 8 m b p s ) 的传输速率。因为h d s l 的传送速率刚好与t 1 管线的速率相匹配， 所以在北美本地电信局已经在可能的情况下使用该技术提供本地接入t l 业务。 h d s l 的传送距离比a d s l 的传送距离短，当用户线长度超过3 6 k m 时，电信局需 要安装信号再生器以延长业务范围。由于h d s l 需要两对双绞线，它最开始被用 于p b x 网络连接、数字环路载波系统、i n t e r n e t 业务和专用数据局。 r a d s l ( r a t e - a d a p t i v ed i s t a ls u b s c r i b e rl i n e ，自适应可调传输率数位用户 线路) 是一种a d s l 技术的延伸，可以自动测试线路品质及线路长度，并调整线 路速率。 s d s l ( s i n g l e 1 i n ed i g i t a ls u b s o r i b e r l i n e ，单线对数字用户线) 与h d s l 类似， 可以在两个方向上( 上行和下行) 传送1 5 4 4 m b i t s 的带宽，但它利用一对铜双 绞线。一对铜双绞线的使用使其传送距离受到限制，s d s l 应用的传送范围为3 k m 左右。它可在小范围的应用上找到位置，如住宅电视会议或远端l a n 接入等。 i d s l ( i s d nd s l ：综合数字业务用户环路) 技术也与h d s l 相同，它可以提供 i s d n 的基本速率( 2 b + d ) 或基群速率( 3 0 b + d ) 的双向业务，但i d l 与i s d n 完全不 同，i s d n 是交换技术，i s d l 是网络技术。不同于i s d n 的最大特性是交换数据不 通过交换机。 v d s l ( v e r y - h i g h - d a t a - r a t ed i # t a ls u b s c r i b e r l i n e ，甚高数据速率数字用户线) 北京邮电大学项士学位论文 是不对称的，它的传送范围在3 0 0 m 到1 4 k m 左右，但它的传送带宽很宽：在一 对铜双绞线上，其下行速率可达3 眺i t s 到5 2 m b i t s ，上行速率可达1 5 m b i t s 到2 3 f o i t s 。很宽的带宽可以使电信部门能够用v d s l 技术传送高清晰度电视 ( h d t v ) 节目。 u d s l ( u l t r a h i g h b i t r a t ed s l ，超高速数字用户环路) 也是a d s l 技术的一种， 但其传输速率更高，可达1 5 5 m b i t s ，不过传输距离只有数十米，i n t e r n e t 用户 使用价值不大。目前仅处于实验阶段。 x d s l 由于部署简单、成本低廉，目前在国内发展的相当迅猛，尤其是a d s l 。 但由于x d s l 的带宽和一些技术限制，承载不了i p t v 等对带宽要求较高的业务， 这就需要有新的接入技术来满足用户对带宽越来越高的需求。光线接入就在这种 需求之下展现出了巨大的技术优势，它的出现，让接入网迈入了一个全新的发展 空间。 1 1 2x p o n 简介 与目前广泛应用的a d s l 等互联网接入方式相比，光纤接入网优势明显，除 了能否提供更宽的带宽外( f t t h 可提供1 0 0 m b i t s 以上的带宽，虽然理论上a d s l 能达到8 f o i t s 的下行速率，但在实际环境中要受到线路、距离等许多因素的制 约，通常是提供5 1 2 k b i t s - - i m b i t s 的接入速率) ，还可以提供双向对称的宽带 业务，支持多路模拟电视信号传送或t d m 数字电视信号传送，可保证用户带宽资 源、q o s 和安全性好。因此光纤接入网在桌面可视电话、桌面会议电视、视频点 播、远程教育、数字高清电视、i p t v ( 网络电视) 等高端业务和应用方面具有 a d s l 等无法比拟的优势，将是未来城市宽带接入的最佳模式之一。同时，光纤 接入网所具有的独特优势将使其成为实现电话网、有线电视网和巨联网“三网合 一”的最佳保证。”1 光纤接入网( 统称f t t x ) 是接入网发展的一种最终形式，以光网络单元( o n u ) 的位置所在，分为光纤到户( f t t h ) 、光纤到大楼( f t t b ) 、和光纤到路边( f t t c ) 等几种情况，另外，还有一种新的概念光纤到驻地( v r r p ) ，v r t p 它包括f t t b 、 f t t c 以及狭义的f t t h 。 m h 是光接入系列中除f t t d ( 光纤到桌面) 外最靠近用户的光接入网应用 类型，无疑是p o n 中非常有吸引力的一种接入方式。m h 主要有两种方式：一 种是用光纤直接连接每个家庭或企业用户，这种技术对于高端用户比较适合，不 适宜作为大范围的接入方案；另一种是采用无源光网络( p o n ) 技术，光纤路终 端( o l t ) 放在局端或小区，用分光器把光信号进行分支，光网络单元( o n u ) 设 置在用户家里或企业用户处，如图i - i 所示。由于是一种全光纤的网络结构，因 北京邮电大学硕士学位论文 此，无论在带宽方面还是在传输质量和维护方面都十分理想，适合各种交互式宽 带业务。p o n 技术由于部署快，大量节约成本等优势，已经深受运营商，设备商 及用户的喜爱。 图1 1p o n 网络结构图 目前p o n 技术主要有a p o n 、e p o n 和g p o n 等几种，其主要差异在于采用了不 同的二层技术。嘲 a p o n 是上世纪9 0 年代中期就被i t u 和全业务接入网论坛( f s a n ) 标准化的 p o n 技术，f s a n 在2 0 0 1 年底又将a p o n 稍加修改后更名为b p o n 。a p o n 和b p o n 技术本身是一致的，只是b p o n 把a p o n 的最大速率提高到了上行6 2 2 m b i t s ，下 行1 2 4 4 m b i t s 。本论文不再区分a p o n 和b p o n ，统统称为b p o n 。 b p o n 使用a t m 封装来传送语音和数据，所有的业务都利用a t m 通过p o n 进行 传输。o l t ( 光线路终端) 将至达各个o n u ( 光网络单元) 的下行业务组装成帧，以 广播的方式发送到下行信道上，各个o n u 收到所有的下行信元后，根据信元头信 息从中取出属于自己的信元：在上行方向上，由o l t 轮询各个0 n u ，得到o n u 的 上行带宽要求，o l t 合理分配带宽后，以上行授权的形式允许o n u 发送上行信元， 即只有收到有效上行授权的o n u 才有权利在上行帧中占有指定的时隙咖。 e p o n 是在一些设备商的推动下产生的，旨在将目前最为简单和应用最为广泛 的以太网技术与p o n 系统相结合，以点对多点的方式解决以太网接入问题。e p o n 采用8 b i o b 码型、利用以太网控制帧来传送信息，是基于以太网帧结构、t d m a 北京邮电大学硕士学位论文 方式的宽带p o n 技术。e p o n 支持1 2 5 g b i t s 对称速率，支持1 0 l 锄和2 0 l 锄两种 最大传输距离，支持的用户分支数为3 2 路或1 6 路。e p o n 技术相对简单、速率 高、可扩展性强，能够以较低成本高效率地传送i p 业务，与b p o n 相比，具有更 宽的带宽、更低的价格和更强的宽带业务能力，只是在业务量大时实时性方面显 现出它的不足，不过这也是i p 这种技术本身的问题。 g p o n 是由运营商驱动的解决方案，为b p o n 的后续技术。在g p o n 标准制定初 期，将f s a n 中运营商成员的业务要求收集起来形成g s r ( g p o n 业务要求) 文件， 并作为提交给i t u - t 的标准之一，编号为g g p o n g s r ，g s r 文件是g p o n 标准 形成的基础。为了按照g s r 中所描述的运营商业务需求定义一种传输速率更高， 能高效支持多种业务，包括电路业务( t d m 、p d h 和s o n e l s d h ) 、e t h e r n e t ( 1 0 1 0 0 惦i t s ) 业务、a t m 业务、专线业务等，并具有强大o a m 功能和扩展能 力的宽带p o n 技术，g p o n 引入了一个新的传输汇聚( t c ) 子层，采用i t u 呵g 7 0 4 1 定义的g f p ( 通用成帧规程) 协议用于多种业务的映射封装，将任何类型和任何 速率的业务保持原有格式封装后由p o n 系统传输。根据帧封装格式，g p o n 可以 支持6 2 2 m b i t s 、1 2 5g b i t s 和2 5g b i t s 上下行对称速率以及2 5 1 2 5 g b i “s 非对称速率：支持的物理传输距离不低于2 0 k i n ；支持的用户分支数不小于6 4 路。 g p o n 技术类似于m s t p 技术，试图通过一个平台解决多种信号的传送与q o s 问题。 下面我们通过一个表格，表卜l ，可以明确看到这三种技术的对比情况。 表i - ib e g p o n 参数对比 b p o n 、g p o n 、e p o n 的技术参数 b p o ng p o ne p o n 下行线路速率( ! b i t s )1 5 5 6 2 2 1 2 4 4 1 2 “2 鸫8 1 2 5 0 上行线路速率( m b i t s ) 1 5 5 6 2 21 5 5 6 2 2 1 2 4 4 2 4 8 8 1 2 5 0 线路编码 n r zn r z8 b i o b 分路比 3 26 4 - 1 2 83 2 6 4 最大传输距离( k m ) 2 0 6 0 2 0 t 删支持能力 t d 辨o v e ra t mt d mo v e ra 删 t m lo v e re t h e r n e t 或t 蹦o v e rp a c k e t 最大上行可用佑宽( i l b i t s )5 0 01 i 0 07 6 0 8 6 0 0 m 有有 有 下行数据加密揽动或a e s 加密 a e s 加密 没有定义 北京邮电大学硕士学位论文 目前，b p o n 技术已经非常成熟，具有大量成熟的集成芯片可供使用，可以大 大节省部署成本，唯一的缺陷就是带宽相对其它两种技术来说小了一点，如果不 盲目追求带宽，b p o n 还是一种可供选择的技术。e p o n 技术已经比较成熟，在国 内外已有较多的厂商推出了e p o n 解决方案。而g p o n 技术仍不十分成熟，目前还 没有大量成熟的常用芯片可供选择，开发成本比较高。g p o n 技术虽然是运营商 所企盼的能高效综合各种业务的光纤接入技术，但是价格问题仍是运营商对这项 技术感到困惑的关键要素嘲。从应用情况来看，g p o n 由于技术实现复杂，成熟的 商业产品还很少，目前还没有规模的商用系统应用；b p o n 在欧美等a t m 原有设 备较多的国家和地区使用较多；e p o n 在亚洲地区，尤其是日本使用较多，我国 在武汉、杭州、北京、上海等许多城市已经开始大量使用e p o n 系统。 1 2 论文主要内容 通过以上内容，可以看出p o n 网络将会在以后的接入市场中占有很大的市场 份额。目前已经有很多设备制造商关注p o n 接入这一方面，已经有很多的接入网 采用p o n 设备来部署，“好马配好鞍”，相应地，p o n 的配套网管软件也变得很重 要。稳定的网络不仅需要设备的稳定，同样也需要网管软件的稳定。e m s 在网络 中同样扮演着至关重要的作用。 本论文主要讨论接入网中b p o n 网络的网管系统设计与开发。目前的网管软 件很多，为什么需要自己开发呢? 原因如下：骨干网的网管不会覆盖接入网，也 不会用于接入网，这是因为接入网与骨干网网络结构差别比较大，骨干网一般是 遍及全国范围甚至更大范围的网络网络结构比较复杂；而接入网主要是用于小区 或者公司，网络规模比较小，结构比较简单。骨干网的网管系统基本都是属于 t m n 架构，网管层次比较多，开销也比较大，相对来说比较复杂；接入网的网管 由于其网络结构的原因，层次并不需要那么多。在业务逻辑方面接入网由于承载 的是具体的业务，而且用户需求比较复杂，所以在业务逻辑上会比骨干网更加复 口方面差别也比较大，骨干网中使用的电信设备大 q 3 等接口，相对来比较统一。而接入网设备的接 口则比较复杂，q x ( 私有接口) 、s n m p 等等，各个厂商均可以自己定义自己的接 口。基于以上的原因，接入网的网管程序通常由各个设备厂商自己编写。 本论文讨论的网管软件主要是为t h r u w a y 系列p o n 设备而设计开发，包括e m s 体系结构的选择，编程语言环境的选择，项目的具体设计与开发，测试工具 模拟网元的设计与开发等内容。并在论文的最后给出部分运行结果和论文的总结 和展望。 北京邮电大学硕士学位论文 第二章网络管理体系结构 网络管理系统与通信网络息息相关，是保证通信网络正常工作的必要条件， 随着通信网络的发展，这种依赖越来越密切了，虽然通信网络的结构在不断变化， 但是网管系统确有一定的规律可循，下面介绍一下目前网络管理系统的体系结 构。 2 1 典型网管体系结掏 2 1 1s 胛网络管理体系结构 简单网络管理协议( s m p ) 是最早提出的网络管理协议之一，它一经推出就得 到了广泛的应用和支持，特别是很快得到了数百家厂商的支持。目前s n m p 已成 为网络管理领域中事实上的工业标准，并被广泛支持和应用，大多数网络管理系 统和平台都是基于s n m p 的。 s p 的前身是简单网关监控协议( s g m p ) ，用来对通信线路进行管理。随后， 人们对s g m p 进行了很大的修改，特别是加入了符合i n t e r n e t 定义的s m i 和m i b 体系结构，改进后的协议就是著名的s n m p 。 s n m p 的目标是管理互联网i n t e r n e t 上众多厂家生产的软硬件平台，因此 s n m p 受i n t e r n e t 标准网络管理框架的影响也很大。现在s n m p 已经出到第三个 版本的协议，其功能较以前已经大大地加强和改进了。 s n m p 管理体系结构由管理者、代理和管理信息库( m i b ) 三部分组成。管理 者( 管理进程) 是管理指令的发出者，这些指令包括一些管理操作。管理者通过 各设备的管理代理对网络内的各种设备、设施和资源实施监视和控制”1 。代理负 责管理指令的执行，并且以通知的形式向管理者报告被管对象发生的一些重要事 件。 2 1 2 伽i p 网络管理体系结构 o s i c m i p 系统管理体系结构中，基本概念有系统管理应用进程( s m a p ) ，从 充当角色划分有管理者和代理两种类型、系统管理应用实体、层管理实体和管理 信息库( m i b ) 。系统管理应用进程是执行系统管理功能的软件。它管理系统的各 个方面并与其他系统的s m a p 相互协调。系统管理应用实体负责与其他系统的对 等s a m e 问交换管理信息，它包括如s m a s 、伽i s e 、r o s e 和a c s e 等服务元素”1 。 层管理提供对o s i 各层特定的管理功能。m i b 是系统中属于网络管理方面的信息 北京邮电大学硕士学位论文 的集合。对于s 姒l 可以根据其在系统间交互时的作用不同，分为管理者和代理 两神角色。 2 1 3t 嘲网络管理体系结构- 电信管理网络( t m n ) ，由i t u - t 推荐m 3 0 0 0 于1 9 8 5 年提出，是一种应用 于电信服务供应商所持有的运行支持系统( o s s ) 的参考模型，是一个逻辑上与 电信网分离的网络，它通过标准的接口( 包括通信协议和信息模型) 与电信网进 行传送接收管理信息从而达到对电信网控制和操作的目的。 从概念角度看，t y n 是一种有关不同类型的o s s 组成部分和网络单元的网 络结构框架。同时t m n 也包含一定的标准化接口和协议，应用于o s s 组成部分 和网络单元问的信息交换，并提供网络管理所需的全部功能“”。 t 心模型组成主要包括以下四层“”： 商业管理层( b u s i n e s sm a n a g e m e n tl a y e r ) ：执行商业方面的相关功能， 分析发展趋势如质量问题，提供记帐基础和其它财务报告。 服务管理层( s e r v i c em a n a g e m e n tl a y e r ) ：执行网络服务处理功能：定 义、管理和服务控制。 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 ) ：执行网络资源分配功能：配 置、控制和网络监督。 单元管理层( e l e m e n tm a n a g e m e n tl a y e r ) ：包含个人网络单元的处理功 能。即：警报管理、信息处理、文件备份、日志、硬件和软件的维护等。 2 1 4 网络管理体系结构的新发展 图2 - 1 俐体系结构图n 町 近几年来，网络管理技术成为一个十分热门的技术领域，许多标准机构、学 北京邮电大学硕士学位论文 术或论坛组织都在参加这方面的研究，提出了各种可能的管理体系结构和规范。 其中，开放分布式管理是研究的重点，o d p c o r b a t i n a 、0 d m a 和智能代理技术 ( i a ) 可能代表了t 蜊未来的发展趋势。 目前，c o r b a 是其中比较成熟的一个，已经有很多成熟的c o r b a 产品，同时 也有许多优秀的开源产品。c o r b a 架构使得很方便对功能进行扩展，对其他部分 不需要做太多变动，同时也具有跨硬件平台，跨软件平台的优势，容易实现“一 次开发，随处可用”。 - c o r b a 在具体编写代码时会比较繁琐，但是“瑕不掩瑜”，c o r b a 依然有领 先于其他框架的优点，所以本设计决定采用c o r b a 作为主要设计框架，。 下面来具体介绍一下c o r b a ( c o m m o n o b j e c t r e q u e s t b r o k e r a r c h i t e c t u r e ， 通用对象请求代理体系结构) 。 2 2c o r b a 体系结构 2 2 1c o r b a 原理 c o i m a 是在当今快速发展的软件与硬件资源的情况下发展出的一种新技术。 它可以让分布的应用程序完成通信，无论这种应用程序是什么厂商生产的，只要 符合c o r b a 标准就可以相互通信。c o r b a1 1 于1 9 9 1 年由o m g 提出，同时还提 出了接口定义语言( i n t e r f a c e d e f i n i t i o nl a n g u a g e ，m l ) 以及能够让客户服务器对 象在特定的o r b ( 对象请求代理) 实现中进行通信。而1 9 9 4 年提出并被采纳的 c o r b a2 0 标准才真正实现了不同生产厂商间的互操作性。2 0 0 2 年提出的c o r b a 3 0 标准更是将c o r b a 提高到了另一个高度。在c o r b a3 0 版本中，将采用支持 e n t e r p r i s ej a v a b e a n s ( e j b ) 规范的对象封装方案，它将使e j b 可以作为c o r b a 对象重新使用“”。 c o r b a3 0 对象将能动态加载各种组件以及传输、事务和邮件交换协议。这 就意味着，如果c o r b a3 0 相容的服务器遇到e j b ，它就能在运行时加载j a v a 虚 拟机并运行这些对象。 c o r b a3 0 的对象封装方案扩展了c o r b a 对象的范围，并且允许使用以前设计 的对象，还可以使以前设计的对象作为c o r b a 对象来传输，因此，这种对象封装方 案是新技术规范的最大特点，极大地促进了各种厂商的互操作，也极大的方便了 系统的扩展。 c o r b a 既代表了一种软件开发模式、一种软件开发标准，也提供了软件开发 必需的服务、可以使用的工具集合，c o p r a 整体上是由“对象请求代理”、“c o r b a 服务”、“c o r b a 工具集”与符合c o r b a 标准的各种应用程序、对象一同综合形成 北京邮电大学硕士学位论文 的“”，如图2 _ 2 所示，设计开发主要是完成黑色阴影区域部分，其它部分由c o r b a 产品来提供。 一象y 瓣溉墓瓣戮迄然茎擞： 98 c o r b a 对象请求代理( o b j e c t r e q u 嚣t b r o k e r ) o r b c o r b a 服务 对象生存期，对象关系，对象命名，持续对象，对向外化，事件，属性，对象查询， 事务，并行许可，对象安全，对象洽谈，对象包客，对象启动等各种服务。 图2 - 2c o r b a 的完整体系结构 o r b ( 对象请求代理) 是c o r b a 的核心部分，它在对象之间建立客户服务器 关系。使用o r b ，客户可以调用服务器端的对象或对象中的应用，被调用的对象 不要求必须在同一台机器上，o r b 负责他们之间的通信，同时o r b 也负责对象之 间的匹配工作，做到客户对象的请求被正确的服务器对象接收、实现请求并返回 结果。客户对象完全可以不关心服务器对象的位置，实现它所采用的具体技术和 具体硬件平台“，如图2 - 3 所示，客户对象甚至不必关心服务器对象与服务无关 的接口信息，这就大大简化了编写代码的过程。 北京邮电大学硕士学位论文 通常在编制客户服务器程序时，需要自己定义通信协议，这通常要考虑具 体的网络环境( 以太网，a t m 网等) 和软件环境( w i n d o w s 系统，u n i x 系统，c 语言，j a v a 语言等等) ，实现起来因为需要考虑得方面比较多，所以会比较麻烦， 而且很容易出错。而o r b 能够简化这一过程，在o r b 下，协议都是通过i d l 语言 进行定义，这就保证了格式的一致性，为了照顾到灵活性，o r b 允许程序员选择 相应的操作系统和编程语言，并且可以使原来的代码通过一定的方式重用，这显 然具有很大的意义。 i d l 是专门用于描述数据和行为过程的语言，它仅仅是一种描述性的语言， 并不负责实现具体的接口，同时它完全独立于任何编程语言。基本每个o r b 厂商 都提供了i d l 编译器，i d l 编译器可以把程序员所写的i d l 文件编译生成c l i e n t s t u b ( 桩) 文件和s e r v e rs k e l e t o n s ( 骨架) 文件。“桩”和“骨架”之间一一对 应，构成客户n 务器关系，“桩”对应客户对象，“骨架”对应服务器对象。 图2 4 说明了“桩”和“骨架”在o r b 通信中的角色，当客户对象通过“桩” 图2 - 4o r b 通信结构 当客户应用程序提出静态请求时，“桩”先接受这个请求，然后将这个请求 进行编码，这种编码的目的是把客户端输人的与特定平台和特定语言有关的参数 格式变成可以在网络上传输的通用格式。编码结束后，“桩”将其交o r b 核心处 理。最简单的情况是一个o r b 对象负责一对客户服务器的通信，在客户端获得 参数后，通过网络到达服务器端，服务器端运行客户端调用的程序，将运行后的 结果在通过o r b 对象返回给客户端对象。o r b 的通信在整个通信过程中就显得比 较重要了，于是，为了解决o r b 之间的通信，c o r b a 引人了g i o p ( g e n e r a li n t e r o r b p r o t o c o l ，通用o r b 协议) 协议。g i o p 是一类通用协议，它在不同的网络协议上 北京邮电大学硕士学位论文 有不同的实现。 i i o p ( i n t e r n e ti n t e r 0 r bp r o t o c o l ，因特网o r b 间协议) 是指定g i o p 如何 在t c p i p 上实现，应该说i i o p 是g i o p 的一个具体体现。客户端o r b 核心依靠 i i o p 协议将编码后的参数传给服务器端的o r b 核心，服务器端的o r b 核心将其 交给对象适配器( o b j e c ta d a p t e r ，o a ) 。对象适配器处于o r b 和服务器端程序之 间，它的基本职责是创建对象引用及解释、保证每个对象引用能够找到它的对象 实现、从服务器端得到o r b 所调度的请求，并将其传送给具体化的c o r b a 对象。 在对象适配器工作期间，它必须与s e r v e rs k e l e t o n s 打交道。s e r v e rs k e l e t o n s 也是由i d l 编译后自动生成的，对象适配器将客户调用请求传给服务器端框架， 服务器端框架接到请求后首先根据请求找到目标对象的响应操作，之后对调用请 求中的参数进行解码，并根据解码后的参数调用对象实现中对应的函数，最后对 参数和返回值进行重新编码再传给对象适配器。从效果上讲，服务器端框架既和 对象适配器打交道，也和对象实现程序打交道。在服务器端框架工作期间，它还 会与实现库打交道。实现库里是服务器端程序运行的有关信息。这些信息很多是 与特定的o r b 系统、操作系统、编程语言有关，所以实现库中并没有标准的a p i 。 对象实现的操作方法执行结束后，结果将按照对象请求的传递和执行的路径逆向 返回给客户对象“”。当客户机收到一个引用时，客户机运行时将其作为一个代理， 它代表了一个远端对象。客户对代理的操作，代理会将其通过c o r b a 请求结构传 送给远端的服务器的具体化的c o r b a 对象。代理最终起了一个远端对象本地代理 的作用。 在有些环境下，客户端程序不知道服务对象的具体信息，需要在接口库里查 询服务对象的接口信息，然后通过动态调用接口( d y n a m i ci n v o c 撕o ni n t e r f a c e ，d i i ) 调用远端的对象。接口库里存储着相关对象接口定义的信息。接口库的内容可 被查阅和修改。在动态调用方式下，接口库主要起着为动态的调用接口提供对象 详细信息的作用。动态调用接口主要是为客户提供动态创建、调用对象请求的功 能。它将动态地决定调用那一个对象、那一个操作和操作的参数。在服务器端可 以通过动态框架接口( d y n a m i cs k e l e t o ni n t e r f a c e ，d s i ) 动态处理客户方的请求 1 2 o 动态框架接口在服务器端作用是动态地决定调用哪一个对象、哪一个操作和 操作的参数为何值。 客户端支持静态和动态两种工作方式，服务器端也支持静态和动态两种工作 方式，如图2 - 5 ，2 - 6 。客户端和服务器端所采用的调用方式不需要一一对应。 也就是说，两边所使用的调用方式没有关系。当客户端使用静态调用方式，服务 器端既可以使用静态调用方式也可以使用动态调用方式。同理，当客户端使用动 态调用方式，服务器端可以使用静态调用方式或动态调用方式。 。 北京邮电大学硕士学位论文 静态调用方式和动态调用方式各有各的特点。动态调用方式相比较静态调用 方式而言，它具有灵活的特点。它可以靠查询接口库，对不知道的对象进行操作。 因为动态调用接口要依靠接口库的辅助，而接口库的工作是建立在远程调用的基 础上的，所以动态调用方式的速度慢。静态工作方式速度快、使用容易，但它不 如动态调用方式灵活。 图2 - 5 桩调用和动态调用 图2 - 6 对象实现接受请求示意图 关于o r b 其他的内容这里不再赘述，下面将说一下c o r b a 能够实现“一次开 发，随处可用”优点的一个重要环节，i d l 接口的编程。 北京邮电大学硕士学位论文 2 2 2c o p , g a 编程 i d l ( 接口定义语言) 是c 0 r 8 a 体系中的一个重要概念，如果说o r b 使c 0 r b a 做到与平台无关，那么i d l 则使c o r b a 做到与语言无关。 正像其名字中显示的那样，i d l 仅仅定义接口，而不定义具体的实现，类似 于c 中的头文件和j a v a 中的接口，实际上它不能称为真正的编程语言。要用它 编写应用程序，需要将它映射它相应的程序设计语言上去，如映射到c 抖或j a v a 上去，映射后的代码叫c l i e n ts t u bc o d e ( 客户桩代码) 和s e r v e rs k e l e t o nc o d e ( 服务器骨架代码) ，映射后的代码