（计算机科学与技术专业论文）面向业务的mstp网络管理系统的设计与实现.pdf

面向业务的m s t p 网络管理系统的设计与实现 摘要 随着电信市场的快速发展，数据业务量呈现迅猛的增长，为网络 运营商和设备商带来了新的机遇与挑战。为了满足日益增长的数据业 务需求和服务质量要求，国内的运营商开始在现有s d h 网络基础上部 署m s t p 网络，这种新型网络能够为用户提供端到端的多业务接入方 案。由于现今缺乏集中的网络管理与运营支撑系统，因此增加了网络 运维的难度，不利于网络的健康发展。本文主要研究如何管理m s t p 网络，降低运维成本与复杂性，并按照电信级服务质量向用户提供数 据网业务。 目前设备厂家提供的传输网网络管理系统主要关注网元和网络 级的管理。本文分析了这种网络管理模式的局限，设计并实现了一个 面向业务的m s t p 网络管理系统。 本文从实际网络需求管理出发，通过研究城域网络特点，分析 m s t p 网管系统建设的现实情况，提出系统设计目标，以业务管理为 核心，分别设计并实现了视图管理、配置管理、告警管理、性能管理、 业务管理、系统管理和后台采集模块这七大功能，通过建立系统测试 环境，合理设计测试用例进行全面测试，表明了m s t p 网管系统设计 方案的正确性，并验证了系统的可用性。最后对全文进行了总结和对 下一步的研究工作进行了展望。 关键字：面向业务多业务传送平台网络管理 d e s i g na n di m p l e m 哐n to fb u s e s s o r i e n t e d m s t pn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m 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 mm a r k e ta n dt h er a p i dg r o w t hi nt h e v o l u m eo fb u s i n e s si n f o r m a t i o n , i tb r i n g so p p o r t u n i t i e sa n dc h a l l e n g e st on e t w o r k o p e r a t o r sa n dn e t w o r ke q u i p m e n tm a n u f a c t u r e r s t h en e t w o r ko p e r a t o r s s t a r tt o d e p l o yt h em s t pn e t w o r kb a s i so nt h es d ht e c h n o l o g yt om e e tg r o w i n gq u a l i t y r e q u i r e m e n to fd a t ab u s i n e s sa n ds e r v i c e t h em s t p ( m u l t i - s e r v i c et r a n s f o r m p l a t f o r m ) c o u l do f f e ra ne n d - t o e n dm u l t i - s t 。t v i c ea c c e s ss o l u t i o nt ou s e r s b e c a u s e t h em a i np r o b l e mf a c e dt o d a yi sl a c ko fc e n t r a l i z e dn e t w o r km a n a g e m e n ta n d o p e r a t i n gs y s t e m ，s oi ti n c r e a s e so p e r a t i n gd i f f i c u l t ya n di sn o tc o n d u c i v et ot h e h e a l t h yd e v e l o p m e n to fm s t pn e t w o r k t h i sa r t i c l er e s e a r c h e so nh o wt om a n a g e m s t pn e t w o r ka n dr e d u c et h ec o s ta n dc o m p l e x i t yo fm a n a g e m e n tt op r o v i d e c a r r i e r - c l a s sd a t an e t w o r ks e r v i c e t h ed e s i g no ft r a n s m i s s i o nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mi sf o c u so ne l e m e n t m a n a g e m e n t t h ea u t h o ra n a l y z e dt h ed i s a d v a n t a g e sa b o u ts u c hn e t w o r km a n a g e m e n t a r c h i t e c t u r e , a n di m p l e m e n t e dt h eb u s i n e s s - o r i e n t e dm s t pn e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e m a n a l y z e dt h em e t r o p o l i t a na r e an e t w o r kf e a t u r e sa n dm a n a g e m e n tn e e d so f m s t pn e t w o r k ，a n dr a i s e do b j e c t i v e sf o rm s t pi 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 b u s i n e s sm a n a g e m e n ti s t h ec o r es t r a t e g y i td e s i g n e da n di m p l e m e n t e d s e v e nf u n c t i o n s i n c l u d i n g t h ev i e wm a n a g e m e n t ， c o n f i g u r a t i o nm 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 ，b u s i n e s sm a n a g e m e n t ，s y s t e mm a n a g e m e n ta n da c q u i s i t i o n m o d u l e a n di tb u i l tt h ee n v i r o n m e n to fs y s t e mt e s ta n dd e s i g n e dt h ea c c u r a t et e s t c a s e st ov e n f yt h ec o r r e c t n e s so fs o l u t i o na n da v a i l a b i l i t yo fs y s t e m a tt h ee n do ft h i s p a p e r , t h ea u t h o rg i v e st h es u m m a r y o ft h i sp a p e ra n df u r t h e rr e s e a r c hp r o s p e c t s k e yw o r d sb u s i n e s s - o r i e n t e dm s t pn e t w o r km a n a g e m e n 声明尸明 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： 缘殖i 一。 日期：丛茸。：! f 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) 本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 刍金墒日期：塑! ：兰：12 导师签名：瑶啤瘁l 皂2日期：驰皙i 。) 北京邮电大学硕士研究生毕业论文面向业务的m s t p 网络管理系统的设计与实现 1 1 研究背景 第一章引言 城域网是数据骨干网和长途电话网在本地的延伸覆盖，它为数据、语音、 a t m 、宽带线路等应用网络提供底层连接的通道。它不仅是传统传输网与接入网 的连接桥梁，也是今后三网融合的基础。由于存在城市区域用户密度大、业务需 求量大、业务类型趋于多样化等特点，以及传统电信运营商之间的竞争加剧，城 域网成为近年来电信业务竞争的重点。而城市区域的电子政务、企业信息化，和 各种新的宽带业务应用如视频、i p t v 、网络游戏等，也都对城域网网络提出了更 高的要求。主要体现在几个方面，更短的业务提供时间、对用户提供端到端的解 决方案、面对不确定的业务带宽需求要具备良好的带宽扩展能力等等。因此适应 不同的业务模型需求构建高效经济的多业务区域性通信网，正成为不同电信运营 商的共同目标。 目前，一些运营商正在建立和维护独立的t d m 、i p 、a t m 、帧中继网络，造 成大量的资金和人力的浪费，同时网络效率不高。传统的s d h 系统不能轻易地 根据带宽需求的变化而扩展，因此已安装了s d h 网络的运营商在带宽很快耗尽 的情况下必须花大量资金进行升级或以高容量设备替代网络中的每个节点。在这 种背景之下，多种城域传输网解决方案应运而生，其中烽火通信率先倡导的以 s d h 为基础的多业务传送平台( m s t p ) 技术因其诸多的优势成为当前城域传输 网建设的主流技术之一。它继承了传统s d h 设备对t d m 业务的支持，同时又具 有对动态a t m 、i p 业务传输的支持，对于不同的业务，m s t p 设备可通过配置不 同的模块，组成固定时隙或动态共享的环网，提高传输效率，并可通过成熟的环 网保护机制对业务进行保护。m s t p 在网络管理方面有s d h 得天独厚的优势，各 个网元节点通过d c c 信道传送网管开销字节，而且可以实行e m s n m s 分级管理， 采用c o b r a 接口管理，利于互通。m s t p 电信级以太网业务，通过o a m & p 可以 做到基于以太网端口管理，基于以太网端到端管理。而基于端到端的实时业务监 控在大客户业务定制上开辟了新的机制。 1 2 要解决的问题 m s t p 技术近年得到了迅猛发展，各个厂商也在积极制定相应的网络管理规 范，具体的措施是中国通信标准化协会已经出台了一系列行业标准，例如由国内 1 北京邮电大学硕士研究生毕业论文面向业务的m s t p 网络管理系统的设计与实现 设备提供商中兴和华为起草的基于s d h 的m s t p 网络管理技术要求，一共五个部 分，分别定义了m s t p 网络管理的基本原则、n m s 系统功能、e m s n m s 接口功能、 e m s n m s 接口通用信息模型和基于i d l i i o p 技术的e m s - n m s 接口信息模型。与此同 时，m s t p 网管也逐渐发展起来。由于m s t p 能够提供多种业务接入，并使得分组业 务承载与现有的s d h 网络之上，给用户提供了更好的o o s 保证和更完善的服务体 验，面对现在分组业务尤其是i p 业务需求量的激增，新的组网方式将给运营商带 来更多的盈利机会。随着网络结构的越来越复杂，设备总类繁多，多厂商子网交 织在一起，急切需要统一、集中的综合性管理方式。而m s t p 综合网管目前面临空 白，为了提高运营商的竞争力，减轻维护人员的负担，需要解决以下几个问题： 1 从管理范围来看应能够对m s t p 承载的多种业务进行统一管理。传统s d h 网管更多的是关注网元级管理，m s t p 作为平台已经可以接入以太网，a t m 等业务，因此需要将业务管理纳入管理范围之内。本文主要探讨m s t p 以 太网业务管理的方法。 2 从网管需求角度来看，不仅要考虑s d h 业务，还要考虑以太网业务和a t m 业务。实现对业务端到端的管理，业务级别的告警监视和性能监测，实 现端口上监视到的告警性能与端口上承载的业务实现关联分析。 3 从客户管理的角度来看，从以业务为中心到以客户为中心的发展过渡。 面向业务的网络管理把网络业务作为管理的对象，通过实时监测与网络 业务相关的设备、应用，模拟最终用户实时测量网络服务的可用性，监 测网络业务的服务质量，收集网络的业务数据，达到全方位、多角度监 测网络业务运行情况的，从而实现网络业务的故障、性能、配置及安全 等管理。 面对众多问题，我们必须科学、系统的做好m s t p 综合网管系统的设计与规划， 建设一套能符合运营商业务发展需求的综合网管系统。为此，m s t p 综合网管系统 需要达到以下目标： 1 兼容多种业务类型，s d h 业务，以太网业务和a t m 业务；支持s d h 传输设备 和m s t p 设备。 2 面向客户业务的管理，实现真正意义的端到端监控。 3 以客户业务为中心，快速发现业务故障。传统的网管系统管理的对象是 网络，可以及时发现定位网络故障，但难以及时与业务关联；m s t p 网管 系统的管理对象是客户业务，可以讲网络故障快速定位到业务，使运营 商先于客户发现业务故障，及时进行客户安抚。 4 实时透明的业务服务质量监测，翔实准确的服务质量报告和报表。m s t p 网管系统为运营商和大客户提供实时透明的业务服务质量管理监控功 2 北京邮电大学硕士研究生毕业论文面向业务的m s t p 网络管理系统的设计与实现 能，支持自动生成规范准备的服务质量报告、故障报告等报表。 1 3 论文期间主要工作 攻读硕士学位期间，本文作者参加了联通与网通传输网综合网络管理系统的 研发工作，并独立承担某些功能模块的开发任务。为了应对新的网络传输技术地 发展，结合已有的管理经验，摸索出一些管理思路。 研发型工作如下： 1 联通传输网三期工程光功率子系统的设计与开发。 将已有的b s 架构的光功率系统移植成c s 架构，并且根据客户需求加入 新的功能，参与光功率系统的详细设计，数据库设计，测试等阶段，实 现了光功率基础数据管理，超门限信息提示，光功率查询及管理和光功 率采集等功能。 2 联通省级传输网综合网管电路路由辅助选择子系统的设计与开发 自动生成电路调度方案是联通省级传输网综合网管的重要功能之一。通 过该功能，电路调度人员可得到电路最佳路径，并生成调度单传递给电 子运维系统。设计并实现多约束条件电路路由调度算法，同时对启发式 智能搜索算法进行了探索尝试。 3 网通传输预警二期工程m s t p 网络管理子系统的设计与开发 参与了系统需求分析，详细设计，数据库设计，测试等各个阶段。完成 了拓扑管理，业务管理，客户管理，告警管理等功能。在与现场的同事 共同努力之下，保证了项目开发的进度并获得用户的一致好评。 研究性工作如下： 1 a s o n 网络网络管理系统的研究 a s o n 作为新一代网络传输技术，必将成为s d h 传输技术的继任者。主要分 析a s o n 网络技术特点，总结出a s o n 网络管理功能，网元信息模型和网络 信息模型。 2 d p p 消息平台重构 对比分析现有消息总线实现方案，借鉴已有的优秀框架，对d p p 消息平台 提出有益的重构方案，具有良好的扩展性和复用性，并大大增强了稳定 性，为以后的传输网综合网管设计打下基础。 1 4 论文内容及结构综述 本文通过实际m s t p 网络管理系统为例，介绍系统的设计理念，设计方案。 3 北京邮电大学硕士研究生毕业论文面向业务的m s t p 网络管理系统的设计与实现 论文分为六个部分： 第一章引言，主要阐述m s t p 技术产生的背景，m s t p 网络管理系统要解决 的问题和系统建设的目标，然后介绍了研究生期间完成的工作。 第二章m s t p 技术原理，首先回顾了m s t p 技术发展的历程和关键的技术， 重点介绍了m s t p 承载的以太网的组网方式。 第三章网络管理体系结构及m s t p 网管系统发展现状，回顾了基于t m n 规 范的网络管理体系结构，指出t m n 管理模式的缺陷，提出了面向业务的网络管 理系统的体系结构和管理范围。分析现有m s t p 网管系统发展现状，对比总结不 同网管系统的实现程度。 第四章需求分析及系统目标，分析m s t p 网络特点，由此引出m s t p 网管系 统的管理需求。深入分析m s t p 以太网业务的需求模型，给出系统的设计目标。 第五章m s t p 网络管理系统的设计与实现，首先给出系统的设计方案，然后 分模块分别介绍实现过程，总结系统的特点，最后通过系统测试证明系统的正确 性。 第六章结论与展望，主要总结论文工作和对下一阶段的展望。 4 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 面向业务的m s t p 网络管理系统的设计与实现 2 1m s t p 发展历程 第二章m s t p 技术原理 多业务传送平台( m s t p ) 是指基于s d h ，同时实现了t d m 、a t m 、i p 等业 务接入，处理和传送，提供统一网管的多业务传送平台。作为传送网的解决方案， m s t p 伴随着电信网络的发展和技术进步，经历了从支持以太网透传的第一代 m s t p 到支持二层交换的第二代m s t p 再到支持以太网业务q o s 的新一代m s t p 的发展历程。 1 第一代m s t p ，第一代m s t p 以支持以太网透传为主要特征，以太网透传 功能是指将来自以太网接口的信号不经过二层交换直接映射到s d h 的虚 容器( v c ) 中，然后通过s d h 设备进行点到点传送，第一代m s t p 保证 以太网业务的透明性。这种方式没有数据带宽共享，不支持以太环网结 构，不能满足市场对数据业务更高的要求。 2 第二代m s t p ，第二代m s t p 以支持二层交换为主要特点，m s t p 以太网 二层交换功能是指在一个或多个用户以太网接口与一个或多个的基于 s d h 虚容器的点对点链路之间，实现基于以太网链路层的数据帧交换。 这种方式改善了分组数据传输的效率，能够支持完整的二层数据功能和 以太环网结构，由于强调了网络的管理效率和传送效率，因此降低了网 络的运行成本。主要技术包括v c ( 虚级联) ，l c a s ( 链路容量调整机制) ， g f p ( 通用成帧规程) ，r p r ( 弹性分组环) 。 3 第三代m s t p ，新一代的m s t p 以支持以太网业务q o s 为特色。为了能够 将真正的c t o s 引入以太网业务，需要在以太网和s d h 间引入一个中间层 来处理来自以太网业务的q o s 要求。而支持这种适配的技术就是多协议 标记交换( m p l s ) 。m p l s 是一种结合三层路由、二层交换的数据传送技 术，基于标签交换分组的机制，把路由选择和数据转发分开，由标签来 规定一个分组通过网络的路径，实现了由面向无连接的i p 业务转变到面 向连接的标签交换。这种方式可以快速相应业务层的带宽实时申请，还 能根据实际运营的需要随时调整电路。 2 2m s t p 的关键技术 m s t p 是由中国提出并独立制定行业标准的技术。m s t p 承载以太网业务的优 势在于对具有突发性的业务的映射封装和动态灵活的带宽分配机制。用到的关键 5 北京邮电大学硕士研究生毕业论文面向业务的m s t p 网络管理系统的设计与实现 技术主要有通用成帧规程( g f p ) 、虚级联( v c ) 、链路容量调整方案( l c a s ) 、 弹性分组环( r p r ) 和多协议标签交换( m p l s ) 。 1 g f p ，是由i t u tg 7 0 4 1 规定的一种新型数据链路封装协议，它的基础是 s d l ( 简单数据链路) ，它既可以在字节同步的链路中传送长度可变的数据包，又 可以传送固定长度的数据块，是一种先进的、简单的、灵活的数据信号适配、映 射技术。它采用了与a t m 技术相似的帧定界方式，通过它可以透明地将上层的 各种数据信号封装为可以在现有的传输网络中有效传输的信号，利于多运营商 设备互联互通，并且它引进了多服务等级的概念，实现了用户数据的统计复用和 c t o s 功能。g f p 标准定义了两种模式：透传模式和帧映射模式，提供了一种通 用的机制把高层客户端的数据流适配到传输网络中。 2 v c ，级联是将多个虚容器组合起来，形成一个组合容量更大的容器的过程， 该容器可以当作仍然保持比特序列完整性的单个容器使用。当需要承载的业务带 宽不能和s d h 定义的一套标准虚容器( v c s ) 有效匹配时，可以使用v c 级联。 从级联的方法上，可以分为连续级联和虚级联。两种方法都能够使传输带宽扩大 到单个v c 的x 倍，它们的主要区别在于构成级联的v c 的传输方式。连续级联 需要在整个传输过程中保持占用一个连续的带宽，而虚级联先将连续的带宽拆分 为多个独立的v c s ，各独立的v c s 分别传送，在接收侧重新组合为连续带宽。i t u t g 7 0 7 标准对v c 级联进行了规定：采用标准s d h 帧格式，通过将任意个v c 在逻 辑上连接在一起，为以太网业务提供所需的带宽粒度。 3 l c a s ，i t u tg 7 0 4 2 y 1 3 0 5 标准定义了链路容量调整方案( l c a s ) 。l c a s 提供了一种虚级联链路首端和末端的适配功能，可用来增加或减少s d h o t n 网 中采用虚级联构成的容器的容量大小。当某一虚容器( v c ) 发生故障时，采用链 路容量调整方案可以自动的暂时降低容量，v c 故障恢复时自动增加容量。具体 实现方法是定义一个v c 组( v c g ) ，利用s d h 预留的开销字节传递控制信息，通过 网管系统在该v c g 内动态实时调整v c 数目，快速适应上层业务带宽的需求。另 外，当链路某些段落失效或进行修复时，通过l c a s 协议可以将失效资源删除或 重新恢复。 4 r p r ，r p r 技术是一种新型的媒体访问控隹i i j ( m a c ) 层协议，它基于环型结构 优化数据业务的传送，能适应多种物理层( 如s d h 、以太网、密集波分复用( d w d m ) 等) ，能同时支持语音、数据和图像等多业务类型。r p r 具备信号o o s 、带宽公平 算法和保护倒换三大功能。在m s t p 中嵌入r p r ，主要是利用其带宽公平机制， 通过公平算法调整带宽使用量，保证环上所有节点的公平性，达到环路带宽动态 调整和共享的目的。r p r 实现的以太环网在业务处理速度、扩展型、o o s 、保护 倒换时间、带宽利用率、抑制广播风暴和拓扑发现等方面都具有较强优势。 6 北京邮电大学硕士研究生毕业论文面向业务的m s t p 网络管理系统的设计与实现 5 m p l s ，m p t s ( m u l t i p r o t o c o l l a b e l s w i t c h i n g ) l i p 多协议标记交换，是一种标记 ( 1 a b e l ) 机制的包交换技术，通过简单的2 层交换来集成i p r o u t i n g 的控制。m p l s 属于第三代网络架构，是新一代的i p 高速骨干网络交换标准，由i e t f ( 因特网工 程任务组) 所提出，由c i s c o 、a s c e n d 、3 c o m 等网络设备大厂所主导。由于m p l s 技术在q o s 和v p n 等方面具有优势，已经成为m s t p 技术发展的趋势，目前内 嵌m p l s 的m s t p 已经发展起来，解决了传统m s t p 的v l a n 的扩展型问题，而且 基于m p l s 的m s t p 具有很多优点，可以实现灵活的业务区分服务，灵活的带宽 控制和优先级控制，有效的q o s 保障，可以实施流量工程和具有良好的网络拓 扑性。 2 3m s t p 以太网业务应用 以太网技术在实际应用中获得了巨大的成功，这归功于良好的标准化、互通 性、经济性和易用性。今后，以太网不仅应用与局域网传输，将会扩展到城域网 甚至广域网范围，采用与i p 一致的以太网帧机构，实现不同网络之间的无缝连 接。随着m s t p 技术的兴起，给以太网提供了更广阔的发展空间。因为以太网为 人诟病的一方面就是无法提供电信级的服务质量，而在基于s d h 的m s t p 之上支 持以太网接入，将会克服以太网本身的缺陷，实现真正的端到端的服务质量( o o s ) 保证，更快的网络故障恢复速度，全面的业务性能监视和运营、管理和维护( o a m ) 能力，更强的可扩展性等。因此，以太网不但可以作为一种传送和承载技术，也 可以作为一种业务提供给用户。 m s t p 承载以太网业务组网灵活，可以满足大客户不同的网络结构需求。i t u - t 规定的m s t p 组网方式主要分为四种，分别是e p l 、e v p l 、e p l a n 和e p v l a n 。其 中，e p l 和e v p l 是专线特性的方式进行组网，e p l a n 和e p v l a n 是以太网特性的 方式进行组网。下面分别予以介绍。 e p l ( e t h e r n e tp r i v a t el i n e ) 以太网私有专线 以太网专线接入业务理解为透传。透传的含义就是用户数据在接入、传 送、落地的过程中，所经过的传送网对于用户的数据来说就像一条专线一样，用 户数据在整个通路中完全透明的传送并交互。该业务提供两个以太网物理端口之 间点到点的连接，实现对用户以太网帧进行点到点透明传送，各个用户独占一个 s d hv ct r u n k 通道带宽，业务延迟低。由于不同用户不需要共享s d h 带宽，因 此具有严格的带宽保障和安全机制。 e v p l ( e t h e r n e tv i r t u a lp r i v a t el i n e ) 以太网虚拟私有专线 e v p l 中引入了m p l s 封装的概念，在e p l 基础上，如果用户数据共享使用同 一个v c t r u n k 所绑定的通道带宽，则可以用m p l s 标签对共享通道中的相同数 7 北京邮电大学硕士研究生毕业论文面向业务的m s t p 网络管理系统的设计与实现 据进行标识区分，这样，就可以实现业务接入的数据共享通道中是可以有不同用 户的数据。该业务在两个用户网络接口( u n i ) 间提供点到点的以太网虚拟连接 ( e v c ) 。不同用户的业务流可以共享s d hv c t r u n k 通道带宽，使得同一个物理 端口可以提供多条点到点的业务连接，并在各个方向上的性能相同，接入带宽可 调、可管理，可以实现业务汇聚。 e p l a n ( e t h e r n e tp r i v a t el o c a la c c e s sn e t w o r k ) 以太网私有专网 e p l a n 中支持虚拟网桥( v b ) 技术，可以实现以太网二层交换，使得不但可 以实现前两种专线组网方式，而且特有的组网方式为多点共享。该业务由多条 e p l 专线组成，提供多个u n i 之间的平等互连，u n i 接口之间可以互相访问，实 现多点到多点的业务连接。有点和e p l 类似。不同用户不需要共享s d h 带宽，因 此具有严格的带宽保障和用户隔离，不需要采用其他的( 1 0 s 机制和安全机制。 e p v l a n ( e t h e r n e tv i r t u a lp r i v a t el o c a la c c e s sn e t w o r k ) 以太网虚拟私有专网 对于e p l a n 和e p v l a n 组网方式而言，它们之间的异同点就是e v p l a n 还可 以利用m p l s 标识的不同来区分、转发数据。正是因为e v p l a n 贼e p l a n 的基础 上又增加了m p l s 的封装，利用t u n n e l 和v c 再次加以区分，所以才能够如此组 网实现。但是如果需要对不同用户提供不同的服务质量，则需要采用相应的( 1 0 s 机制。 2 4 本章小结 第2 章是m s t p 技术概述，对m s t p 网络的理解有助于网管系统的设计与实 现。本章首先回顾m s t p 技术的发展历程，然后介绍了m s t p 网络中的关键技术， 这些技术能够满足电信级以太网业务质量要求。最后在2 3 小节中，重点介绍 m s t p 上常见的以太网业务，本文实现的m s t p 网络管理系统主要就是管理以太 网业务。在第4 章有对以太网业务的建模分析。 8 北京邮电大学硕士研究生毕业论文面向业务的m s t p 网络管理系统的设计与实现 第三章m s t p 网管系统发展现状 3 1 支撑n s t p 管理的网络管理技术 3 1 1 系统结构 早期的网络管理中，采用的方法是将管理系统划分为若干个专业网管系统， 这些系统相互分离，自成体系，无法进行互联互通。随着通信网设备不断更新换 代，技术不断提高，网络结构不断变化，网络管理体系机构显得很重要。因此， 急需一个统一的网络管理体系结构能保证网络高效，可靠，灵活运行。在1 9 8 8 年，国际电信联盟( i t u - t ) 首先提出了电信管理网( t m n ) 的概念，并在随后几年 里通过和修改了一系列相关的建议，从而使t m n 理论越来越完善，应用也越来 越广泛。电信管理网( t m n ) 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。t m n 的管理体系结构比较复杂，可以从四个方面分 别进行描述，即功能体系结构、物理体系结构、信息体系结构和逻辑分层体系结 构。 t m n 的信息体系结构基本上来用o s i 系统管理概念和原则如面向对象的建 模方法、管理者与代理和m i b 等。把t m n 的功能划分为功能模块，每一功能模 块又是由更小的功能单元来构成的，这是t m n 的功能结构的基本原则。这一原 则的目的是简化t m n 的实现，把功能分布在不同的模块中，功能模块间利用数 据通信功能( d c f ) 来传递消息，并由功能参考点来分割，各模块可以独立实现， 降低了t m n 的复杂性，提高了软件的重用度。根据新版的l t u - tm 3 0 1 1 的建议， t m n 的基本功能块有四种：操作系统功能( o s f ) ，工作站功能( w s f ) ，q 适配 功能( o a f ) 和网元功能( n e f ) ，功能参考点分别为q ，f ，x ，g 和m 。o s f 对 管理信息进行处理以实现对电信网的监视、协调和控制。w s f 为用户提供接入到 t m n 的手段，其功能包括终端的安全接入和注册、识别、确认输入输出、支持 菜单、窗口和分页等。o a f 用来连接t m n 实体与非t m n 实体，提供t m n 参考 点与非t m n 参考点之间的转换。n e f 表示被管理的功能，同时也提供管理时所 需要的通信和支撑功能。根据需要，t m n 的功能结构可以灵活地组成不同的物 理结构，物理结构由物理实体组成，物理实体之间为t m n 的标准接口。t m n 的 基本的物理实体包括操作系统( o s ) ，工作站( w s ) ，q 适配器( q a ) ，网元( n e ) 和数据通信网( d c n ) ，它们之间的接口分别为( 1 3 接口，f 接口和x 接口。o s 主要完成o s f 功能，同时也可完成o a f 功能和w s f 功能。w s 是完成w s f 功能 9 北京邮电大学硕士研究生毕业论文面向业务的m s t p 网络管理系统的设计与实现 的系统，即完成t m n 信息模型与人机界面表示形式之间转换的系统。o a 是连接 非t m n 网元和t m n 操作系统之间的设备，完成o a f 功能。n e 由电信设备和一 些支撑设备组成，主要完成n e f 功能，也可根据需要完成t m n 中的其他功能，如 o a f ，o s f 和w s f 等。当功能模块在不同的物理实体中实现时，功能模块之间的 功能参考点由物理实体之间的相应物理接口替代，如q 3 接1 3 在q 参考点实现， f 接口在f 参考点实现，x 接口在x 参考点实现。若功能模块在一个物理实体中 实现时，功能模块之间的功能参考点不转化为物理接口。 拓准错理燮l 书 图3 1 t m n 体系结构 t m n 为电信网提供一系列的管理功能，这些功能是依据o s i 的管理功能分类 法加以扩展，以适应现代化电信网管理的要求，共分为五类： ( 1 ) 性能管理性能管理主要作用是收集网络，网元的通信效益和通信设备状 况的各种数据，实行性能监视、性能分析及性能控制。 ( 2 ) 故障管理故障管理是对电信网的运行情况异常和设备安装环境异常进行 检测，隔离和校正等一系列维护管理功能。 ( 3 ) 配置管理配置管理主要实施n e 的控制、识别和数据交换，实现传送网 增加或撤走n e 、通道、电路等调度功能。 ( 4 ) 计费管理计费管理主要收集网络服务的帐目记录和设立计费参数，实现 计费与资费功能。 ( 5 ) 安全管理安全管理主要提供对网络及交换设备进行安全保护的能力，主 要有接入及用户权限的管理、安全审查及告警处理。 电信网络的种类很多，电信网络的管理非常复杂，对某类电信设备( 如交换 机，交叉连接设备d x c 等) 的管理已经显示了其复杂性，若对整个电信网，甚至 只是对某个本地网作到综合管理都将是一项非常艰巨和非常复杂的任务。t m n 把管理功能需求分解为不同的层次，每层相对独立，都有各自的o s f 完成特定的 1 0 北京邮电大学硕士研究生毕业论文面向业务的m s t p 网络管理系统的设计与实现 管理功能，层与层之间由q 参考点分割。在t m n 建设初期可以只完成低层的管 理功能，以后逐步完善高层管理功能，最终实现管理的综合。t m n 的管理层次 分为五层，从低到高依次为：网元层( n e l ) ，网元管理层( e m l ) ，网络管理层 ( n m l ) ，业务管理层( s m l ) 和商务管理层( b m l ) 。其中网元层属于被管理层， 其他四层属于管理层。 图3 2 t m n 分层模型 尽管t m n 有技术上先进、强调公认的标准和接口等优点，但随着计算机和 通信技术的不断发展，t m n 自身也暴露出许多问题。如t m n 管理分层问题，虽 然t m n 的逻辑分层体系结构对t m n 功能进行各层，但到目前为止，t m n 重要 于网元管理层的功能和管理信息模型，网元管理层的重要性和作用己确定，但更 高层和可被每一层接受的功能和管理信息模型则仍然在讨论中：没有将业务管理 作为重点，缺乏标准和接口。 3 1 2 接口技术 网管接口含义主要包括三方面内容：通信协议栈，网络管理协议与信息模型。 网管接口主要分为四种，分别是传统的0 3 接口( c m i p ) 、s n m p 接口、c o r b a 接口和x m l 接口。 1 基于c m p 技术的网管接口技术 c m i p ( c o m m o nm a n a g e m e n ti n fo r m a t i o np r o t o c 0 1 ) 通用管理信息协议，是 由x 7 1 i ，i s o i e c9 5 9 6 - i 定义的。c m i p 是与通用管理信息服务( c m i s ：c o m m o n m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns e r v i c e s ) 同时使用的一种i s o 协议，支持网络管理 应用程序和管理代理之间的信息交换服务。c m i s 定义了一个网络管理信息服务 系统。c m i p 提供的一个接口支持i s o 和用户定义管理协议。 c m i p 中采用可靠i s o ( i s o - r e l i a b l e ) 面向连接传输机制并内置安全机制， 其功能包括：访问控制、认证和安全日志( s e c u r i t yl o g ) 。管理信息在网络管 北京邮电大学硕士研究生毕业论文面向业务的m s t p 网络管理系统的设计与实现 理应用程序和管理代理之间交换。管理对象是管理设备的一个特征且可以被监 控、修改或控制等，并能完成各种作业。 c m i p 并没有指定网络管理应用程序的功能，只定义了管理对象的信息交换 机制，而没有定义信息的使用和说明。与s n m p 相比，c m i p 的主要优势在于： ( 1 ) c m i p 变量不仅用于传发信息还可以完成各种作业；而s n m p 不具备这种功 能。 ( 2 ) c m i p 更加安全，它内置安全机制，功能包括访问控制、认证和安全日志 ( s e c u r i t yl o g ) 。 ( 3 ) c m i p 功能强大，在单个请求下可以实现多种功能。 ( 4 ) c m i p 在异常网络条件下具有更好的报告功能。 对管理对象中的管理信息的访问由通用管理信息服务元素( c m i s e ) 提供， c m i s e 使用通用管理信息协议( c m i p ) 为管理服务发布请求。由c m i p c m i s e 提 供的管理服务可分成两组：管理操作服务( m a n a g e m e n to p e r a t i o ns e r v i c e ) ， 即指管理器请求代理提供一定服务或信息的过程；通知服务( n o t i f i c a t i o n s e r v i c e ) ，即指管理代理通知管理器已经发生的事件或事件集。 2 基于s n m p 技术的网管接口技术 s n m p 是专门设计用于在i p 网络管理网络节点( 服务器、工作站、路由器、 交换机及h u b s 等) 的一种标准协议，它是一种应用层协议。s n m p 使网络管理 员能够管理网络效能，发现并解决网络问题以及规划网络增长。通过s n m p 接收 随机消息( 及事件报告) 网络管理系统获知网络出现问题。 s n m p 管理的网络有三个主要组成部分：管理的设备、代理和网络管理系统。 管理设备是一个网络节点，包含a n m p 代理并处在管理网络之中。被管理的设备 用于收集并储存管理信息。通过s n m p ，n m s 能得到这些信息。被管理设备，有 时称为网络单元，可能指路由器、访问服务器，交换机和网桥、h u b s 、主机或打 印机。s n m p 代理是被管理设备上的一个网络管理软件模块。s n m p 代理拥有本地 的相关管理信息，并将它们转换成与s n m p 兼容的格式。n m s 运行应用程序以实 现监控被管理设备。此外，n m s 还为网络管理提供了大量的处理程序及必须的储 存资源。任何受管理的网络至少需要一个或多个n m s 。 目前，s n m p 有3 种：s n m p v l 、s n m p v 2 、s n m p v 3 。第l 版和第2 版没有太大 差距，但s n m p v 2 是增强版本，包含了其它协议操作。与前两种相比，s n m p v 3 则 包含更多安全和远程配置。为了解决不同s n m p 版本间的不兼容问题，r f c 3 5 8 4 种定义了三者共存策略。 s n m p 优势在于管理信息对网络负荷的影响较小，而且实现简单；劣势在于 不够稳定以及管理效率低下。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文面向业务的m s t p 网络管理系统的设计与实现 3 基于c o r b a 技术的网管接口技术 c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ) ，简称通用对象请 求代理体系结构。它由国际对象管理组织o m g 制定，这个组织是一个国际性组 织，现已拥有包括生产厂商、软件开发商、政府和研究机构等8 0 0 多个会员。 其目的是在分布和已构计算机环境下为应用软件的开发提供一个通用框架。通过 c o r b a ，一台计算机上的对象可以调用另一台计算机上的对象方法。i t u t 已将 c o r b a 作为t m n 中q 接口和x 接口的主流实现技术所采纳。i t u - t 制定了一套基 于c o r b a 的管理框架，涉及到的协议有x 7 8 0 ，x 7 8 0 1 ，q 8 1 6 ，q 8 1 6 1 ，m 3 1 2 0 等。其他一些国际标准化组织( 如t m f ，3 g p p ) 也根据自己的实际需要定义了其 他的管理框架。 c o r b a 通过对象请求代理( o r b ) 使用可访问的对象。o r b 通过网络连接两 个对象。一台计算机( 客户机对象) 上的对象通过o r b 调用另