（计算机软件与理论专业论文）电信网管中数据库的设计与优化.pdf

摘要 随着通信技术的高速发展，通信网的网络规模不断扩大，网络复杂性日益提 高。为了提高服务质量和降低运行成本，对网络管理系统的要求也越来越多、越 来越高。所以如何以合理的管理手段维护日益复杂的电信网，如何管理电信网中 大量且复杂的数据，从而提高网络的效率，成为一个迫切需要解决的问题。论文 结合首信c d m a 2 0 0 01 xb s so m c 项目设计和开发经验，研究了电信网管中数 据库的设计和优化技术，为以后的相关工作提供了新的思路。 论文的主要研究内容可以简要归纳如下： 1 介绍了网络管理技术的体系结构和基本功能，分析了当前三种比较成熟 的网络管理技术的特点，进而阐述了首信c d m a2 0 0 01 xb s so m c 系统基于 t m n 技术的系统结构和功能特点。 2 分析了数据库设计的基本方法，针对电信网络管理的特点，进一步研究 了在网管环境中的数据库设计方法，结合首信b s s o m c 项目从需求分析、概念 结构设计、逻辑设计和物理结构设计等方面详细介绍了数据库设计的全过程。 3 详细介绍了在电信网络管理中数据库接口设计的特点，以及数据库管理 中重要的一步一数据库备份和恢复的方法。 4 综合首信b s s o m c 项目中访问数据库所遇到的问题，提出了数据库性能 优化的方法。 关键词：网络管理数据库设计连接池性能优化a d o 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 nt e c h n o l o g y , t h es c a l eo f t e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r kb e c o m e sl a r g e ra n dl a r g e r , a n di t sc o m p l e x i t yi si m p r o v e d r a p i d l y i no r d e rt oi m p r o v et h es e r v i c eq u a l i f ya n dr e d u c et h ef u n c t i o nc o s t ，t h e r ea r e m o r ea n dm o r er e q u i r e m e n to fn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ，s oav e r yu r g e n t p r o b l e ma p p e a r st h a t h o wt om a i n t a i nt h et e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r kb yg o o d m a n a g e m e n ta n dh o wt om a n a g ea m a s so fc o m p l e xd a t ai no r d e rt oi m p r o v et h e e f f i c i e n c yo ft h en e t w o r k t h i sp a p e ri sb a s e do nt h ep r o j e c to fc a p i t e lc d m a 2 0 0 0 1 xb s so m c ，i nt h i sp a p e rir e s e a r c ht h ed a t a b a s ed e s i g na n do p t i m i z i n gt e c h n o l o g y i nt 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 ，w h i c hp r o v i d ean e wc o n s i d e r a t i o nf o r c o r r e l a t i v ew o r kl a t e r h e r ef o l l o w st h em a i nc o n t r i b u t i o n s 2 4 i n t r o d u c et h es y s t e ms t r u c t u r ea n db a s i cf u n c t i o no fn e t w o r km a n a g e m e n t ， a n a l y z et h r e em a t u r ec h a r a c t e r i s t i co fn e t w o r km a n a g e m e n tt e c h n o l o g y , a n df u r t h e r m o r ee x p l a i nt h es y s t e mo f c a p i t e lc d m a 2 0 0 01 xb s so m c a n a l y z et h eb a s i cm e t h o do fd a t a b a s ed e s i g n , s t u d yt h ep a r t i c u l a rp r o c e s s o fd a t a b a s ed e s i g ni nt h ep r o j e c to fc a p k e lb s so m c ，i m p l e m e n t r e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，c o n c e p t i o n s t r u c t u r ed e s i g n ，l o g i cd e s i g na n d p h y s i c a ls t r u c t u r ed e s i g n i n t r o d u c ep a r t i c u l a r l yt h ec h a r a c t e r i s t i co fd a t a b a s ea c c e s s i n gi n t e r f a c ea n d t h em e t h o do fd a t a b a s eb a c k u pa n dr e s u m e p r o v i d et h em e t h o do fd a t a b a s eo p t i m i z i n gb a s e do i lt h ep r o j e c to fc a p i t e l b s s o m c k e yw o r d s ：n e t w o r km a n a g e m e n t , d a t a b a s ed e s i g n ，c o n n e c t i o n p o o l ， p e r f o r m a n c eo p t i m i z i n g ，a d o 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面使用过的材料。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：墨叠墼日期：竺兰：! ：! ! 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：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：星叠垒兰 导师签名：塞蕴丝 导师签名： 至k 至 日期：竺! ：! ：! ! 日期：坦：主丝： 北京邮电大学硕士学位论文 电信网管中数据库的设计与优化 1 - 1 研究背景介绍 第l 章绪论 近年来，电信网络正在发生着前所未有的改变，电信业正朝着宽带化、智能 化、个人化和综合化的方向迅猛发展，作为保障电信网络正常运行和提高网络服 务质量的网络管理系统也随之成为了运营商关注的焦点。 网络管理是以数据为中心的，由m o ( m a n a g e do b j e c t ) a g e n t 采集到的大量 原始数据发送给管理进程( m a n a g e r ) ，m a n a g e r 负责收集网络性能以及配置信息， 并维护历史数据。随着网络复杂性以及规模的扩大，这些信息呈现爆炸性增长， 为了适应基于这些数据高层的关键应用( 如实时数据分析等) 以及多用户的并发 操作，需要高效地存储和管理这些数据。因此，在网管系统中引入了数据库，以 建立高效、面向混合式网络的网管系统。 目前关于电信网管中数据库设计的研究很少，还处于初级阶段。作为以数据 为中心的网络管理，其中的数据库设计和优化就显得尤其重要。本人以首信 c d m a 2 0 0 01 xb s so m c 项目为基础，针对网络管理中数据涉及面广、数量大、 关系复杂的特点，初步提出了电信网管中数据库设计和优化方法。 1 2 研究工作介绍 本文作者在硕士研究生期间，主要从事电信网络管理中数据库方面的研究工 作，作为主要研发人员参加了首信c d m a 2 0 0 0 1 x b s s o m c 项目，历时一年多， 本论文是在这个项目的支持下完成的。 概括起来，作者在攻读硕士学位期间的研究工作主要包括以下几个方面： 1 对当今网络管理技术进行了深入研究，如基于s n m p 、基于o s i 和基于 t m n 的网络管理技术等。 2 详细分析了g s m 和c d m a 第二代移动通信标准，重点研究了第三代移 动通信标准( c d m a 2 0 0 0 、w c d m a 、t d - s c d m a ) 。 3 对数据库设计方法进行了深入研究，并将其应用到了首信c d m a 2 0 0 01 x b s s o m c 项目中。 4 ，详细分析了数据库接口技术，对s q ls e r v e r 数据库不同的备份和恢复方 第3 页 北京邮电大学硕士学位论文电信网管中数据库的设计与优化 法进行了学习。 5 对数据库性能优化进行了深入研究。在学习期间做了大量试验，以验证 优化方法的可行性，并将其应用到了首信项目中。 1 3 文章的结构 本文研究的主要内容是电信网管中数据库的设计和优化。论文共包括七章， 除绪论和结束语外，其他章节如下： ( 1 ) 网络管理技术概述 本章为概述了网络管理技术，介绍了网络管理的基本概念和体系结构，重点 介绍了当今三种成熟的网络管理技术( 基于s n m p 、基于o s i 和基于t m n 的网 络管理技术) 。 ( 2 ) 首信网管项目中数据库设计 数据库设计是本论文的核心部分，本章首先介绍了首信c d m a 2 0 0 01 xb s s o m c 项目的基本功能和网络体系结构，然后简单介绍了数据库设计的方法，根 据规范设计方法，以该项目中告警管理的数据为例，进行了需求分析、概念结构 设计( 设计实体和画e _ r 图) 、逻辑结构设计和物理结构设计，最终生成了告警 管理的表格。 ( 3 ) 数据库接口设计 本章主要介绍了数据库接口的实现，其中引用了连接池的概念，在实现的过 程中设计了数据库管理类，更加规范、方便进行了数据库连接。 ( 4 ) 数据库备份和恢复 为了保证数据库中数据的安全性，本章着重介绍了数据库备份和恢复方法。 针对第三代移动通信技术试验网络技术试验阶段c d m a 2 0 0 0 网管要求和测试 规范，详细介绍了首信c d m a 2 0 0 01 xb s so m c 项目中数据备份和恢复的实现 方法。 ( 5 ) 数据库性能优化 本章是论文的一个重点章节，首先介绍了数据库性能优化的目的和基本方法， 然后具体而详细地介绍了查询优化，以告警管理为例，进行了一系列的查询性能 试验，分析了具体原因，进一步提出了相应的优化方案，最后，详细介绍了利用 s o ls e r v e r 中查询优化器进行数据库性能优化的方法。 第4 页 北京邮电人学硕士学位论文电信网管中数据库的设计与优化 第2 章网络管理技术概述 通信网的网络管理系统是通信网的一个重要组成部分，是保证通信网高效、 可靠、经济和安全运行的重要基础之一。网络运行商都把网络管理系统的建设和 运行看成提高服务质量和网络能力、保障网络运行质量、增加企业效益的重要手 段，特别是当网络能力达到一定程度后，通信网能力的进一步提高，将由主要依 靠网络本身建设转向网络和网管系统同步建设上来。随着通信技术的发展、网络 规模的不断扩大、网络复杂性的日益提高，对网络管理技术的要求也越来越高。 2 1 网络管理的基本概念 网络管理系统不仅仅可以保障通信网络正常运行，还为通信网高效、可靠、 经济和安全地运行给予强有力的支持。下面将从网络管理系统的体系结构和基本 功能方面进行探讨。 2 2 网管系统的体系结构 在网管体系结构中，提出了物理结构、功能结构、管理结构等一系列开放的 系统体系结构概念。基于这些概念的网管体系结构有很好的开放性，并且易于平 滑扩展。这里主要从管理应用的角度来介绍网管系统的物理结构和功能结构。 网管体系结构中物理结构的基本元素是一系列的物理实体： 运行系统( o s ：o p e r a t i n gs y s t e m ) ； 网络单元( n e ：n e t w o r ke l e m e n t ) ； q 适配器( q a ：qa d a p t e r ) ； 工作站( w s ：w o r ks t a t i o n ) 协调设备( m d ：m e d i a t i o nd e v i c e ) ； 基于物理实体的网管物理结构的概念如图2 1 所示。其中d c n ( d a t a c o m m u n i c a t i o n n e t w o r k ) 用于提供物理实体间的传送。 第5 页 北京邮电大学硕士学位论文电信网管中数据库的设计与优化 图2 1 网管的物理结构 组成网管物理实体的是网管中的功能实体，其中的功能实体有： ( 1 ) 运行系统功能( o s p ：o p e r a t i n gs y s t e mf u n c t i o n ) o s f 的主要功能是处理用于网管方面的数据，通过处理这些数据实现网管中 定义的管理功能：即性能管理、故障管理、配置管理、帐务管理和安全管理。在 实现管理功能的基础上提供各种管理业务。 ( 2 )网络单元功能( n e f ：n e t w o r ke l e m e n tf u n c t i o n ) 从网管的角度来看，n e f 是对通信网设备的一种抽象。n e f 的主要功能是完 成该通信设备的通信功能和提供网管系统和被管理通信设备之间的接口。 ( 3 ) q 适配器功能( q a f ：q a d a p t e r f u n c t i o n ) q a f 主要功能是提供和非电信管理网标准的管理实体的接口。在通信网中， 由于各种原因，会有一些设备不能提供标准的接口。然而，网管的目标之一就是 要对全网进行统一和综合的管理，即能进行端到端的管理。因此，必须有手段对 不能提供标准接口的设备进行管理，q a f 的功能是提供接口的适配功能。 ( 4 ) 工作站功能( w s f ：w o r ks t a t i o nf u n c t i o n ) w s f 的功能可以从两个方面理解：从网管提供业务角度来理解，w s f 的主 要功能是提供管理业务的接入手段，网管系统的使用人员通过w s f 来使用管理 业务；从网管系统提供网络管理功能的角度来理解，w s f 的主要功能是提供人 机界面。 第6 页 北京邮电大学硕士学位论文电信网管中数据库的设计与优化 ( 5 ) 协调功能( ：m e d i a t i o nf u n c t i o n ) 在电信管理网的接口系列中，q 3 接口是用于管理的接口，但由于种种原因， 有的通信设备不能提供q 3 接口，而只能提供q x 接口，为了支持o s f 实现与具 体通信设备的无关性，m f 承担了q x 到q 3 的转换。 2 3 网管系统的基本功能 广义的网络管理范围包括网络本身的管理( 如网络本身的配置管理、故障管 理和性能管理) 、计费管理、安全管理、业务管理( 如业务指配管理、客户管理 等) 、基础设施管理( 如空调、防盗设施、电源、机房、消防、电光缆管道等) 、 运行网络的电信企业的各种事务和商务的活动的管理( 如电信运营有关的人力资 源管理、材料和零备件管理、成本核算和分析等等) ，总之和电信有关的一切事 务都属于网络管理的范围。只有对涉及电信运营企业的所有事件进行全面的、综 合的管理，才又可能从电信运营企业的角度，取得最多和最大的效益。如果不是 这样，仅是对各个组成部分进行分别的管理，这样有可能在每个组成部分的局部 取得了很好的效益，但是不能保证总体上能够取得最多和最大效益。 侠义的网络管理范围仅包括一般意义下的网络管理和安全管理。一般意义下 的网络管理通常指的是网络本身的配置管理、故障管理和性能管理。 由于通信网上各种业务网的多样性和同一业务网上设备的多样性，导致不同 业务网的网管系统、同一业务网内不同层次的网管系统的管理功能的多样性。为 了支持网管系统的互操作性，i t u t 对网络管理的功能制定了统一标准，提出了 一组各种网管系统共同的、基本的管理功能：性能管理、故障管理、配置管理、 帐务管理和安全管理。 2 3 1 性能管理 性能管理就是对网络的运行状态进行管理。当网络无故障产生或无需故障管 理进行处理的故障产生，但由于各种原因导致服务质量下降，此时就要使用性能 管理。性能管理主要处理与服务质量有关的网络运行状态，因此，性能管理的主 要参数是和连接有关的参数，例如与呼叫建立有关的参数( 呼叫尝试次数、呼叫 成功次数等) ；与连接保持有关的参数( 连接保持时间、连接平均速率、吞吐量 等) ；与连接质量有关的参数( 连接传输时延、连接传输误码率等) 。性能管理功 能便可以利用这些参数建立模型，进行例如性能容量分析、性能异常分析、各种 性能预测分析和性能历史分析，以达到对网格系统运行状态的管理。 第7 页 北京邮电大学硕士学位论文电信网管中数据库的设计与优化 2 3 2 故障管理 故障管理是对网络发生故障时所采取的一系列管理活动。这一系列活动包括 故障管理有关的管理参数的确定、故障指标管理、故障监视、测试和故障定位、 故障恢复等。相关参数有：故障类型、故障原因、故障级别、故障时间。 2 3 3 配置管理 网络的配置是网络上各种工作设备、备份设备、设备之间关系的状态。为了 保证网络经济、可靠、高效和安全地运行，需要对网络上的配置进行调整。对网 络上配置进行调整的管理活动就是配置管理。 2 3 4 帐务管理 帐务管理的主要业务是记费及其有关的财务管理。通过采集详细话单c d r ( c a l l i n gd e t a i lr e c o r d ) ，依据相应费率而创建的话费数据库管理，以完成记费 工作。除了记费工作，相关的管理工作还包括摊帐和审计。摊帐是将牵涉多个运 营公司和同一运营公司内不同单位的话单进行结算。审计是对计费和摊帐过程及 其结果进行核实和审查。 2 3 。5 安全管理 安全管理有两层含义：一是对管理对象一通信网进行安全管理，保证通信网 的安全；二是管理系统本身的安全管理。网络系统对通信网的管理是通过网络管 理接口进行的。因此，对通信网的安全管理主要是对管理接口的接入进行管理。 网管系统本身是一个开放的体系结构，各种管理接口也是开放的，因此网管系统 的安全管理主要也是保证接入的安全。 2 4 几种成熟的网络管理技术 网络管理系统是一个典型的大型、复杂、涉及面宽的软件系统，它涉及的技 术很多，如数据库管理技术、人机界面技术等一些通用的技术和一些用于网络管 理的网络管理技术。常用的网络管理技术有基于s n m p 的、面向计算机网和数 据网的网络管理技术：基于o s i 系统管理的、面向互连的网络管理技术；基于 t m n 的、面向电信网的网络管理技术：基于c o r b a 的、面向网管系统互连的 网络管理技术；基于o d p 的、面向分布处理的网络管理技术以及基于j a v a 和 基于w e b 的网络管理技术等等。 第8 页 北京邮电大学硕士学位论文 电信网管中数据库的设计与优化 2 4 1 基于s n m p 的网络管理技术 i n t e r n e ts n m p 和o s i 系统管理均采用基于管理者一代理者的通信框架。 s n m p 试图尽量减少管理信息库、信息存取协议和代理实现的复杂性。它采用无 连接、不可靠的传输机制，通过重传来保证通信的可靠性。采用初步基于对象的 信息模型和基于轮询的元管理模型。 2 4 1 1 体系结构 用于s n m p 的网管模型主要包括四个方面：管理站、代理者、管理信息库、 管理协议，如图2 2 所示。 管理站代理者 管理应用程序 1 m _ 叮 被管资源 管理对象 1 1 7 ls n m p 俄首) c 寸冢 。 鐾 誓 jljj l j l 拿 o 窜 管 o 磐 雪掌 亭雾 鼋 窝 宁 搴 喜 言 毛 q 童爹 吉 露 q 乜 曼 驰 一 号 篓 宝 1r1 r、r 莒 r 黾 r 、r s n m p 消息 s n m p 管理者 曼 1 s n m p 管理者 u d pu d p i p i p 底层协议底层协议 图2 2s n l 旧的网管模型 管理站：包括用于数据分析和故障恢复的管理应用程序，以及所有被管理实 体的信息库；提供人工管理的接口。 代理者：管理站为管理桥、路由器、集线器等设备而配置的代理软件。 管理信息库( m i b ) ：为了管理网络中的资源，将资源定义为对象，对象的集 合称为管理信息库，管理站通过检索。m i b 对象的值完成监控功能，通过修改具 体变量的值而更改配置。 管理协议：管理站和管理者通过管理协议相连。 第9 页 北京邮电人学硕士学位论文电信网管中数据库的设计与优化 s n m p v l 主要包括以下几个原语： g e t ：管理站检索代理中对象的值； g e t - n e x t ：提供扫描m m 树，依次检索数据的方法： s e t ：管理站设置代理中对象的值； t r a p ：代理向管理站发重要事件通知。 由于s n m p v l 检索表时只能一列- - y 0 地检索，所以需要进行多次g e t r e s p o n s e 才能完成检索。s n m p v 2 增加了g e t b u l k 命令，可以一次检索整个表，从而节省 了通信带宽。 2 4 1 2 信息模型 s n m p m i b 的基本单元是对象，s n m p s m i ( 管理信息结构) 给出了定义m i b 对象的数据类型，s n m p 仅支持有限的a s n 1 类型：整型、8 位字符串和对象识 别符。唯一支持的构造类型是由前面基本类型构成的二维表。s m i 引入6 种应用 数据类型：计数器( 用于表示时间序列的累加取样) 、测量仪( 用于表示时间序 列的取样) 、时间标号( 测量相对时间) 、网络地址、口地址和不透明数据( 描 述任意的8 位字符串) 。s m i 还包括a s n 1 的一个宏扩展- - o b j e c t - t y p e ，它是在 m i b 树叶上定义被管对象的主要工具。有限的数据类型大大减少了数据编解码 和组织存储的复杂性。当访问m i b 时，需要具体对象实例，所以需对对象进行 命名。每个对象都有一个对象识别符( o i d ) ，对于简单的对象，对象实例名只 需在o i d 后加0 即可：对于表中的对象，由于同一列对象拥有唯一的o i d ，所 以该列各对象的实例标识符是在o i d 后加上各行的索引值。由于对象类型与实 例识别符存在着紧密的关系，所以不能定义适于多种语境的通用对象类型。 2 4 2 基于o s i 的c m i s c m i p 的网络管理技术 o s l 系统管理框架主要用w a n 管理，试图提供一个处理任意复杂系统的综 合框架。它采用面向连接、可靠的传输机制，采用面向对象的信息模型。o s l 系 统管理被t m n 采用为基本技术。 2 4 2 1 体系结构 o s i 系统管理的框架类似于i n t e m e ts n m p ，不同之处主要在于m i b 结构和 管理协议。o s i 系统的管理通信模型是7 层结构，应用层包括以下几个应用服务 单元( a s e ) ：公共管理信息业务单元( c m i s e ) 、联合控制业务单元( a c s e ) 和远端操作业务单元( r o s e ) 。c m i s e 提供公共管理信息服务，c m i p 是实现服 第1 0 页 北京邮电大学硕士学位论文电信网管中数据库的设计与优化 务的协议。c m i s 包括下面j l 种服务； m e v e n t r e p o r t ：向管理者报告事件的发生； m c r e a t e ：请求创建被管对象，同时为其赋值，并通过响应返回结果； m d e l e t e ：请求删除被管对象，并通过响应返回结果； m s e t ：请求修改被管对象的属性值； m a c t i o n ：请求被管对象完成一动作； m c a n c e l g e t ：请求取消以前的m g e t ，并通过响应返回取消结果。 o s i 系统管理主要包括配置( 包括网络规划、资源供给和业务供给) 、故障( 包 括告警监控、故障定位和测试) 、性能( 包括性能监视和性能控制) 、安全( 确保 管理信息交换的安全性) 和帐务( 收集计费数据并产生帐单) 管理5 个功能块。 2 4 2 2 信息模型 o s im i m ( 管理信息模型) 标识了m m 中数据类型。m i b 中定义了一系列 被管对象类，对象类由一个或多个强制包和条件包组成，类的实例必须包含强制 包，而条件包是可选的。包是属性、动作、通知和相关行为的集合，其中属性类 似于s n m p 中的对象类型，但它没有s n m p 中的对象类型，但它没有s n m p 中 的语法限制，允许复杂的数据结构。对象类、包、属性、动作等通常用模板语言 g d m o ( g u i d e l i n e sf o rd e f i n i t i o no f m a n a g e do b j e c t s ) 进行描述。o s i 管理采用 面向对象的方法，运用封装、继承和多态性的概念，从而增强了现存资源的可扩 展性和可重用性。o s i 管理运用了三种独立的树结构：对象识别( 登记) 树，用 于唯一标识对象类和属性；继承树，表明一个对象类如何派生出另一个类；包含 树，表明对象实例间的关系，该树用于引用对象实例。在c m i p 操作中，通过在 代理端进行选域( s e o p i n g ) 和过滤( f i l t r a t i n g ) ，仅将需要的信息传至管理站。 所以与s n m p 相比大大减少了网络流量。 2 4 3 基于t m n 的网络管理技术 t m n 是一个试图解决网络管理系统有关问题的一揽子方案。从网络管理系 统可持续建设的角度出发，t m n 提出了方法论一体系结构一重用技术一管理业 务一管理应用等多个层次的解决方法，以供人们选择，而且，这若干种方法是可 以平滑过渡的。 第1 1 页 北京邮电大学硕士学位论文电信网管中数据库的设计与优化 2 4 3 1 体系结构 t m n 的网络管理体系结构是指它的逻辑结构，主要包括： 1 功能模型( f u n c t i o nm o d e l ) 它涉及网络管理系统应提供的管理功能，主要包括配置管理( c o n f i g u r a t i o n m a n a g e m e n t ) 、性能管理( p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ) 、故障管理( f a u l t m a n a g e m e n t ) 、安全管理( s e c u r i t ym a n a g e m e n t ) 和计费管理( a c c o u n t i n g m a n a g e m e n t ) 。 2 信息模型( i n f o r m a t i o nm o d e l ) 它涉及网络资源的数据表示，并根据i t u t 的m 3 0 1 0 建议书，采用o s i 系 统管理信息建模技术来建立模型。o s i 系统管理试图从统一与通用的角度去管理 广泛的网络资源。这些资源既有物理的。如终端复用器( i m ) ，也有逻辑上的， 如交叉连接等，这些被管理资源称为管理对象( m a n a g e do b j e c t ，简称m o ) ， m o 具有自己的属性，通过面向对象的方法并采用a s n 1 ( 抽象语法表示法1 ) 来描述这些管理资源。这些管理资源通常是放在m i b ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n b a s e ) 的数据库中。 3 组织模型( o r g a n i z a t i o nm o d e l ) 它涉及网管系统中管理进程所扮演的角色及其相互关系。通常管理进程可扮 演三种角色：管理者( m a n a g e r ) 、代理( a g e n t ) 和委托代理( p r o x y a g e n t ) 。管 理者是网络中心网络管理员的代表，它复杂向远程代理发起网管请求命令；代理 是网络资源的代表，它接收来自管理者的网管请求命令，并对被管资源实施操作， 然后返回应答结果。 ( 1 ) 在管理者和代理之间可以存在一对多的关系，即某一管理者可以与若 于个代理进行信息交换，反之，某一代理也可以与若干个管理者交换信息。 ( 2 ) 为了在各个网管系统中能彼此交换信息，管理者和代理必须使用相同 的网管协议、功能模型、信息模型和通信模型。否则，必须进行管理信息的转换， 通常把这种过程称为迁移。 4 通信模型( c o m m u n i c a t i o nm o d e l ) 它描述了在t m n 通信实体之间进行信息交换时所涉及的功能、协议和报文。 例如，o s 中的管理者进程与n e 中的代理进程进行信息交换，它是借助报文通 信功能( m c f ) 和数据通信功能( d c f ) 进行的，d c f 是在数据通信网( d c n ) 实现。l a n 、w a n 、x 2 5 或嵌入的通信功能可以作为d c n 使用。d c f 功能位 第1 2 页 北京邮电大学硕士学位论文电信网管中数据库的设计与优化 于o s i 参考模型的低3 层。而操作系统( o s ) 、协调设备( m d ) 和网元( n e ) 包括报文通信功能( m c f ) 。 q 接口用于网元与t m n 实体之间以及t m n 实体内部之间的信息交换；f 接口用于工作站与网元或t m n 实体之间的信息交换；x 接口用于不同t m n 之 间的信息交换。 在o s i 参考模型的最高应用层所使用的协议是公共管理信息协议( c m i p ) 和文件传输、访问及管理协议( f n m ) 。c m i p 是一个面向事务的协议。它用于 报警信息的传输以及用户数据的交换。f t a m 是用来传输大量数据的，如计费数 据和统计数据。 公共管理信息服务元素( c m i s e ) 提供了一组通用的通信服务，它用于在管 理系统之间进行信息和命令的交换。联合控制服务元素( a c s e ) 提供了建立或 中断管理者与代理之间关系的服务。远程操作服务元素( r o s e ) 提供了一组通 用的服务，以便c m i s e 使用它去激活某远程操作并且接收这些操作的结果。 第1 3 页 北京邮电火学硕士学位论文电信网管中数据库的设计与优化 第3 章首信网管项目中数据库设计 数据库是电信网络管理系统中重要的一个部分，数据库设计的好坏直接关系 到网管的性能。因此，在本章中作者以首信c d m a 2 0 0 01 xb s so m c 项目中告 警管理数据为例，详细地介绍了数据库的设计步骤和方法。 首先简单介绍了首信c d m a 2 0 0 01 x 基站管理系统的功能和系统结构，然后 根据规范设计方法详细介绍了数据库设计过程中的需求分析、概念结构设计( 设 计实体和画e r 图) 、逻辑结构设计和物理结构设计，最终生成了告警管理的表 格。 3 1 首信c d m a 2 0 0 0 基站网管系统 3 1 1 功能简介 b s so m c 在t m n 框架结构中位于网元管理层面，负责c d m a 2 0 0 0 基站系 统的日常管理，实现对基站系统的监视和控制，并为网络工程和网络规划收集数 据。具有以下管理功能。 配鼍管理：实现网络拓扑结构、b s c 、b t s 物理配置信息管理、设 备的工作参数配置以及软件和数据文件下载。 状态管理：系统各部分状态监视和管理状态设置。状态管理是配置管 理的一部分。 告警和故障管理：故障检测、告警产生、告警信息的收集，告警定位， 告警过滤和实时显示。 性能管理：系统各种性能统计数据的收集，保存，处理和统计分析。 安全管理：实现用户权限管理和用户日志管理。 信令监视：实现对特定信令过程的监视功能。 第1 4 页 北京邮电大学硕士学位论文 电信网管中数据库的设计与优化 3 1 2 物理结构 端 图2 3 系统物理结构图 b s sm a n a g e r ：整个基站系统的管理者，提供用户管理界面。 b s sa g e n t ：整个基站系统的管理代理。 b t s ：基站收发信机，是无线接口设备，主要负责无线传输，完成无线 与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能，实现移动用户 的无线接入等功能，并由b s c 控制。 b s c ：基站控制器，具有对一个或多个b t s 进行控制的功能，它主要负 责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等， 是一个很强的业务控制点。 b t sl m t ：b t s 的本地操作维护终端，提供对b t s 系统的临时接入， 对b t s 进行维护。 m c u ：b t s 的管理代理。 o m i ：b s s 与网元管理系统的通信接口。 在各系统连接上，b s c 与b t s 之间的业务、信令和操作维护指令用e 1 链路 进行传输，设备内部各板之间采用a t m 交换机进行连接。每个b s c 中有一块操 作维护接口板( o m i ) 通过局域网与网管系统进行物理连接，实施各项管理操作 的转发功能。网管系统中的m a n a g e r 、a g e n t 和b s c 中的o m i 板通过t c p i p 协 第1 5 页 北京邮电人学硕士学位论文 电信网管中数据库的设计与优化 议进行数据传输。 3 1 3 逻辑结构 c d m a 2 0 0 01 xb s s 的管理系统为一种分级的管理者代理者结构，上级代理 相对下级代理，扮演管理者角色。每块单板上有本单板的管理代理程序，对单扳 进行管理并和上一级管理者进行通信。b t s 中的主控制板( m c u ) 作为b t s 的 代理负责整个b t s 内各板的管理，并与a g e n t 进行交互。b s c 中各机框中由m u x 板作为管理代理来实现本框内各管理命令转发和事件上报等管理功能。b t s 本 地操作维护终端实现b t s 的本地管理者角色，提供b t s 本地操作维护用户界 面。a g e n t 作为整个基站系统的代理与m a n a g e r 进行交互以实现各项管理功能。 m a n a g e r 作为用户界面与用户进行交互。 分布在不同的物理实体上各功能块之间的通信协议是：在实现运行系统( o s ) 也就是a g e n t 与设备之间交互所采用的接1 2 1 是首信自定义的管理协议：底层通过 s o c k e t 编程来实现a g e n t 与设备之间相互通信；在工作站( w s ) 与( o s ) 之间， 采用分布式组件技术( d c o m ) 技术来实现管理者( m a n a g e r ) 与代理者( a g e n t ) 之间的通信。 在功能元的分布上，管理应用功能元( m a f ) 、安全管理功能元( s f ) 、数据 库管理功能元( d s f ) 、数据库访问功能元( d a f ) 、信息转换功能元( i c f ) 都 分布到了a g e n t 上，用户接i z l 功能元( u i s f ) 分布在m a n a g e r 上。 3 2 数据库设计方法简述 数据库技术是信息资源管理最有效的手段。数据库设计是指对于一个给定的 应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，有效存储数据， 满足用户信息要求和处理要求。但是由于信息结构复杂，应用环境多样，在相当 长的一段时间内数据库设计主要采用手工试凑法。使用这种方法与设计人员的经 验和水平有直接关系，数据库设计成为一种技艺而不是工程技术，缺乏科学理论 和工程方法的支持，工程的质量难以保证，常常试数据库运行一段时间后又不同 程度地发现各种问题，增加了系统维护的代价。十多年来，人们努力探索，提出 了各种数据库设计方案，这些方法运用软件工程的思想和方法，提出了各种设计 准则和规程，都属于规范设计法。 规范设计法中比较著名的有新奥尔良( n e wo r l e a n s ) 方法。它将数据库设计 分成四个阶段：需求分析( 分析用户要求) 、概念设计( 信息分析和定义) 、逻辑 设计( 设计实现) 和物理设计( 物理数据库设计) 。其后，s b y a o 等又将数据库 第1 6 页 北京邮电大学硕士学位论文电信网管中数据库的设计与优化 设计分为五个步骤。又有i r p a l m e r 等主张把数据库设计当成一步接一步的过程， 并采用一些辅助手段实现每一过程。 基于e r 模型的数据库设计方法，基于3 n f ( 第三范式) 的设计方法，居于 抽象语法规范的设计方法等，是数据库设计的不同阶段上支持实现的具体技术和 方法。 规范设计法从本质上看仍然是手工设计方法，其基本思想是工程迭代和逐步 求精。 3 3 数据库设计的基本步骤 按照规范设计的方法，考虑数据库及其应用系统开发全过程，将数据库设计 分为以下六个阶段( 如图3 1 所示) 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 物理结构设计 第1 7 页 北京邮电大学硕士学位论文 电信网管中数据库的设计与优化 逻辑设 计阶段 上 干 物理设计 阶段 数据库实施 阶段 数据库运行、 维护阶段 土 图3 1 数据库设计步骤 数据库设计中需求分析阶段综合各个用户的应用需求( 现实世界的需求) ， 在概念设计阶段形成独立于机器特点、独立于各个d b m s 产品的概念模式( 信 息世界模型) ，用e - r 图来描述。在逻辑设计阶段将e r 图转换成具体的数据库 产品支持的数据模型如关系模型，形成数据库逻辑模式。然后根据用户处理的要 求，安全性的考虑，在基本表的基础上再建立必要的视图( v i e w ) 形成数据的 外模式。在物理设计阶段根据d b m s 特点和处理的需要，进行物理存储安排， 设计索引，形成数据库内模式。 第1 8 页 + 王十 北京邮电大学硕士学位论文电信网管中数据库的设计与优化 3 3 1 需求分析 进行数据库设计首先必须准确了解与分析用户需求( 包括数据和处理) 。需 求分析简单地说就是分析用户的要求。需求分析是设计数据库的起点，需求分析 的结果是否准确地反映了用户的实际要求，将直接影响到后面各个阶段的设计； 并影响到设计结果是否合理和实用。 分析和表达用户需求的方法主要包括自顶向下和自底向上两类方法。自顶向 下的结构化分析方法( s t r u c t u r e d a n a l y s i s ，简称s a 方法) 从最上层的系统组织 机构入手，采用逐层分解的方式分析系统，并把每一层用数据流图和数据字典描 述。 首信c d m a 2 0 0 01 xb s so m c 系统的数据库设计中的需求分析就是采用的 自顶向下的设计方法。该系统是基于t m n 框架的，功能需求分析主要按照t m n 功能域划分来组织需求，主要划分为以下功能：配置管理、告警管理、性能管理、 安全管理，因此数据库中也按系统的功能分为四大部分，如图3 2 ： 图3 2 数据库系统功能划分 由于电信网络管理是个复杂而庞大的系统，限于论文篇幅，不可能把每一 个模块的设计都介绍出来，因此本人将以具有代表性的告警管理模块为例，介绍 数据库的设计方法。 告警管理完成故障检测、告警产生、告警信息的收集，存储、告警定位，告 警过滤和实时显示。在数据库中告警部分主要是记录各个设备、软件模块运行异 常以及外部环境的告警信息。 第1 9 页 北京邮电大学硕士学位论文电信网管中数据库的设计与优化 根据系统的需求，m a n a g e r 端对告警信息将进行以下几个方面的管理： ( 1 ) 显示了系统中活动的故障事件 ( 2 ) 从数据库中查询历史故障事件 ( 3 ) 设置个人用户的故障事件过滤 ( 4 ) 设置系统级故障事件过滤 一条告警信息对应一个故障的发生，因此告警信息应包含以下基本属性： ( 1 ) 故障发生的位置：即发生故障的管理对象