（计算机系统结构专业论文）基于分布式域管理的多层架构电信综合网管的设计与实现.pdf

摘要 摘要 基于分布式域管理的多层架构电信综合网管的设计与实现 居熙 吴国新，方宁生 东南大学 随着电信基础建设的高速发展，网络规模的迅速扩大，网络管理的质量和维护水平难以得到保 证。与此同时，电信网络往往由若干不同大小的子网组成，包括不同厂家的网络和通信设备，这使 得网络管理所涉及的问题更加突出。研究和探索科学、高效并且适合我国电信自身发展特点的电信 网络管理体系，已成为电信业的重要发展任务，而电信网络的综合化管理更成为电信业改革创新管 理体制的一大突破口。 针对以上现状，本文提出了一种基于分布式域管理的综合网络管理体系，它采用多层消息处理 框架，并将整个框架抽象为三个逻辑层次：分布式域、域管理系统、客户端。抽象的分布式域 ( d i s t r i b u t e dd o m a i n ) 位于整个逻辑层次的最底层，它掌管不同的智能代理( a g e n t ) ，处理各种设 备的接入，并负责网管数据的实时上送：在分布式域的基础上引入层次型的域管理机制，形成了位 于不同层次的域管理系统，它们在逻辑上属于第二层，单个域管理系统分布予不同的主机上，是整 个业务处理的核心，域管理系统的分布式处理格局提高了数据处理的效率，降低了单台主机的负载， 减少了网络资源的占用率；第三层是客户端，它的主要功能是帮助维护人员及时了解网络和设备的 运行状态，帮助操作人员确定被管网络的故障原因与故障的发生位置，确保网络和设各的正常运行。 本论文依据实际开发的工程项目，对综合网管系统中的底层接入、底层分布式域以及分布式域 管理系统等核心层次进行了详细的介绍，并给出了系统的实现。 关键词： 网络管理 综合网管 t m n s n m p c o r b a 分布式域 域管理系统 管理代理 告警监控 适配器 a b s t r a c t a b s t r a c t d e s i g na n dr e a l i z a t i o no f m u l t i l a y e r ss c h e m eo f i n t e g r a t e dn e t w o r km a n a g e m e n tb a s e do n d i s t r i b u t e dd o m a i n j u x i w ug u n x i n , f a n gn i n g - s h e n g s o u t h e a s tu n i v e r s i t y w i t ht h ef a n t a s t i cs p u ro ft h ec a p i t a lc o n s t r u c t i o no ft e l e c o m m u n i c a t i o n s t h es c a l eo fn e t w o r ki s b e c o m i n gl a r g e ra n dl a r g er ，a n di t i sv e r yd i f f i c u l tt og u a r a n t e es a t i s f a c t i o nt on e t w o r km a n a g e m e n ta n di t s m a i n t e n a n c e a t t h es a m e t i m e ，a n e t w o r k i s m a d e u p o f m a n y o f s u b n e t w o r k s ，i n c l u d i n g t h e n e t w o r k sa n d c o m m u n i c a t i o ne q u i p m e n t sf r o md i f f e r e n t c o m p a n i e s ，w h i c h m a k ep r o b l e m si n v o l v e di nn e t w o r k m a n a g e m e n tm o r ea n dm o r es e r i o u s i ti st h em o s tc r u c i a lt a s ko f t e l e c o m m u n i c a t i o n st or e s e a r c hi n t oa n d d e v e l o p t h en e wg e n e r a t i o no fn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m w h a t s m o r e ，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 to ft e l e c o m m u n i c a t i o n sw i l lg i v ea no p p o r t u n i t yt or e f o r mt h ec o n v e n t i o n a ls c h e m eo f t e l e c o m m u n i c a t i o n s w i t ht h e s ep r o b l e m s ，a r c h i t e c t u r eo fi n t e g r a t e dn e t w o r km a n a g e m e n tb a s e do nd i s t r i b u t e dd o m a i n si s p u tf o r w a r di n t h i sp a p e ri no r d e rt oa c c o m m o d a t et h em a n a g e m e n to fd i f f e r e n ts c a l en e t w o r k u s i n g m u l t i p l el a y e r ss c h e m e ，t h ew h o l es y s t e mi sc o m p o s e do f t h r e em a i np a r t sf r o ml o g i c o nt h eb o t t o mo f t h e s c h e m et h e r ei st h ef i r s tp a r tt h a ti n t r o d u c e sab e wk i n do f d i s t r i b u t e dd o m a i n st oc o n t r 0 1t h eb e h a v i o ro f a l l a g e n t s ，p r o c e s s i n gt h ed a t af r o md i f f e r e n tn e t w o r ke q u i p m e n t sa n ds e n d i n gt h e mo u t t h es e c o n dp a r ti s t h ed o m a i nm a n a g e m e n ts y s t e mw h i c hc o n s e q u e n t l ys u b s t i t u t eo l dc e n t r a l i z e dp r o c e s s i n gs t r u c t u r ew i t h d i s t r i b u t e dc o m p u t i n gm o d eo nb a s eo fm u l t i p l el a y e r s t h ew h o l e s c h g m ew o r k su pt h e _ d a t ap r o c e s s i n g , a l l e v i a t e s t h eb u r d e no f c o m p u t i n g o ns i n g l ec o m p u t e r a n d d e c r e a s e s t h ep c c u p a n c y o f a l ln e t w o r kr e z p u g c e i n v o l v e d ，u s e ri n t e r f a c ei st h et h i r dp a r tt h a th e l pp e o p l ew h oo p e r a t ea n dm a i n t a i nt h es y s t e ml e a r nt h e a b n o r m a lr u n n i n gs t a t eo ft h ee q u i p m e n t sa n dn e t w o r ki nt i m e ，a n di th e l p st h e mf i n do u tt h er e a s o na n d l o c a t i o no f a l a r ms oa st oi n s u r ee q u i p m e n t sa n dn e t w o r k sa g a i n s tc o l ! g p s e a c c o r d i n gt ot h ed e v e l o p m e n te x p e r i e n c eo fa u t h o r sp r o j e e l s ，t h ea u t h o rd i s c u s s e st h ed i s t r i b u t e d d o m a i no fb o t t o ml a y e r , d o m a i nm a n a g e m e n ts y s t e mi n d e t a i l sa n dg i v e st h er e a l i z a t i o no fi n t e g r a t e d n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ， k e y w o r d s ： n e t w o r km a n a g e m e n t i n t e g r a t e dn e t w o r km a n a g e m e n t t m n s n m p c o r b a d i s t r i b u t e dd o m a i n d o m a i nm a n a g e m e n ts y s t e m a g e n t a l a m am o n i t o r a d a p t e r h 东南大学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 何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：臣堕 日期：2 。5 年3 月 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、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( 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i 研究生签名! 融 导师签名： 日期：2 0 0 5 年3 月 第一章引言 1 。1 论文的研究背景 i 1 1 综合网背景 第一章引言 网络技术的迅速发展，使其呈现以下特点：网络规模不断扩大，异构性越来越高，结构日益复 杂；而用户对网络的要求也越来越高，他们要求透明地使用异构计算资源，并且在使用网际资源的 同时对网络运行的稳定、可靠、高效提出了更高的要求。这就给网络管理提出了更高的挑战。传统 的网络管理模式采用c s ( c l i e n f f s e r v e r ) 的两级结构，这种单一集中式的管理使得系统的可扩展性、 可靠性、高效性以及灵活性方面存在诸多缺点，因此研究新型的多层架构网络管理系统迫在眉睫【lj 。 新型网络不断涌现，如a t m 、个人通信网及智能网络等，跨网通讯越来越迫切，计算机网络和 电信网络等正逐步走向融合：另一方面，人们对于网络提供增值服务要求越来越高，全球化的跨越 异构网络间的、网络功能实体间协同工作的多媒体通信服务等是未来网络向用户提供的主要服务。 因此，如果没有一个统一高效的网络管理系统对网络系统进行管理，就很难保证为广大用户提供令 人满意的服务。要实现对庞大复杂的网络系统进行有效的管理，现有的网络管理系统是不胜任的。 这是因为： ， 1 ) 被管理的网络资源是异构的和动态的。异构是多样的，可能一个系统中，有的子网是以太 网，有的是f d d i ，可能有的设备是基于s n m p 管理，有的设备是基于c m i p 管理，且不 同网管资源的通信协议互不兼容。对于网络系统配置的动态改变，网络管理系统应能在线 地实现异构网络资源的集成和对出自不同厂家的独立的异构子网及其网络管理子系统进行 统一管理。 2 ) 某些网络管理功能相当复杂，如网络故障的预测和诊断，系统性能的分析和评价，最佳路 由选择等； 3 ) 用户需要高质量的多媒体服务，这意味着网络资源应根据不同的q o s 进行协商、预留和管 理。 此外，不同公司开发的网管系统主要以集中式为主，采用专用网管平台。尽管在一定范围内有 简单、易于实现的优点但存在严重的缺陷；价格昂贵。安装、运行、维护都比较复杂；难以适应网 络规模的膨胀和阿络管理需求的变化：无法异地介入网管数据和网管工具，很难在一个地点执行大 网络的全局网络管理。所以，分布式的综合网管技术的引入使各种专用网管系统的集成成为可能， 它正好克服了传统单一网管系统的缺点例f ；j 1 。 基于上述综合网环境下网管系统的发展现状，必须打破传统的两层网管体系的格局，并在现有 的网络基础上建立综合网管平台，实现全网的综合监控与管理。 1 1 2 电信网发展现状 我国电信网络的发展现在已颇具规模，除了传输网、n o7 信令网、同步网和管理网( 以t m n 为 代表) 这些基础网外，还有许多业务网，如p s t n 、i s d n 、i n 、d d n 、a t m 等。电信网管从9 4 年开 始自主探索建设，到目前为止，已建成全国网络管理中心( n n m c ) 、省网络管理中心( p n m c ) 和 查亘查堂堡主堂焦鲨塞 本地网络管理中心( l n m c ) 。本地网管中心是上两级网络管理中心工作的基础，本地网络管理效率 的高低直接影响整个网管系统的效率。 由于受历史原因和技术条件的限制我国本地电信网管系统大多数由相应独立、分离的专业网 管系统组成，形成了一个一个的专业网管的孤岛，割裂了电信网本省的有机联系。这就给整个电信 网的管理带来了一系列难题。 t m n ( t e l e c o m m u n i c a t i o n m a n a g e m e m n e t ) 是针对电信网络管理而提出的一种管理模型，它给 出了实现电信网络管理的体系结构以及五项基本功能，采用了基于o s i 系统管理的面向对象的建模技 术，自上而下形成了“金字塔”的结构。t m n 建立了一个标准的管理界面，使得对于不用厂商，不 同软硬件平台的网络产品的统一管理成为可能。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1 2 ( 包括通信协议和信息模型) 与电信网进行传送和接受管理信息，从而达到对电信网控制、 管理和操作的目的。 t m n 的管理体系结构比较复杂，可从四个方面进行描述，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，其中逻辑分层体系结构在9 0 年的m 3 0 1 0 中有定义。 虽然t m n 概念模型简单明了，但实现起来却比较复杂。而且它主要关注网络基础设施的管理， 集中在网元层和网络层的管理，而缺乏对业务层和事务层的管理，因而存在着很多的不足；此外， t m n 对于如何构造管理系统以及管理系统之间如何实现互操作等问题，并未进行深入的研究。 1 1 3 专业网管与综合网管的关系 各网络公司以及推出了相当成熟的专业网络管理平台，如s u n 公司的s u n n e t m a n a g e r ，c a b l e t r o n 的s p e c t r u m ，h p 公司的o p e n v i e w ，i b m 公司的n e t v i e w ，d e c 公司的p o l y c e n t e r o n n e t v i e w 等， 这些网络管理系统通常由一组工具软件组成，它提供管理人员管理网络的工具，使网络的运行更加 稳定、高效。另外还有一些第三方提供的管理应用，如3 c o m 的t r a n s c e n d e n t e r p r i s e m a n a g e r ，d e c 的h u b w a t c h 等，这些软件通常是各公司针对自己厂家产品的管理软件，可以集成到网络管理平台 中p 1 。 、 综合网管系统是在各专业网营基础上建设的，逻辑上位于各专业子网之上，它与各专业子网网 管系统按标准的规范和接口交换管理信息，形成一个综合管理平台。综合网管是从全网的角度来实 现各类资源的动态管理、故障的统一管理等，并为不同部门、不同层次的人员按照其职责来提供各 种不同的管理功能，结束“专业网管孤岛”的现象”】。 从现阶段的电信网管现状来看，综合网管不能完全替代各专业网管，它只是将本地电信网络所 有的资源进行统一管理，并有效地协调、调度各个专业网管来完成对全网的维护管理。从跃远的发 展目标来看，综合网管完全有可能替代现有的专业网管。 基于电信网管的现有情况，综合网管必须从以下几个方面着手来考虑对全网的统一管理： 1 ) 综合网管系统要充分利用各专业网的网管系统资源：通过制定与各专业网管系统的接口标 准，对不同专业网网管系统提供的信息进行综合整理，将电信网内的各类资源联系成一个 有机的整体。 2 ) 综合网管系统应具有良好的可扩充性：综合网管系统不仅要求接入现有本地网内各专业网 管系统，同时对将来建成的网管系统也能平滑接入，以缩短新系统接入综合网管系统的周 期。 3 ) 综合网管系统应具有严密的安全措施：综合网管平台是一个综合性的平台，将面向不同专 业、不同层次的管理人员，如维护人员、决策层领导、甚至普通的用户，因此信息的保密 性、安全性至关重要。 4 ) 综合网管要提供基于全网的跨专业的管理功能：这样综合网管能够从全网的角度协调、调 度各个专业网管去完成各个专业网管所达不到的管理功能。 2 第一章引言 1 1 4 课题背景 作者于2 0 0 3 年9 月参与了学校与大唐电信集团合作的电信网综合网管项目，并在综合网管新产 品的研发中担任框架设计与核心代码编写等工作。在此期间，作者参与了山东省电力通信网综合网 管、杭州电信本地网综合网管、河北电信综合网管等项目的研发。本论文借鉴以上工程中的项目经 验，把分布式域的概念和多层消息处理的框架切实引入到综合网管系统中。并在开发过程中不断发 现问题和解决问题为今后综合网管系统的研发奠定了理论基础，积累了技术上的经验。 1 2 论文所要解决的问题及其实用价值 1 2 1 需要解决的问题 首先是信息无法共享，现在大都是分裂的网管系统，他们分别负责网络中的不同管理内容，它 们相互之间没有信息交换，这给普通的网络管理带来了很大的局限性，各专业网管只能了解本专业 网的资源和网络运行的情况，信息存放分散、孤立，各专业网之间的联系和信息交换只能通过手工 的方式进行，效率很低，工作量大。 难以统一调度和管理网络资源，缺乏了解全网资源的有效途径和方法，对网内各类资源的利用 率情况没有全局的了解，无法提供智能化的网络资源调度建议方案。 管理内容庞杂，综合数据庞大，不同时期建立、不同厂商开发、未遵守统一标准的各种各样网 管系统必然拥有形式各异的操作界面和服务程序、具有干差万别的管理功能。网络设备厂家成百上 千，网络设备的维护也是五花八门。 对于各种专业网管，开发了基于两层结构的传统型综合网管，但其处理模式过于单一，且担负 数据处理任务的消息主机站负担过于繁重，容易出现死机，数据丢包等现象。所以，、传统综合网管 所表现出的实时性能差，界面反映迟缓，数据分析不够准确，定位效果差，协议规范不明确，底层 处理结果被写死，不具备通用性和重用性等都是亟待解决的问题。 1 2 2 解决方法及其实用价值 要解决信息共享、统一调度和对网络资源进行统一管理等问题，必须整合所有专业网管的数据， 建立统一的资源管理数据库由智能代理统一管理所有专业网管的数据，以期实现程序的动态加载 与配置。 解决管理内容庞杂，综合数据量大等问题，则必须对于不同的专业网管设备开发不同的适配器， 单独分析和处理不同的协议内容，并建立合理的软件模型，隔离各专业网管数据间的干扰数据，抽 取相关信息，为下一步综合网管数据的整合做好优化工作。 为了达到网络管理的层次化，满足网络规模的可变性，网络资源异构性与动态性等特点，必须 彻底改变传统综合网管所采用的单一处理模式。本文引入多层次型的域管理结构，并在此结构中提 供分布式环境下的系统管理方法，支持多个域管理系统并存的分布式网络结构。从根本上解决了消 息中心主机站负载过重不适于处理超大型网络的海量数据以及所有网管数据传输到一台主机易造 成的网络拥塞、网管系统健壮性差等问题：系统所采用的多级消息层层递交的处理机制显著地提高 了数据处理的效率降低了单台主机的负载，减少了网络资源的占用率。 东南大学硕士学位论文 1 3 论文的组织结构 论文从第二章的开始详细地分析了系统的需求，介绍了系统结构的引入背景，并着重说明了系 统的整体框架结构及各部分担负的职责，而后论述了采用此框架结构的原因及优点，最后在给出的 系统结构图的基础上，初步提出了分布式域和域管理系统的概念。 第三章介绍系统的底层框架，给出了各种专业网管接入设备的接口协议与接入方法，详细介绍 了处理各专业网管数据的适配器( a d a p t e r ) 以及位于其上的智能代理( a g e n t ) ，并在智能代理的基 础上正式引入了分布式域的概念。 第四章开始分析多层消息处理框架：首先，介绍了域管理系统及域管理系统间的通信，给出了 告警服务的模型，井对模型中的服务接v i 模块、告警处理模块、通讯协议模块、查询统计模块、安 全点设计模块、数据库接口模块、日志及服务管理模块等做了详细说明；其次，扼要的介绍了性能 监控服务：最后给出了拓扑服务的设计思路，并分别介绍了网络拓扑图、设备拓扑图服务的接口 定义与实现方法。 最后，总结所做的工作并指明下一步工作的发展方向。 4 第二章原型系统的体系结构设计 第二章原型系统的体系结构设计 2 1 系统的需求分析 首先，本系统是一个参照t m n 架构设计的综合网管系统，它实现了以下几个功能域：配置管 理，故障管理，和维护监控管理，下面将按节分别加以说明。 2 1 1 配置管理 配置管理功能根据业务需求提供对网络设备和网络资源的定义、初始化、识别、监测和组织。 配置管理的范围是本地电信网内各类物理、逻辑资源及电信网支持的各种业务数据。 配置管理为系统的其他功能部分提供基础数据，同时配置管理能为不同部门、不同层次的管理 人员服务。例如：配置管理能够为跨专业的告警相关性分析提供数据依据，缩短排除障碍的时间， 提高服务质量。配置管理能够为故障工单、电路调单、局数据单、备品各件等工作流程提供基础数 据，保证了数据的完整性，使工作流程在全网各个部门之间流动，提高了工作效率，从而更有效、 更快捷地管理整个本地电信网。 2 1 2 故障管理 故障管理是本系统的主要部分；它对电信网的运行情况异常，设各安装环境异意。以及网络的 状态进行管理。 故障管理主要负责对各种网络设备产生的故障信息进行及时准确的采集，根据采集的故障信息 分析故障原因，判断故障位置及故障性质，以便确定故障对网络影响的严重程度。对采集的故障进 行数据分析之后，以协定的数据格式传送给用户，并按照不同级别和类型，以可见可闻的方式对用 户进行通知和提醒( 主要是实时状态变化的提示窗口和告警声音提示) ，以便使故障能够得到及时、 有效的处理提高网络运行效率。对于没有及时得到处理的故障，系统可以对故障进行相关性分析， 对故障进行升级，自动提高该种故障的级别，并不断提示用户。 用户可通过自动、手动方式对设备故障或其他网络运行中的错误( 如软件进程错误等) 生成故 障工单，系统对故障工单实施全流程的闭环管理。系统根据用户自定义的故障分配处理流程自动进 行故障工单派发，并对故障处理各个环节进行协调及监督。排除故障库是多发故障信息的简单集合， 给故障分析工作提供相对准确的依据。故障管理系统可以根据不同的条件查询历史故障数据并生 成历史数据统计表和图形。 故障管理系统的功能组成如图2 1 所示： 东南大学硕士学位论文 2 1 2 1 数据处理功能 图2 - 1 故障管理功能结构图 告警数据处理能将原始告警格式化，再进行相关性处理，筛选出具有代表意义，能真正反映故 障所在位置的告警送往告警监控界面：并将历史告警存入数据库，以各查询统计分析之用。 1 ) 告警格式化 能屏蔽不同数据源( 即不同网元接入设备数据源) 的差异性，能对告警分类，分级，并转换成 标准格式的告警。 2 ) 相关性分析功能 相关性分析处理的功能是根据一些既定义的规则，对告警进行分析处理，从而减小数据冗余度， 避免无用信息的干扰，使得网管人员能够把注意力集中在问题的源头，而不是应付低级错误发生时 产生的大量数据。 相关性分析处理的层次 系统在两个层次上提供相关性处理的功能。一是网元层，对来自相同网元的告警信息进 行分析处理；二是网络层，根据网络拓扑和告警之间的关联信息对告警进行相关性处理。 相关性分析处理的类型 系统主要进行如下相关性分析处理： 告警清除 告警清除功能是根据已上送的告警，自动清除本身的故障，并将原上送告警的状态位、 颜色显示等改为正常状态；此功能大大减少了人为干预。减轻了网管人员的维护负担。 告警压缩 在一个指定的时间内，如果多个告警从同一网元发出，而且具有相同的可能原因，这 些告警的告警级别也许会有所不同。保留这个时间段内的第一条和最后一条告警，其余则 被过滤。 6 第二章原型系统的体系结构设计 因果抑制 在个指定的时间段内，根据已经定义的相关性规则，系统查找出根原因告警，如果 该时间段内存在多条相同的根原因告警，则输出第一条至综合网管系统，其余的根原因告 警和相关告警进入数据库保存。 告警门限处理 在一个指定的时间段内，对接收的相同告警进行计数，如果达到了指定数目，则输出 第一条告警至综合网管系统，其余告警入库保存。 频次派生 在一个指定的时间段内，如果接收到的相同告警达到了指定数目，则第一条告警的告 警级别向上升一级( 若告警级别已经是严重告警则不变) ，并输出该条告警到综合网管系统， 其余告警入库保存。 3 ) 告警存储 进入网络层相关性分析处理的所有告警数据应具有自动入库保存的功能，以备历史告警查询， 统计，分析。 4 1 告警数据手工处理 在原始数据保留的情况下为了补救某些意外情况下没能正常入库的告警数据，系统能够提供 相应的操作界面，可以按时间段、设备类型分拣原始告警数据，进行告警数据的入库处理。 此外，由于引发告警的故障目前可能已清除，手工处理后的告警不具备实时性，仅为日后的查 询统计分析提供依据：它是系统必不可少的一个功能。 2 1 2 2 管理应用功能 管理应用功能从以下几个方面加以说明： 1 ) 告警监控 实时告警监控平台须具备如下功能： 告警的分发机制 系统根据维护部门的业务范围、级别等具体情况，对收到的告警按照网元类型、告警级 别等进行分发，如网管中心监视全网所有网元较高级别的告警，而各区县网管中心只监视本 区县管辖范围内的网元的告警。 告警的确认 当收到告警后，网管人员可以对告警进行确认，表示已经关注过此条告警，查看了相应 的告警信息，可以对各个逻辑单位进行告警的确认。比如，可以对某一网元下的所有告警进 行确认，可以对某一网元下某一设备或设备中某一逻辑部件的所有告警进行确认，也可以根 据用户的定义自动进行告警确认或对全部上送告警进行确认。 告警的取消确认 告警确认的逆操作，可以将i 目r n i j 进行的确认操作恢复过来使被操作的告警重新回到未 确认状态，留待以后处理。 告警的删除 提供对告警的两种删除操作：一种是伪删除操作，此操作只控制界面的显示，对被选中 的告警进行此操作后，界面将屏蔽此告警的显示，但不对数据库进行永久性删除操作，重新 启动界面此告警将重新出现，伪删除操作是可逆的；另外一种是告警的永久删除，这种方式 允许用户对不感* 趣的告警进行彻底的删除，重新启动界面后，被删除的告警将不再出现， 并且此操作是不可逆的。 告警的受理 7 东南大学硕士学位论文 对新生告警，网管人员可以进行受理操作，表示本人已经被授权处理了此告警，别人不 再获得处理此告警的权限，此操作是可逆的。 告警受理的取消 告警受理的逆操作，对被受理的告警执行此操作，能解除授权受理人的权限，等待其他 被授权人员的受理操作。 告警的历史查询 网管操作人员能根据告警的发生位置( 比如告警所在的部门、局站、所在的网元等) 、告 警的类型、告警的级别以及告警的发生时间等作为告警的查询条件，对历史告警进行查询， 并以告警列表的形式显示查询结果。 可以在查询结果的列表中选中一条或者多条记录，并逐条查看被选中记录相关的信息。 如果选中带有故障单的告警，则相应地列出所有的故障单。 告警的详细信息 网管人员可以对选中的一个或一批告警查询它们在界面中未能显示的详细信息，以便找 出更好的解决办法。 告警的清除 这里的告警清除与上文告警相关性分析中所提到的告警清除不是同一个概念，它是对相 关性分析提供的告警清除信息进行分析和匹配的过程。它能自动匹配并查找到被管逻辑树中 清除告警所对应的历史告警并将历史告警的状态位重置，维护共享的被管逻辑树的一致性。 故障工单的生成 当收到告警后，系统可以根据用户要监视的网元信息，来确定当前发生的告警是否产生 故障工单，用户也可以手动地选取告警来生成故障工单。派发的故障工单上必须加上当前时 间、派发用户和派发时间。 告警的提示 系统可以根据告警的级别、类型用不同颜色和不同图标来闪烁显示当前活跃告警。并且 可以用不同的声音来区别告警的级别；如果当前系统中始终存在未处理( 比如说未确认) 的 告警，则系统必须具有不断发出告警提示声音的功能。 故障的显示 当用户查看某条告警时，可以查看此告警所影响的业务范围，包括该告警本身涉及的业 务。用户能根据告警的严重程度来决定故障的排位优先级。 综合网管系统能提供故障监控的多种显示方式，能有效、准确的显示全网当前的活动告 警，能让网管人员对全网的情况有全局的把握，以便更好地进行故障的处理。 故障定位 告警定位的能力取决于系统配置数据的详细程度。系统能将显示的告警定位到专业网 管、网元、机架、机框、机槽、端口、电路、中继等并可显示所有相关告警的详细信息。 例如哈里斯交换机的故障定位的逻辑部件层次如下：机房设备机架专机槽插板，那 么故障定位必须最小能定位到的子部件是插板。故障定位最主要的前提是：网管系统中的 资源信息准确、完各并具有关联性，而且网元产生的原始告警信息中能够给出详细的位置 信息。 网元的逻辑拓扑显示 以拓扑图的形式显示全网的网元分布情况和故障发生情况。提供各类直观的物理及逻 辑拓扑图形，进行图形可视化管理，力求做到“所见即所得”。当被管理对象发出告警时， 拓扑图能够以文字、颜色、声音等形式显示出与对象相关的告警条目和严重程度，而且对 象的状态能自动包含并传递到上一父层逻辑拓扑中。 告警列表显示 8 第二章原型系统的体系结构设计 告警以表格的形式提供出所有网元的告警信息，当有新增告警时，告警列表将其自动 填入其内。告警列表能详细显示每条告警信息的相关信息，比如上告时间、清除时间等， 并提供给网管人员友好的接口，以便对每条告警信息进行处理。 实时上报告警显示 对于新产生的告警能通过局域网实时上送到各个用户界面的监控客户端，以“总在最 前”的方式呈现给用户，用户能及时了解当时发生异常告警的详细数据。提高告警数据的 处理效率。 2 ) 停机计划 系统处于停机状态，此时系统将忽略所有告警信息。 3 ) 排除故障库 排除故障库是多发故障信息的简单集合。系统将自动设定告警的v 型门限值，如果某些告警发 生的频率很高井超过了v 的阈值，此告警将自动进入排障库，给新生告警的分析工作提供简单的核 对依据；此故障库的功能相对较弱，智能性较差，尚需进一步改进。 系统对排除故障库中的告警提供了手工操作与自动操作的功能；系统可对库中的告警进行增加、 删除、查找、修改等操作。 4 ) 故障单管理 系统对派发的故障单具有统一管理的功能，协调故障单的分发，提供问题处理的效率。 5 ) 告警历史分析 网管人员可以利用报表工具，定制报表，并以告警发生的位置、告警类型、告警级别、告警发 生的时间等为条件从不同角度对告警进行多方位的分析、统计，并把结果用图表的方式表示出来， 功能如下： 能够产生特定时间段内所有告警信息报表及其统计结果的图表。 能够以工作日为周期将所有本地网的告警进行统计和分析，打印出报表。 能对本网内所有网元告警的频数、告警级别分类、告警类型、告警原因等进行分类统计。 能对所有网元的清除告警进行统计，并对自动清除的告警网元、告警逻辑部件等进行统 计分析，找出人为干预少的逻辑单位，并打印出报表。 能对排除故障库中所有网元的告警进行统计分析，并按照告警频数、告警级别、告警原 因等进行分类。 2 1 3 维护监控管理 维护监控管理是专业网管人员的系统配置工具，它通过友好的界面给网管人员提供各种监控和 管理信息。维护监控管理如图2 2 。 9 东南大学硕士学位论文 图2 - 2 维护监控管理系统图 1 1 底层接入设备的动态维护 网管人员可以根据操作界面，实时地获取各种接入设备的状态信息，比如接入设备的当前工作 状态、效率对照表、性能参数等。 它能完整地显示传输设备的负荷状况并向网管人员提供各种直观的分析结果；能对接入系统的 各网元性能数据的入库情况进行查询和统计，以帮助网管人员发现各类影响性能数据入库的异常情 况。 提供性能数据的手工处理过程能让高级网管用户直接操作数据库；对于异常情况，也将提供 手工处理手段，网管人员可以按照指定的时间和网元的类型提炼并查找出性能数据，以便重新入库。 手工处理时，系统给出入库的数据、上报的原始数据，供网管人员核实处理的正确性。 对分布式域内的数据进行监控对于负载太重的域，可以手工的增加和删除，达到各个域处理 接入网元数据的负载平衡：能屏蔽一些用户不感必趣的域，做到从底层就把各个专业网管隔离开。 能协调智能代理a g e n t 的管理范围，提供手工增加和删除其管辖内域的功能。能实时查找和统 计a g e n t 管域内的数据，做到不丢包，准确性高。 2 ) 多层域管理层的维护与功能协调 网管人员能实时了解各个域管理系统的维护状况，能根据中间逻辑层的处理效率手工增加、删 除域管理系统，调节域管理系统的层次结构。 能动态地显示各级m o i 树维护和操作的情况，提供给网管人员动态查询域管理系统内网元不同 逻辑层数据的接口，且最小定位单位能细化到插板、端口等。 3 ) 界面维护 提供超级用户的管理功能，协调用户的管理权限，使得不同级别的用户只能管理被授权的本专 业网管系统。 2 2 系统体系结构 2 2 1 电信管理网络t m n 近几年，中国电信网络管理的问题日益凸现。而在国际上，由于电信网管的复杂性及难以互通 1 0 第二章原型系统的体系结构设计 性，i t u t ( 国际电信标准组织) 和i s o ( 国际标准化组织) 从二十世纪7 0 年代末、8 0 年代初即开始联合 研究开发o r 参考模型并逐渐趋于完善，从8 0 年代中期着力研究和定义电信管理网络( t m n ) 一系列的 标准。1 9 8 8 年公布t t m n 的标准，用标准的协议和接口使各个维护系统及电信设备互连成网，规范 了基于o s i 参考模型的网络管理框架。对如何构建电信网管提供很详尽的标准和依据。 1 ) t m n 的功能模块 电信管理网( t m n ) 1 2 1 在功能上由运行控制系统功能( o s f ) ，信息转送功能( m f ) 、和数据通信功 能( d c f ) 三个功能模块组成，这三种功能模块的适当组合提供了完成t m n 应用功能的能力。t m n 还必须连接到各个待管理的网络单元功能模块( n e f ) 和网络管理工作站( w s f ) 功能上，q 适配功能 ( o a f ) 是可选功能。 2 ) t m n 的各种参考点 如图2 3 所示，各参考点是相关功能与其外界的连接点，当参考点处于不同系统之间时，参考点 就变成了接口。 图2 3t m n 的物理结构 主要包括几种类型的参考点： q 参考点：n e f f m f ，m f m f 。m f o s f 。o s f o s f ，它们对应q 接口 碜考点：w s f 与其他所有功能块之间，它们对应f 接口 g 参考点：w s f 与用户之间，它们对应g 接口 x 参考点：t m n 与其他t m n 之间，t m n 与其他信息系统之间。它们对应x 接口 其中0 3 接口用于n e f m f 之间接口和o s f o s f 之间接口，是定义最完整、应用较为成熟的接口 方式，在现有系统中应用较广泛其异构系统的互通性要好于c o r b a 。t m n 标准定义的其他接口在 现实系统中的可参照性较小。 3 ) t m n 的管理分层及其管理功能 t m n 标准中的管理服务层 东南大学硕士学位论文 网元层：包括对t m n 管理层和非洲网元起适配功能的a g e m 功能。 网元管理层：包括允许对网元进行操作和维护的远程调用的功能。 网络管理层：执行全网范围的操作，比如话务监测和故障监控。 业务管理层：对面向客户的业务进行管理，综合帐务信息和网络信息对业务进行分析和 管理。 商务管理层：支持商务决策，包括网络预测和趋势分析等功能。 本系统实现了网元管理层、网络管理层的功能。 t m n 的管理功能 t m n 的管理功能主要包括配置管理、性能管理、安全管理、帐务管理、故障管理等。 4 1t m n 的信息结构 面向对象的设计 为了有效地定义被管理的网络资源，t m n 方法论使用o s i 的系统管理原理并且基于 面向对象的概念。管理对象是对被管理资源或者管理功能的概念l 生视图( 比如告警上传和 告警日志功能) ；管理对象也能代表资源之间的关系或综合的资源。值得注意的是面向对 象的原理一般应用在信息建模比如系统互操作通信管理的接口方面。 t m n 利用o s l 系统管理对象模型来描述网络单元( 简称网元) 。在这个模型中，每个网 元是一个管理对象，一个管理对象是实际网络中硬件或软件资源在o s i 系统管理模型中的 抽象映像，实际资源可以通过管理对象被系统所管理。一个管理对象是与资源关联的数 据封装，也包含与设备相关的软件过程( 叫傲对象方法) 来实现可以对数据执行的操作。 信息模型 所谓信息模型，是从管理角度出发，将网络资源从管理的角度分为一个一个需要被 管理的小单元，再对这些小单元进行抽象，生成被管对象( m o ) 。简单说来，信息模型 就是网管系统所管理的资源抽象成m o 的集合。资源的管理通过对这些资源抽象实体m o 进行处理而间接实现。为了实现统一的网管，“t m n 建议”规定被管对象( m o ) 应当 使用一致的描述模板进行描述，达到不同网络间互操作的目的。目前按照i t u t 建议 x 7 3 3 中的模板结构，并采用a s n 1 描述语言进行m o 的编写。以 t u t 建议m 3 i 0 0 中的 通用网络信息模型为基础，针对各专业网，女d s d h 、交换网和接入网建立模型。这些信 息模型在m o 的结构和描述上须与通用网络信息模型保持一致。 使用被管对象交换信息。完成一个管理操作，要有负责发出命令的管理者和负责执 行命令的代理。要完成命令代理必须对所要处理的对象有一个了解，比如它的名称、 属性、从属关系等等。所有这些信息从相关的管理信息库( m i b ) 中得到。存在m i b 中 的信息按规律有机地组织起来。通过信息模型的方法。m i b 按照从属派生规律将已抽象 化的被管对象在逻辑上自上而下排列，呈树状结构。这种结构便于对目标进行查找【4 1 。 信息模型也同样解决了网管上同一网中不同厂家设各难以互通，不同网间难以互通 的问题。所有的设备都用同一种描述语言定义设备的被管对象，这样彼此“认识对方”， 为互操作打下了必要的基础。 2 2 2 系统的框架结构图 本系统延用了t m n 网络管理层次化的基本体系结构，考虑到网络规模的可变性和接入网元的 多样性，采用多层次处理模式。该结构提供了分布式环境下系统综合管理的方法，支持基于分布式 域的网络结构。如图2 - 4 所示。 第二章原型系统的体系结构设计 界 面 多 层 消 息 处 理 框 架 底 层 接 入 处 理 图2 - 4 系统框架图 a g e n t 适配器 框架的底层采用流行的a g e n t 技术，在各网管适配器的基础上，分别对各专业网管进行分析和 代理，因此设备管理代理互不相同。不难理解，有几个设备就存在几个a g e n t 。各代理运行一个称 之为“守候”进程，此进程一方面等待来自各专业网管的请求报文，并做出相应反应，如读取或修 改m i b 中的数据；另一方面，守候进程检查本地状态，发出告警通知报文”j 。 多层消息处理框架建立在底层分布式域的基础之上，它的核心元素是域管理系统( 稍后章节将 对分布式域和域管理系统做详细的介绍) 。最底层的域管理系统直接和分布式域打交道接受域内的 数据，处理完毕后交给更高层的域管理系统，依此类推，当顶层的根域管理系统处理完毕后，将结 果送给界面显示。 多层消息处理框架在系统整个处理逻辑中位于第二层f 6 胴。 域管理系统在整个综合网络管理系统中起承上启下的作