（物理电子学专业论文）电信综合网络管理系统的研究和软件开发.pdf

东南大学硕士学位论文 摘要 随着信息业务量爆炸性增长以及通信技术的飞速发展，通信网络的结构也日 益复杂，一个网络中可能同时存在p d f i 、s g h 、a t ! l i 、w d l d 、无线业务和i p 等多种 技术。传统网管系统己无法有效管理这样复杂的网络，只有多厂商、多技术综合 网管系统才能满足这种管理要求，是未来通信网络管理的发展方向，对其研究具 有极其重要的价值。 在指出传统电信网管系统所存在的不足的基础上，本文首先讨论了电信多技 术、多厂商综合网络管理的可行性方案。提出了一种基于协议翻译的网管解决方 案和一种基于通用对象请求代理体系结构( c o r b a ) 的网管解决方案，并详细 介绍了基于c o r b a 解决方案的结构及特点。 本文提出了一种新颖的针对多厂商、多技术网络的综合网管软件的设计模 型，并详细讨论了各模块的数据结构、实现功熊，以及用j a v a 实现该软件的具 体方法。特别是根据网管任务的实际需要，提出了故障屏蔽的概念及实现方法。 然后介绍了该系统的软件仿真试验，仿真结果证明该网管软件已达到设计 要求，较好的完成了设计功能。 最后本文还详细介绍了s d h 网络管理系统告警管理模块、配置管理模块及 性能管理模块的设计和开发。 关键词：多技术、多厂商综合网络管理系统，通用对象请求代理体系结构 ( c o r b a ) ，j a v a ，s d h 网络管理系统 查堕盔堂堡主兰垡笙奎 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ，m u l t i - t e c h n o l o g y , s u c ha sp d h ，s d ha n ds oo n ，m a yb eu s e di no n et e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k t r a d i t i o n a ln e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mc o u l d n tm a n a g es u c hc o m p l e xn e t w o r k e f f i c i e n t l y s oa l li n t e g r a t e dn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mf o rs u c hm u l t i v e n d o ra n d m u l t i t e c h n o l o g yn e t w o r ki sr e q u i r e da n di t i si m p o r t a n tt os t u d ya n dd e v e l o pt h e i n t e g r a t e dn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ， o nt h eb a s i so f a n a l y z i n g t h es e r i o u sl i m i t a t i o n so ft r a d i t i o n a l t 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 t s o l u t i o n s ，t h e f e a s i b l em e t h o d so f i m p l e m e n t i n g a l l i n t e g r a t e d n e t w o r k m a n a g e m e n t f o rt h em u l t i - v e n d o ra n d m u l t i t e c h n o l o g yn e t w o r ka r ef i r s t l yd i s c u s s e di nt h i sp a p e r at r a n s l a t i n gp r o t o c o l b a s e dn e t w o r k m a n a g e m e n t s o l u t i o na n dac o m m u no b j e c t r e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e ( c o r b a ) b a s e dn e t w o r km a n a g e m e n t s o l u t i o na r e p r o p o s e d t h e c h a r a e t e r i s t i c sa n da r c h i t e c t u r eo f 伽ec o r b ab a s e ds o l u t i o na r ei n t r o d u c e di nd e t a i l an o v e ld e s i g no ft h ei n t e g r a t e dn e t w o r km a n a g e m e n ts o f t w a r em o d u l e sf o rt h e m u l t i - v e n d o ra n dm u l t i t e c h n o l o g yn e t w o r ki sb r o u g h tf o r w a r d t h ed a t es t r u c t u r e s a n dt h ed e v e l o p m e n to ft h es o f t w a r ew i t hj a v aa l ed i s c u s s e di nd e t a i l a c c o r d i n gt o t h ed e m a n d so f t h et 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 td u t y , t h ec o n c e p t i o na n d t h e i m p l e m e n t a t i o no ff a u l ts h i e l da r ep r e s e n t e d as o f t w a r es i m u l a t i o ns y s t e mi s c o n s t r u c t e da n d s a t i s f y i n gr e s u l t sa l ea c h i e v e dd u r i n gt h et e s t i n g a t l a s t ，t h ed e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o fas o f t w a r ef o rs d hn e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m w h i c hi n c l u d e sf a u l t m a n a g e m e n t m o d u l e ，c o n f i g u r a t i o n m a n a g e m e n t m o d u l ea n dp e r f o r m a n c em a n a g e m e n tm o d u l ea r es t u d i e d k e yw o r d s ：t h em u l t i v e n d o ra n dm u l t i - t e c h n o l o g yi n t e g r a t e dn e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e m ，c o m m o no b j e c tr e q u e s t b r o k e ra r c h i t e c t u r e ( c o r b a ) ，j a v a ，s d hn e t w o r k m a r l a g e m e n ts y s t e m i i 东南大学硕士学位论文 东南大学学位论文独创性声明及使用授权的说明 一、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。 签名：盎蝗日期：盘型i ：j ! 二、关于学位论文使用授权的说明 东南火学、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r 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：j 逵燃导师签名：茗孵日期：业 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 通信技术的不断进步和电信业务的不断发展致使电信网中使用的技术种类 不断增加，电信网的结构也曰益复杂。不同厂商、不同技术的电信设备运行着其 相应的网管系统，这些网管系统往往相互独立，难以实现对电信设备统一的集中 监控和维护管理1 6 j ，便全网运行效率低下。为了适应现代通信技术的飞速发展， 使结构复杂的电信网商效运行，就必须建立针对多厂商、多技术网络的综合网管 系统【7 1 ，提高全网的维护管理效率，降低管理成本。本章主要介绍了网络管理系 统的结构、功能及特点，并在提出传统单一网络管理系统不足基础上，指出建立 多技术、多厂商综合网络管理系统的必要性和优点。接着介绍了国际上对综合网 络管理研究的现状，以及我国在该领域研究的进展情况。 1 1 通信网络管理系统 随着电信网业务种类、数量和要求的急剧增加，网络正变得越来越庞大和复 杂。传统的管理方式主要靠电信设备本身有限的管理能力，显然这种方式已不能 适应网络发展的需要。而且事实表明，网络的运行、管理和维护成本已经大大超 过信息网本身软硬件的投资。降低运行成本的根本出路是使管理和维护实现标准 化、简单化和自动化。因此一种独立于电信网而专职进行网络管理的电信管理网 ( t e l e c o m m u n i c a t i o nm a n a g e m e n t n e t w o r k , t m n ) 成为必须。t m n 的基本概念是 利用一个具备一系列标准接口的统一体系结构来提供大量的各种管理功能。这样 既降低了网络管理和维护成本，又促进了网络与业务的发展和演变【i 】。 t m n 是以0si 的公共管理信息协议( c o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n p r o t o c o l ，c m i p ) 为基础，针对电信网的管理模型，为实现异构网络的管理提供 了一个很好的解决方法，但同时由于它广泛采用的0si 的c m i p 协议的复杂 性，也就导致了t m n 存在着实现技术复杂及开发周期长等问题。而在i n t e r a c t 的管理方面，采用的是简单网络管理协议( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n t p r o t o c o l ，s n m p ) ，它最大的特点是简单，容易实现且成本低，所以现在已经得 到了广泛的应用，成为事实上的工业标准，但它还是在安全性和主动管理方面存 东南大学硕士学位论文 在着一些缺陷。【2 】 1 1 1 典型网络管理分级及网络管理平台【1 】 一个典型的网络管理等级有5 层，从上至下为商务管理层、服务管理层、 网络管理层、网元管理层和网元层 3 。网络管理层次图如图1 1 所示。 l 商务管理层 l 服务管理层 l 网络管理层 网元管理层 图1 1 网络管理层次图 商务管理层是最高的逻辑功能层，负责总的企业运营事项。该层主要涉及 经济方面，包括商务战略管理和规划。 服务管理层主要关切和负责服务的合同事项，诸如服务定购处理、申告处 理和开票等。 网络管理层负责对所辖网络进行集中式或分布式控制管理。网络层对网络 有全面的了解，主要负责实际网络的技术性能，控制可用网络容量和能力，以提 供合适的接入性和服务质量。该层的目标是为服务管理层提供与技术无关的概 貌。 网元管理层直接参与管理一组网元，所有协调功能( 包括物理上处于网元 内的协调功能) 在逻辑上都处于网元管理层。主要目标是减少直接流进网络管理 东南大学硕士学位论文 系统的信息流，防止其过载，同时也尽量减少网络响应时间。 网元本身一般也具有一些管理功能。当网元具有很强的管理功能。此时， 网络对各种发生事件反应十分迅速。 网络管理平台是指作为支撑的硬件和软件集合体，它能通过一系列软件包 来支持t m n 所要求的各种功能。一般网络管理平台采用开放系统标准，即允许 不同的管理应用功能在管理平台上实现，并能为各种软件包提供一开放的平台。 1 1 2 t m n 的功能4 j t m n 网络管理的内容： 实时监视网络的运行状态及网络中流通的业务性能； 收集和分析网络性能数据，对这些数据加工处理并显示； 当发现网络设备故障时进行处理，包括发出告警信号、启用备用设备和将 业务转移到其他路由等； 控制网络的不正常情况，对网络的拥塞进行调度处理；参与网络的规划工 作等： 现代网络管理中还包括配置管理、计费管理和安全管理的功能。 t m n 具有性能管理、故障管理、配置管理、计费管理、安全管理五大功能。 性能管理主要提供通信设备状况、网络和网元的效能的报告和评估。主要 作用是收集各种统计数据用于监视和校正网络、网元和设备的状况和效能，并帮 助进行规划和分析。 故障管理指能够对不正常的电信网运行状况或环境统计进行检测、隔离和 校正的一系列功能。 故障管理主要包括告警监视、故障定位、故障校正和测试功能。 t m n 能几乎实时的监视网元的失效故障，并能够确定故障的性质和严重程 度。 当初步失效故障信息不足以完成故障定位时，可以应用附加的故障定位程 序，即使用内部或外部的测试系统来完成故障定位功能，并受t m n 控制。 故障校正是指t m n 可以要求网元开始或结束热备用系统的倒换。 测试功能有两种方法，一种是由t m n 指挥给定网元完成电路或设备特性的 东南大学硕士学位论文 分析，处理完全在网元内进行，结果自动报给t m n ，另一种由t m n 完成测试 分析，此时t m n 仅要求网元提供电路或设备的接入，与网元之间没有其他信息 交换。 配置管理涉及网络的实际物理安排，主要实施对网元的控制、识别和数据 交换。为传输网增加和去掉网元和通道或电路。 计费管理能够度量网络服务的使用及其费用，主要是收集帐目记录和设立 使用服务的计费参数。 t m n 应该为网络的安全提供周密的安排，一切未经授权的人都不得接入网 络的系统。 1 2 多厂商、多技术网络管理必要性 目前，我国的电信网运行着众多不同厂商的电信设备及其相应的网管系统。 这些网管系统都是针对本厂某类型设备的，增加一个厂商设备，就必须增加一套 基于工作站的网络管理系统，不仅硬件设备重复投资，而且网管操作在地理上局 限于特定管理工作站，使用不便。而且对于电信网络管理人员而言，熟练掌握一 种设备及其网管系统特性已属不易，要掌握多种设备性能，进行多种网络的合理 组织和管理更是非常困难。单靠管理人员个人已无法胜任对庞大电信网络的管 理，必须依靠技术先进、功能强大的综合网络管理系统的支持。在这些孤立的多 厂商网管环境中，因技术规范不统一，许多功能不能连网应用，无法发挥最大效 率。更为严重的是，无法实现对电信设备统一的集中监控和维护管理，更难实现 全网统一的资源管理和调度【6 j ，使电信全网管理效率难以提高。 随着电信事业的迅猛发展，这种相互独立的“孤岛式”网络管理系统已越来 越不能满足需要，迫切需要开发可以对各厂商设备进行统一管理和监控，对全网 资源进行统一调度和管理的多厂商综合网管系统。并且多厂商综合网络管理系统 的开发可以减少硬件投资，提高维护管理效率，降低管理成本，因此是电信网络 管理的发展方向。 这种现代化电信网络管理系统有以下几个明显的优势： 8 1 ( 1 ) 能, j 3 a 强全网的协调和管理。当某一种专业系统出现故障后，其它相关 系统也会发出告警，在综合网管平台上，利用专家系统能在最短的时间内作出判 4 东南大学硕士学位论文 断，不必从每个系统中找原因。在特大型电信网络管理中，若两个交换局之间的 传输光缆中断，两局的交换系统和传输系统都会发出电路中断的告警。过去需要 人工逐级处理分析，才能找出故障的主要原因，有了综合网管系统，就能立即判 断出故障原因，其它关联告警根本不用处理。 ( 2 ) 为网络修复赢得时间。上述例子中，综合网管系统判明光缆中断的原 因后，便可通知光缆维护部门去修复，同时，在综合网管系统中，可以利用现有 的网络资源，发送指令，改变甲、乙两个交换局之间的呼叫传送路由( 见图1 2 ) 。 图1 2 综合网管系统重组示意图 当a 局到b 局的传送路由中断后，甲用户到乙用户的原有通信路由可以经c 局 转接。当a 、b 局之间的光缆修复后，再恢复a 、b 局之间的正常通信。 ( 3 ) 有利于人才的充分利用。随着网络的发展和技术的提高，许多电信企 业的领导都觉得人才紧缺是个大问题，但实际上有许多高级人才却在基层做一些 具体的维护操作，人才没有得到充分利用。在综合网络管理系统中，可把有经验 的高级人才安排在综合网管工作，负责处理网络重大问题，一般人员可以在专业 网管中工作。由于一般的机房设备己全部接入综合网管( 包括电源、空调、机房 环境和火警等) ，可实现机房无人值守，以节省人员支出费用，降低运行成本。 ( 4 ) 为网络规划提供技术依据。在综合网管中，实现2 4 小时不间断数据统 计和分析，及时取得网络运行状态第一手资料，这是其它单一专业系统无法得到 的。它们可为企业进行网络规划提供依据，网络规划部门应充分利用这些信息， 以指导网络的建设和发展，提高投资回报率。 ( 5 ) 降低运营成本，提高企业效益。在综合网络管理系统中，由于管理上 的综合和集中，可为提高企业效益带来较多好处。由于机房实现了无入值守，建 东南大学硕士学位论文 造机房时，辅助设备大为压缩，只需一个封闭式安装机器的环境即可。员工休息、 员工食堂等辅助设施一概不建，建设成本大幅下降，人员分流减员，实现零增长 或负增长，企业减轻包袱，竞争能力增强。 ( 6 ) 精简管理机构，提高工作效率。现有的电信企业管理部门以行政管理 为主，机构庞大复杂，部门分工重叠，工作效率低下。实现电信网络综合管理后， 电信企业的管理就能转向以网络管理为主，依靠先进的综合网络管理系统，对网 络实现科学的管理，从网络的运营中取得经济利润和社会效益。 1 3 通信网络管理系统国内外现状 现在全世界都认识到综合网络管理的重要性，如欧洲研制了ip 和wdm 的 综合网管系统【9 l ，韩国研制了atm 和a dsl 的综合网络管理系统【1 0 1 。朗讯、 诺基亚、富士通等电信设备厂商都在研究将通用对象请求代理体系结构 ( c o m m o n o b j e c tr e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e ，c o r b a ) 技术应用于网络管理， 以便于实现综合网络管理。如朗讯最新的cd m a 20 00 的网络管理系统就是 基于c o r b a 技术】。 在我国，中国电信已经分别召开了wdm 和sdh 多厂商网管接口工作会 议，各厂商都表示支持开放接口，并采取了积极配合的态度。迄今为止，各主要 的设备厂商都已开放了其网管系统自身的北向接口。各厂商的通信协议和信息模 型都有很大的差异，朗讯的传输网管系统itm n m 向上提供基于消息格式的 g2 接口；阿尔卡特13 54r m 向上提供基于文件传输的is n 接口，13 5 3sh 向上提供基于消息格式的ioo 接口；西门子提供了基于c o r b a 的t n ms c v 6 0 接口；eci 提供了基于ftp + sql + c o r b a 的en m v8 0 接口：富士通提供了基于tl1 的接口；ne c 是q i 1n 接口；国内的 厂商如烽火、大唐等则提供了基于q3 的接口。经过开发商和厂商艰巨的努力， 这些接口都已通过测试和开发，并在中国电信w d m 干线网、广东省w d m 网和 上海本地网顺利对接并运行稳定，取得了成功。 1 2 1 虽然这些网管系统仍主要针对本厂商设备，但由于厂商接口的开放和 c o r b a 技术的应用，为最终实现多厂商综合网络管理打下了良好基础。 东南大学硕士学位论文 1 4 论文意义、创新点及研究内容安排 本文根据电信网络管理存在的问题及实际需要，分析了多厂商综合网络管理 实现方式的可行性，并根据目前唯一可行的接口转换方式提出基于c o r b a 的电 信多厂商、多技术综合网络管理解决方案。 根据该解决方案和综合网络管理系统中故障管理和监控模块的特点和要求， 设计和实现综合网络管理系统的故障管理和监控软件包。 本论文的创新工作是根据综合网络管理系统中故障管理和监控模块的特点 和要求，建立故障管理和监控模块实现模型。根据实现模型，编写应用软件，设 计故障管理和监控软件包，并进行仿真模拟实验。设计、开发s d h 网络管理系 统告警管理模块、配置管理模块及性能管理模块的结构和功能。并比较了单一设 备的网络管理系统和多技术、多厂商综合网络管理系统的特点。 具体的研究内容有： 1 第一章介绍通信网络管理系统的结构和功能，在提出传统单一网络管 理系统不足基础上，指出建立多技术、多厂商综合网络管理系统的必 要性。 2 第二章分析多厂商、多技术综合网络管理实现方式的可行性，并对基 于协议翻译、基于c o r b a 两种方式进行分析和比较的基础上，提出基 于c o r b a 的电信综合网络管理解决方案。 3 第三章根据综合网络管理系统中故障管理和监控模块的特点和要求， 建立故障管理和监控模块实现模型。根据实现模型，编写应用软件， 设计故障管理和监控软件包，并进行仿真模拟实验，最后介绍了仿真 结果。 4 第四章设计、开发s d h 网络管理系统告警管理模块、配置管理模块及 性能管理模块的结构和功能。并对单一设备的网络管理系统和多技术、 多厂商综合网络管理系统进行了比较。 东南大学硕士学位论文 第二章综合网络管理实现方法 本章首先分析了三种多技术、多厂商综合网络管理实现方式的可行性，在对 基于协议翻译、基于c o r b a 两种方式进行分析和比较的基础上，提出基于 c o r b a 的电信多技术、多厂商综合网络管理解决方案。并详细介绍了c o r b a 技术的体系结构和原理，以及基于c o r b a 的综合网络管理系统设计结构。最后 对c o r b a 与传统的网络管理协议进行了比较。 2 1 综合网络管理实现方式的可行性分析 多厂商设备综合网络管理主要有屏幕集成、接1 3 转换和标准接口三种实现 方式。下文首先介绍了其各自的结构和原理，接着根据三者不同的结构和特点对 其可行性进行了科学的分析，并提出了基于协议翻译和基于c o r b a 两种具体的 解决方案。 2 1 1 屏幕集成方式 屏幕集成方式是指将不同厂家的网络管理系统通过专用的显示接1 3 集成到 统一屏幕进行管理1 3 1 ，屏幕信息将按不同厂家的专用信息模式显示或各厂商信 息以不同窗口形式存在于同一屏幕上。屏幕集成方式网络管理系统结构图如图 2 1 所示。 图2 1屏幕集成方式网络管理系统结构图 东南大学硕士学位论文 各厂商网元管理系统或子网管理系统( e m s s n m s ) 的网管信息通过显 示系统的显示接口集成显示在同屏幕上。 这种管理方式最容易实现，但互操作性及信息的传递最为有限。般只能 实现告警信息的统一显示，显然不能满足电信网络管理实时性、高效性及对全网 资源统一管理的要求。 2 1 2 接口转换方式 接口转换方式是指网络管理系统使用独立于各厂商的专用信息模型。并采用 专用的接口模块将厂商各自的信息模型转换为统一的网络管理系统的专用信息 模型。接口转换方式网络管理系统结构图如图2 2 所示。 网络管理系统 接口模块 l 接e l 模块 i接口模块 厂商网管系统 【e m s s n m s ) 厂商网管系统 ( e m s s n m s ) 厂商网管系统 ( e m s s n m s ) 嘲元卜l 弼元ii 网元卜，l 网元1 弼元l “i 网元 图2 2 接口转换方式网络管理系统结构图 网络管理系统针对不同厂商的网管系统有不同的按口，各厂商网元管理系统 或子网管理系统( e m s s n m s ) 的网管信息通过这些接口模块转换为网管系统 统一的信息模型。 这样能够实现多厂商设备的集中管理和维护，并能对全网资源进行统一管理 和调度，但必须开发针对不同厂家的专用转换接口模块。 2 1 3 标准接口方式 标准接口方式是指各厂商执行统一的接口标准并支持统一的信息模型。再 将各厂商标准接口集成到支持该接口和模型的网络管理系统上。标准接口方式网 络管理系统结构图如图2 3 所示。 东南大学硕士学位论文 标准接口 厂商网管系统 ( e m s s n m s ) 网络管理系统 标准接口 厂商网管系统 ( e m s s n m s ) 标准接口 厂商网管系统 ( e m s s n m s ) 网元ii 网元ii 网元ll 网元il 网元卜l 网元 图2 3标准接口方式网络管理系统结构图 各厂商网元管理系统或子网管理系统( e m s s n m s ) 的网管信息通过其系 统内部的标准接口直接输出给网络管理系统。 这是最理想的实现方式，可以完全解决多厂商综合网络管理的问题，但在实 际应用中却遇到很大困难。因为虽然国际电信联盟( i t u ) 等国际标准组织制定 了各种各样的网管标准，而在电信网管实际应用中只有i t u 制定的电信管理网 ( t m n ) 的公共管理信息协议( c m i p ) 比较常用。但是c m i p 是一个全面而复 杂的协议，它的核心是q3 接口。要完全实现c m i p 不仅数据传输量大，对硬 件系统要求很高，而且q3 接口的参数和属性非常多，软件实现复杂，对编程人 员要求也很高，所以完全支持c m i p 的设备是很少的【l “。绝大部分厂家只是部 分实现c m l p ，其余部分采用自定义协议，因此各个厂商q3 接口之间的互通很 困难，不可能实现综合网络管理。并且c m i p 主要是针对网络管理系统下层的网 元管理层和网络管理层，而对于上层的业务管理层和事务管理层i t u 只给出了 一些实现建议，还没有统一的标准。 2 1 4 可行性分析结论 从以上的介绍可以看出，由于各厂商没有统一的电信网络管理标准，同时又 要满足电信网络管理实时、高效的要求，采用接口转换方式是目前解决多厂商设 备综合网络管理的合理选择。 接口转换方式主要有基于协议翻译的解决方案和基于通用对象请求代理体 系结构( c o r b a ) 的解决方案两种形式。 ( 1 ) 基于协议翻译的解决方案 东南大学硕士学位论文 基于协议翻译的系统主要由多个协议翻译模块和综合控制模块组成。各协议 翻译模块将各厂商使用的各种形式的协议翻译成综合网络管理系统所使用的专 用协议。综合控制模块负责与网管人员的信息交互，并处理协议翻译模块提供的 信息。综合控制模块和协议翻译模块通过两两对应的通信接口通信，且使用专用 通信协议。由于网络管理系统实时性要求高，处理数据量大，一般该系统采用c + + 开发。 ( 2 ) 基于c o r b a 的解决方案 c o r b a 是对象管理组织0 m g ( o b j e c tm m m g e m e n tg r o u p ) 制定的分布对象标 准。c o r b a 标准充分应用了现今各种技术发展的最新成果，支持服务对象的位置 透明性、实现透明性、执行状态透明性和通信机制透明性。只要使用接口描述语 言i d l ( i n t e r f a c ed e s i g nl a n g u a g e ) 对服务对象提供的服务及接口进行描述， 客户应用和服务对象之间就可以透明的交互使用。“”它使用面向对象的方法，创 建一些可以提供某项服务的软件构件，这些构件可以在分布式系统的多个应用之 间重复使用和共享，协同工作。每个软件构件，又称为对象，掩盖了所提供服务 的具体实现细节，只是描述了提供服务的接口，从而大大降低了应用软件的复杂 性。3 ( 3 ) 两种解决方案比较 基于协议翻译的系统使用的专用协议是自行制定的，要制定出一个实用、科 学的专用协议耗时、费力，而且该协议不具备通用性。并且该方法的异构性较差， 不能适应多种操作平台和多协议环境。该方法的健壮性和代码重用率也很低，一 旦网络结构发生改变或专用协议发生改变，将必须重写大部分程序。 c o r b a 技术近年来在电信网络管理中得到了普遍的应用，大量的实践证明 这种应用有以下优越性： 1 4 1 ( 1 ) 在现代电信网络中，设备管理系统通常都是基于计算机网络的，系统 中的软、硬件具有明显的分布式和异质性，而c o r b a 技术则会充分适应这种情 况。c o r b a 屏蔽了底层通信的细节，使开发人员可以着重于应用层软件的设计。 ( 2 ) 通过用c o r b a 对软件精心的设计，可以使软件有较好的容错性和负 载平衡能力。 ( 3 ) 所开发的软件有很好的移植性，主要是因为c o r b a 对系统主体中所 东南大学硕士学位论文 有的软、硬件平台都能提供良好的支持，因此使用c o r b a 开发电信网络管理系 统可以大大提高工作的效率。 对已实现的非c o r b a 网络管理系统，只要对系统进行对象抽象建模、内外 层描述和封装，即可应用于c o r b a 系统，大大提高了代码的重用率。因此 c o r b a 技术应用于电信网络管理为多技术多厂商综合网络管理提供了科学、高 效的实现手段。本文所设计的综合网络管理系统就是基于c o r b a 技术。 2 2 c o r b a 技术概述 2 2 1 c o r b a 产生及发展1 7 m 4 1 传统的软件设计基本上都是以单一、集中的环境为基础进行的。随着计算机 硬件技术的飞速发展，这种方式发生了巨大变化，设计人员迫切需要能够使软件 在不同的分布环境之间协同工作。远程调用是一种很好的尝试，它使过程调用不 再限于一个进程之内，甚至调用者与被调过程可以不在同台机器上运行。随着 软件工程领域提出面向对象的设计方法广泛应用于系统设计中，如果分布式环境 下的系统调用结构再使用面向过程的远程调用，将会与整个系统的结构产生矛 盾。因此。在90 年代初，0 m g 制订了面向对象的分布式系统结构c o r b a ，在吸 取了远程调用经验的基础上，为软件开发人员提供了一个面向对象、与系统和语 言无关及适合分布式环境的结构体系。 c o r b a 是o i v l g 组织提出的面向分布式对象的技术规范。o m g 是一个有90 0 多个机构成员的组织，它致力于使c o r b a 成为“无所不能“的中间件，针对 i n t e r n e t 上各种不同的对象请求代理( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ，o r b ) 它又提 出了i i o p ( i n t e r n e ti n t e r o r bp r o t o c 0 1 ) ，使得不同厂商的o r b 只要支持i l o p 就能相互通信。目前c o r b a i i o p 已成为i n t e r e n t 上实现对象互访的技术标准， 并得到了o r a c l e 、s u n 等大公司的支持。很多公司都有它们的o r bs e r v e r 产品 如i n p r i s e 的v i s i b r o k e r 、i b m 的c o m p o n e n t b r o k e r 、s u n 的j o e 、i n o a 的o r b i x 。 c o r b a 提出了基于不同平台、不同编程语言、不同网络协议的异质系统问互操 作的“软件总线”概念，它实现了各种不同资源的“即插即用”。只要各资源插 件满足该软总线规范的。 c o r b a 是新代分布式计算的主流技术，是分布式处理技术和面向对象技 东南大学硕士学位论文 术相结合的产物，已被纳入o m g 国际组织制订的技术规范之中，用于解决通信 网络中的异质性问题；在通信网络中，出于软、硬件环境和协议的不同，会使通 信实体间的信息交换和资源共享十分困难，而c o r b a 技术却能较好地解决这个 河题，因两e o r b a 已成为目前应用比较广泛的一种中阊技术。c o r b a 技术的 产生是有一定背景的，主要的因素有以下方面： ( 1 ) 面向对象技术是近年来软件工程科学的一个最重要的发展，该项技术 的日益成熟，大大提高了软件开发的效率，使软件的生产在各个方面都发生了深 刻的变化。 ( 2 ) 由于网络技术的臼新月异，客户机服务器的模式已被普遍的采用。 ( 3 ) 网管人员自己开发的应用系统由于有环境异质性的问题，导致了移植 的困难，因而迫切地需要有一个通用的平台。 基于以上原因，国际上一些主要的软件开发商于19 89 年成立了o m g 组 织，并在面向对象技术和网络技术的基础上制定了相应的c o r b a 规范。近些年 来，c o r b a 规范不断地得到完善，其相应的产品也在不断的成熟，因而在软件 系统的开发中也就得到了广泛的应用。 网络化时代的大多数软件( 尤其是电信软件) 呈分布式结构，因此分布式对 象技术成了近来研究和应用的热点，产生了c o r b a 、d c o m 、o p e n d o c 、r m i 等众多 分布式对象的体系结构。其中c o r b a 规范在跨平台、与语言无关、分布式等方面 有显著特点，受到了业界的广泛支持，现在已经有许多符合c o r b a 规范的软件产 品问世。 电信标准化组织i t u t 也看到了分布式对象技术在电信软件领域( 如分布 式智能网、第三代移动通信系统、基于ip 技术的电信增值业务、异种网络管理) 的应用前景，由其sg10 于今年初制定了i t u 自己的界面定义语言i t u o d l 。 i t u o d l 是对c o r b a 界面定义语言0 m g i d l 的扩充，考虑到电信软件中经常遇到的 处理多媒体数据、qos 描述等方面的要求，i t u o d l 不仅仅是一种界面描述语 言，还增加了计算功能。同时，0 m g 与广大电信厂商合作，制定了适应电信业务 的服务组件标准，许多电信厂商也已经把c o r b a 技术应用到软件开发中。今后， 电信软件领域的规范和分布式对象技术必将相互影响，共同发展。 东南大学硕士学位论文 2 2 2 c o r b a 的结构和原理【1 4 】【1 7 】 c o r b a 的核心为对象管理体系o m a ( o b j e c t m a n a g e m e n t a r c h i t e c t u r e ) ，该模 型从总体上抽象地描述了o m g 组织面向对象技术所包含的内容，其各部分的组 成关系如图2 4 所示。 图2 4o m a 接口模型图 该模型主要包括对象请求代理o r b 和四类对象接口： o r b 作为模型的核心，被看作是能在对象之间建立客户服务关系的一种 中间体。 o r b 按照c o r b a 2 0 规范的定义，可以提供一种能完成以下任务的机制： ( 1 ) 为每一个客户的请求发现对象实现： ( 2 ) 通知对象实现做好接收请求的工作； ( 3 ) 在客户和服务器之间传递数据。 上述功能只和对象接口有关，而和其他方面无关。 四类对象接口是： ( 1 ) 对象服务( o b j e c ts e r v i c e ) 接口，是为使用和实现对象所提供的基本 服务集合，独立于应用领域。在开发应用服务时，会用到这一接口。 ( 2 ) 公共设施( c o m m o nf a c i l i t i e s ) 接口，是向终端网管人员应用程序提 供的一组共享服务的接口，但这种接口提供的服务不是像对象服务那样提供基本 服务。 ( 3 ) 应用接口( a p p l i c a t i o n i n t e r f a c e ) ，是为特定应用而定义的非标准化的接 东南大学硕士学位论文 口。 ( 4 ) 应用域接口( d o m a i n i n t e r f a c e ) ，是为应用领域服务提供的接口，比如 电信、银行、医药服务等等。 c o r b a 的体系结构如图2 5 所示。 图2 5c o r b a 体系结构图 c o r b a 可提供静态调用和动态调用： ( 1 ) 在静态调用时，i d l 编译器编译描述对象接口的i d l 文件，生成i d l 存根和i d l 框架程序。i d l 存根把网管人员请求编码。发送到对象实现端，并 对收到的处理结果进行解释，把结果返回给网管人员。i d l 框架定位所请求对象 的实现方法并执行该方法，然后把执行结果发送回客户端【l 瓠。这样就可以完全 屏蔽对象实现的方法、语言、位置等细节，而统一为对i d l 存根和i d l 框架的 操作。采用静态调用方式效率较高，可满足系统的实时性要求。 ( 2 ) 动态调用时，不访问i d l 存根和i d l 框架，而在运行过程中访问接口 仓库，与对象实现端交互信息和数据。接口仓库是一个提供在运行过程中访问各 i d l 对象和接口定义的服务程序【”】。动态调用方式效率较低，在实时性要求较 高的系统中，一般不采用该方式。 c o r b a 结构主要由以下几部分组成： ( 1 ) 界面定义语言i d l 为了保证平台无关及语言无关等特性，c o r b a 体系结构采用专门语言描述对 象，这就是界面定义语言i d l 。i d l 仅仅是一种描述语言，只提供对接口( 对象) 的描述，不涉及接口内部如何实现。根据i d l 描述的接口完成具体的功能，不论 东南大学硕士学位论文 对象实现( o b j e c ti i i j p l e m e n t a t i o n ) 采用何种语言、运行于何种平台、分布于 系统的哪个位置，客户只要知道i d l 就可以与对象实现进行交互。 ( 2 ) 客户和对象实现 对象实现是对i d l 所描述的接口功能的具体实现，它可以用多种程序语言来 完成，包括常用的c 、c + + 、j a v a 等语言。客户是一个对对象实现进行调用 的程序实体。客户对远程对象的调用是透明的，它可以不关心对象运行的物理位 置及如何实现等问题。在理想的情况下，它应该象调用本地对象的方法那样方便。 c o r b a 体系结构对这种透明性提供了有力的支持。 ( 3 ) 静态调用接口i d l 桩( i d ls t u b s ) 和i d l 基干( i d ls k e l e t o n ) 由i d l 描述文件编译产生i d l 桩和i d l 基于，与对象请求代理( o r b ) 核一 起，从逻辑上连接对象实现和客户。客户程序通过连接桩代码，可以对远程对象 透明调用，客户可以通过连接基干代码调用对象实现。 ( 4 ) 动态调用接口( d i i ) 和动态基干接口( d s i ) d i i 允许客户直接使用o r b 提供的请求发送机制。不需要把i d l 编译成的i d l 桩连接到程序中，客户程序就可以通过d i i 动态地调用远程对象。d s i 是在对象 实现侧与d i i 等同的一种机制，它使o r b 能向那些在编译时刻并不知道的对象实 现动态地发送请求。在c o r b a 系统与其它系统( 如q3 ) 互通时，d i i 和d s i 起 着十分重要的作用，可以利用d i i 和d s i 开发c o r b a 与其它系统的网关。客户端 与对象实现端采用何种调用接口是相互独立、互不知晓的，c o r b a 并不限制这种 结构方式，即静态调用接口的客户调用动态调用接口的对象实现。 ( 5 ) 对象请求代理o r b o r b 提供客户请求与对象实现之间透明通信的机制，采用把客户与调用细节 分开的方式，简化分布式编程。它使客户的请求象本地过程调用一样，当客户调 用一个操作时，o r b 负责找到对象实现( 在必要时透明地激活该对象) ，将客户 的请求发送给它，并将返回值回送给调用客户。 ( 6 ) o r b 接口 o r b 是一种逻辑上的结构，它可以通过一个或多个进程的方式实现，也可以 通过一组库函数的方式实现。为了减少应用与实现细节的相关性，c o r b a 规范定 义了o r b 的抽象接口，这个接口提供了将对象引用与字符串相互转换等辅助函 东南大学硕士学位论文 数。 来。 ( 7 ) 对象适配器( 0 b j e c t aa d a p t e r ) 它的作用主要是帮助o r b 把请求发送到对象实现，将对象实现与o r b 关联起 2 2 3 c o r b a 特点 c o r b a 标准充分应用了现今各种技术发展的最新成果，它具有以下特点 1 4 j ： ( 1 ) 引入了代理( b r o k e r ) 的概念。增掘了客户机服务器之间的透明性： ( 2 ) 实现了客户机服务器的完全分离，使客户机只与代理打交道，而不 是直接和服务器发生联系： ( 3 ) 将分布式计算和面向对象的技术结合在一起，提高了软件的重用率， 使面向对象的技术为软件开发带来了好处； ( 4 ) 提供了软件总线的机制。 所谓软件总线，即是按照c o r b a 规范定义的一组接口，这组接口的规范独 立于任何实