（计算机科学与技术专业论文）朔黄铁路接入网网络管理子系统的设计与实现.pdf

北京交通大学硕士学位论文 中文摘要 中文摘要 摘要：随着通信技术迅猛发展，电信业务向综合化、数字化、智能化、宽带化和个 人化方向发展，人们对电信业务多样化的需求也不断提高，同时由于主干网上 s d h 、a t m 、无源光网络( p o n ) 及d w d m 技术的日益成熟和使用，为实现话音、 数据、图像“三线合一及一线入户”奠定了基础。如何充分利用现有的网络资源 增加业务类型，提高服务质量，已成为电信专家和运营商日益关注研究的课题，“最 后一公里 解决方案是大家最关心的焦点。因此，接入网成为网络应用和建设的热 点。 本文以朔黄铁路通信网综合维护管理系统为项目背景，完成了朔黄铁路接入 网网络管理子系统的设计与实现。 本文首先介绍了接入网国内外研究现状、研究背景及意义，接入网的发展、 接入网的定义与定界、接入网系统的结构、接入网在通讯网中的位置以及接入网 的一些接入技术。 本文然后对朔黄铁路通信网综合维护管理系统进行概述，并对综合维护管理 系统主要功能和体系结构进行介绍。 在此基础上，本文对朔黄铁路接入网网络管理子系统进行了设计，包括接入 网网络管理子系统整体框架设计、接入网网络管理子系统主要功能模块的设计、 接入网网络管理子系统数据库的设计。其中，接入网网络管理子系统功能模块设 计又分为接入网接口适配的设计、接入网资源管理的设计、接入网拓扑管理的设 计。 本文最后对朔黄铁路接入网网络管理子系统进行实现，主要包括接入网接口 适配的实现、接入网资源管理的实现和接入网拓扑管理的实现。 关键词：朔黄铁路通信网；接入网；接口适配；拓扑管理；资源管理 分类号：t p 3 9 3 0 7 北京交通大学硕士学位论文 a bs t r a c t a bs t r a c t a b s t r a c t ：、t ht h er a p i d d e v e l o p m e n to fc o m m u n i c a t i o n st e c h n o l o g y , t e l e c o m m u n i c a t i o ns e r v i c e sh a v e b e e n d e v e l o p i n g w i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c sa s i n t e g r a t i o n ，d i g i t a l i z a t i o n ，i n t e l l e c t u a l i z a t i o n ，b r o a d b a n d o r i e n t e da n dp e r s o n a l i z a t i o n t h ed e m a n do fd i v e r s i f i c a t i o nf o rt e l e c o m m u n i c a t i o n ss e r v i c e s i sa l s o r i s i n g c o n s i d e r i n gt h a t t h es d h ，a t m ，p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k( p o n )a n dd w d m t e c h n o l o g yi nt h eb a c k b o n eo ft h ei n t e r a c th a sb e c o m em o r es o p h i s t i c a t e d ，af o u n d a t i o n f o rt h er e a l i z a t i o no fi n t e g r a t i n gv o i c e ，d a t aa n di m a g e si n t o ”t h r e e l a n eo n ea n do n e l i n e h o m e ”m o d eh a sb e e np r o v i d e d h o wt om a k et h eb e s tu s eo fe x i s t i n gn e t w o r k r e s o u r c e st oi n c r e a s et h et y p eo fb u s i n e s sa n di m p r o v es e r v i c eq u a l i t yh a sb e c o m e i n c r e a s i n g l yas u b j e c tf o c u s e do nb yt e l e c o m m u n i c a t i o n se x p e r t sa n do p e r a t o r s ”l a s t m i l e ”s o l u t i o ni st h ef o c u so fe v e r y o n ec o n c e m e d t h e r e f o r e ，t h ea c c e s sn e t w o r kb e c o m e h o ti nt h ea p p l i c a t i o na n dc o n s t r u c t i o no fn e t w o r k t h i st h e s i si sb a s e do nt h e p r o j e c t n a m e dc o m p r e h e n s i v em a i n t e n a n c e m a n a g e m e n ts y s t e mf o rt h es h u o h u a n gr a i l w a yc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k t h ep u r p o s e o ft h i st h e s i si st od e s i g na n da c h i e v ean e t w o r km a n a g e m e n ts u b s y s t e mf o rt h e s h u o h u a n gr a i l w a ya c c e s sn e t w o r k f i r s t l y , t h i st h e s i sw i l li n t r o d u c et h er e s e a r c h e so nt h ea c c e s sn e t w o r ka th o m ea n d a b r o a d ，a n dt h eb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c et os t u d ys u c hs u b je c t s e c o n d l y , i tw i l li n t r o d u c et h ed e v e l o p m e n to fa c c e s sn e t w o r k ，t h ed e f i n i t i o na n d d e m a r k a t i o no fa c c e s sn e t w o r k ，t h es t r u c t u r eo fa c c e s sn e t w o r ks y s t e m s ，t h el o c a t i o no f a c c e s sn e t w o r ki nt h ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n dan u m b e ro fa c c e s st e c h n o l o g i e so f a c c e s sn e t w o r k t h i r d l y , i tw i l ls u m m a r i z et h ec o m p r e h e n s i v em a i n t e n a n c em a n a g e m e n ts y s t e m f o rt h es h u o h u a n gr a i l w a yc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ，a n di n t r o d u c et h em a i nf u n c t i o n s a n df r a m e w o r ko ft h ei n t e g r a t e dm a i n t e n a n c em a n a g e m e n ts y s t e m o nt h i sb a s i s ，a n e t w o r km a n a g e m e n ts u b s y s t e mf o rt h es h u o h u a n gr a i l w a ya c c e s sn e t w o r kw i l lb e d e s i g n e d ，w h i c hi n c l u d e st h eo v e r a l lf r a m e w o r kf o rn e t w o r km a n a g e m e n ts u b s y s t e m ， t h em a i nf u n c t i o n a lm o d u l eo fn e t w o r km a n a g e m e n ts u b s y s t e ma n dt h ed a t a b a s eo f n e t w o r km a n a g e m e n ts u b s y s t e m b e s i d e s ，t h em a i nf u n c t i o n a lm o d u l eo fn e t w o r k m a n a g e m e n ts u b s y s t e mc a nb ed i v i d e di n t ot h r e ep a r t st h a ta r et h ei n t e r f a c ea d a p t e r so f a c c e s sn e t w o r k ，t h er e s o u r c e sm a n a g e m e n to fa c c e s sn e t w o r ka n dt h et o p o l o g y v l l 北京交通大学硕士学位论文 m a n a g e m e n to fa c c e s sn e t w o r k f i n a l l y , t h et h e i s iw i l la c h i e v ean e t w o r km a n a g e m e n t s u b s y s t e mf o rt h es h u o h u a n gr a i l w a ya c c e s sn e t w o r k ，i n c l u d i n gt h ea c h i e v e m e n t so f t h ei n t e r f a c ea d a p t e r so fa c c e s sn e t w o r k ，t h er e s o u r c e sm a n a g e m e n to fa c c e s sn e t w o r k a n dt h et o p o l o g ym a n a g e m e n to fa c c e s sn e t w o r k k e y w o r d s ：s h u o h u a n gr a i l w a yc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ；a c c e s sn e t w o r k ； i n t e r f a c ea d a p t e r ；t o p o l o g ym a n a g e m e n t ；r e s o u r c em a n a g e m e n t c i 。a s s n o ：t p 3 9 3 0 7 l l 北京交通大学硕士学位论文独创性声明 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，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交通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。 学位论文作者签名：像f j f l 鸟签字日期：锄沧o f 年6 月f 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。 同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：v 着罱n l 事 签字日期：加c 1 年6 月i g 日 咚舶 iiiild， 训低 ： 矽 名 ： 签 期 师 日 导 字 签 致谢 本论文的工作是在我的导师刘峰教授的悉心指导下完成的，刘老师严谨 的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谓 两年 来刘老师对我的关心和指导。 杨芳南老师悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上 都给予了我很大的关心和帮助，她崇高的敬业精神和严谨的工作态度都深深 的感染了我，在此向杨老师表示衷心的谢意。 刘真老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示 衷心的感谢。 孙延涛、刘强老师对我的平时的科研工作进行了悉心的指导，在此向他 们表示我的感激之情。 在实验室工作及撰写论文期间，杨光、彭丽娟、逯晓鹏、张贝贝、尚云 云等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激 之情。 尤其要感谢我的父母，是他们生养了我，教会了我如何生活和做人，培 养了我坚强和独立的个性，十多年来一如既往地支持我接受正规教育，给了 我无微不至的关爱，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。 引言 1 引言 1 1研究背景和意义 1 0 0 多年以来，电信网技术已发生了翻天覆地的变化，无论是交换还是传输， 大约每隔1 0 , - - 2 0 年就会有新的技术和系统诞生。然而这种迅速更新和变化只发生 在电信网的核心，即长途网和中继网部分。而电信网的边缘部分，即从本地交换机 到用户之间的接入网一直是电信网领域中技术变化最慢、耗资最大、成本最敏感、 法规影响最大和运行环境最恶劣的老大难领域。 然而近年来，以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念 和体系结构，随着各国接入网市场的逐渐开放，电信管制政策的放松，竞争的日益 加剧和扩大，新业务需求的迅速出现，有线技术( 包括光纤技术) 和无线技术的发 展，接入网开始成为人们关注的焦点。在巨大的市场潜力驱动下，产生了各种各样 的接入网技术【l j 。 接入网的出现，使整个电信网络的结构更加合理，网络资源的利用更加充分。 同时随着高速数据、高质量视频业务等宽带业务的出现，传统的电信接入网也正向 着数字化、综合化、宽带化的方向转变，因此接入网的发展目标是建立一个综合业 务接入网，真正在接入层首先实现多网的融合。 现在，接入网被人们视为信息高速公路的最后一公里，是未来国家信息基础 设施( n i i ) 的发展重点。接入网的安全可靠性、业务承载能力直接影响到用户对 电信网的满意程度，影响运营者的企业形象。据统计，接入网的建设投资占据电信 网络投资的6 0 以上，其网元规模远远超出核心网的规模，接入网络的规划是运营 商实现网络增值和可持续性发展的重要保证【2 】。 目前，以因特网为代表的新技术革命和电信体制改革正在深刻地改变传统的 电信概念和体系架构。传统电话网将不可避免要过渡到以数据业务特别是i p 业务 为中心的下一代电信网。因此，如何兼顾技术进步、用户需求和网络发展、竞争的 需要，建设可运营、可管理的接入网成为运营商关注的焦点，是值得研究的课题。 本课题的直接来源是朔黄铁路通信网综合维护管理系统。朔黄铁路通信网综 合维护管理系统 科研项目是由朔黄铁路肃宁分公司和北京交通大学共同承担的 神华科技创新项目，其研究目标是为了最大限度地利用朔黄铁路的网络资源，提高 朔黄铁路通信网络的运行质量和效率，简化多厂商混合网络环境下的管理，降低网 络的运行成本，提高维护手段，为朔黄铁路通信网络的长期规划提供技术基础，适 北京交通大学硕士学位论文 应网络的长期发展需要。 1 2国内外研究现状 1 2 1国外研究现状 目前，世界各国电信公司普遍把发展接入网作为主要的经营策略之一，倾注了 很大的力量。设备制造商也积极适应这方面的需要，开发了各种各样的接入网设备 产品。 接入网概念的出现，使电信运营者能够综合考虑用户环路的设备配置问题，既 着眼于现在的需求又放眼于网络未来的发展。但由于发展的不平衡，服务水平都存 在巨大差异。在现阶段接入网发展建设过程中，普遍面临着两个方面的主要问题： 一个是在电信欠发达地区缺乏配套的用户线问题，另一个是电信发达地区用户环 路的数字化与宽带化问题。在发展中国家，城市和乡村普遍存在着因没有用户线而 造成的大量待装用户无法及时装机。 另外，s d h s o n e t 已大规模推广，a t m 也已经从实验室走向公用网，开始商 用。因此用户环路也需要相应宽带化以支持各种宽带业务。现在，电信运营公司已 经认识到用户环路宽带化刻不容缓，纷纷提出改造或重建用户网络的计划。 用户环路宽带化的方案有很多，如f t t b 、f t t c 、f t t h 、h f c 、h d s l 、a d s l 、 w l l 等等，并且有可能不断推出更新的接入技术。 对于新的各种接入技术，f t t b 、f t t c 、f t t z 将在近期内占有较大市场；国 外电信界普遍认为f t t h 是未来的发展方向：h f c 是目前较看好的提供c a t v 等 宽带业务的方法；h d s l 能够通过利用现有用户线的方式，提供基群速率业务方面 的技术，这种技术已经相对比较成熟；w l l 还限于提供基本电话业务，与有线技术 相比很具竞争力。但无论采用什么技术，运营公司最关心的是每线成本及商用的时 间。 无线用户环路( w l l ) 目前主要用于提供基本电信业务，所采用的主要技术是 以数字模拟蜂窝为基础的技术、数字微波技术和毫米波( 2 8 g h z ) 技术、一点多 址技术。 目前，无线用户环路在发展中国家应用较多，想以此加快提高和发展电信业 务。一些发达国家新的运营公司也用w l l 作为竞争手段，在日本，已把发展无线接 入技术作为今后通信发展的主要技术政策之一。日本n t t 公司将从1 9 9 8 年开始 在人口密度低的农村地区，采用光纤接入和固定无线接入方式或有线无线混合接 入等方式，使p h s w l l 固定无线接入技术商用，并把这种技术推向国外。一些国 2 引言 家在局部高密度用户区域也开始应用无线接入技术( p h s 等) 以扩大业务3 1 。 1 2 2 国内研究现状 经过多年的快速发展，我国已经建立起一个比较先进的规模巨大的电信网，而 接入网的发展却滞后于全网的其他地方。只有加快接入网的改造和建设，才能使全 网机构更合理。 目前，中国网络用户已超过2 0 0 0 万，计算机数量正以2 0 0 的速度飞速增长。随 着计算机性能价格比的提高、网络接入费用的进一步降低以及网络服务质量的快 速提高，中国将有越来越多的互联网用户。 目前，中国接入网市场主要以窄带接入为主：7 6 6 7 的用户是通过普通m o d e m 拨号接入i n t e r n e t 的。2 9 的用户使用i s d n 。只有约2 3 的用户采用宽带接入( 包 括x d s l 和h f c 接入方式) 。有近一半的互联网用户认为网络速度最不令人满意， 因而接入网状况有待进一步大幅改善，接入网络需要大规模的建设才能满足人们 日益增长的需求。电信网络服务提供商开发数据业务这个新的利润增长点，对网络 设备商来说中国是一个全新的市场。 中国接入网总体处于窄带阶段。由于互联网在国内还处于成长期，用户的需 求一般还停留在在线聊天、浏览网页、简单信息查询阶段，远程教育、远程理疗、 视频会议、v o d 、在线多媒体游戏等对带宽要求高的应用在中国还处于萌芽期；而 且由于c h i n a n e t 等骨干网络的扩容也使网络的整体性能得到了一定的改善，所以 部分用户觉得拨号上网目前还能基本上满足用户的低端要求。普通m o d e m 是绝大 多数用户接入i n t e r n e t 的方式，也是接入服务商的重点业务及重要收入来源。 中国宽带接入市场供需失衡。在宽带业务方面，包括中国电信、i s p s 等在内 接入服务商所能提供的接入类型有限，多集中在窄带业务方面，而宽带接入业务 在绝大多数地区还没有开展，所以很多地区用户的宽带接入需求得不到满足。进 而造成接入市场尤其是宽带接入市场供不应求。也就是说，开展宽带接入服务的 地区以及宽带接入服务商很少，这是造成宽带接入用户少的一个重要原因。 光纤接入已开始发展。在发达地区某些智能小区、商业小区及住宅小区已实 现了光纤入户( f t t h ) ，这也成为地产发展商大力推崇的卖点。北京、上海、深圳 依然是走在前列，但某些城市如西安也不甘落后，作为西部大开发的前沿阵地， 西安已建成了五个光纤入户的小区。这些小区大有跳过铜线接入的阶段，直接跨 入光纤宽带接入。 中国接入市场潜力巨大。急速膨胀的互联网用户数量保证了接入网市场的发 展潜力。普通用户及接入服务商需要设备供应商提供源源不断的技术、设备支持【4 】。 北京交通大学硕士学位论文 1 3主要研究内容 本论文的目标：设计与实现朔黄铁路接入网网络管理子系统。本论文从理论 和实践两个方面，对接入网进行研究和分析，并对接入网网络管理子系统进行设计 与实现。 本文首先对接入网的定义和定界、接入技术进行简单的介绍，之后简介接入网 网管系统的结构，并明确接入网在通讯网中的位置。在了解接入网相关概念的基础 上，本文对朔黄铁路通信网综合维护管理系统进行概述，并引出本文的研究内容。 最后，本文对朔黄铁路接入网网络管理子系统进行设计与实现，包括数据库的设计 和系统各功能模块的设计与实现。 1 4 论文组织结构 第一章引言，阐述了本论文的研究背景和意义，列出了论文的主要工作和组织 结构。 第二章对接入网相关概念、接入网网管系统结构、本文所涉及的相关技术等 进行简介。 第三章对朔黄铁路通信网综合网络维护管理系统进行概述，对系统功能进行 详细描述，并引出本文涉及的主要内容。 第四章为本文的主要内容，对朔黄铁路接入网网络管理子系统进行设计，包括 资源管理的设计、拓扑管理的设计、数据库的设计等。 第五章为本文的实现部分，介绍了接口告警的适配和接口配置的适配，展示了 拓扑管理、资源管理的实现过程。 第六章对论文工作进行总结，并对下一步的研究方向进行探讨。 4 接入网及相关技术综述 2 接入网及相关技术综述 2 1接入网及其相关概念简介 2 1 1 接入网的发展 接入网是近些年提出的新概念( 以前称之为“用户网”) ，在这个概念提出之 前，接入网就已经存在，其表现形式就是电信网中的本地交换端局与用户电话之间 的双绞铜线，主要是传输音频信号和低速数字信号。传统的“接入网”与交换网 和传输网一起构成了通信网的整体。 自国际电联标准部( i t u t ) 根据电信网的演变趋势，提出了接入网( a n ) 的 概念之后，接入网即从本地网中脱离出来，成为通信网一个重要组成部分。随着电 信网络的演变，接入网络在整个电信网中的地位越来越突出，整个通信网络从传统 的干线网本地网组成的体系演变为核心网接入网组成的网络体系。我国光纤接 入网历经五年大规模发展，在网络优化、综合业务开展、用户普遍接入等方面为电 信网络的发展注入了蓬勃生机，为运营商带来了可观的效益。9 7 年以来光纤接入网 的建设给电信运营商带来了好处；大部分c 3 的本地网按照大容量少局所的目标得 到网络优化；推动了光纤化建设，为接入网络宽带化奠定了基础：通过v 5 2 接口 的引进，引入了竞争，打破了国外设备的垄断，大大降低了建网设备的成本，加快 了光纤接入网的建设速度，提高了交换设备的实装率和接通率【5 】。 目前，接入技术有以下三类【6 j ： x d s l 技术：d s l ( d i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e 数字用户环路) 技术是基于普 通电话线的宽带接入技术，它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并 不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载，并且不需要拨号，一直在线，属 于专线上网方式。 光纤接入技术：光纤接入网是采用光纤传输技术，在本地交换机或远端模块 与用户之间完全以光纤作为传输媒体的接入网。目前常用的光纤传输的复用技术 有：时分复用( t d m )、波分复用( w d m )、频分复用( f d m )、码分复 用( c d m ) 等。 无线接入技术：无线接入技术是指接入网的某一部分或全部使用无线传输 媒质，向用户提供固定和移动接入服务的技术。作为有线接入网的有效补充，它有系 统容量大、话音质量与有线一样、覆盖范围广、系统规划简单、扩容方便、可加 密码或用码分多址( c d m a ) 增强保密性等特点，是当前发展最快的领域之一。 北京交通大学硕士学位论文 2 1 2 接入网的定界及其基本特点 接入网( a n )由业务节点接口和用户网络接口之间的一系列传送实体( 诸 如线路设施和传输设施) 组成，通过q 3 网络管理接口进行配置和管理。接入网的 主要功能是复用，交叉连接和传输，宽带化、数字化、智能化、业务综合化和i p 化 是接入网发展的主要技术趋向【_ 7 1 。 1 接口定界 接入网可由图2 - 1 所示的三个接口定界： 用户网络接口( u n i )：用户和网络之间的接口，用户侧经由u n i 与用户终 端设备( t e ) 或用户驻地网( c p n ) 相连。u n i 可以是z 接口、i s d n 接口、 a t m 接口、以太网接口或其它接口。 业务节点接口( s n i )：接入网和业务节点之间的接口，网络侧经由s n i 与 业务节点( s n ) 相连。s n i 扩充了传统的n n i ，可以覆盖多种不同类型的接入。 s n i 包括接入网与业务节点相连的标准化v 接口，以及高速以太网接口或其它开 放接口。接入网允许与多个业务节点相连，它既可以支持一种特定业务的单个业务 节点，又可以支持相同业务的多个业务节点。 管理接口：a n 管理方通过q 3 管理接口与电信管理网( t m n ) 相连，通常 a n 先经由q x 接口连至协调设备m d ，再经m d 由q 3 接口连接至t m n 。 图2 1 接入网定界 f i g u r e2 - 1a n d e f i n i t i o n 2 接入网的基本特点 接入网的基本特点如下 8 】： 透明传送：接入网是一个与业务和应用无关的传送网，它对用户的信令是 透明的，除了一些用户信令格式转换外，信令和业务处理的功能依然在业务节点 中。 接入技术的多元化：每一种技术均有其特点和相应的应用领域。选择何种 接入网技术不仅取决于该技术的成熟程度和经济成本，而且要根据不同用户特征， 并结合当地现有的通信基础设施。 6 接入网及相关技术综述 交换和接入技术独立：接入网一般不包含交换功能，独立于交换机，从而使 交换机技术和接入网的技术和业务独立演进。 独立于业务节点的网管系统：接入系统通过标准化的接口连接t m n ，t m n 实施对接入网的操作、维护和管理。 地理位置分散、建设成本高：通常每套接入设备所带用户数，在几十户到几 百户之间，接入技术种类的多元化增加了维护难度和维护成本。 工作环境恶劣：接入网设备往往安装在没有环境条件保障的机房外甚至户 外，其设备的工作环境温度的变化大。安装在户外的接入网设备还需要承受粉尘的 腐蚀、振动的破坏以及恶劣电磁环境的干扰，增加了有源设备供电的难度。 2 1 3 接入网网管系统的结构 接入网网管系统从功能角度上，分为接口适配层、应用层和表示层3 个功能 层，其基本结构如图2 - 2 所示【9 1 。 图2 1 2 接入网综合网管系统结构 f i g u r e2 - 2i 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 ma r c h i t e c t u r eo f a n ( 1 ) 接口适配层 该层的功能是将网管数据从下级网管系统采集到网管系统中。不论设备向上 提供的是标准接口还是非标准接口，接i ：1 适配层都能够对它们进行适配，并向网 管应用层提供一种统一的接口，保证网管数据能被及时、准确、完整地采集到网管 北京交通大学硕士学位论文 系统中。 ( 2 ) 应用层 该层的功能是对数据进行各种处理，完成网管系统的各种功能，如数据的整 理和组织、数据的计算、报表的处理等。该层是网管系统的核心层，几乎所有的 网管功能都需要在该层实现。 ( 3 ) 表示层 该层的功能是将网管数据以各种形式显示给用户，如各种图形图表和故障报 告等。该层也是用户和网管系统的接口。 2 1 4 接入网在通信网中的位置 接入网技术是电信市场化的产物，是满足用户环的市场需求而产生的新技术。 接入网( a n ) 是电信网的重要组成部分，位于电信网的最低层，是电信网向用户提 供业务服务的窗口。接入网( a n ) 在电信网中的地位是其它网不可替代的。首先， 它是电信网中最大的部分，它的建设费用占建网总费用的6 0 以上；其次，接入网直 接面对广大的用户和各种应用系统，它的服务质量直接影响网络的发展；第三，它 是完成语音、数据、图像等综合业务的最主要的部分。目前，在传输网和交换网构 成的核心网技术不断进步和完善的同时，广大客户对各种电信业务，特别是对多媒 体业务和数据业务的需求日益增加，因而采用集话音、数据、图像的传输于一体的 综合业务接入网技术已成为人们关注的热点【l o 】。 接入网( a n ) 在通信网中的位置如图2 _ 3 所示。 图2 - 3 接入网在通讯网中的位置 f i g u r e2 - 3t h el o c a t i o no f a ni nt h en e t w o r k 2 2本文涉及的相关技术简介 接入网及相关技术综述 1 x m l x m l ( e x t e n d i b l em a k e u pl a n g u a g e ) 是一种元标记语言，也是面向内容的自描 述语言，它以一种统一的信息描述标准去定义各种数据源中的数据，屏蔽它们的平 台、系统环境、内部数据结构等方面的异构性，把它们进行无缝连接，实现异构数 据源的信息集成与信息平台的查询和检索。 x m l 技术是w e b 服务的底层支持技术。作为h t m l 的扩展，它主要实现了数 据交换的标准格式。x m l 提供了一种表现结构数据的方法，无需任何附加信息， 在数据传送和表示方面提供了相当的灵活性。由于x m l 既包含数据又包含结构， 所以它避免了一些在系统间传输规格化数据时所遇到的典型数据传输问题，如非 规格化、记录类型识别等。从1 9 9 8 年2 月由w 3 c 正式发布x m l l 0 版本以来， 这一标准已得到了越来越多的厂家如i b m 、m i c r o s o f t 、s u n 等公司的支持，同时越 来越多的数据库软件如s q ls e r v e r 、o r a c l e 等开始支持数据库数据与x m l 文档的 直接转换。 目前在浏览器特别是i e 5 以上的版本已经实现了对x m l 文件处理的支持，内 嵌了x m l 解析器，提供了d o m ( d o c u m e n to b j e c tm o d e l ) 模型用于对x m l 数 据文件的操作，另外还提供了x m l h t t p 模型来实现客户端与服务器端的x m l 数 据的交换。 由以上分析可知，x m l 技术作为数据库的补充，用其文档实现数据存储是可 行的，对文档中数据的操作也是非常方便的，x m l 技术不仅可以用作离线数据分 发存储的实现技术，也可以使用x m l 文件作为断线环境的逻辑数据的存储地3 。 2 连接池技术 数据库连接是一种关键的有限的昂贵的资源，这一点在多用户的网页应用程 序中体现得尤为突出。对数据库连接的管理能显著影响到整个应用程序的伸缩性 和健壮性，影响到程序的性能指标。数据库连接池正是针对这个问题提出来的。 数据库连接池负责分配、管理和释放数据库连接，它允许应用程序重复使用一 个现有的数据库连接，而再不是重新建立一个；释放空闲时间超过最大空闲时间的 数据库连接来避免因为没有释放数据库连接而引起的数据库连接遗漏。这项技术 能明显提高对数据库操作的性能。 数据库连接池在初始化时将创建一定数量的数据库连接放到连接池中，这些 数据库连接的数量是由最小数据库连接数来设定的。无论这些数据库连接是否被 使用，连接池都将一直保证至少拥有这么多的连接数量。连接池的最大数据库连接 数量限定了这个连接池能占有的最大连接数，当应用程序向连接池请求的连接数 超过最大连接数量时，这些请求将被加入到等待队列中。数据库连接池的最小连接 数和最大连接数的设置要考虑到下列几个因素： 9 北京交通大学硕士学位论文 1 ) 最小连接数是连接池一直保持的数据库连接，所以如果应用程序对数据库 连接的使用量不大，将会有大量的数据库连接资源被浪费； 2 ) 最大连接数是连接池能申请的最大连接数，如果数据库连接请求超过此数， 后面的数据库连接请求将被加入到等待队列中，这会影响之后的数据库操作。 3 ) 如果最小连接数与最大连接数相差太大，那么最先的连接请求将会获利， 之后超过最小连接数量的连接请求等价于建立一个新的数据库连接。不过，这些大 于最小连接数的数据库连接在使用完不会马上被释放，它将被放到连接池中等待 重复使用或是空闲超时后被释放n 引。 3 j m s 机制 j m s ( j a v am e s s a g es e r v i c e ) 是访问企业消息系统的标准a p i ，它便于消息系统 中的j a v a 应用程序进行消息交换，并且通过提供标准的产生、发送、接收消息的接 口简化企业应用的开发。 j m s 是用于和面向消息的中间件相互通信的应用程序接口。它既支持点对点 ( p o i n t t o p o i n t ) 的域，又支持发布订阅( p u b l i s h s u b s c r i b e ) 类型的域，并且提 供对下列类型的支持：经认可的消息传递，事务型消息的传递，一致性消息和具有 持久性的订阅者支持n 3 1 。 4 s o c k e t 通信机制 j a v a 中套接字一般有两种类型：t c p 套接字和u d p 套接字。 t c p 和u d p 扮演相同角色，但做法不同。两者都接收传输协议数据包并将其 内容向前传送到表示层。 t c p 把消息分解成数据包( 数据报，d a t a g r a m s ) 并在接收端以正确的顺序把 它们重新装配起来。t c p 还处理对遗失数据包的重传请求。有了t c p ，位于上层 的层要担心的事情就少多了。 u d p 不提供装配和重传请求这些功能。它只是向前传送信息包。位于上层的 层必须确保消息是完整的并且是以正确的顺序装配的。 一般而言，u d p 强加给您的应用程序的性能开销更小，但只在应用程序不会 突然交换大量数据并且不必装配大量数据报以完成一条消息的时候。否则，t c p 才 是最简单或许也是最高效的选择n 钔。 5 r m i 远程调用机制 j a v ar m i ( r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n 远程方法调用) 是用j a v a 在j d k l 1 中实现的，它大大增强了j a v a 开发分布式应用的能力。j a v a 作为一种风靡一时的网 络开发语言，其巨大的威力就体现在它强大的开发分布式网络应用的能力上，而 r m i 就是开发百分之百纯j a v a 的网络分布式应用系统的核心解决方案之一。其实 它可以被看作是r p c 的j a v a 版本。但是传统r p c 并不能很好地应用于分布式对 1 0 接入网及相关技术综述 象系统。而j a v ar m i 则支持存储于不同地址空间的程序级对象之间彼此进行通信， 实现远程对象之间的无缝远程调用。 r m i 目前使用j a v a 远程消息交换协议j r m p ( j a v ar e m o t em e s s a g i n gp r o t o c 0 1 ) 进行通信。j r m p 是专为j a v a 的远程对象制定的协议。因此，j a v ar m i 具有j a v a 的 “w r i t eo n c e ，r u n a n y w h e r e ”的优点，是分布式应用系统的百分之百纯j a v a 解决方 案。用j a v ar m i 开发的应用系统可以部署在任何支持j r e ( j a v ar u ne n v i r o n m e n t j a v a ，运行环境) 的平台上。但由于j r m p 是专为j a v a 对象制定的，因此r m i 对于 用非j a v a 语言开发的应用系统的支持不足。不能与用非j a v a 语言书写的对象进行 通信【l5 1 。 2 3 小结 本章详细介绍了接入网的发展、接入网的定义和定界、接入网技术，并详细介 绍了接入网网管系统的结构，从功能角度上，分为接口适配层、应用层和表示层3 个功能层。同时也阐述了接入网在通讯网中的位置。然后对本文涉及的相关技术 进行了简介。在了解了接入网的相关知识和概念后，下一章将概述朔黄铁路通信网 综合维护管理系统总体设计方案。 北京交通大学硕士学位论文 3 朔黄铁路通信网综合维护管理系统总体框架 3 1综合维护管理系统概述 “朔黄铁路通信网综合维护管理系统”科研项目是由朔黄铁路肃宁分公司和 北京交通大学共同承担的神华科技创新项目，其研究目标是为了最大限度地利用 朔黄铁路的网络资源，提高朔黄铁路通信网络的运行质量和效率，简化多厂商混 合网络环境下的管理，降低网络的运行成本，提高维护手段，为朔黄铁路通信网 络的长期规划提供技术基础，适应网络的长期发展需要。 朔黄铁路通信网综合维护管理系统主要是对朔黄铁路通信网络的传输、程控 交换、专用调度电话、接入、动力环境、光缆在线监测系统资源进行集中管理。 朔黄铁路通信网综合维护管理系统以工作流和地理信息系统为基础，是一个可以 进行告警信息的实时采集、集中监控和基于规则的故障诊断、定位分析的、实现 铁路通信网故障的综合维护系统。 朔黄铁路通信网综合维护管理系统针对不同专业网资源的统一管理和故障定 位需求，对被管的网络资源进行抽象，以保证对被管资源的管理特性和相互关系 在描述上的一致性；保证网管系统数据组织方式的稳定性和扩展性；使得所建立 的资源模型能够支撑网管系统的上层应用功能。 朔黄铁路通信网综合维护管理系统为传输、程控交换、调度电话、接入、动 力环境、光缆在线监测等系统提供统一的网络管理平台。系统通过各专业网的网 络拓扑来显示资源的地理分布，并动态反映通信资源的使用状态及工程信息；同 时，通过被管系统的设备网管接口，得到告警信息，通过告警分析处理实现网络 故障定位；实现网络故障管理功能，包括：告警信息的收集、映射、存储、屏蔽、 过滤和显示。 3 2综合维护管理系统主要功能 朔黄铁路通信网综合维护管理系统包括拓扑管理、告警管理、资源管理、业 务管理、报表管理、安全管理、网管网管理、接1 2 1 适配等功能。功能结构如图3 一l 所示： 1 2 朔黄铁路通信网综合维护管理系统总体框架 i n m s 功能结构 拓 扑 管 理 故 障 管 理 资 源 管 理 业 务 管 理 传 输 网 资 源 管 理 交 换 网 资 源 管 理 接 入 网 资 源 管 理 数 字 调 度 资 源 管 理 光 缆 网 资 源 管 理 电 源 及 动 力 环 境 管 理 报 表 管 理 私 有 协 议 适 配 图3 - 1 综合维护管理功能结构图 f i g u r e3 - lf u n c t i o n a ls t r u c t u r eo fi n m s 3 3综合维护管理系统体系结构 3 3 1综合维护管理系统硬件结构 雏 n 宝 黾 协 议 适 配 n o 为 口 协 议 适 配 z 孓 _ 口 协 议 适 配 朔黄铁路通信网各专业网系统的设备网管系统都集中在肃宁网管机房。如图 3 - 2 所示，其中数字调度和动力环境系统的子网管系统通过c o m 口与被管网元连 接，其他各系统通过h u b 交换机连接在一起。 为了实施综合网管功能，必须通过接口网关设备( 接口适配器) 与子网管系 统相连，进行网管接口数据的采集与处理，统一接入综合维护系统，接入方式如 图3 - 2 所示。对于数字调度和动力环境系统，接口网关直接通过直连线和子网管 系统连接，对于其他系统，接口网关通过h u b 交换机和子网管系统连接。对于 a l c a t e l 传输系统，因为其网关接口不能提供告警信息，因此还需要增加告警检测 装置。 北京交通大学硕士学位论文 综e 系统 集中m 控系统 图3 - 2 物理结构 f 1 9 1 1 把3 - 2p h y s i e a is t r i l c m r e 3 3 2 综合维护管理系统软件结构 朔黄铁路通信网综合维护管理系统软件结构如图3 3 所示。 朔黄铁路通信网综合维护管理系统总体框架 图3 - 3 软件结构 f i g u r e3 - 3s o f o , v m e a r c h i t e c t u r e 综合维护管理系统主要功能模块简介： 集中监控终端