（计算机科学与技术专业论文）智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现.pdf

北京邮电大学硕士学位论文智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 摘要 移动智能网技术发展到今天，已经在移动通信网上得到了广泛 的应用。近几年来移动通信市场的竞争愈加激烈，用户也对移动通 信的服务和质量提出了越来越高的要求。为了提高市场竞争力，确 保移动智能网系统的正常运行，已成为运营商急迫的愿望和需求。 本文结合运营商的需求，提出了基于移动智能网的业务评价系 统解决方案，并详细介绍了业务评价系统的设计与开发实现。本系 统建立智能网业务关键质量指标模型，综合体现智能网业务质量。 总体上把握智能网的业务质量，同时能对各个网元的呼损进行监控。 相应指标能够根据智能网业务不同网元之间的特性，采用数据表格、 图形、告警、报告等形式输出相应数据，并提供给其他系统使用。 能够按照设备等为线索检索查询相应的质量指标，能够有效提升智 能网系统的综合评价能力，并节省网管中心的人工操作流程，提高 故障诊断效率和提高运行维护管理的效率。考虑人工维护中发现的 问题，利用其中人工输入数据和各个门户网站统计的对智能网业务 的使用情况进行综合评估。 第一章介绍了智能网网络管理系统中业务评价系统的相关背景 知识和基本概念，接下来本章结合实际情况介绍了业务评价系统的 特点与内容，并在本章最后介绍了网络管理系统评价的一般原则。 根据运营商对业务评价系统的需求，重点描述了系统开发背景，引 出业务评价系统的解决方案，并综合叙述了业务评价系统要实现的 功能和设计特点。 第二章说明了业务评价系统项目所用到的主要算法。第一节主 要讨论了根据业务评价系统需求所设计的质量评价算法。质量评价 算法作为本文重要的基础算法，根据获取到的数据指标计算出各网 元的得分，来表示个网元的运行状况。第二节介绍了本文采用的业 务评价系统所采用预测算法，本算法是一种基于线性拟合的趋势预 测方法，它首先要根据已有的数据来对设备某一指标的未来发展趋 势进行预测。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 第三章和第四章介绍了业务评价系统的具体设计和实现。业务 评价系统基于模块化的设计，采用m r b 消息中间件作为系统软件架 构。第三章展开系统总体设计，包括业务评价系统总体架构、通信 协议框架、子系统模块；第四章侧重于业务评价系统中部分核心功 能模块的设计和实现，其中主要介绍了数据分析模块、趋势分析模 块、故障分析模块以及日志分析代理的设计与实现。 第五章本文对业务评价系统的初期试用情况进行了介绍，提出 了业务评价系统的一种组网部署结构，对业务评价系统采用的可靠 性技术进行了说明，并就业务评价系统目前应用中的不足和局限性， 以及下一步发展前景进行了讨论。 关键词移动智能网业务评价网络管理预测算法 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 d e s i g na n d 姗l e m 匝n 1 ：a t i o no f s e r v i c ee v r a l i 】a 耵o ns y s t e mi n 八匝t w o r k n 【a n a g e n 匝n ts y s t e mo fi n t e l l i g e n tn e t w o r k a bs t r a c t w i t ht h ef e a t u r eo ff a s t ，e c o n o m i c a l ，e f f e c t i v ea n dc o n v e n i e n t s e r v i c el a u n c h i n g ，m o b i l ei n t e l l i g e n tn e t w o r kh a sb e e na p p l i e dw i d e l y i nm o b i l et e l e c o mn e t w o r k sn o w a d a y s r e c e n t l y , w i t h i n c r e a s i n g d e m a n d so ft e l e c o ms u b s c r i b e r s ，t h ec o m p e t i t i o na m o n gt e l e c o mc a r r i e r s i sb e c o m i n gf i e r c e ra n df i e r c e r t om a i n t a i ng o o dc u s t o m e rr e l a t i o n s h i p a n dh i g hr e v e n u ef l o w , t e l e c o mo p e r a t o r sa r el o o k i n gf o rq u i c ka n d f l e x i b l ew a y st oe n s u r es m o o t hr u n n i n go fm o b i l ei n t e l l i g e n tn e t w o r k s y s t e m sa n de x c a v a t ep o t e n t i a l so f c u r r e n tv a l u e - a d d e ds e r v i c e s c o n s i d e r i n gt ot h ed e m a n do fo p e r a t o r s ，t h i sp a p e rp r o p o s e sa s o l u t i o nn a m e ds e r v i c ea n a l y z i n gs y s t e mb a s e do nm o b i l ei n t e l l i g e n t n e t w o r k s e r v i c ea n a l y z i n gs y s t e mp r o v i d e sa u t o m a t i c a la s s i s t a n c ef o r m a i n t e n a n c ea n ds e r v i c es t a t i s t i c so fm o b i l ei n t e l l i g e n tn e t w o r ks y s t e m t h e p a p e rd i s c u s s e st h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fs e r v i c ea n a l y z i n g s y s t e mi nd e t a i l s f i r s t l y , t h ep a p e ri n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n da n db a s i cc o n c e p to f t h em o b i l ei n t e l l i g e n tn e t w o r ks e r v e ra n a l y z i n gs y s t e m a n di ta l s o e x p a t i a t e so nt h ec h a r a c t e ra n dc o n t e n to ft h es e r v e ra n a l y z i n gs y s t e m a tl a s tp a r to ft h ec h a p t e rg i v eo u tt h eg e n e r a lp r i n c i p l eo ft h en e t w o r k s y s t e m i n t e r m so fo p e r a t o r s n e e d s ，c h a p t e rt w of o c u s e so nt h e d e v e l o p m e n tb a c k g r o u n do fs e r v i c ea n a l y z i n gs y s t e ma n dt h e ng i v e sa g e n e r a ld e s c r i p t i o no f t h ef u n c t i o n sa n dd e s i g n i n gf e a t u r e s c h a p t e r2i n t r o d u c e dt h em a i na l g o r i t h mo ft h es e r v i c ea n a l y z i n g s y s t e m t h e f i r s tp a r tf o c u s e so nt h es y s t e mu s e db yt h eq u a l i t y a s s e s s m e n ta l g o r i t h m ，m a i n l yf r o mt h eg e n e r a lp r i n c i p l e so ft h eq u a l i t y o ft h ee v a l u a t i o n p r o c e s s ，e v a l u a t i o ni n d i c a t o r ss e t ，t h e e v a l u a t i o n a l g o r i t h m ，t h ee v a l u a t i o np r o c e s s ，a n de v a l u a t i o na l g o r i t h m ，a n ds e v e r a l o t h e ra s p e c t so ft h ep r o c e s sa r ei n t r o d u c e d t h es e c o n dp a r tp r e s e n t st h e 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 3 北京邮电大学硕十学位论文 智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 p a p e ru s e ds e r v i c ea n a l y z i n gs y s t e mu s e db yt h el i n e a rr e g r e s s i o n f o r e c a s ta l g o r i t h m , t h ea l g o r i t h mi sb a s e do nal i n e a r f i x i n gt r e n d f o r e c a s t i n gm e t h o d s ，i ti sf i r s tn e c e s s a r yt ot h eb a s i so ft h ed a t ao ft h e e q u i p m e n tt ot h ef u t u r ed e v e l o p m e n to f at a r g e tp r e d i c tt r e n d s c h a p t e r3a n d4e m p h a s i z et h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h e s e r v i c ea n a l y z i n gs y s t e m ，w h i c hc o n t a i n st h r e ef u n c t i o nm o d u l e sa s w e bu s e r a c c e s s s u b s y s t e m ，s e r v i c ep r o c e s ss u b s y s t e ma n dd a t a c o l l e c t i o n s u b s y s t e m t h e s o f t w a r e a r c h i t e c t u r e ，c o m m u n i c a t i o n a r c h i t e c t u r e ，d a t a b a s ea n dk e yf u n c t i o nd e s i g n sa r ed i s c r i b e d c h a p t e r3 f o c u s e so nt h eg e n e r a ld e s i g n ，i n c l u d i n gt h ed e s i g no fs y s t e ms t r u c t u r e ， c o m m u n i c a t i o nf r a m e w o r k ，s u b s y s t e mm o d u l ea n dd a t a b a s e ；w h i l e c h a p t e r4d e s c r i b e st h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fs o m ec o r e f u n c t i o n a lm o d u l e s t h el a s t c h a p t e ri n t r o d u c e st h ea p p l i c a t i o no fs e r v i c ea n a l y z i n g s y s t e m ap o s s i b l en e t w o r ks c h e m ei sp r o p o s e d t e c h n o l o g i e sa d o p t e dt o g u a r a n t e er e l i a b i l i t ya r ee x p l a i n e d f i n a l l y , t h ea u t h o rp o i n t so u tt h eb r i e f d i s a d v a n t a g e so fe x i t i n gs e r v i c ea n a l y z i n gs y s t e ms y s t e m ，a n dp r e s e n t s af e ww a y so f i m p r o v e m e n t k e yw o r d s m o b i l ei n t e l l i g e n t s y s t e m n e t w o r km a n a g e m e n t 4 n e t w o r k ss e r v i c ea n a l y z i n g f o r e c a s ta r i t h m e t i c 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 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：匀皇荔墓一 日期：二丞兰二玉乒 、 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一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位 本人签名： 导师签名： 适用本授权书。 日期：2 翌：! ：丝 日期：乙鲤星! 羔翌 北京邮电大学硕士学位论文智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 第一章论文背景 随着网络的迅猛发展，网络管理技术的相关研究【1 1 1 2 1 越来越得到人们的广泛 重视。目前，对业务运行状况的评价还没有得到很好的解决。该问题不解决，网 络管理的研究、开发、建设、运行等许多问题的解决都会受到不同程度的影响。 例如没有指标对系统的业务运行情况进行评价，没有指标对系统的运行状况进行 评价等。本文作为网络管理业务评价研究工作的一部分，提出了基于系统业务运 行的网络管理的概念并分析了其背景，并以此为基础提出了网络管理的业务评价 算法以及业务指标评价体系。 2 l 世纪，是个变革的时代。信息技术迅猛发展，给企业的运作和管理带来了 巨大的冲击，企业生存和竞争环境也由此发生了根本变化。今天的信息系统已不 单纯是企业的技术支撑，全球5 0 0 强企业无一例外地通过先进的信息管理手段控 制着从产品设计、生产、组织、销售到客户服务等一系列的业务拓展与业务流程， 企业信息结构的设计与组织实施，直接影响到企业生存与可持续发展。卓越的信 息系统建设同渐成为企业核心竞争力之一，更是企业在制定策略时所必须考虑的 重要依据。 对网络环境、电源保障、环境状况、主机平台、桌面系统等等各应用信息 系统所依赖的r r 基础设施进行日常运行维护、综合监控管理，保障信息系统的 通畅、稳定运行，保证信息服务的质量，已经成为信息系统管理人员的核心任务。 电信增值业务的迅速发展给运营商带来了丰厚的收益，特别是彩铃、移动虚 拟专用网( v i m u a lp r i v a t em o b i l en e t w o r k , v p m n ) 等优势业务的不断壮大，很大程 度上提高了客户的每用户平均收) k ( a r p u - a v e r a g er e v e n u ep e ru s e r ) 值。如何保 障这些增值业务的运行质量，以及系统运行健康度，使其真正向客户提供最优质 的服务，从而增强运营商的竞争力，扩大市场份额，实现效益目标已成为中国电 信运营商所面临的巨大挑战，运营支撑系统的建设也就成了运营商关注的焦点。 现代电信运营支撑系统遵循以“客户为中心”的基本思想，建立面向客户的运 维过程，这也是目前运营支撑系统建设的难点之一。其基本内容就是改变几十年 来以网络为中心、以网管为管理手段、以故障恢复及检修为主要管理内容的传统 运维模式，实现以客户为中心、以服务保障为手段、以客户业务保障及服务质量 为主要管理内容的新的运维模式。在此基础上，网管技术手段的改变又是实现以 上转变的必要条件，其基本趋势是从传统的网元网管到网络层故障管理，再到业 务层服务质量管理。 随着智能网网管在现网的应用，网管系统关于指标评价、故障定位及故障预 测等方面的需求越来越突出，因此需要提供一个涵盖了这些功能的更稳定的一套 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文智能i 旬4 网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 新的网管系统，作为现网维护的更好的工具。 建立智能网业务关键质量指标模型，综合体现智能网业务质量。总体上把握 智能网的业务质量，同时能对各个网元的呼损进行监控。相应指标能够根据智能 网业务不同网元之间的特性，采用数据表格、图形、告警、报告等形式输出相应 数据，并提供给其他系统使用。能够按照设备等为线索检索查询相应的质量指标， 能够有效提升智能网系统的综合评价能力，并节省网管中心的人工操作流程，提 高故障诊断效率和提高运行维护管理的效率。考虑人工维护中发现的问题，利用 其中人工输入数据和各个门户网站统计的对智能网业务的使用情况进行综合评 估。 1 1 业务评价概念 对于运行着的各种网络管理系统老说上没有将为完整系统的方法对不同的 与凝重的网络管理系统的业务进行评价。从现实的需求看，如果能系统的定义一 同指标体系并建立一套简便有效的指标体系并建立简便有效的评价方法对运行 中的网络管理系统进行考核，则必然能为网络管理系统的运行提供有力的数据支 持，也可以促进网络管理系统不断改进，进而发挥更大的作用、产生更大的经济 效益。该问题的研究是具有较大的需求意义的需求背景。 网络管理系统中业务评价是一个新概念，定义为：被管设备对业务的处理能 力。业务出错的表现是多样的，原因也是复杂的。在电信运营商管理系统中，业 务运行的影响更为突出。业务运行情况在很多时候在业务运行正常的情况下，仍 然会出现业务运行情况下降的情况。业务运行情况下降到一定的阈值便会产生 “业务运行情况下降”的现象。被管的网元设备处于运行状态但是相关的业务指标 已经有了很大的变化，这种变化可以用一组指标反映业务运行情况。 “业务运行情况下降”是本文结合电信网管应用的实际情况提出的概念，其定 义为：被管设备系统在一个数据采集周期内数据采集指标低于某个特定的阈值规 定时，并可以认为“业务运行情况下降”现象发生，阈值的大小可以根据被管系统 运行情况在评价时确定。该现象发生的实质是业务运行状况下降并突破底线阈值 的表现。产生的原因是复杂多样的，同时也是一种客观存在的现象。他在不同的 设备损伤、在不同的运行时、以不同程度的方式存在，也是目前运营部门较为关 心的一个问题之一。 1 2 业务评价系统的特点与内容 网络管理评价首先要明确网络管理内容的内容和特点，然后才能对其质量进 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文 智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 行客观合理的评价。m 7 t 建议m 3 2 0 0 3 】对电信管理的定义如下：电信管理是一 个公司为了最大化面向电信客户的电信业务质量以及电信资源的生产率，通过执 行所需要的管理业务，对面向客户的电信业务质量以及电信资源的生产率，通过 执行所需的管理业务，对面向客户提供的电信资源管理的总和。电信管理的业务 地是为了持续的提高面向客户的质量以及运营生产力，为了持续地高面向客户的 质量以及运行管理而采取的措施以快速响应客户的业务需求；快速排除造成生产 力下降的根本原因。 广义上的网络管理，泛指所有与网络管理相关的活动，包括网络管理运营、 网络管理系统建设等，网络管理的目标就是要提高电信管理质量，同时提高电信 资源生产率。根据电信管理的定义，网络管理可理解为为了向用户提供一定质量 的业务、为了提高网络资源利用率而对网络进行的初始化配置、监视、诊断、修 复、替换和控制的一系列活动的总称。网络管理通常划分为下列五个功能域【4 5 】： 1 故障管理：是指用于检测和定位故障、安排修复、测试并恢复业务的管 理功能集合： 2 配置管理：是指对网络的扩建或缩减、网络组成部分的状态进行控制的 管理功能的集合； 3 帐务管理：是指对网络业务的使用进行检测并确定和承包网络业务使用 所需费用的管理功能集合； 4 性能管理：是指用于对网络业务性能测量病事假纠正操作的管理功能集 合； 5 安全管理：是指用于改变口令、改变通信信道的标识和安全级别的管理 功能集合。 1 3 网络管理的评价流程 业务评价是一个系统、综合的过程，必须分步骤、有条理的进行。基于上面 提出的业务评价的模型。良好的评价流程不仅能够简化评价过程的难度、提高评 价的科学性和有效性，而且能够实现评价过程的自动化和可控性。 业务评价方法的提出是为了能够客观地对业务进行评价，评价流程能够遵循 一定的顺序和步骤，更好的进行业务评价。评价指标集质量评价的基础，为了科 学的对业务进行评价必须建立一套详细的评价指标体系。由于业务评价的概念和 模型都是新的研究内容，其内涵和外延需要在研究工作中逐步界定，所以评价指 标及的建立应该是一个逐步发展的过程，不是一步到位的。每个指标要明确定义 出考察业务的哪个方面。本文提出的指标集也是逐步演化而提出的，并把评价指 标集作为评价的出发点。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕上学位论文智能嘲嘲络管理系统中业务评价系统的设计和实现 业务评价流程基本分为评价指标选择、指标获取方法选择、评价方法的选择、 进行评价、评价结果分析等几个步骤。介绍如下： 1 评价指标选择：首先确定选择评价指标的原则，即按照分层分类的思想， 自上而下、从抽象到具体地逐步确定质量评价指标，确定是需对整体业 务进行评价还是对某些特性进行评价，以及评价所需达到的目标； 2 评价获取方法选择：要完成的是结合各自指标的精确含义和可选计算方 法，对评价指标进行量化，使每个指标都能有一个确定的方法来获得指 标的值，使指标体系可以量化； 3 评价方法选择：在选择评价算法的同时也就确定了评估所需采用的评价 指标。对于评价算法，在判断其能够满足评价目的的基础上，需要评价 所采用的评价算法是否满足评价的精度要求；同时还需要判断所采用的 评价算法能否内能够保证评价结果具有可区分性。在确定评价算法的具 体参数时，可能的工作内容包括指标的设置、指标等级的设置，具体工 作内容需根据评价目标及所选择的具体评价算法而定。评价指标的选择 应能反映需求被满足的需求； 4 进行评价：在实际评测环境中，获得具体的评价指标数值。需测量指标 的种类、数量以及测量次数有评价算法确定，根据所确定的评价算法和 具体数值计算业务评价水平； 5 评价结果分析：评价通过上述步骤得出的质量水平的可信度、可靠度， 包括误差分析、置信水平等。 基于业务评价的评价模型的研究有其现实意义，一方面可对不同的网络管理 方案进行测量、评估；另一方面，网络管理质量的评价模型可以用于业务评价的 保障。网络管理的业务相关性的不确定性使业务评价研究领域面临许多需要解决 的科学问题，其中许多问题是网络管理理论的基础问题。业务评价模型是网络管 理研究中的主要研究的内容之一，该问题的研究与解决对网络管理基础研究的科 学化和系统化将发挥重要的作用。 1 4 论文结构 在本论文的后续章节里，主要讨论了根据业务评价系统需求所设计的质量评 价算法并给出了基于线性拟合的趋势预测算法。质量评价算法是根据系统需求， 并结合智能网网络管理的实际情况所设计的，对各网元设备的运行状况进行评 价，并利用百分制的得分来表示设备的运行状况。趋势预测算法是根据目前智能 网设备各项指标的实际情况，采用线性拟合算法进行趋势预测，根据实际的运行 数据验证，对于部分数据指标能够满足预测的需求。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 在接下来的章节里，论文主要介绍了本系统的系统结构，并给出系统结构设 计框图以及系统流程图的设计框图。并根据系统的实际情况，对系统中部分关键 模块的设计给出了相应的模块结构图、基本流程图以及类设计图，其中关键模块 包括数据分析模块、趋势分析模块、故障分析模块以及日志分析代理。 在本文的最后一章介绍了目前系统在四川线网的应用情况，并讨论了本系统 的设备侧代理对被管网元设备的基本业务以及设备服务器的影响情况。介绍了系 统的可靠性策略以及目前系统应用的局限性。最后分析了系统所采用的算法的不 足之处并给出了系统的改进方向。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕上学位论文智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 第二章业务评价系统的算法 本章主要介绍了业务评价系统所采用的算法，主要分为两部分：第一部分主 要介绍了本系统所采用的质量评价算法，该算法主要用来对各个主机的运行状况 进行评价；第二部分主要介绍了本系统所采用的预测算法，该算法主要对系统的 运行趋势进行预测。 2 1 质量评价算法 针对信息模型评价指标体系选适当的评价方法是质量评价的重要内容，其目 的是对各层各类的评价指标进行综合，最终形成全面的评价结果。本节主要介绍 了根据系统需求所设计的质量评价算法。 2 1 1 质量评价算法设计 业务评价是一个系统、综合的过程，需要按一定的步骤和条理进行。良好的 评价流程有助于提高评价的科学性和有效性。质量评价一般考虑如下四个方面的 因素：( 1 ) 技术的先进性、可行性、连续性；( 2 ) 经济效果；( 3 ) 社会效果；( 4 ) 风 险性。 评价指标集是业务质量评价的基础，为了能够进行科学的评价，必须首先要 建立起一套有效详细的业务评价指标体系。网络管理评价指标通常被划分为：故 障管理、配置管理、性能管理、安全管理。评价指标集的选定需要遵循以下几个 原则： 1 全面性原则：能够比较准确全面地反映业务的基本特征： 2 独立性原则：设计指标尽可能减少相互之间的相关性减少冗余度； 3 真实性原则：所设计指标应该符合业务运行的实际情况； 4 可测性原则：所选择的指标便于进行数量分析。 5 可分解性原则：对于不同的的管理任务在一定程度上能够进行分层、分 解的原则。 首先我们要确定我们选择评价指标的原则，即按照分层分类的思想，则上而 下、抽象到具体的逐步确定质量评价指标；确定好那些指标是对整体进行评价， 那些指标是对部分进行评价，以及质量评价所要达到的目标；根据故障、配置、 性能、安全进行初步的分类，最终确定我们的评价指标集。 在选择评估算法的同时，我们也就确定了评估所需采用评级指标。我们对于 不同的业务需要选择不同的指标，选择不同评价算法，最终形成我们的评价算法 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文 智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 集。评价算法依然需要遵循以下几个原则： 1 精度原则：所选择的评价算法是否能够满足评价精度的需求； 2 可区分原则：所选择的算法是否能够保证评价结果具有可区分性； 3 有效性原则：所选择算法能够准确反映业务满足程度。 在确定评价算法具体参数时，会遇到质量指标权重的设置、质量指标登记的 设置等问题，具体需要根据评价目标及所选择的具体评价算法而定。 评价过程就是要在实际的评价指标的测量环境中，获取相应的质量指标数 值；所要测量的质量指标的类型、粒度及测量次数需要根据所选定的质量评估算 法确定。根据所确定的质量评估算法及具体的评价指标的数值计算出最终的质量 水平。 通过对已有的结果进行误差分析，准确性分析，有效性分析，得到评价模型 的优缺点，并在原有的信息模型的基础上进行优化建模过程，得到一个更加完整 的质量评价模型。 2 1 2 质量评价算法步骤 本节主要介绍了系统所采用的质量评价算法的一般步骤，具体介绍如下： 成立评价专家组 为了能准确反映专家的意见，专家组一般由领域专家、高层管理人员和用户 组成。专家组的任务有：第一，确定得分等级范围，假如我们规定得分的等级分 为3 级，如优秀、警告、严重，可以规定优秀的等级范围为 8 0 ，l o o ，警告的等 级范围为 5 0 ，8 0 ) ，严重的等级范围为 o ，5 0 ) ；其中严重表示最差状态，优秀表示 最好状态，警告表示介于两者之间的状态；第二，根据各被评价对象的缺陷情况 对被评价对象按百分制进行评分( 后续章节称为得分) 。 一确定评价指标集 对于智能网业务来说，组成智能网产品的各项服务较为简单，可以简单的把 产品关键质量指标和服务关键质量指标整合在一起，不加以严格区分，统一用关 键质量指标来表征。按照智能网业务的特点，结合之前总体需求中提出的建议， 可以划分出四个反映智能网业务质量的关键质量指标，分别是系统可用度，业务 准确度以及业务可用度，如图2 1 所示： 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕十学位论文 智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 系统可瑁度 b ，识- c p u 内存 占用 负箭 搴 目函鞴 图2 - 1 业务质量评价的多级阶梯模型 确定权重 本文确定权重采用了基于判断矩阵的软件评价指标权重分配方法【6 j 。 1 首先由专家给出判断矩阵； 2 求得判断矩阵的最大特征根k ，及平均随机一致性验证指标c r ( c h e c k r a n d o m ) ；若c r 0 1 ，则说明矩阵一致性太差，不能用来计算权重向量， 需要进行一致性修正，进入步骤3 ；否则可以直接进行权重向量的计算， 进入步骤4 ； 3 构造相应的一致性判断矩阵，并计算它们与原计算矩阵的贴近度； 4 求出指标权重向量可以求得同一过程域的1 1 个关键节点相对于上层节点 权重为w _ ( w l ，w 2 ，w 3 w n ) 。 对评价指标集中的对象进行评价 根据已经得到的评价指标集，根据专家组的意见，对每个k p i 指标进行百分 制的评分。 1 由专家组设置指标的实际值和与等级的对应的范围； 2 根据各个指标设置的不同的阈值范围，判定每个指标所属的等级。如果 指标超过最差状态的阈值上限，则此指标状态记为最差的状态，得分为 0 ，跳过步骤3 ； 3 假设某个k p i 指标对应的等级范围为 s ，t ) ( 或 s ，t 】) ，k p i 指标阈值范围 为【u v 】，指标的实际值为f ，, 贝j j l l tk p i 指标的得分为q = j + 三兰( y f ) ， q 采用四舍五入法精确到整数。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文 智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 一对主机及整个集群进行评分 假设对于图2 1 中所示的同一父节点的所有子节点的得分分别为c l ，c 2 c n 。 并且有q - - m i n ( c l ，c 2 c n ) ，t 为q 所属的得分等级的上界，那么父节点的得分q 表示为： 角嘉c t + ”赢一一蠡一嘉峨n 掣 t - c ，l q2 c ，+ 前x ( w lx c l + 一l c j l + 叶+ l c j + i + x 巳) x 亡 ，+ 等x m h 小索 埘， 由式( 2 1 ) 此我们可以计算出各主机、集群以及智能网的得分并确定得分等级。 对结果进行评价 根据得分可以对各主机及集群的业务质量进行评价，并对得分较低的主机及 集群进行升级，以达到对业务质量保证的目的。若主机及集群的等级没有处于最 好的状态，则判定是由于哪些指标的得分影响了整个主机及集群的得分，针对出 现问题的指标进行故障定位并对软件进行不断的改进及对硬件瓶颈进行升级。 2 2 预测算法 由于现代通信技术和计算机技术的高速发展，业务的复杂性不断提高，通过 业务进行趋势预测，可以在一定程度上提高业务质量，从而为用户提供一个稳定 的服务。因此在数据收集完成后首先应对其进行分析，判定业务的运行状况，使 管理者能迅速分离出故障源，甚至可能在他们对网络性能产生有害影响之前就予 以解决，保证业务的服务质量。本算法是一种基于线形拟合的趋势预测方法，它 首先要根据已有的数据来对设备某一指标的未来发展趋势进行预测。本文根据线 性拟合算法给出了本系统的预测算法。 2 2 1 预测算法介绍 预测为预先发现故障提供了基础，预先发现故障有助于在故障来临前做好相 应的预防措旌，预测的定义为：通过已有数据对未来情况的普遍表示【刀。本算法 的基本目的如下： 1 预测算法根据前已有的数据结果，在与已知周期运行趋势保持一致的情 况对未来周期被管系统可能出现的状况进行预测； 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 2 当前若干个周期的历史数据中过多的数据为无效数据时，估算出的下几 个周期的得分不再按原有趋势继续估算，而给出一个异常状态对应的得 分； 3 当设备侧瞬时没有上报数据时，根据原有数据估算出一个得分以及对应 的数据，从而不影响上层节点得分的计算。 本算法的基本思想是根据已有的数据进行线性拟合计算，进而得到相应的趋 势变化曲线，并以此为依据进行预测，表述如下： 1 利用线性拟合法进行趋势曲线分析，计算出对应的趋势曲线； 2 根据得到的趋势曲线对未来几个周期的指标状况进行预测； 3 若原始数据源有大量缺失，则直接判定系统出现问题，判定为异常。 2 2 2 预测算法步骤 本系统中所采用的预测算法使用最小二乘法对已知数据进行最佳直线拟合， 并返回描述此直线，因此数据的输入必须是一组连续的有效数据。直线的一般公 式表示为y 气i l 】【+ b 。式中因变量y 是自变量x 的函数值。 斜率( m ) ：通常记为m ，如果需要计算斜率，则选取直线上的两点，( x l ，y 1 ) 和( x 2 ，y 2 ) ；斜率等于( y 2 一y 1 ) “) 【2 - x 1 ) 。 y 轴截距( b ) ：通常记为b ，直线的y 轴的截距为直线通过y 轴时与y 轴交点的数值。 直线的公式为y = m x + b 。如果知道了m 和b 的值，将y 或x 的值代入公 式就可计算出直线上的任意一点。 数据的离散程度决定了模型的精确度。数据越接近线性，模型就越精确。模 型使用最小二乘法来判定最适合数据的模型。当只有一个自变量x 时，m 和b 是根据下面的公式计算出的【8 】，具体的计算方法如式( 2 2 ) 、式( 2 3 ) 所示： 一一 北国 6 = 甓裂抑， 其中x 和y 是样本平均值，由此我们就可以得到相应的趋势曲线y = m x + b ， 并将所要预测周期的相应的x 带入即可求出相应的y 值。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 假设我们根据已经得到c p u 相应的历史数据集c = ( y i = 9 0 ，y 2 = 6 0 ，y 3 = 8 0 ， y 4 = 7 0 ，y 5 = 6 0 ) ，其中我们根据最近5 个周期的运行情况，来预测下3 个周期的指 标状况。我们首先根据历史数据集c ，得到相应的m 及b 的值。 一一 ：5 x ( 1 x 9 0 + 2 x 6 0 + 3 x 8 ，0 + 4 x 7 0 + 5 x 6 0 ) - ( 。1 + 2 + 3 + 。4 + 5 ) x ( 9 0 + 6 0 + 8 0 + 7 0 + 6 0 5 l l + 2 2 + 3 2 + 4 2 + 5 2l 一( 1 + 2 + 3 + 4 + 5 ) 2 5 ( 9 0 + 1 2 0 + 2 4 0 + 2 8 0 + 3 0 0 卜1 5 3 6 05 1 0 3 0 1 5 3 6 0 5 1 5 0 5 4 0 0 =-一=一=_-一 5 5 5 1 5 22 7 5 2 2 55 0 同理，求得b = 8 7 ，因此得到趋势曲线为y = 5 x + 8 7 ，可以计算第6 ，7 ，8 周期的得分状况为： y 6 = 一5 x + 8 7 = 一5 6 + 8 7 = 5 7 y 7 = 一5 x + 8 7 = 一5 x 7 + 8 7 = 5 2 y 8 = 一5 x + 8 7 = 一5 x 8 + 8 7 = 4 7 基本趋势线如图2 - 2 所示： 图2 - 2 线性拟合法分析趋势示意图 线性拟合趋势的算法模型取自于最d , - 乘法，这里不再进一步证明公式的正 确性，仅从实际出发，使用实际的现网数据佐证使用线性拟合法的合理性。图 2 3 为根据四川省网管系统的真实数据画出的c p u 负荷的曲线图。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文智能嘲网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 s c p 设备c p u 负荷曲线图 爹擀”嬲孵蝴懒”聊醪矽黟零劂y 獬 ， 踅蓐痒 pa 曩l v”v ii 爹。 v li 爹 一弋!l 鼍 。 粪 ll；t 、 囊 lji ， 。 凑 lj ，。 ；飞l霭 l 泌，v灞 凌移矗 曲# 旃乏础础 鼎苏 女g 澎。兢么肠，e a 。拓黝，二如菇。肫 8 娩捌施搿g 自；施，“川，赫赫艏删旌曩捌盎蠢易黝能g 岛荔磊搿 2 0 0 7 2 1 90 0 ：0 02 0 0 7 2 2 01 2 ：0 02 0 0 7 2 2 20 0 ：0 02 0 0 7 2 2 31 2 ：0 0 图2 - 3s c p 设备c p u 负荷曲线图 下图是使用线性拟合法估算出的数据同原始数据的比较： 图2 - 4s c p 设备c p u 负荷曲线预测与原始数值对比图 从图2 _ 4 中可以看出除波峰和波谷外估测数据和原始数据曲线图基本一致。 在使用现网数据进行测试中发现当调整使用的原始数据的个数会对结果的误差 有影响。因此在实际算法中原始数据的格式可以灵活配置，乃至实时的动态修改， 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 0 8 6 4 2 o 8 6 4 2 o 2 1 l 1 l l 北京邮电大学硕士学位论文 智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 从而实现最小的误差。由此可见使用线性拟合的方法可以对某些l o i 指标进行短 期的预测。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室1 3 北京邮电大学硕士学位论文智能网网络管理系统中业务评价系统的设计和实现 第三章系统整体设计 信息是现代社会的灵魂，更是各企业提升竞争力之关键所在。信息的交互都 是通过网络、服务器、应用程序的协同工作来实现的，因此，对网络和应用系统 进行综合监控和管理，保障信息系统的稳定运行，保证信息服务的质量，已经成 为信息系统管理人员的核心任务。 “工欲善其事，必先利其器”，采用一套好的网络运行维护监控系统将会为 管理好网络起到事半功倍的效果；首先它可以优化网络和有效的利用系统资源， 保障网络和应用系统正常、稳定地运行，能够直接地支撑和监控企业的各种网络 应用、服务，保证其高质量地实现；其次，当在网络出现故障时，他可以为信息 系统管理人员快速的定位问题乃至解决问题提供强有力的帮助。信息系统的正常 运行，离不开其所依托的网络设备、网络数据交流平台乃至各应用服务器的稳定 支持。通过对信息系统组成体系的深入解剖，从逻辑上该体系可以划分为设