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北京邮电大学硕士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 摘要 第三代移动通信作为移动通信发展的必然趋势，其网络管理的重要性已经 越来越受到重视。网络管理的质量不仅关系着网络运行的质量，而且影响着网络 业务提供的质量。因此，一套完善、高效的3 g 网络管理软件必将成为第三代移 动通信的重要支柱。 本人在研究生期间参与了中国网通集团研究院第三代移动通信网络管理软 件的开发与设计，本文是对这项工作的总结。在阐述所做的研发工作之前，首先 介绍中国通信标准化协会制定的第三代移动通信标准和中国网通集团第三代移 动通信网络管理系统规范。本人主要参与了网通3 g 网络管理软件g u i 的详细设 计。该设计在原有的网络管理软件基础上，引入了t u x e d o 中间件技术，使得软 件的层次结构更加明晰，同时也将对数据库的访问独立出来。这一方面简化了开 发，另一方面减轻了短时内在数据库中大量存储数据的压力。采用a r c g i s 设计 的地理信息系统将被管设备在地图上清楚地表现出来，使管理员可更加直观地进 行处理，便于他们在第一时间获取所需要的管理信息。 此外本人还对i p 网络拓扑自动发现进行了研究。设计了基于s n m pm i b 信 息的网络拓扑自动发现算法，该算法集成了前人的成果，大量使用多线程编程技 术，提高了搜索效率与准确性。在此基础上，实现了通过c e r n e t 获取公众网络 拓扑的功能。这种i p 网络拓扑自动发现功能也能应用在第三代移动通信网络管 理中。 关键词：第三代移动通信，网络管理，拓扑发现，地理信息系统 北京邮电大学硕士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 d e s i g na n dd e v e l o p m e n to fn e t w o r k i a n a g e m e n tf o r3 g a b s t r a c t w i t hn od o u b t ，3 gi st h ec u r r e n td i r e c t i o n ，h e n c e3 gn e t w o r km a n a g e m e n tg e t sm o r e a n dm o r ef o c u s e d i ti sc l o s e l yr e l a t i v ew i t ht h eq u a l i t yo f t h ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k a n di t so p e r a t i o n s a ni n t e g r a t e da n dr e a s o n a b l en e t w o r km a n a g e m e n tc r i t e r i o nw i l l d e f i n i t e l ya f f e c tt h ef u t u r e3 gn e t w o r k t h i sp a p e ri sa b o u tt h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to f n e t w o r km a n a g e m e n tf o r3 0 ( c n c l a b s ) f i r s ti t i n t r o d u c e st h es t a n d a r da n dd e v e l o p m e n to f3 gc o m m u n i c a t i o nb y c h i n ac o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d sa s s o c i a t i o n ( c c s a 、b a s e do n3 g p pa n d3 g p p 2 t h e ni tf o l l o w st h e3 gn e t w o r km a n a g e m e n tc r i t e r i o no fc n c t u x e d ot e c h n o l o g y h a sb e e ni m p o r t e di n t ot h ed e s i g n ，w h i c hc a l l m a k et h ed e s i g ne a s i e rw i t hc l e a r h i e r a r c h y , a n da l s oo p t i m i z et h ea c c e s so fd a t a b a s e ，b e c a u s et h et e c h n o l o g yc o u l df r e e t h ed a t a b a s ef r o mh u g ed a t aa c c e s si nas h o r tm o m e n t t h eg i ss y s t e mw i l ls h o wa l l t h e3 gd e v i c e so nt h em a p ，a r c g i st o o l sm a k et h eg i ss y s t e mc o n v e n i e n tt oh a n d l e a l lk i n d so f o p e r a t i o n s ，o r i e n tt h ep r o b l e m a t i cd e v i c e s i na d d i t i o n ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h er e s e a r c ho nt h ei pn e t w o r kt o p o l o g yd i s c o v e r y b a s e do ns n m pm i b m u l t i t h r e a d st e c h n o l o g ya c h i e v e sah i g he f f i c i e n c ya n d a c c u r a c y k e yw o r d s ：t h e t h i r d g e n e r a t i o n m o b i l ec o m m u n i c a t i o n ，n e t w o r k m a n a g e m e n t ，t o p o l o g yd i s c o v e r y , g e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e m 北京邮电大学硕士学位论文 独创性声明 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。 叶、p 本人签名：l 上：兰日期： 口；。 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： 导师签名： 壹苎 硝一 b 期： 日期： 北京邮电大学硕士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 1 1 引言 第一章概述 随着计算机技术和i n t e r n e t 的发展，企业和政府部门开始大规模的建立网 络来推动电子商务和政务的发展，伴随网络业务和应用的丰富，对计算机网络的 管理也就变得至关重要。人们普遍认为，网络管理是计算机网络与电信网络的关 键技术之一，尤其在大型网络中更是如此。网络管理是指对网络的运行状态进行 监测和控制，使其能够有效、可靠、安全、经济地提供服务。其目标是确保计算 机网络或者电信服务的持续正常运行，并在网络运行出现异常时能及时响应和排 除故障。 目前，在移动通信领域，第三代移动通信是科技发展的新趋势。我国的移动 通信网络发展飞速，第二代移动通信到2 0 0 0 年已经跃居世界第2 位，而且发展 速度非常快。到2 0 0 4 年，我国移动用户将预计达到2 亿左右，无疑将成为世界 上最大的第三代移动通信市场。因此，我国正在积极推动第三代移动通信的研究， 并积极参与、制定了第三代移动通信的相关国际标准。因为标准是移动通信竞争 的制高点，只有在标准的制定中占有了一席之地，才能在通信竞争中握有主动权。 我国各大运营商都在积极进行第三代移动通信网的研究和试验工作，如中国 移动在进行第三代移动通信( w c d 姒技术) 的实验室测试；中国联通已经在现网 上开展了c d m a 2 0 0 01 x 技术的应用；中国电信、中国网通等也在积极对第三代移 动通信进行研究和探讨。第三代移动通信是我国在通信领域上提高国际地位的又 一个机遇，我们必须抓住这个机遇。 为了保证第三代移动通信网络经济、高效、可靠和安全地运行，网络管理接 口的标准化是必不可少的。当前，随着我国第三代移动通信中主要关键技术的解 决和模型系统的研制成功，网络管理接口的标准化工作已经提到了重要的议事日 程上来。 1 。2 网络管理的发展 随着信息化的普及，随着电子政务、电子商务等业务的大力推行，其他类型 的中小型企业对于网络管理也有了强烈的需求，对网络的安全管理以及故障管理 方面的应用趋势尤为明显，所以对于网络管理者来说，如何有效地管理网络，如 何为现有网络规划网络管理系统已变得尤为迫切。 随着国内用户对网络功能理解的进一步深入和大量企业级网络应用的实施。 网络性能的管理也成了一个用户关注的话题，用户已经不再局限于网络的联通时 北京邮电大学硕士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 间，而进一步要求网络的性能能够达到一定的水平，因为这样才能够满足越来越 多的企业级应用的需求。因此网络管理软件用户对网管软件的需求也随之发生了 相应的应用趋势：网络管理软件从侧重设备管理到侧重业务管理，从侧重故障管 理到侧重性能管理。更加侧重系统的安全性和系统的互操作性等。而且用户不再 仅仅需要一个软件产品，而是需要一个解决方案。用户越来越不关注具体的网络 管理内容，而是关注与自己的业务相关的部分，比如用户不希望关注网络的拓扑 结构如何，而只希望关注他们的应用是否能够在该网络环境下正常的运行。 由于业务网络化的深入和统一网络技术、产品的成熟。数据网络将承载数据、 语音和视频等很多新型的网络应用( 如网络电话系统、呼叫中心系统、统一信息 系统、协同工作系统和视频会议系统等) 。一方面，用户需要通过稳定可靠的传 送设各来保证网络的管理性能；另一方面还需要网管软件的强大功能保证网络管 理的灵活方便，并能够与多种类型、多厂商设备实现统一网管，正因为如此，新 一代网络管理软件对应用性与管理性的要求也就必然更高。这样才能适应网络用 户的需求。其次就是运营管理。一方面，用户需要运用性能卓越、可靠安全、智 能化的网络核心设备来构建他们的网络：另一方面，他们不仅需要网络本身，更 看重的是网络给他们带来的应用。 总体上来讲，新一代的综合网管软件必须具备开放系统的特性，即兼容性、 可移植性、可互操作性、可伸缩性和易用性等特征，也是网络管理软件及其技术 发展的趋势。分布式技术一直是推动网络管理技术发展的核心技术，也越来越受 到业界的重视。 另外，便于远程管理的b s 结构将逐渐成为主流，网络管理软件的体系架构 呈现分布式、集中式和集中分布式等多种结构并存，分别适应对不同规模网络的 管理需求：包括智能模拟、故障自动诊断和排除等的人工智能技术将越来越多的 应用到网管软件中：随着网络底层技术的标准化和基于网络的应用的不断丰富和 增多，网络管理的方向越来越侧重于对系统和业务和应用的管理；网管软件对网 络规划的决策支持能力将越来越重要，逐渐成为安全和故障以外最重要的功能。 网络安全与网络管理的结合将成为网络综合化管理的发展趋势，更多的用户希望 将网管和安全完全应用于一种管理平台，在此基础上有效管理网络中的资源。 随着网络技术的不断发展，管理系统也必须能够提供动态的支持服务。它必 须提供足够的灵活性以管理网络的空前发展；它必须提高服务质量和市场化速 度，同时降低运营成本；它必须能够管理智能网络中的各种网络元素和任何应用 服务器。因此综合化、智能化和标准化应该是未来网络管理的发展趋势。 北京邮电大学硕士论文 第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 随着计算机技术、网络技术和通讯技术的融合，统一的、综合的网管正日益 显示出重要性。而用户和运营商都要求通过一个控制台能对多个互联的网络进行 管理，只有建立起多厂商、多技术领域的综合网管体系，才能符合需要。 基于w e b 的管理以其统一、友好的界面风格、地理和系统上的可移动性及系 统平台的独立性，吸引着越来越多的用户和开发商。当前主流的网络管理软件都 提供融合w e b 技术的管理平台，基于w e b 的网管模式的实现有两种方式：第一种 方式是代理方式，第二种方式是嵌入式。为了降低网络管理的复杂性，减少网络 管理的成本。有两个w e b 标准目前正在考虑之中，它们对应于上述两种实现方式， 即代理式的基于w e b 的企业管理标准和内嵌式的j a v a 管理应用程序接口标准。 另外还有对于网络新技术如无线产品、q o s 、s l a 等服务方面也是网络管理软件 的发展方向。 1 3 主要研究工作及论文结构 论文主要涵盖了网络管理软件的设计工作，本人在网通研究院实习期间参与 了这一项目。论文研究工作的方法是参照第三代移动通信网络管理的规范，该规 范是网通研究院参照3 g p p 以及中国通信化标准协会所制定的。规范包括通用部 分、w c d m a 部分等，以及各部分接口设计、c o r b a 设计、c m i p 设计、配置资源模 型、性能资源模型等等。工作的重点在于按照功能规范而做的g u i 详细设计，详 细设计按照规范的网络管理软件的功能划分为安全管理、拓扑管理、配置管理、 故障管理、地理信息系统几个大的子模块，以及相应的数据库设计。另外还包括 业务模块与客户端的交互部分，也就是中间件与g u i 的通信方式与数据结构的定 义。整个项目的数据库采用o r a c l e 9 i ，g u i 部分使用d e l p h i 和a r c g i s ，中间件采 用t u x d o 。此外，本论文还对i p 网络的网络拓扑自动发现进行了研究，充分利 用j a v a 的多线程技术而设计的网络拓扑自动发现算法，将搜索效率大大提高。 在以下章节中，第二章介绍了第三代移动通信的标准和现状，第三章介绍了 第三代移动通信网络管理的规范，第四章描述了本人所参与的中国网通集团3 g 网络管理系统客户端的详细设计，第五章讨论网络拓扑自动发现算法的设计与实 现，第六章是总结与展望。 北京邮电大学硕士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 第二章第三代移动通信的标准和现状 2 1 国内外第三代移动网网络管理标准现状 目前，国际上主要是由3 g p p ( 3 r dg e n e r a ti o np a r t n e r s h i pp r o j e c t ) 和 3 g p p 2 两个区域性国际标准化组织在负责第三代移动通信网网络管理标准的制 定。 3 g p p 在1 9 9 8 年1 2 月成立，由e t s i ( 欧洲) 、a r i b ( 日本) 、t t c ( 日本) 、t t a ( 韩 国) 和t 1 ( 美国) 五个标准化组织发起，主要制定以g s m 核心网为基础，u t r a 为无 线接口的第三代技术规范( 含w c d m a 和t d - - s c d m a ) 。 3 g p p 2 在1 9 9 9 年1 月成立，由t i a ( 美国) 、a r i b ( 日本) 、t t c ( 日本) 、t t a ( 韩 国) 四个标准化组织发起，主要制定以a n s i 一4 1 核心网为基础，c d m a 2 0 0 0 为无线 接口的第三代技术规范，其c d m a 2 0 0 01 x 的标准已经基本成熟。 网管方面，3 g p p 技术规范组( t s g ) 中负责业务系统方面( t s g s a ) 的有5 个小组，其中第5 小组( t s g - - s a 5 ) 负责w c d m a 和t d s c d m a 网络管理标准的制 定，包括通用网络管理框架标准和与具体网络技术( w c d m a 与t d s c d m a ) 相关的 网络资源模型标准。3 g p p 2 对c d m a 2 0 0 0 网络管理标准的制定处于相对落后的地 步，从网络管理框架上基本是直接参照3 g p p t s g - s a 5 的规范，另外制定了 c d m a 2 0 0 0 特定的网络资源模型。 3 g p p 网络管理的工作范围主要包括第三代移动通信系统网络管理的管理原 则、高层需求、电信管理体系结构、配置管理、性能管理、故障管理、安全管理 等方面。目前，3 g p p t s g - s a 5 制定的网络管理标准版本为r e l e a s e6 ，到2 0 0 4 年5 月份，r e l e a s e6 将冻结，并开始启动r e l e a s e7 的制定。3 g p p 2 目前制定 的网络管理标准版本为r e l e a s e5 。 值得提出的是，我国运营商及设备商在3 g p p 制定第三代移动通信网网络管 理标准的过程中，发挥了积极的推动作用。在3 g p p - t s g s a 5r e l e a s e6 的制定 过程中，以中国移动通信集团公司、华为技术有限公司为代表的我国运营商和设 备商承担了多个子课题的报告人和起草人工作，将我国运营商和设备商的需求反 映到国际标准中去，体现了我国在第三代移动通信网管标准制定方面的实力。 2 2 第三代移动通信网网络管理体系结构 目前c c s a 所定义的第三代移动通信网络管理参考性技术文件分别基于3 g p p w c d m ar e l e a s e 9 9 的网络结构和3 g p p 2c d m a 2 0 0 0i x 的网络结构，所管理的内容 包括3 g 电路域核心网、3 g 分组域核心网及3 g 接入网。以w c d m a 技术为例， 图l 所示为3 g 网络参考模型示意图( 参照3 g p pr e l e a s e 9 9 规范) 。 北京邮电大学硕士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 基于此种被管网络结构，3 g 网管参考性技术文件对被管设备应向网管系统 所提供的接口进行了定义。在网络管理中，相互交互的两个实体分别承担了两个 角色一一管理者( m a n a g e r ) 或是代理者( a g e n t ) 。管理者的任务是发送管理命 令并接收代理者发来的通知；代理者的任务是直接管理有关的管理对象，接收管 理者发来的管理命令并向管理者返回操作响应( 确认型操作时) ，也可在需要时 主动向管理者发出通知。下图描述了管理者和代理者间的基本关系。 图2 - 1w c d i a 网络模型参考图 管理蒹统被管系统 图2 2 管理者与代理者关系示意图 在第三代移动通信网网络管理中，网络管理系统( n m c ) 承担了m a n a g e r 的作用， 3 g 网元设备( n e ) 或其操作维护系统( o m c ) 承担了a g e n t 的作用。它们之间的 网络管理接口简称为i t f - n 。根据我国第三代移动通信网管理要求，i t f n 的位 置可能下面两种情况： 图3 中，n e 泛指设备商提供的3 g 设备；o m c 是由设备厂商自行提供的网元 管理系统，可以对本厂商的3 g 设备进行配置、操作和维护等；n m c 一般是由运 营商提供的第三代移动通信网管理系统，能够管理不同设备厂商的3 g 设备。 如图3 ( a ) 所示，i t f - n 一般位于n m c 与o m c 之间，由o m c 向n m c 提供北向 接口，在这种情况下，o m c 和n e 之间的接口为设备内部接口，不做规定。另外， 在某种情况下，n m c 会直联部分网元设备，这部分直联网元设备直接向n m c 提供 北京邮电大学硕士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 管理接口，如图3 ( b ) 所示，i t f - n 位于n m c 与n e 之间，对此接口的要求在行 业参考性技术文件中不做规定，各运营商可以根据自己的管理策略和需求自行定 义。 l t f 一并 ( t ) 接口位置1 i t f h ( b ) 接口瞧置2 图2 - 3i t f n 接口位置图 2 3 第三代移动通信网网络管理接口功熊需求 图4 概要描述了第三代移动通信网网络管理接口的基本功能需求，其中公共管理 功能是指配置管理、故障管理、性能管理和安全管理等都要用到的公共管理功能。 ( 1 ) 公共管理功能 公共管理功能包括访问入口点功能、通知管理功能、链路监视功能、日志管 理功能和文件传输功能。其中访问入口点功能提供一个n m c 访问o m c 的入口点对 象，该对象是网管系统与被管系统交互的首要访问对象。网管系统通过入口点对 象获取被管系统中被管对象的引用，并从而调用相关操作来执行特定的管理功 能。网管系统可以根据需要随时通过入口点对象获取指定的其他被管对象的引 用，另外，入口点对象提供了版本协商机制，增加了管理的灵活性。 通知管理功能可提供对通知的上报过滤，网管系统可根据需要灵活地定购所 需通知，屏蔽不需要的通知，以适应不同阶段的不同的网络管理需求，同时对减 少网络负荷起到一定的作用。 链路监视功能的作用是在当网管系统和被管系统之间的通信链路发生中断 时，可协助网管系统及时发现链路故障。 日志管理功能提供了对被管系统中所存储的历史事件的一种管理手段，通过 该功能，网管系统可定义被管系统对历史事件的存储过滤条件，并可对历史事件 进行查询。 蚁妒”罗4 图2 43 g 网络管理基本功能需求 在配置、故障、性能管理中，经常会有大数据量文件传输的需求，如配置信 息同步、告警信息同步、性能数据上报等。文件传输功能是为了满足此特定的需 求而定义的通用文件传输接口，为其他接口管理功能提供文件传输的支持。 ( 2 ) 配置管理功能 目前在行业参考性技术文件中，针对配置管理，仅定义了基本配置管理功能 ( b a s i c c m ) ，包括对配置信息的创建、删除、查询和修改功能，即网管系统通过 该功能可以创建删除指定的网络资源对象，也可以查询修改指定网络资源对象 的全部或指定属性值。在配置管理功能中，还有另外一类管理功能，即批量配置 管理功能( b u l k c m ) ，是否在我国第三代移动通信网网络管理中使用该功能尚处 于讨论之中。 ( 3 ) 故障管理功能 故障管理功能包括告警上报功能、告警信息同步功能和告警处理功能等。上 报的告警通知的类型包括：新产生的告警、级别变化的告警和清除的告警。告警 同步功能可以分为两类，一种是网管系统查询指定时间段内o m c 中产生的所有告 警信息，包括当前活跃告警和历史告警；另一种是网管系统查询o m c 中的当前活 跃告警，可以对告警信息设置过滤条件。 对于告警的处理功能应包括告警确认、告警清除、增加告警说明等。 ( 4 ) 性能管理功能 性能管理功能是对0 淝的性能采集活动进行管理的功能，性能采集活动是指 从n m c 的角度来看，o m c 从物理设备或逻辑功能中定期获取性能数据并上报给n m c 的活动。通过对性能采集的管理，n m c 可以要求o m c 按照要求上报所需的性能数 据，但对于o m c 内部的具体实现不做限制。该功能包括开启采集活动，结束采集 活动，挂起恢复采集活动，查询采集参数等。 北京邮电大学硕士论文 第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 在性能管理中，还包括对性能门限的管理功能。n m c 可以对o m c 的性能数据 门限进行设置，通过对性能门限的设置，当o m c 采集到的性能数据超越门限时， 0 m c 应发出相应的越限告警。性能门限管理功能包括创建性能门限、删除性能门 限、挂起恢复性能门限和查询修改性能门限参数等。 ( 5 ) 安全管理功能 接口安全管理功能的作用主要在于防止其他接口管理功能( 如配置管理、性 能管理等) 的无授权使用从而防止被管系统中的管理信息的非授权暴露，或对被 管系统的非授权操作，保护通过北向接口传递的管理信息的完整性和机密性，并 在被管系统中出现安全入侵时向网管系统报告，并保留入侵活动记录。具体的保 护功能包括对管理系统和被管系统的实体认证、访问控制、完整性保护、机密性 保护等。 目前，在行业参考性技术文件中，对接口安全管理功能的定义尚未完善，相 应的功能研究和分析正在进行中。 2 4 第三代移动通信网网络管理试验现状 目前，我国各移动、电信运营商都非常关注第三代移动通信网络管理技术的 发展和应用。在行业参考性文件定义的过程中，已经有部分成果运用到我国运营 商的第三代移动通信网的现网和试验网中，如中国联通的c d m a 2 0 0 0l x 网络、中 国移动的w c d m a 实验室网络等。对运营商现网和实验网提供了强有力的技术支持 和指导，同时，运营商在现网及实验网中得到的网络管理经验也对参考性技术文 件的完善起到了帮助和促进作用。 从目前的现网及实验网的情况来看，第三代移动通信网网络管理技术基本成 熟，从规范的定义而言，可以完成运营商对3 g 网络的基本管理需求，相对厂商 的实现来说，规范的定义是超前的，可以指导厂商网管系统的设计和实现。但目 前也存在一些待研究和解决的问题。 1 ) 目前规范仅支持对3 g 网络基本实体的管理，对于3 g 业务相关的实体及 3 g 业务本身缺乏相应的管理手段。 2 ) 接口安全管理尚很薄弱，不能满足运营商对安全管理的需求。 3 ) 与规范相应的测试规范的制定应提到议事日程上来。 4 ) 目前所定义的网管规范需要更大规模的现网运行予以验证和反馈。 北京邮电大学硕士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 第三章第三代移动通信网络管理系统( 网通) 功能规范 3 1 功能结构 根据网管系统所面向管理层次的不同，可分为三大类功能要求。 1 ) 面向移动通信网络 面向移动通信网络的管理功能主要包括拓扑管理、配置管理、故障管理、性 能管理、局数据管理等。 2 ) 面向体制 与中国网通现有的运营和维护方式相关的管理功能主要包括报表管理、运行 维护管理、运营分析管理。 3 ) 面向网管系统自身 面向网管系统自身的管理功能主要包括网管系统自身管理和安全管理功能。 三类管理功能并不都是独立存在的，三类管理功能之间是有数据依赖关系和管理 功能支撑关系，如下图所示： 匿墨嚣露墨= i 霹习r h ，呷寸- 透魁隧塑隧 面向体制 图3 13 g 网络管理功能关系 9 北京邮电大学硕士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 3 2 拓扑管理 3 21 拓扑显示 拓扑显示功能要求以资源树图与网络拓扑图相结合的方式对网络资源进行 呈现。网管系统拓扑显示功能要求在地理位图背景上结合资源树图呈现下面几类 视图：( 地理信息系统视图) 网络结构图：显示m s c 、g m s c 、h l r 、7 l r 、r n c 、n o d e b 等网络组织图现 状，用节点表示设备、用连线表示设备之间的连接关系； 网管系统组织图：显示省级网管系统p - n m c 与各个设备厂家0 m c 间的连 接组织图，节点表示各级网管系统、连线表示各级网管系统间的连接关 系。 拓扑显示功能应结合资源树对各类拓扑进行显示，当点击资源树的节点时， 拓扑显示区域自动切换到和被选节点相关联的拓扑图面。为了方便用户操作，系 统应提供对这种关联选项的设置功能，主要选项有： 点击资源树节点是否显示拓扑视图开关选项； 点击资源树地域节点是否按地域显示各类拓扑视图选项； 点击某种资源树节点关联到哪种拓扑视图。 网管系统应至少提供如下两类资源树图，两类资源树图可根据节点之间的关 系任意切换，资源树图的显示粒度需要达到n o d e b 一级。 地理树图：根据各类网元所处的位置，依据地理行政区域归属来组织各 个网元； 管理树图：根据省级网管系统p - n m c 与各设备厂家o m c 系统所管辖的网 元情况来组织网管系统及各个网元。 3 2 2 拓扑监视 拓扑监视指在网络拓扑图上能够动态、实时显示被管网络的运行状态，包括 网络资源的配置监视、告警监视和性能监视。 3 2 2 1 配置监视 在拓扑图上可动态反映网络设备配置的变更情况，应能将网络中网元设备的 增删情况，网元配置信息的改变情况通过某种方式在拓扑图中显示并提示用户。 北京邮电大学硕士论文 第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 拓扑图中的节点及链路和资源树图中的节点的更新周期依据配置管理中对 各个管理资源的更新周期而定。 3 2 2 2 告警监视 在拓扑图上应能够动态反映网元告警，告警应通过声音、拓扑图颜色变化来 反映当前网络的告警信息，未确认的告警则应以相应的图标一直闪烁显示。 总部网管系统需要采集管理域内网元上报的符合过滤条件的所有告警，以及 各省级网管系统上报的重大告警，经过故障管理中的告警过滤以后再在拓扑图的 相应图标上进行显示。 省级网管系统需要采集本省内被管网元上报的符合过滤条件的所有告警，经 过故障管理中的告警过滤以后再在拓扑图的相应图标上进行显示。 对于重大的告警信息，可以设置告警提示，以声、光形式提示用户，监控人 员可通过网管系统提供的界面自定义每种报警声音的类型、开关状态等。 可根据告警的级别以不同的颜色在拓扑图上对各种级别的告警进行显示，系 统提供对不同告警的显示颜色进行设置的功能，系统初始时应提供缺省设置。 3 2 。2 3 性能监视 在拓扑图上通过颜色的变化，可以实现对网络性能进行监视的功能，即当网 络资源( 如网元、链路等) 出现性能越限时，拓扑图中将显示此越限告警，系统 提供对不同级别性能越限告警的显示颜色进行设置的功能，系统初始时应提供缺 省设置。 3 2 3 拓扑操作 系统应提供友好的视图切换功能，如点击图标切换视图、逐层进入各级视图、 以及返回前一视图和返回上层视图等。 系统应提供对拓扑图以及其背景位图的单个选中、批量选中( 矩形方式、圆 圈方式、一个个的选定方式等) 、放大、缩小、移动、还原等功能，并提供图 例说明图。 系统可以根据需要选择是否在拓扑图上显示或隐藏某些类型的网元或链路。 对拓扑图或资源树的操作，当鼠标移至或点击图中的节点或链路时，系统应 以弹出式标签或对话框方式显示点击对象的基本信息。基本信息包括： 1 ) 基本属性信息：包括点击对象的名称、位置、状态等基本属性数据。 2 ) 基本告警信息：包括当前告警条数、告警级别、告警内容、告警原因等。 北京邮电大学硕士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 3 ) 基本性能信息：应显示其基本的最近一次主要性能数据值的大小。 除提供完整的菜单功能外，系统绝应将拓扑图上的对象与将该对象相应的管 理功能链接起来。 系统应提供把当前拓扑视图保存成文件或送到打印机输出的功能。 3 3 配置管理 配置管理主要完成对配置信息的采集、录入和处理等管理功能。配置数据信 息的获取可以分手工录入、从o m c 或网元自动采集等方式。配置数据要求能与管 理信息变化做到实时同步或准实时同步。 配置管理是网管系统的基础管理功能，其他很多功能都和配置管理有数据依 赖关系或配置管理向其他模块提供支持。 配置管理信息分为： 1 ) 与交换子系统相关的配置信息，包括： _ m s c 、g m s c 、v l r 、h l r 。 交换机中继群、中继。 信令链路集、信令链路等。 2 ) 与分组子系统相关的配置信息，包括： 一s g s n 、g g s n 、b g 。 3 ) 与基站子系统相关的配置信息，包括： r n c ，n o d e b ，小区。 4 ) 网管类配置信息，包括： 省级网管系统p _ n m c 。 厂家o m c 系统。 网管系统应提供配置信息的查询、统计功能。查询方式应包含条件查询、 模糊查询和排序等。网管系统能按时间段、按行政区域、按厂商、按设备种类、 按管理信息类型等对配置信息进行灵活查询与统计，并能将结果以图形方式( 直 方图、曲线图、饼图等) 或报表方式显示，并能存储查询、统计结果； 网管系统应能周期性地生成配置报表，如配置汇总报表、按各种过滤条件进 行统计( 如按网络层次、按区域、按设备厂家等) 的配置数据报表等。 对于配置数据的查询、统计结果，网管系统应能提供工具将其以文本文件或 e x c e l 表格方式导出，并提供打印功能。 网管系统与网络中实际配置数据要保持一致。当管理信息数据改变时，网管 系统要随之改变相应的数据，并能够以有效的方式通知网管用户。 配置数据的同步主要有两种方式： 北京邮电大学硕士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 1 ) 被管系统实时自动地向网管系统报告配置的改变。被管系统通过事件通 知，向网管系统报告配置改变隋况。典型的配置改变通知有： 配置信息创建配置信息删除通知； 配置信息属性值改变通知。 2 ) 网管系统通过主动查询或定期刷新，进行配置数据同步。 3 4 故障管理 故障管理是网管系统的基础功能之一，主要实现对管理范围内的故障信息进 行集中监视和管理。能够实现对告警数据的实时采集和集中监视，辅助运维人员 和值班人员快速地发现网络问题和定位故障，便于运维人员在最短的时间内解决 网络故障问题。同时网管系统应提供对告警信息的各种处理功能，提供对历史告 警信息的统计查询功能。 3 4 1 故障采集 网管系统支持对告警信息的实时采集，需要采集的告警包括： 1 ) 网元告警； 2 ) 性能告警：当管理对象某项性能指标超出预先设定的范围时，系统将触 发性能越限( 即服务质量) 告警。 3 ) 自身系统告警： 通信连接告警：分两种情况，第一种是当某一网元设备( 如m s c ) 持续一定时间不响应网管系统时，网管系统自动生成该网元设备的 通信连接告警；第二种是网管系统局域网内部网管终端与服务器的 通信连接告警； 服务器进程告警：系统进程异常、c p u 负荷过载等； 数据库告警、磁盘空间告警等。 网管系统可以控制告警通知上报的条件，实现告警过滤功能，可以设定哪些 告警信息能够上报或哪些告警信息不上报，便于对一些不重要或不关心的告警信 息进行过滤，使运维人员能够集中精力对网络中重要的告警信息进行监视和处 理，提高工作效率。 3 4 2 故障显示控制 网管系统应能控制告警信息的显示，根据用户需求设置告警显示的过滤条 件，只有符合条件的告警信息才显示给用户：应能查询、修改、取消这些过滤条 北京邮电大学硕士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 件，并应具备多条件( 逻辑与、逻辑或) 设置功能。告警显示过滤仅是告警信息 的屏幕显示过滤，在拓扑图上不再显示屏蔽后的当前告警事件，但不应影响任何 告警事件的上报及其存储，也不影响对告警事件的查询和统计。 网管系统应提供的告警信息内容如下表所示： 叠一管誊信惹参莪誊j u j ：参数说骥曩i i ；i 薯。 ， 告警号告警记录流水号 告警对象类型发生告警的对象类型 告警对象发生告警的对象标识 告警类型告警的类型( 取值可为通信告警、设备告警、环 境告警、服务质量告警和处理错误管理) 告警级别告警级别( 取值可为紧急、主要、次要、提示) 告警原因告警原因 告警原始类型 由网元报上来的告警原始类型 告警原始级别 由网元报上来的告警原始级别 告警原始原因 由网元报上来的告警原始原因 告警发生时间告警发生时间 告警确认时间告警确认时间( 若未确认，则该域为空) 告警清除时间告警清除时间( 若未清除，则该域为空) 告警确认者 告警确认人用户名( 若未确认，则该域为空) 告警清除者告警清除人用户名( 若告警的清除是由于被管系 统故障恢复后自动上报的，则该域为空) 活动状态 未清除告警为当前告警，已清除告警为历史告警 告警详细说明对告警进行详细描述 告警附加内容告警附加信息 趋势 某对象的告警级别趋势( 可选) 告警处理经验相应告警原因的处理经验 表3 。l 告警信息内容 1 4 北京邮电大学硕士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 3 4 3 告警处理 告警处理包括：告警查询与统计、告警确认与清除、告警信息前转、告警重 定义、告警压缩、告警升级、告警相关性分析、告警信息同步、告警存储、备份 与删除以及故障工单自动生成等功能。 3 4 3 1 告警查询与统计 网管系统能根据告警源、告警级别、告警状态、告警类型、告警产生时间等 组合条件对告警信息进行查询和统计。查询统计结果可以报表、图形( 直方图、 曲线图、饼图等) 等方式显示，并可将其进行存储和输出打印，应允许用户设置 输出条件，输出目的地和告警输出方式( 如打印机，文件等) 。 3 4 3 2 告警确认与清除 网管系统应提供告警确认功能，即网管系统收到被管系统上报的告警确认消 息后，自动对告警进行确认。同时网管系统也可主动对告警进行确认。 网管系统应提供告警自动清除功能，即网管系统收到被管系统上报的告警清 除通知后，自动对告警进行清除。 告警清除后，当前活跃告警显示窗口中应删除相应记录，历史告警列表增加 相应记录。处于清除状态的未确认的告警，称为锁定告警。锁定告警保留在历史 告警列表中，并应有相应图标显示。 3 4 3 3 告警重定义 为了便于网管系统对网元特定告警信息进行监视、统计和分析，网管系统应 支持用户对告警进行重定义，包括为告警事件指定告警级别、重新分配告警级别、 重新进行告警分类等功能。网管系统提供界面，可以由用户对告警重定义的条件 进行灵活配置。 3 4 3 4 告警升级 对单位时间内频次过高或历时过长( 门限可由用户设置) 的告警自动提高告 警级别，从而保证网管中心告警信息的有效性。网管系统应提供界面，可以由用 户对告警升级的条件进行灵活配置。 北京邮电大学预士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 3 4 3 5 告警信息同步 告警同步是把网管系统显示的当前告警状态与被管系统的当前告警状态进 行核准，应有人工和自动两种核准模式。核准结束后，应给出一致性报告，然后 由用户选择与谁同步。在同步操作开始后，应对用户提示执行进度。 3 4 3 6 告警存储，备份与删除 网管系统应具有对历史告警信息的存储、备份与删除功能。 网管系统能自动将超过告警保存时间的历史告警记录进行备份和删除。 网管系统也能提供界面，用户可根据告警源、告警级别、状态、类型、产生 时间等组合条件对告警记录进行手工备份和删除。 3 5 性能管理 3 5 1 性能数据采集 网管系统应能够从直辖网元或o m c 及时、完整、准确地采集性能数据。性能 数据采集应具有以下主要功能： 1 ) 能够周期性地自动采集性能数据，采集周期和采集时间可选择，最小的 数据采集时间周期为1 5 分钟，采集时间周期应为1 5 分钟的整数倍，如 3 0 分钟、1 小时、2 4 小时等： 2 ) 采集的数据能够自动入库。 3 ) 对于新割接入网的网元能够自动采集性能数据，其采集周期、时间粒度 按网管默认值。 4 ) 对比核查 3 5 2 性能数据补取 由于各种原因，可能会出现某段时间的性能数据没有被网管系统及时采集上 来，网管系统应提供性能数据补取功能，包括： 1 ) 能够提供简单的手段确认所采集的性能数据的齐全，能将数据发生漏取 的情况通过简单的图形界面呈现给用户；用户可设定补取的方式，如自 动补取或手动补取；网管系统应将数据的补取结果在同一界面上进行呈 现。 2 ) 提供性能数据自动补取的手段，当故障恢复后，网管系统自动补取所需 数据。 北京邮电大学硕士论文 第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 3 ) 支持性能数据手动补取，网管系统可根据用户指定的时间范围，补取相 应的性能数据。 4 ) 补取的数据能够自动入库。 3 5 3 性能数据的查询与统计 网管系统应提供对历史和当前性能数据的查询、统计功能。系统应提供方便 快捷的查询、统计条件设置，如按地区、网元类型、k p i 、时间范围等。网管系 统应提供多种形式( 如表格、直方图、曲线图、饼图等) 的性能查询、统计结果 显示，并可将其进行存储和输出打印，应允许用户设置输出条件，输出目的地和 输出方式( 如打印机，文件等) 。 3 5 4 性能数据存储 网管系统应提供对性能数据的存储、备份、清除等管理功能。对性能数据进 行存储时应进行进一步的收敛性控制，不重复存储相同的性能数据。 3 5 5 性能门限管理 性能门限管理包括如下功能： 1 ) 设置性能门限： 对所监测的性能参数设置门限，应指明被监测的对象、性能参数标识、 相应的告警门限值、告警级别等。当所监钡4 对象的性能指标逾门限时， 应能触发相应告警级别的性能越限告警。 2 ) 取消性能门限； 取消对相关对象的性能门限监视。 3 ) 修改性能门限； 网管系统可修改性能门限，修改后的性能门限应能即时生效。 4 ) 查询性能门限； 网管系统可查询已设置的门限信息。 3 5 b 性能分析 系统应提供对网络性能的分析功能，包括： 1 )对各性能、故障统计项目进行分析显示，如对一段时间内的系统接通 率、系统负荷、设备故障率、端口故障率、故障历时等给出曲线图、 直方图等显示。 北京邮电大学硕士论文第三代移动通信网络管理软件的开发与设计 2 ) 对不同性能统计项目的对比分析。 性能分析结果应以多种图表方式呈现，表现手段应提供柱状图、直方图、曲 线图、饼图、数据对比表等。对即时的运营分析结果可以保存成e x c e l 、x m l 等 多种格式的文件并输出打印。对定期的分析结果应长期保存，可保存在磁