（计算机软件与理论专业论文）3g移动网管软件管理的设计与实现.pdf

两北【：业人学顾十学位论文摘要 摘要 随着通信技术的高速发展，第三代移动通信系统( 3 g ) 技术的同益成熟并进 入商用，3 g 网络管理系统也成为移动通信网络建设中的焦点。3 g 网络管理主要 集中在对网络环境的管理和对网络设备的管理上。在通讯网络环境中，各种网络 设备( 例如基站、基站控制器、多媒体网关) 扮演着处理器的角色，承担了实现 通讯网络基本业务功能的关键任务。在3 g 网络管理系统中，这些网络设备作为网 络管理系统中的网元( n e t w o r ke l e m e n t ) ，成为系统管理的基本对象。 随着各种网元设备智能化程度的不断提高，作为网元重要组成部分的软件资 源，例如运行软件、数据、许可证文件等，变得日益重要；然而传统网元管理系 统的重点仍放在对网元硬件的配赞、故障、性能等的管理上，而忽视了对软件资 源韵管理一为了强化对网元软件的管理，本文在详细分析了网元软件管理功能的 基础上，设计了一套基于c o r b a 的网元软件管理方案，并给出具体实现。本论 文着重解决了网元文件的管理和软件版本的远程升级问题，并讨论了其中的关键 技术。最后又提出了一个简单的在线升级模型。 关键词：3 g ，网冗管理，软件管理，在线升级，c o r b a ，a c e 晴北i ：业大学硕士学位论文摘要 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 fm o d e mc o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n dt h em a t u r eo ft h e 3 gt e c h n o l o g y , t h em a n a g e m e n to ft h e3 gm o b i l e n e t w o r k sb e c o m e sa l l u r g e n t p r o b l e m t h em a n a g e m e n to ft h e3 gm o b i l en e t w o r k sf o c u s e so nt h em a n a g e m e n to f t h en e t w o r ke n v i r o n m e n ta n dt h en e t w o r k e q u i p m e n t s a l lk i n d so fn e t w o r k e q u i p m e n t s ( e g n o d e b ，r n c ，m g w ) p l a yt h er o l eo fp r o c e s s o r , a s s u m i n gt h ek e y t a s k so f b a s i cf u n c t i o n so ft h ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k n e t w o r ke q u i p m e n t s ( n e ) w h i c ha r ea l s oc a l l e dn e t w o r ke l e m e n t s ，a r et h eb a s i ce l e m e n t st ob em a n a g e m e n t a sn e ( n e t w o r ke l e m e n t ) d e v i c e sb e c o m em o r ea n dm o r ei n t e l l i g e n t ，t h es o f t w a r e r e s o u r c e s o fn e s ，s u c ha sp r o g r a m s ，d a t af i l e sa n dl i c e n s ef i l e s ，t u r no u tt ob em o r e a n dm o r ei m p o r t a n t h o w e v e r , t h et r a d i t i o n a ln em a n a g e m e n ts y s t e ml a y se m p h a s i s o i lt h em a n a g e m e n to ft h ec o n f i g u r a t i o n ，p e r f o r m a n c ea n df a i l u r eo nt h eh a r d w a r e l a y e r , w i t hl i t t l ec o n c e r no nt h em a n a g e m e n to ft h o s es o f t w a r er e s o u r c e s t os o l v et h e p r o b l e m ，t h i st h e s i sp r o p o s e s ac o r b a b a s ed e s i g nm o d e lf o rn es o f t w a r e m a n a g e m e n ta n di m p l e m e n t st h ef u n c t i o n so ft h em a n a g e m e n t t h ed o c u m e n t a t i o no f n ef i l e s ，t h er e m o t eu p g r a d eo fs o f t w a r ev e r s i o na n ds o m ek e yt e c h n i q u e sa r ea l s o d i s c u s s e di nt h et h e s i s k e y w o r d s ：3 g ，n e t w o r ke l e m e n tm a n a g e m e n t ，s o f t w a r em a n a g e m e n t ，o n l i n e e v o l u t i o n ，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 ，a d a p t e rc o m m u n i c a t i o n e n v i r o n m e n t 西北工业大学硕士学位论文第。章绪论 第一章绪论 1 1 论文选题的背景及意义 所谓移动通信，是指通信双方或至少有一方在运动中利用无线电波进行信 息的交换，这种运动包括人的行走或乘坐汽车、火车、飞机等交通工具。移动通 信系统主要分为如下几种类型：蜂窝移动通信系统、集群调度移动通信系统、无 绳电话系统、无线电寻呼系统和卫星移动通信系统。在本论文中作者所要阐述的 移动通信系统缺省是指蜂窝移动通信系统。迄今为止，移动通信业务仍然是传统 的话音通信占主导地位，而且在相当长的时问里，话音业务仍将是移动运营商的 主要收益点。但随着用户量和业务量的激增，运营商之间的竞争将加剧，单一话 音业务的收益增长空间已经越来越有限，发展移动数掘业务就成了整个移动通信 运营商的战略发展方向，于是移动通信发展在经历了两代之后，目前正在向第三 代移动通信系统( 3 “g e n e r a t i o n ，3 g ) 演进。与第一代、第二代移动通信系统相 比3 g 系统可提供更高的接入速率( 移动终端为3 8 4 k b i t s ，静止终端为2 m b i t s ) ， 更清晰的语音质量，具有宽代数据通信和多媒体通信能力。目前有三种公认的 3 g 标准：w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 、t d s c d m a 。 网络管理系统不仅仅是保证网络的连续难常运行，或者当网络运行出现异常 时能及时响应和排除故障的基本条件之一，为了保证通信网“经济”的运行，也 需要网络管理系统的支持。随着我国电信业务网种类的增多、规模的不断扩大， 新技术的大量涌现，网络的复杂程度不断提高，特别是3 g 技术的f | 趋成熟并进 入商用，移动网络管理越来越引起设备提供商和网络运营商的关注。 网元，也叫做受管对象( m o ) 。对网元的管理足由3 g 网管系统的子系统一 一网元管理系统实现的。传统的网元管理系统的管理重点在于对通信网络中网元 硬件的配置、故障、性能等的管理，而对作为网元重要组成部分的备种运行软件、 数据、许q + 证文件等软件类资源的管理相对薄弱。随羲各种网元设备智能化程度 的不断提高，网元的f ：1 常维护和管理涉及到的软件因素也越来越重：网元的工作 需要由运行在其l 的网元软件柬完成。另外，快速发展的网络环境使得网元上时 软件具有了需要不断的更新和升级的特点。然而，由于网元多数分散在彼此相距 遥远的不同地理位置，甚至一些非常偏远的地方。凼此如果需要对这些网元l 运 行的软件版本做一次更新或升级，需要花费大量的人力物力，所以，作为3 g 网 元管理系统的一项特色功能一一软件管理应运而出。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 n tn e t w o r k ) 1 1 - 3 j 标准体系中的x 7 4 4 1 4 】建议对软件管理功能也进行了描 西北t 业大学硕士学位论文第一章绪论 述。但标准中，对于软件管理的应用范围还局限在运行软件上。在实际应用中， 软件管理主要也还停留在文件的传输上。在本文中，软件管理被扩展到对网元系 统中包括软件在内的各种文件资源进行管理，并能根据各种文件的应用领域进行 特定的操作。通过这一扩展，增强了网元管理系统对网元的控制、管理能力。使 得网元具备了从硬件到软件各个方面对网元的资源进行统一的规划、管理和控 制，从而方便了用户的使用。 1 23 g 网管体系结构的评价 由于通信网中设备的不断更新换代，技术的不断提高，网络结构的不断变化， 网络体系结构就显得很重要。无论网络的设备、技术和拓扑结构如何变化，最基 本的体系结构应该是不变的。当前有三种比较典型的网管体系结构：国际标准化 组织( i s o ) 提出的基于o s i c m i p 的体系结构，i e t f 提出的基于i n t e r n e t s n m p 的网管体系结构，以及国际电信联盟( i t u t ) 提出基于的t m n 的体系结构。 ( 1 ) o s i c m i p 标准 国际标准化组织( i s 0 ：t h ei n t e r n a t i o n a lo r g a n i z a t i o nf o rs t a n d a r d i z a t i o n ) 是 一个由一百多个成员崮参加的国际组织，活动涵盖文化、科学、技术和经济各领 域的标准制定工作。在其推出的开放系统互联( o s i ：o p e ns y s t e m s i n t er _ c o n n e c t i o n ) 计划中，将网络管理体系结构的研究纳入整体计划的一部分。 o s i 对网管技术的主要贡献包括：“o s l 管理框架( o s im a n a g e m e n t f r a m e w o r k ) ”例以及后来提出的“o s i 系统管理综述( o s i s y s t e m m a n a g e m e n t o v e r v i e w ) ”【“。 “o s i 管理框架”主要包括以下内容：第一，提出了故障管理、配置管理、 计费管理、性能管理和安全管理五个管理功能域的概念，并明确了管理功能域的 管理功能；第二，提出了三种交换管理信息的方式，即系统管理方式，应用管理 方式，层管理方式：第三，提出了被管对象( m a l l a g e do b j e c t ) 、管理信息 ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n ) 和管理信息库( m i b ：m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e ) 的概念。 “o s l 系统管理综述”分别从系统管理信息模型、组织结构、功能和通信方 面进行了描述。在信息模型方面，重新定义了被管对象的概念并提出了管理支持 对象( m a n a g e m e n ts u p p o r to b j e c t ) 的概念。在组织结构方面，引入了管理者 ( m a n a g e r ) 和代理( a g e n t ) 的概念模型。在功能方面，进一步细化了“o s l 管 理框架”所定义的各管理功能域的管理功能。在通信方面，定义了通用管理信息 服务( c m i s ：c o m m o nm 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 ) 作为交换管理信息的服 务，定义了通用管理西议( c m i p ：c o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o np r o t o c 0 1 ) 7 1 西北1 ：业大学硕士学位论文第一章绪论 来交换管理信息。 o s i c m i p 管理体系结构是从一种通用、全面的观点来组织一个网络的管理 系统，它的着眼于网络未来发展的开放性设计思想，使得它有很强的适应性，能 够处理复杂系统的综合管理。然而这种大而全的思想，使其有了复杂有余、实用 不足的特点。但o s i 网管标准的思想对网络管理的发展产生了巨大的影响。 伫) i n t e r n e t s n m p 标准 2 0 世纪8 0 年代随着互联网的高速发展，对互联网进行有效管理的需求越来 越高。为了有效的实施对互联网的管理，互联网活动工作组( i a b ：i n t e r n e t a c t i v i t i e sb o a r d ) 推出了简单网络管理协议( s n m p ：s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n t p r o t o c 0 1 ) 【8 1 。 理解s n m p 网络管理体系结构可以从以下几个方面进行：第一，组织模型 管理者代理模型；第二，s n m p 管理协议：第三，管理信息结构( s m i ) ； 管理信息库( m i b ) 。 s n m p 的开发比较方便，在s m i 明确的前提下，主要的工作就集中于根据 特定条件下的管理需求定义各种m i b 。由于s n m p 的简单易用性，该技术被广 泛应用于各种网管系统的丌发，在s n m p 环境下定义了大量的管理对象类。但 由于缺乏良好的功能结构划分这些管理对象类，管理者必须面对大量的管理对象 并理解其准确含义，使得开发个大型喇管的难度较大。此外，使用轮询机制的 s n m p 具有较严重的性能问题。因此，s n m p 难以胜任管理大型网络。 3 ) t m n 网管模型 t m n ( t e l e c o m m u n i c a t i o nm a n a g e m e n tn e t w o r k ) 是国际电信联盟通信标准 组提出的一个网管标准，是一个专注于电信领域的网络管理的标准规范。对t m n 的理解可以是多方面的，从网络管理系统开发的角度看，t m n 提供了方法论一 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。从网络管理 系统互操作性的角度，t m n 提供了一系列支持网络管理系统互操作性的标准接 口。从网络管理系统结构的角度，t m n 是一种开放的网络结构，该种网络结构 可以支持网络管理系统的各种使用方式。 在t m n 的建议中，借鉴了很多o s i 管理的思想和方法：第一，采纳了o s l “管理者一代理”模式；第二，采用了o s i 管理的“面向对象”方法；第三， 采纳了o s i 管理的管理功能域的相关成果。但t m n 和o s i 管理也有如下的区别： 第一，o s i 系统管理体系结构定义了单个网络管理体系结构，而t m n 体系结构 定义了功能体系结构，物理体系结构，信息体系结构三种体系结构；第二，t m n 提出了逻辑分层的思想；第三，t m n 采用了独立的数据通信网d c n 传递管理信 息，一d c n 与被管网络独立，避免了o s i 系统管理中故障管理不能管理通信系统 两北i ：业大学硕士学位论文第一章绪论 内部故障的特点。 在充分吸收了o s i 的些优秀思想下，t m n 将体系的建构发挥到淋漓尽致， 同时不乏对一些具体方法、技术的阐述。同时由于其专注于电信领域的特点，使 其成为电信网管开发的基础。 1 3 主要工作 本文论述的移动网管系统是一套完整的网元管理系统，根据t m n 的定义， 共分为配置管理模块、性能管理模块、故障管理模块、安全管理模块和软件管理 模块。其中引入多种技术，如c o a b a 、a c e 、x m l 、m m l 等。系统是基于c o r 丑a 总线的分布式软件结构，客户端用j a v a 语言编写，服务器端用c + + 语言编写。 在系统的设计与开发过程中，本人主要工作如下： 结合t m n 规范，对软件管理的功能需求和、【e 务逻辑进行分析，构建了一个 网元软件管理系统，并从总体上给出了网元管理系统结构的研究与设计。最后分 析在线升级的必要性，提出了一个简单的在线升级模型。 本文讨论的网元软件管理系统相关方案都已在某公司得到实现，并已经在全 球范围内商用，运行情况良好。 1 4 内容结构 本文各主要章节内容安排如下： 第一章，概述了本沦文所涉及到的背景知识及选题的意义，然后介绍了几种 比较流行的网管体系结构，交待了作者的主要工作。 第= 章，主要从系统结构、软件结构、业务功能等方面介绍了网元管理系统， 并对其中用到的关键的中i 日件技术做了介绍。 第三章，从功能的提出，到框架的设计与实现，再到各个功能及关键技术的 实现，详细分析了网元管理系统中的软件管理部分。 第四章，针对目自口市场一h 服务运营商提出的7 * 2 4 不间断服务的需求，提出 了一种简单的在线升级模型，咀保障系统在不停机的情况下完成升级任务。 第五章，总结现有工作并展望未来的工作。 文章的最后列出了主要参考文献以及本人在攻读硕士学位期间参加的项目 与发表的论文。 幽北一l ：业大学硕士学位论文第二章3 g 移动网管网元管理系统概述 第二章3 g 移动网管网元管理系统概述 网元，也叫做受管对象( m o ) 。网元管理系统e m s ( e l e m e n tm a n a g e m e n t s y s t e m ) 是移动网管系统的一个子系统，是对处于电信管理网模型的网元管理层 的一个实现，直接管理各类网元及网络设备之问的链路。本文的3 g 移动网管是 针对w c d m a 系列产品设备( 如m s c ，r n c ，n o d e b ，s g s n ，c g ，g g s n 等) 的一个移动网综合管理系统，它提供了w c d m a 系列产品设备的操作维护和网 络管理的整体解决方案，主要完成对移动网络的设备维护和管理，提供对这些设 备的集中的配置管理、性能管理、故障管理、安全管理、i _ _ ：1 志管理、软件管理和 远程操作维护的功能，同时提供对上级网管的北向c o r b a 接口。 该网元管理系统具有如下特性： ( 1 1 可扩展性强，增加系统硬件可实现系统平滑扩容，保汪网络管理系统能 适应用户网络规模不断增长的需要。 ( 2 ) 组网灵活。可利用多种物理传输手段，如e l ，d d n 等，实现不同物理 区域设各的统一操作维护，并且能够根据不同网络需求提供不同软、硬件成本 的组网方案。 r 3 1 向上级网管系统提供北向c o r b a 接口，向第三方软件提供二次丌发接 口，可灵活接入上级网管系统或统计网管系统。 ( 4 1 支持拓扑地图管理。 ( 5 ) 采用集中用户权限控制和网元自治权限相结合的安全策略，用户权限管 理灵活可靠。 2 1 网元管理系统整体结构设计 网元管理系统由服务器和客户端两部分组成。服务器运行在u n i x 工作站或 p c 服务器上，客户端运行在w i n d o w sp c 机上，它们之问通过c o r b a 软件总 线进行通信。网元管理系统服务器端通过北向网管接口模块向上级网管提供 c o r b a 接口，主要通过m m l 接口和设备之问进行通信。系统结构如图2 1 所 不。 两北l ：业大学硕士学位论文第二章3 g 移动网管网元管理系统概述 量甲髦睾罕逐 二=c o r b a 软件总线：= ) z 服务 接入适配器 器端 c o r b a 1 r1 r ul li i | j | t c e i t c p 1 p t c p i p ! 接【_ l v u j l 接u 鲸台驯箭系统客j 、端：习厂丽 l 4 j l # 一 士广l ! ! il ! 竺1 图2 1 网管软件系统结构图 服务器端软件部分主要包括通讯服务器( c o r b a 软件总线) 、各个业务台软 件模块( 包括拓扑管理、安全管理、配置管理、北向接口、性能管理、故障管理、 软件管理、f i 志管理等) ，网元接入适配器模块及数据库系统( 支持s y b a s e 与 o r a c l e ) 。其中，网元介入适配器模块是网元管理系统与网元之间通信的挢梁， 其主要作用就是屏蔽不同网元的坍议和接口差异性，为服务器的业务处理模块提 供统一的接口与协议，本系统中是m m l 接口协议。北向接口模块通过对集中的 数据分析后，对象化处理形成3 g p p 对网管系统的要求，向上级网管提供北向 c o r b a 接 _ _ ：l 。 客户端软件部分主要提供了两方匠的功能。一方面提供本地维护终端的集 成，使所有针对单个网元的操作维护功能都能在客户端上实施；另一方面提供集 中操作维护功能，包括拓扑管理、安全管理、集中故障管理、集中性能管理、集 中配置管理和集中软件管理。 2 - 2 网元管理系统的业务功能 本节介绍的功能中，配置管理、性能管理、故障管理、安全管理是t m n 标 准中的主要功能【9 l ，本嘲管系统中也遵照标准对其进行了实现。除此之外，本论 文还介绍了其它几个标准中定义非标准功能，它们分别是拓扑管理、软f l 二管理和 艏北 二业大学硕七学位论文第二章3 g 移动网管网元管理系统概述 同志管理等。 2 2 1 配置管理 配置管理指对网络拓扑结构的规划，设备内各插件板的配置，链路的建立与 拆除，交叉连接，保护切换，同步时钟源的配置以及新版本软件的加载管理等。 当监视和控制资源以及业务的状态，并且在网络上增加删除资源，或是当某个 资源的某些特性改变的时候，由代理向管理者发出事件通知。x 7 3 1 中定义了资 源的不同状态和含义，以及在这些状态之问迁移时可能发出的事件通知，在此基 础上调整网络的配置。 配鼍管理具体包括如下功能： ( 1 1 配置信息的自动获取：在一个大型网络中，需要管理的设备是比较多的， 如果每个设备的配置信息都完全依靠管理人员的手工输入，工作量是相当大的， 而且还存在出错的可能性。对于不熟悉网络结构的人员来说，这项工作甚至无法 完成，因此，一个先进的网络管理系统应该具有配置信息自动获耿功能。即使在 管理人员不是很熟悉网络结构和配置状况的情况下，也能通过有关的技术手段来 完成对网络的配霞和管理。在网络设备的配嚣信息中，根据获取手段大致可以分 为三类：一类是网络管理m 议标准的m i b 中定义的配置信息( 包括s n m p 和 c m i p 协议) ：另外一类足不在网络管理坍议标准中有定义，但足对设备运行比 较重要的配嚣信息；最后一类就是用于管理的一些辅助信息。 ( 2 ) 自动配置、自动备份及相关技术：配置信息自动获取功能相当于从网络 设备中“读”信息，相应的，在网络管理应用中还有大量“写”信息的需求。同 样根据设置手段对网络配置信息进行分类：第一类是可以通过网络管理m 议标准 中定义的方法( 如s n m p 中的s e t 服务) 进行殴置的配置信息；第二类是可以通 过自动登录到设备进行配置的信息；第三类就是需要修改的管理性配置信息。 ( 3 1 配置一致性检查：在一个大型网络中，由于网络设备众多，而且由于管 理的原因，这些设备很可能不是由同一个管理人员进行配置的。实际上即使是同 一个管理员对设备进行的配置，也会由于各利t 原因导致配置一致性问题。因此， 对整个网络的配置情况进行一致性检查是必需的。在网络的配置中，对电信网络 正常运行影响最大的主要是局向信息配置，因此，要进行一致性检查的也主要是 这类信息。 h ) 用户操作记录功能：配置系统的安全性是整个网络管理系统安全的核 心，因此，必须对用户进行的每一配置操作进行记录。在配置管理中，需要对用 户操作进行记录，j | = ：保存下来。管理人员叮以随时查看特定用户在特定时间内进 行的特定配置操作。 西北j 二业大学硕士学位论文第二章3 g 移动网管网元管理系统概述 2 2 2 性能管理 性能管理指对网元上的性能数据采集活动进行管理的功能，其具体内容主要 包括性能任务管理、性能数据采集、性能统计分析和性能告警等。对性能任务的 管理还包括创建性能任务，删除性能任务，挂起恢复性能任务，查询性能任务 等。 性能管理具体包括如下功能： ( 1 ) 性能监控：由用户定义被管对象及其属性。被管对象类型包括链路、单 板、c p u 等：被管对象属性包括流量、延迟、丢包率、c p u 利用率、温度、内 存余量。对于每个被管对象，定时采集性能数据，自动生成性能报告。 ( 2 ) 阈值控制：可对每一个被管对象的每一个指标设置阈值，对于特定被管 对象的特定指标，可以针对不同的告警级别进行闽值设置。可通过设置闽值检查 丌关控制阈值检查和告警，提供相应的阈值管理和溢出告警机制。 ( 3 ) 性能分析：对历史数据进行分析，统计和整理，计算性能指标，对性能 状况做出判断，为网络规划和网络优化提供参考。 ( 4 1 可视化性能报告：对数据进行扫描和处理，生成性能趋势曲线，以直观 图形反映性能分析的结果。 ( 5 ) 实时性能监控：提供了系列实时数据采集；分析和可视化工具，用以 对流量、负载、丢包、温度、内存、延迟等网络设备和链路的性能指标进行实时 检测，可任意设置数据采集间隔。 f 6 ) 网络对象性能查询：可通过列表或按关键字检索被管网络对象及其属性 的性能记录。 2 2 3 故障管理 故障管理指对束自硬件设备或路径终接点的报警信息进行监控、报告、存储 以及进行故障的诊断、定位与处理。 故障管理具体包括如下功能： ( 1 ) 故障监测：主动探测或被动接收网络上的各种事件信息，并识别出其中 与网络和系统故障桐关的内容，对其中的关键部分保持跟踪，生成网络故障事件 记录。 ( 2 ) 故障报警：接收故障监测模块传来的报警信息，根据报警策略驱动不同 的报警程序，以报警窗口告警铃声( 通知一线网络管理人员) 、电子邮件或短消 息( 通知决策管理人员) 发出网络严重故障警报。 肖i k _ - i 业大学硕士学位论文第二章3 g 移动网管网元管理系统概述 ( 3 ) 故障信息管理：依靠对事件记录的分析，定义网络故障并生成故障卡片， 记录排除故障的步骤和与故障相关的值班员日志，构造排错行动记录，将事件一 故障同志构成逻辑上相互关联的整体，以反映故障产生、变化、消除的整个过 程的各个方面。 ( 4 ) 排错支持工具：向管理人员提供一系列的实时检测工具，对被管设各的 状况进行测试并记录下测试结果以供技术人员分析和排错；根据已有的排错经验 和管理员对故障状态的描述给出对排错行动的提示。 ( 5 ) 检索分析故障信息：浏览并且以关键字检索查询故障管理系统中所有的 数据库记录，定期收集故障记录数据，在此基础上给出被管网络系统、被管线路 设备的可靠性参数。 2 2 4 安全管理 安全管理负责提供一个安全策略，保护网络资源与设备不被非法访问，以及 对加密机构中的密钥进行管理。网络安全管理包括对授权机制、访问控制、加密 和加密关键字的管理，另外还要维护和检查安全f i 志。 网络管理过程中，存储和传输的管理和控制信息时网络的运行和管理至关重 要，一旦泄密、被篡改和伪造，将给网络造成灾难性的破坏。安全管理的功能分 为两部分，首先是网络管理本身的安全，其次是被管网络对象的安全。网络管理 本身的安全e b 以下机制柬保证： ( 1 ) 管理员身份认证，采用基于公玎密钥的证书认证机制；为提高系统效率， 对于信任域内( 如局域网) 的用户，可以使用简单口令认证。 ( 2 ) 管理信息存储和传输的加密与完整性，w e b 浏览器和网络管理服务器之 问采用安全套按字层( s s l ) 传输协议，对管理信，皂, d l i 密传输并保证其完整性； 内部存储机密信息，如登录口令等，也是经过加密的。 ( 3 ) 网络管理用户分组管理与访问控制，网络管理系统的用户( 即管理员) 按任务的不同分成若干用户组，不同的用户组中有不同的权限范围，对用户的操 作由访问控制检查，保证用户不能越权使用网络管理系统。 ( 4 ) 系统f 1 志分析，已录用户所有的操作，使系统的操作和对网络对象的修 改有掘可查，同时也有助于故障的跟踪与恢复。 网络对象的安全管理有以f 功能： ( 1 ) 网络资源的访问控制，通过管理路由器的访问控制链表，完成防火墙的 管理功能，即从网络层( i p ) 和传输层( t c p ) 控制对网络资源的访问，保护网 络内部的设备和应用服务，防止外柬的攻击。 ( 2 ) 告警事件分析，接收网络对象所发出的告警事件，分析与安全相关的信 西北r 业大学硕士学位论文第二章3 g 移动网管网元管理系统概述 息( 如路由器登录信息、s n m p 认证失败信息) ，实时的向管理员告警，并提供 历史安全事件的检索与分析机制，及时的发现正在进行的攻击或可疑的攻击迹 象。 ( 3 ) 主机系统的安全漏洞检测，实时的监测主机系统的重要服务( 如w w w ， d n s 等) 的状态，提供安全监测工具，以搜索系统可能存在的安全漏洞或安全 隐患，并给出弥补的措施。 总之，网络管理通过网关( 即边界路由器) 控制外来用户对网络资源的访问， 以防止外来的攻击：通过告警事件的分析处理，以发现工f 在进行的可能的攻击； 通过安全漏洞检查束发现存在的安全隐患，以防患于未然。 2 2 5 拓扑管理 拓扑管理能够向网络管理员提供整个网络系统中备子网之问和子网内部网 络设备间的互连关系的信息。 拓扑管理的主要功能有： ( 1 ) 创建、修改、删除拓扑对象：在拓扑地图l 可以直接创建拓扑对象，拓 扑对象包括劂元、子网视图。拓扑对象的相关数据。q 以修改，支持拖放方式修改 拓扑对象的位罨目标。还可以通过背景地图的放大、缩4 、j f 移和图层选择，刚 元图标的显示隐减设置。 ( 2 ) 创建虚拟网元。 ( 3 ) 同类网元批操作。 ( 4 ) 创建拓扑导航树：在系统很大时，会有很多拓扑对象，通过拓扑导航树 可以非常容易的找到所需要的网元。 2 2 6 软件管理 软件管理是w c d m a 运维领域中的一个特色功能，即可以通过集中操作维 护中心( o m c ) 或网管实现对于所辖网元的版本软件、配置数据的管理，实现 程序与配置数据的批传输、批加载和批激活；同时要考虑版本适配问题；提高管 理层次和效率。下一章将会对软件管理功能做。4 个详细的介绍。 2 2 7 日志管理 f 1 志包括操作h 志和运行f i 志，操作f 1 志记录用户进行的所有重要操作，使 用户的操作有据可奁；运彳j ： 志剥系统。 l 发生的重要时问进行记录，以利于分析 1 0 陌北二【：业大学硕士学位论文第二章3 g 移动网管网元管理系统概述 系统运行状态，排除故障。日志管理的主要功能有： ( 1 1 日志记录的查询：日志查询功能使用户能够使用自己的权限，灵活设置 条件查询日志内容，同时，对日志查询结果提供打印和保存到文件的功能。 ( 2 ) 日志统计分析：日志统计功能可方便用户了解操作执行情况，如用户操 作集中在哪个时段，最经常的操作是什么等。 f 3 1 日志转储：月志转储功能是根据用户设置的日志容量，在f _ j 志达到最大 容量时自动转储，也可由用户设置条件，进行手工转储。 2 3 移动网管中的中间件技术 中问件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在 不同的技术之间共享资源。位于客户端服务器的操作系统之上，管理计算资源 和网络通讯。中恻件有如下特点： ( 1 ) 满足大量应用的需要。 但) 运行于多种硬件和操作系统平台。 ( 3 ) 支持分布式计算，提供跨网络、硬件和操作系统平台的透明性的应用或 服务的交互功能。 ( 4 ) 支持标准的协议和接口。 下面简述在本网元管理系统中用到的中间件技术。 2 3 1 分布对象中间件c o r b a 目前网管多走综合技术路线，t m n 作为当前的一种主要网管技术，为综合 网管的建设提供了很好的思路。但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，t m n 并未深入研究。并且t m n 开放性差、缺乏位置透明 性、负载均衡和足够的健壮性等重要特性。 而由对象管理组织( o m g ) 1 a 】所提出的c o r b a 规范，是解决上述问题的 一种较好的选择。c o r b a 规范是分和式对象实现互操作的一种解决方案，是应 用软件体系结构和对象技术规范，利用它的分布式对象平台，接口定义语言 ( i d l ) 及备种公共服务，设计一个分布式应用系统较方便。c o r b a 成为分布 式应用的重要标准。 c o r b a 组件包括o r b ( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) 核心，o r b 接口，i d l ( i n t e r f a c e d e f i n e l a n g u a g e ) 存根，d i i ( d y n a m i ci n v o c a t i o ni n t e r f a c e ) ，对象适配 器，i d l 框架，d s i ( d y n a m i cs k e l e t o ni n t e r f a c e ) 和标准通信协议1 1 0 p ( 网络对 象操作协议) ，其核心是o r b 。其结构图如f ： 西北一l ：业大学硕二 学位论文第一二章3 g 移动网管网元管理系统概述 圈j i d l 相关囹有多个对象适配器 匿i 圈对所有麻用程序都相州 图2 2 公共对象请求代理体系( c 0 - r b a ) c o r b a 运行结构( o r b 核心) 是由特定丌发商决定的，不是由c o r b a 定 义的，不管怎样，o r b 接口是一个标准的功能接口，是由所有的c o r b a 兼容 o r b 提供的。o r b 是一个在对象间建立客户服务器联系的中介。使用o r b ， 客户可以调用服务器的对象，被调用的对象不要求在同一台机器上。出o r b 负 责进行通信，同时o r b 也负责寻找适于完成这一操作的对象，并在服务器对象 完成处理后返回结果。o r b 提供发送客户的请求到目标对象并将应答传给客户 的透明通信机制，从而实现分前i 式处理机制。 o r b 接口是一种逻辑上的结构，它可以通过一个或多个进程的方式实现， 电w 以通过一组库函数的方式实现。为了减少应用与实现细节的相关性，c o r b a 规范定义了o r b 的抽象接口，这个接口提供了将对象引用与字符串相瓦转换等 辅助函数。 i d l 的一个重要的特点是独立于编程语言。因为i d l 是一种描述性语言而不 足程序设计语言，只描述接【：1 和数据类型，不涉及实现。这就允许可以使用不同 的编程语言构造对象，并且对象之间可以相互通讯。处理器为每个接口产生一个 存根，这就屏蔽了低层次的通信，提供了较高层次的对象模型的特定a p i 。 动态调用接口d i i ( d y n a m i ci n v o c a t i o ni n ! e f f a c e ) 允许客户直接使用o r b 提 供的清求( r e q u e s t ) 发送机制。不需要把i d l 编译成的i d l 静态存根连接到程 序中，客，o 程序就可以通过d i i 动态的渊用远程对象。动念框架接口d s i ( d y n a m i c s k e l e t o ni n t e r f a c e ) 是在对象实现侧与d i i 等同的一种机制，它使o r b 能向那些 在编译时刻并不知道的对象实现动态的发送请求。 可移植对象适配器p o a ：一个对象适配器是一个对象，实现请求到服务的调 度。在一个服务程序应用中，p o a 负责创建对象引用、激活对象以及将对各个 对象的请求调度到它们各自的伺服程序上。p o a 中有三个关键实体： ( 1 ) 对象引用 西托：】：业大学硕士学位论文第二章3 g 移动网管网元管理系统概述 对象引用标识一个唯一的对象。该对象引用提供对象的配置信息，如该对象 所在的服务、服务所在的主机、以及对象所在服务中的唯一标识。客户机通过获 得对象引用在c o r b a 对象上执行相应的操作。 ( 2 ) 对象标识符 p o l k 通过它的对象标识符识别每一个对象。对象标识符被赋值为o b j e c t l d 类型，这个类型在p o r t a b l e s e r v e r 模块中定义为o c t e t 的一个序列。 f 3 】伺服程序 在c + + 中，伺服程序是c + + 对象的实例。通常，它们由派生于编泽i d l 接口 定义时所产生的框架类所定义。为实现操作，可以重载框架的基本类的虚拟函数。 用对象适配器注册这些c + + 伺服程序，以便当客户机调用由这些伺服程序具体化 的那些对象的请求时，允许对象适配器调度请求给这些伺服程序。 t m n 和c o r b a 技术结合的方式是目前构建综合网管系统最为理想的一种 解决方案。 国际标准化组织，以及国际区域标准化组织目前的工作束看，都已经将 c o r b a 接口作为电信网管领域一个重要的接门来对待。r r u t 将c o r b a 接 口作为，。义q 接口的一种实现方式；t m f 定义的接口基本都是c o r b a 接口： 3 g p p 定义的3 g 接口也以c o r b a 接口为主、c m i p 接口为辅等。因此c o r b a 接口已经可以认为是电信网管领域的一个主流接口。 2 3 2 分布计算环境a c e a c e ( a d a p t e rc o m m u n i c a t i o ne n v i r o n m e n t ，自适配通信环境) i t l 是可以自 由使用、开放源码的面向对象( 0 0 ) 构架( f r a m e w o r k ) ，在其中实现了许多用 于并发通信软件的核心模式。a c e 提供了一组丰富的可复用c + + 包装外观 ( w r a p p e rf a c a d e ) 和构架组件，可跨越多种平台完成通用的通信软件任务，其 中包括：事件多路分离和事件处理器分派、信号处理、服务初始化、进程问通信、 共享内存管理、消息路山、分布式服务动态( 重) 配置、并发执行和同步等等。 a c e 的目标用户是高性能和实时通信服务和应用的丌发者。它简化了使用 进程问通信、事件多路分离、显式动态链接和并发的o o 网络应硐和服务的开发。 此外，通过服务在运行时与应用的动态链接，a c e 还使系统的配嚣和重配置得 以白副j 化。 西北：【业大学硕十学位论文第二章3 g 移动网管网元管理系统概述 操作系统适配层 l 一 图2 3a c e 自适应通信环境中的组件图 从图2 3 可以看到a c e 体系结构主要包括以下三个层次： n ) o s 适配层：该层直接位于用c 写成的本地o s a p i 之上。它提供轻型的 类p o s l xo s 适配层，将a c e 中的其它层及组件和以下与o sa p i 相关联的平台 专有特性屏蔽丌来，实现了并发和同步、进程问通信( i p c ) 和共享内存、事件 多路分离机制、显式动态链接、文件系统机制等功能，而a c eo s 适配层的可移 植性使得a c e 可运行在许多操作系统上。 f 2 1c + + 包装外观：通过提供类型安全的c + + 接l 1 ( 这些接口封装并增强本 地的o s 并发、通信、内存管理、事件多路分离、动态链接和文件系统a p i ) ， a c e 包装外观简化了应用的开发。 ( 3 ) 架构组件：这些架构组件集成并增强了较低层次的c + + 包装外观。该构 架支持将并发分布式服务动态配置到应用里。便利了通信软件的丌发，它们无需 修改、重编泽、重链接，或频繁的重启运行中的应用，就可被更新和扩展。 基于a c e 的上述组合，使得使片ja c e 带来如j f 好处： ( 1 ) 增强可移植性：在a c e 组件的帮助下，很容易在一种o s 平台上编写并 发刚络应用，然后快速的将它们移植到各种其它的o s 平台上。而且，因为a c e 是开放源码的自由软件，你无需担心被锁定在特定的操作系统平台或编泽器上。 f 2 ) 更好的软件质量：a c e 的设计使用了许多可提供质量的关键模式，这些 质量因素包括通信软件灵活性、可扩展性、可复用性和模块性。 ( 3 1 更高的效率和可预测性：a c e 经仔细设计，支持广泛的应用服务质量 ( q o s ) 需求，包括延迟敏感应用的低响应等待时削、高带宽应用的高性能，咀 及实时应用的呵预测性。 ( 4 ) 更容易转换到标准的高级中问件。 西i i _ - - 业大学硕士学位论文第二章3 g 移动网管网元管理系统概述 2 3 3 对象请求中介t a o 如前面所述，实现a c e 和c o r b a 的结合编程，充分发挥两者的优势，形 成一个强大的分布系统开发环境，实现各种可靠而健壮的分布式系统的快速开发 与研制，这个前景是非常诱人的。t a o 就是这种需求下的典型，它实现了a c e 与c o r b a 实现内核的结合，完全捆绑在一起，这种结合产生了一。个实时的 c o r b a 系统。 t a o