（计算机科学与技术专业论文）移动智能网性能管理若干关键技术的研究与应用.pdf

北京邮电大学硕十学位论文 。 移动智能网性能管理若干关键技术的研究与应用 移动智能网性能管理若干关键技术的研究与应用 摘要 性能管理在整个网络管理系统中处于核心地位，它是保证网络资 源有效运行的关键部分，维护网络服务质量，提高网络的可见性。其 应用价值越来越明显地体现出来。 本文通过对移动智能网性能管理中一些关键技术的研究，从系统 架构和具体应用出发，提出了一个性能管理系统的设计与实现方案。 本文第一章从介绍智能网概念、移动智能网概念入手、引出了智 能网网管对象：业务管理点( s m p ：s e r v i c em a n a g e m e n t p o i n t ) 、业 务控制点( s c p ：s e r v i c ec o n t r o lp o i n t ) 、智能外设( i p ：i n t e l l i g e n t p e r i p h e r a l ) 、 充值中心( v c ：v o u c h e rc e n t e r ) 以及驻留在其上的功 能实体，并概括介绍了智能网网管系统的五大功能域：拓扑管理、配 置管理、性能管理、告警管理、操作维护。并且简单介绍了性能管理 系统在移动智能网网络管理系统中的位置。 本文第二章主要总结移动智能网网管性能管理系统的设计原则 以及需要实现的主要功能。同时，提出性能管理中实际存在的问题以 及需要研究、解决的方面。 本文第三章从性能管理的基本功能出发，对一些关键技术进行研 究。主要包括以下三个方面的研究：第一，采集网络性能数据时对保 持数据完整性的管理，包括性能数据的采集、缺失数据的自动补采、 缺失数据的补缺；第二，数据监控方面的研究，监控系统的现状，发 现数据的异变，从而得出相应的结果，给出初步处理方案或者产生相 应的告警提示等；第三，报表的相关研究，包括报表的定制、报表的 呈现，多种形式报表的实现等。这三个方面的研究将体现在下一步的 移动智能网性能管理系统的方案设计以及实现中。 从第四章开始，本文进入到系统的设计与实现部分。首先对这个 系统的构架进行概述，阐明了系统的逻辑结构、总体结构、通信机制 等。然后将整个系统分为数据采集、数据监控、数据分析呈现、数据 自动删除、接入命令处理这五个主要模块，针对各个模块分别进行设 北京j | l | 5 f 也人学硕l ：学位论文移动智能网性能管理若干关键技术的研究与应用 计与实现。数据采集模块，实现性能管理最基本的功能，采集网络的 性能数据，并将对数据完整性的研究应用到设计方案中。数据监控模 块，包括对当前数据的监控以及对历史数据的分析研究，从而监控网 络的状态、发现数据的异变，提高网络的可见性。数据分析呈现模块， 通过报表的形式向用户呈现系统处理后的数据。数据自动删除模块， 实现自动删除数据库中过多的历史数据，定时清理数据库，减轻数据 库的负担，从而提高系统的整体性能。文中对上述主要模块的概要设 计、关键处理流程设计和关键类的设计等进行了详尽的说明。 最后，即本文的第六章，分析了该系统目前还存在的不足以及需 要改进优化的方向，为本系统的推广、下一步的研究方向、下一个版 本的设计提出一些意见和建议。 关键词：数据完整性，数据监控，报表，性能管理，网络管理 。b e i n gu n v e r s i t y6 fp o s t sa n dt e l e c o m m u n i c a t i o n s s t u d ya n da p p l i c a t i o no fk e y t e c h n o l o g i e s i np e r f o r m a n c em 【a n a g e m e n to fm o b i l e i n t e l l i g e n tn e t w o r k a b s t r a c t p e r f o r m a n c em a n a g e m e n ts y s t e m ， w h i c he n s u r e st h ee f f i c i e n t o p e r a t i o no fn e t w o r kr e s o u r c e s ，i sas i g n i f i c a n tc o m p o n e n to ft h e n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ( n m s ) i tc a ni m p r o v et h eq u a l i t yo ft h e n e t w o r k ，a n dm a k et h en e t w o r kv i s i b i l i t y b ys t u d y i n gs o m ek e yt e c h n o l o g i e si np e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ， a n db a s e do ns y s t e ma r c h i t e c t u r ea n dc o n c r e t ef u n c t i o n a l i t y , t h ed e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o no fp e r f o r m a n c em a n a g e m e n ts y s t e mh a sb e e n f i n i s h e d t h ef i r s tc h a p t e ro ft h i sa r t i c l es t a r t e dw i t ht h ec o n c e p to fm o b i l e i n t e l l i g e n tn e t w o r k ，l e di n t e l l i g e n tn e t w o r km a n a g e m e n tt a r g e t ：s m p , s c p , i p ，v c ，a sw e l la si t sp r e s e n c ei nt h ef u n c t i o n a le n t i t i e s a n d s u m m a r i z e dt h ei n t e l l i g e n tn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mf i v ed o m a i n s ： t o p o l o g ym a n a g e m e n t ，c o n f i g u r a t i o n m a n a g e m e n t ，p e r f o r m a n c e m a n a g e m e n t ， a l a r m m a n a g e m e n t ，o p e r a t i o n a n dm a i n t e n a n c e m a n a g e m e n t t h i sc h a p t e ra l s oi n t r o d u c e dt h ep o s i t i o no fp e r f o r m a n c e m a n a g e m e n ts y s t e mi nn m s t h es e c o n dc h a p t e ro ft h i sa r t i c l ea n a l y z e dt h ed e s i g np r i n c i p l ea n d m a i nf u n c t i o n a l i t yo ft h ep e r f o r m a n c em a n a g e m e n ts y s t e mi nm o b i l e i n t e l l i g e n tn e t w o r k ，a n a l y z e dt h ea c t u a l p r o b l e m s i n p e r f o r m a n c e m a n a g e m e n t b e i j i n gu n i v e r s i t yo fp o s t sa n dt e l e c o m m u n i c a t i o n s t h et h i r dc h a p t e ro ft h i sa r t i c l es t u d i e ds o m ek e yt e c h n o l o g i e s ， w h i c hb a s e do nt h eb a s i cf u n c t i o n so fp e r f o r m a n c em a n a g e m e n t i t i n c l u d e dt h r e em a i np a r to ft h es t u d y i n g ：f i r s t ，s t u d i e dh o wt ok e e pd a t a i n t e g r i t yw h e nc o l l e c t i n gd a t af r o mt h en e t w o r k ，i n c l u d i n gd a t ac o l l e c t i o n ， a u t o - f i l lm i s s i n gd a t ac o l l e c t i o na n dm i s s i n gd a t aa d d e d ；s e c o n d ，d a t a m o n i t o r i n g ，b ym o n i t o r i n gt h es y s t e ma n df i n d i n gt h em u t a t i o nd a t at o o b t a i nt h ec o r r e s p o n d i n gr e s u l t so ft h ei n i t i a lt r e a t m e n tp r o g r a m ，o rg i v ea c o r r e s p o n d i n ga l a r mp r o m p t s ，e t c ；t 1 1 i r d ，s t u d i e dt h et e c h n o l o g i e so f r e p o r tf o r m s ，i n c l u d i n gh o w t op r e s e n t i n ga n db o o k i n gt h er e p o r tf o r m s t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fp e r f o r m a n c em a n a g e m e n ts y s t e m b a s e do nt h e s et h r e ep a r t so fs t u d y i n g t h es y s t e m sd e s i g n ，i m p l e m e n t a t i o na n dr e s u l t sv e r i f i c a t i o ns t a r t e d f r o mt h ef o r t hc h a p t e ro ft h i sa r t i c l e f i r s to fa l l ，s u m m a r i z e dt h ee n t i r e s y s t e m s a r c h i t e c t u r ea n dd e s c r i b e dt h e s y s t e m sl o g i c a l a n do v e r a l l s t r u c t u r e a c c o r d i n gt ot h i sa r t i c l e ，t h ew h o l es y s t e mc o n s i s t so ff i v em a i n m o d u l e s ，i n c l u d i n gd a t ac o l l e c t i o nm o d u l e ，d a t am o n i t o r i n gm o d u l e ，d a t a p r e s e n t i n gm o d u l e ，d a t aa u t o m a t i c a l l yd e l e t e d m o d u l ea n dc o m m a n d d e a l i n g m o d u l e d a t ac o l l e c t i o nm o d u l ei st h eb a s i cm o d u l eo f p e r f o r m a n c em a n a g e m e n ts y s t e m i tc o l l e c t e dt h ed a t af r o mt h en e t w o r k t h ed e s i g no fd a t ac o l l e c t i o nm o d u l ei sb a s e do nt h es t u d y i n go fd a t a i n t e g r i t y d a t am o n i t o r i n gm o d u l em o n i t o r e dt h er e a l t i m ed a t aa n d a n a l y z e dh i s t o r i c a ld a t a d a t ap r e s e n t i n gm o d u l ep r e s e n t e dd a t at ot h e u s e r si nt h ef o r mo fr e p o r tf o r m s d a t aa u t o m a t i c a l l yd e l e t e dm o d u l e d e l e t e dd a t at oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft h ew h o l es y s t e m t h e s ef o u r m o d u l e so v e r v i e wd e s i g n ，k e yp r o c e s sa n dk e yc l a s sd e s i g na r ed e s c r i b e d i nd e t a i li nt h ef o r t hc h a p t e r f i n a l l y , t h i sa r t i c l ea n a l y z e dt h ed i s a d v a n t a g e so ft h es y s t e ma n d p r o v i d e ds o m ed i r e c t i o n sw o r t h yo fi m p r o v i n ga sw e l la ss o m eu s e f u l r e c o m m e n d a t i o n sa n ds u g g e s t i o n sf o rt h es y s t e m sp r o m o t i o na n dt h e d e s i g no fn e x tv e r s i o n k e yw o r d s ：d a t ai n t e g r i t y , d a t am o n i t o r i n g ，r e p o r tf o r m s ， p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ，n e t w o r km a n a g e m e n t 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，l , j ) j r l 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， 本人签名：至鱼塞盘 本人承担一切相关责任。 日期：型至：! 三 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：至继日期：2 丑：2 ：! 兰 导师签名：刍丝 日期： 乙! z ：三! ! 北京邮电大学硕：仁学位论文移动智能网性能管理若干关键技术的研究与应用 1 1 智能网简介 第一章绪论 智能网( i n ：i n t e l l i g e n tn e t w o r k ) 是从2 0 世纪8 0 年代发展起来的一个通信 网业务控制体系结构，其实质是一个在现有电信网上附加的网络结构，其目的在 于使电信业经营者能经济有效地提供用户所需的各类电信新业务，使用户对网络 有更强的控制功能，能够方便灵活地获取所需的信息。 智能网的基本设计思想是把智能业务逻辑从基础网络中分离出来，即将传统 交换机的交换功能和业务控制功能相分离，并增加一些新的功能部件，新增加的 功能部件与原有的交换机相互配合，从而灵活方便地实现新业务。 智能网概念模型( i n c m ：i n t e l l i g e n tn e t w o r kc o n c e p t u a lm o d e l ) i l j 是智能网 技术的核心概念，是智能网结构能够适应不断增长的业务需求和不断出现的新技 术的保证。i n c m 采用层次化、结构化及面向对象等原理和技术，将智能网用一 个四层平面模型来表示，这四个层面从上到下依次为：业务平面、全局功能平面、 分布功能平面和物理平面，如图1 1 示： 、 图1 - 1 智能网概念模型 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮i 也人学硕：l ：学位论文移动智能嘲性能管理若干关键技术的研究j 应用 业务平面( s p ：s e r v i c ep l a n e ) 是最上面的一层。业务层是从业务用户和业 务提供者的角度出发面向业务的视图。每种业务由一个或多个业务特征( s f ： s e r v i c ef e a t u r e ) 构成。业务特征是业务平面中最小的描述单位。 全局功能平面( g f p ：g l o b a lf u n c t i o n a lp l a n e ) 面向业务的设计者，呈现出 智能网网络平台的开放性。国际电联在各个平面上定义了一些标准的可重用功能 块，称为业务无关的构件s i b ( s e r v i c ei n d e p e n d e n tb u i l d i n gb l o c k ) ，每个重用块 完成某种标准的网络功能，业务开发人员利用s i b 进行业务开发。 分布功能平面( d f p ：d i s t r i b u t e df u n c t i o n a lp l a n e ) 面向智能网的设计与实 现者，呈现智能网内部各功能实体( f e ：f u n c t i o n a le n t i t y ) 的划分及其实现， 并定义了功能实体的实现模型和规定功能实体间的消息流( i f ：i n f o r m a t i o n f l o w ) 。每个功能实体完成智能网的一部分特定功能，如呼叫控制功能、业务控 制功能等。所有标准消息流的集合就构成了智能网的应用程序接口协议。 物理平面( p h p ：p h y s i c a lp l a n e ) 是最下面的一层。物理平面面向网络运营 者和设备提供者，它模拟智能网结构的物理内容，识别那些可存在于实际智能网 结构中的不同物理实体( p e ：p h y s i c a le n t i t y ) 和规程，说明哪个功能实体在哪 个物理实体中实现。 1 2 移动智能网简介 g s m ( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s ) 移动智能网( 下文中，g s m 移动智能网简称为移动智能网) 是叠加在g s m 移动网上的智能网。 在g s m 移动网中，移动智能网的建设是在现有网络基础上增加业务交换点 ( s s p ：s e r v i c es w i t c hp o i n t ) 、智能外设( i p ：i n t e l l i g e n tp e r i p h e r a l ) 、业务控制 点( s c p ：s e r v i c ec o n t r o lp o i n t ) 、充值中心( v c ：v o u c h e l c e n t e r ) 、业务生成环 境( s c e ：s e r v i c ec r e a t i o ne n v i r o n m e n t ) 、业务管理点( s m p ：s e r v i c em a n a g e m e n t p o i n t ) 、业务管理接入点( s m a p ：s e r v i c em a n a g e m e n ta c c e s sp o i n t ) 等物理实 体而实现的【2 1 ，如图1 2 示。 北京邮电人学网络j 交换技术罔家重点实验室 2 北京邮电大学硕士学位论文移动智能网性能管理若干关键技术的研究与麻用 图卜2 移动智能网的体系结构 业务交换点具有业务交换功能( s s f ：s e r v i c es w i t c hf u n c t i o n ) 用于识别智 能业务，悬置需要特殊处理的呼叫，请求s c p 中业务逻辑的支持，然后根据s c p 的指令完成相应的动作。 业务控制点具有业务控制功能( s c f ：s e r v i c ec o n t r o lf u n c t i o n ) 和业务数据 功能( s d f ：s e r v i c ed a t af u n c t i o n ) ，是智能网的关键设备。它根据运行的业务 逻辑指示业务交换点完成相应的动作。 智能外设提供特殊资源功能( s r f ：s p e c i a lr e s o u r c ef u n c t i o n ) ，负责提供语 音指示、接受用户拨号等特殊资源。 充值中心具有业务数据功能，保存充值卡等信息。 业务管理点具有业务管理功能( s m f ：s e r v i c em a n a g e m e n tf u n c t i o n ) 和业 务管理接入功能( s e r v i c em a n a g e m e n ta c c e s sf u n c t i o n ) 。通常用于对智能网的i p 、 s c p 和v c 进行管理。管理功能包括业务管理、故障管理、配置管理、计费管理、 性能管理和安全管理。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室3 北京邮电大学硕i ：学位论文移动智能网性能管理若干关键技术的研究j 廊用 业务生成环境具有业务生成环境功能( s c e f ：s e r v i c ec r e a t i o ne n v i r o n m e n t f u n c t i o n ) ，用于设计开发新的业务。 目前，i t u t 没有对业务管理系统和业务生成环境的功能和接口进行详细的 规范。 如图1 2 所示，一项新业务有业务创建环境s c e ( s e r v i c ec r e a t i o n e n v i r o n m e n t ) 生成，经过验证后由业务管理点s m p 提交给业务控制点s c p 。业 务在s c p 内执行，业务的一次执行由s c p 和s s p 共同协作完成。智能外设m 提供智能网业务所需的专用资源。在业务执行的过程中，s c p 控制i p 向用户播 放录音通知和收集拨号数据等。另外，智能网体系结构中还包含业务管理接入点， 向用户提供接入到s m p 的管理接口，对智能网业务以及节点进行管理。 智能网结构中，s c p 与s s p 、i p 通过标准s s 7 信令网互连，完成业务的呼 叫控制。s c p 和s m p 经公用数据网( 如x 2 5 ) 连接，完成系统的业务管理、网 络管理以及接入管理的控制。 移动智能网发展初期，s r f 功能通常是集成在交换机当中的，但是随着语音 增值业务的发展，交换机中的s r f 功能并不能满足业务发展的需要，因此s r f 功能由i p 来实现。但是在业务逻辑上依然受到s c p 的控制，口仅包含s r f 的功 能。独立智台g j b 设( 1 i p ：i n d e p e n d e n ti n t e l l i g e n tp e r i p h e r a l ) 在i p 中集成了部分 s c f 和s d f 的功能，因此l i p 可以独立地提供业务控制和特殊资源的功能。简化 了整个控制逻辑，也减少了增值业务实现流程中涉及到的网元。 1 3 移动智能网网管功能简介 由于移动智能网的快速发展，对于移动智能网的管理和网络管理系统的需求 也日益增加。智能网网络管理域作为电信管理网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 ) 管理框架下的1 3 个网络管理域之一【3 1 ，具有独特的网络 管理单元。对移动智能网的管理，包括对移动智能网中的智能网设备、设备上驻 留的功能实体以及所支持的移动智能业务等的管理，所涉及的管理功能包括拓扑 管理、配置管理、故障管理、性能管理以及操作维护【4 】。 移动智能网中需要被管理的智能网设备有：s c p 、s m p 、v c s d p 、i p 及s s p 。 移动智能网中需要被管理的功能实体有：s c f 、s m f 、s r f 、s s f 5 1 。 移动智能网的建设是在现有g s m 网基础上增加s s p 、s c p 、s c e p 、s m p 、 s m a p 、充值中心等功能实体而实现的。因此，移动智能网网管系统也纳入到 北京邮【 1 人学列络与交换技术国家重点实验室 4 北京挪电大学碗 学位论文移动智能闷性能管理若干关键技术的研究， 甩 g s m 网管系统中。 移动智能网网管系统组网结构图，如图1 3 所示。 图1 - 3 移动智能日网营系统组网结构图 下面简单介绍一下移动智能网网管的基本管理功能： 拓扑管理；网络管理系统通过配置文件或人机界面的输入来获取拓扑信息。 省级g s m 网络管理系统能够以拓扑图、 围内移动智能网设备的设簧、网络结构， 智能网设各白j 的拓扑连接。 地理树状图等多种表现方式反映本省范 以及本省移动智能网设备与其它省移动 配置管理：可通过多种方式，如基于拓扑图、地理树状图等，查询率省范围 内的移动智能网设备、设备上驻留的功能实体及在网上开展的移动智能业务的相 关配置信息。当移动智能网的设各、功能实体或所歼展的移动智能业务发生配置 改变时网管系统会获得相应的配置改变信息，实现管理信息的自动更新。网管 系统有以下两种方法获得上述配置改变信息：第一，通过被管设备主动卜报的通 知消息：第二，通过网管系统的配嚣文件或网管系统的人机界面输入。网管系统 提供事件上报控制机制，可要求被管设备只上报满足控制条件的事件控制条件 可根据事件发生时间、产生事件的设各、事件类别等进行组合。通过网管系统可 查询网络配置变化记录。 故障管理：网管系统能够以告警的方式实时地反映移动智能删中的故障。嗍 管系统能够支持告警风暴控制，故障分析定位。还能够支持对当前及历史告警信 北京邮l u 学h 镕与变换技术日家书点宴验宜5 北京邮i 【i 人学硕i ：学位论文移动智能州性能管理若干关键技术的研究j 应用 息的查询，并以标准的格式向用户提供告警的相关信息。支持对告警上报条件的 设置，可要求被管系统只上报满足告警上报条件的告警。告警上报条件可根据发 出事件的被管理实体的类型、被管理实体、事件类型、告警严重程度、告警原因 及它们的组合来确定【引。 性能管理：通过网管系统能够开启或取消对移动智能网设备的c p u 、硬盘、 信令链路、信令链路组、以及s c f 、s s f 、s r f 等功能实体的性能数据采集。性 能数据采集周期应不小于3 0 分钟，一般的采集周期为一个小时。通过网管系统 可以允许和屏蔽性能数据的上报。也可以查询历史性能数据，根据一定的查询条 件查询用户所关心的性能数据，查询条件可根据产生性能数据的网元或实体、性 能数据产生时间、性能参数等来定义。可对c p u 负荷、硬盘剩余空间百分数、 信令链路负荷及信令链路组不可用率设置门限值，当性能数据越过门限时，网管 系统能够接收到性能告警，并实时反映性能告警。 操作维护管理：包括应用软件日志查询，日志备份，日志删除；各模块的进 程级操作维护；系统启动功能：包括启动、停止和主备切换：开启禁止信令链路、 信令配置、信令监视等；特定应用的管理，包括：业务管理，运行管理，数据管 理，呼叫管理，用户管理，统计管理，局数据维护，流量控制等。 1 4 性能管理系统在网管系统中的位置 网管系统i n m s ( i n t e l l i g e n tn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ) 在设计上采用模块 化和面向对象的思想，在通信消息的设计上采用的是扩展性较好的内部消息总线 的方式，降低了软件的底层复杂性，使开发人员更专注于上层功能的设计。 网管系统i n m s 的主要构成如图1 4 所示： 北京邮l 乜人学网络0 交换技术国家重点实验室6 北京邮电大学硕：卜学位论文移动智能网性能管理若干关键技术的研究与应用 到网管中心 s m a p c m ps m ps c pv c s d pi p 交换机 图卜4 移动智能网网管结构图 从图1 - 4 中可以看出性能管理系统在移动智能网网管系统中的位置。移动智 能网网管包括注册系统、拓扑系统、告警系统、性能管理系统以及其它子系统组 成，各个系统间通过内部通信总线进行通信【j 7 1 。其中注册系统与拓扑系统通过通 用网管代理获取被管理的各设备的状态以及系统的整体拓扑结构，将获取的拓扑 信息保存到信息管理库m i b ；同时实现对各设备的配置查询，设备重启后的配 置更新，对设备当前状态的维护等功能。告警系统主要完成接收、处理设备的告 警，进行统一的告警呈现，保存历史告警数据，实现一定的故障分析等功能。性 能管理系统相对于整个移动智能网网管系统来说，是它的一个子系统。 本文的主要工作是对性能管理的若干关键技术进行一定的研究，并且在此基 础上设计和实现性能管理系统。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 7 北京| f l l j i 也人学硕l j 学位论义移动智能网性能管理若干关键技术的研究与应用 第二章移动智能网性能管理系统概述 2 1 性能管理系统设计原则 随着网络运行维护的不断改革，不断发展，各级维护部门和职能部门对网管 平台的要求越来越高，希望能够及时发现网络中存在的问题。所以需要对网络中 的告警、性能数据进行集中监控和分析，并能实现维护的自动调度，这就要求性 能管理系统结合告警系统对整个网络进行集中监控，分析性能数据，通过一定形 式呈现给用户，真实地反映出网络的状况，从而使网管系统为网络监控和网络分 析提供更好的支撑。 同时，随着移动智能网网络的不断发展、扩大，相应的设备量也在不断扩大。 而网管系统是要对整个网络的统一操作、维护，因此，随着设备的扩容，需要采 集、处理、分析的性能数据也日益增加，给性能管理带来了一定的压力。这些问 题都是在设计性能管理系统时需要考虑的。 因此对性能管理系统提出了一些基本的设计原则。 第一，是准确性要求。由于性能管理主要是对被管理设备性能的管理，因此， 第一步就是要采集被管理设备的性能数据，所采集的性能数据的准确性将直接影 响到下一步的数据分析，以及能否通过性能数据正确地反映网络的状况。因此， 准确性是一项基本的设计原则。 第二，是可靠性要求。由于性能数据的采集基本上都是进行周期采集，对于 采集到完整的、连续周期的性能数据也是非常必要的。因此，在架构设计上必须 考虑系统整体的容灾能力，确保系统可靠运行。即使在系统出现短暂问题时，也 要考虑系统回复后如何进行补救措施。 第三，是低延时性要求。对于性能数据的采集，虽然基本上是周期性的采集， 但是还是要考虑延时的问题。如果采集数据有很大延时的话，将会影响下一周期 的数据采集以及下一步的数据处理、分析。因此，在设计系统时，要求实现低时 延的要求。 第四，是灵活性和可扩展性的要求。由于被管理设备存在着增加、更换、减 少的问题。因此性能管理系统设计时需要考虑到通用性和扩展性，将公共功能模 块组件化，增加软件复用性，采用通用的内部通信总线进行通信。做到操作维护 的方便灵活性，提供统一的命令操作维护工具以及接入方法等。 北京邮电大学例络1 j 交换技术圆家重点实验室8 北京邮电大学硕士学位论文 移动智能网性能管理若干关键技术的研究与应用 以上这些都是设计该性能管理系统需要关注的设计原则，要将这些设计原则 贯穿到整个系统设计工作中。 2 2 性能管理系统主要功能 在对性能管理若干关键技术的研究以及系统设计之前，首先分析一下性能管 理系统需要实现的功能，以便于下一步的研究与设计。 性能管理系统主要需要实现以下功能： 数据采集功能。 该部分可以分为几个子功能：( 1 ) 获取被管理设备的信息；( 2 ) 配置并获取 设备需要采集的性能数据的种类、采集粒度等信息；( 3 ) 实现具体的数据采集功 能；( 4 ) 对所采集数据的保存、备份等。 对被管理设备采集的性能数据，包括移动智能网设备的c p u 、硬盘、信令 链路、信令链路组、以及各个功能实体的性能数据包括交换机的话务量、接通率 等。这些数据基本上是按小时进行统计，也可以按指定的统计周期进行统计。 数据处理功能。 该部分可以分为三个子功能：( 1 ) 对原始数据的基本计算处理，例如通过已 经获取的信令链路的可用时长以及不可用时长，来计算信令链路的不可用率等； ( 2 ) 对计算处理后数据的保存、备份；( 3 ) 对于历史数据的定时删除，例如系 统自动删除部分历史数据，保证系统的运行。 数据监控功能。 对性能数据进行监控，当性能数据超过一定的阀值或者出现异变时，及时向 告警系统发送性能告警，提示系统性能出现问题。 数据分析、呈现功能。 该部分可以分为两个子功能：( 1 ) 用户对历史性能数据的查询，用户可以根 据一定的查询条件查询所关心的性能数据，查询条件可根据产生性能数据的网元 或实体、性能数据产生时间、性能参数等来定义；( 2 ) 报表功能，该功能有别于 历史性能数据查询，系统将一系列具有相关性的数据，组合成报表的形式。用户 可以通过查询报表，获取网络状态、业务运行状况等信息。 以上四个方面基本涵盖了性能管理系统需要实现的功能，下一步对性能管理 北京邮i t l 大学纠络与交换技术国家重点实验室9 北京邮l l 三人学硕i ：学位论文移动智能叫性能管理若干关键技术的研究。引避用 关键技术的研究以及性能管理系统的设计将从这四个基本功能出发。 2 3 性能管理中存在的问题 从性能管理系统需要实现的功能来分析，可能会存在以下的问题需要解决： 第一，数据采集时，可能会出现数据丢失的情况。例如系统出现意外重启、 数据采集的任务丢失、系统性能下降导致数据丢失等。 第二，当设备量大，需要保存的历史性能数据特别多时，系统的采集效率、 数据的维护是否会有影响。 第三，数据监控时，能否将正确的性能告警发送到告警系统，起到提示用户 的作用。 第四，对于性能数据的呈现，是否能真正符合用户的需求，同时又能通过直 观、有效的方式进行呈现。 这些都是性能管理中可能遇到并且需要解决的问题。在下一章节中对关键技 术的研究也主要是基于这几个问题点。 北京邮电人学网络与交换技术困家重点实验室 北京邮电大学硕十学位论文移动智能网性能管理若干关键技术的研究与应用 第三章性能管理若干关键技术的研究 性能管理关键技术的研究主要是从三个方面进行讨论：数据完整性管理、数 据监控、报表。 3 1 节主要讨论数据完整性管理研究的必要性，以及根据数据采集的特点， 提出保持数据完整所采取的方案。 3 2 节主要讨论数据监控方面，包括被监控数据的种类、监控的具体方法、 监控结果的呈现。 3 3 节主要进行报表方面的讨论，包括如何设计报表、报表的种类等。 3 1 数据完整性管理 3 1 1 数据完整性管理的必要性 数据的采集是性能管理的基础，采集的数据是否完整将直接影响下一步的数 据监控以及数据分析。 在移动智能网网管系统中，性能数据的采集方式是：通过内部通信总线向通 用网管代理发送采集命令，接收网管代理返回的数据信息。关于内部通信总线以 及通用网管代理将在性能管理系统的设计中分别进行介绍。因此，存在着导致性 能数据采集丢失的情况。原因可能有很多种，大概分为以下几类：( 1 ) 由于网络 的原因导致性能管理系统的采集命令丢失；( 2 ) 通用网管代理回复的数据信息丢 失；( 3 ) 通用网管代理自身原因没有获取到性能数据；( 4 ) 被管理的智能网设备 问题导致数据缺失；( 5 ) 性能管理系统由于某些原因重启，导致采集任务丢失。 在这些缺失的性能数据中，有的原因是可以通过一定的方式进行避免或者补 救的。因此这就需要在设计性能模块时，充分考虑如何保证采集数据的完整性。 3 1 2 保持数据完整性策略 保持数据完整性，从不同的角度看，既要保持系统内所有被管理设备的数据 完整性，又要保持一个设备的每个采集周期的数据完整性。再结合性能数据丢失 的原因，可以提出需要解决的问题是：如何采集数据、对于缺失的数据是否可以 进行补充采集、对于缺失的数据是否可以进行补缺。因此，本文提出通过如下方 北京邮电大学网络j j 交换技术国家重点实验室 1 1 北京邮电人学硕+ i ：学位论文移动智能i 叫性能管理若干关键技术的研究1 j 麻用 案来保持数据完整性：在进行性能数据采集时，从三个方面来实现，第一是周期 的性能数据采集、第二是采用自动补采策略、第三是一定程度的数据补缺。下面 就这三个方面进行研究、讨论。 3 1 2 1 周期性能数据采集 周期的性能数据采集是数据采集方案的基础，是必不可少的。在网络正常以 及系统运行良好的情况下，可以按照用户配置的采集任务，采集到所需设备的每 个周期时间点的数据。由于一般的采集粒度为一个小时，这里暂时默认为采集粒 度为一个小时。 因此，可以采用轮询的方式完成周期的数据采集。设置定时器，例如在每个 小时的整点，开始对各被管理设备发送命令采集性能数据，接收返回的信息，对 信息进行解析并分离出数据。这是数据采集的基础部分。还需要将采集到的数据 进行基本的加工处理后保存到系统的数据库，为下一步的数据处理以及数据分析 提供原始性能数据。 考虑到没有采集到数据的情况，需要由进一步的策略来处理，所以这些信息 也需要进行记录。可以设置一个缺失数据信息库，用于保存周期轮询采集时没有 采集到的数据信息，为下一步的补采或补缺提供信息。在周期的数据采集中，将 未采集到数据的任务信息保存到缺失数据信息库，例如保存此次采集的设备信 息、采集任务类型、采集时间点的信息等。 3 1 2 2 自动补采策略 在缺失的性能数据中，并不是所有的数据都是无法采集到的，有的可能只是 由于系统的原因、网络的原因等将数据丢失了。类似这样的情况是可以通过后期 的补采来获取的。 如果通过接入命令或者通过操作维护界面进行补采的话，将影响系统的灵活 性以及操作维护的方便性，这将违背系统的设计原则。可以采用系统自动进行补 采的方式来解决该问题。 但是，自动补采还存在着另外一个问题：如果在系统繁忙时进行的话，可能 会增加系统负担，产生负面效应。例如，周期的数据采集在整点进行，这时系统 负荷已经相当重，已经导致了个别采集任务的丢失，如果在这个时候进行补采的 话，不仅会导致补采失败，甚至会导致更多周期采集任务丢失，严重的话还可能 使系统瘫痪。因此，自动补采的策略还要考虑在系统相对空闲时进行，才能在实 北京邮电人学网络与交换技术国家重点实验室1 2 北京邮电大学硕十学位论文移动智能网性能管理若干关键技术的研究与应用 现补采功能的基础上，同时不影响系统的效率和系统的运行。 结合以上的讨论，可以采用如下的自动补采策略： 在整个性能管理系统相对空闲时，按照一定的原则从缺失数据信息库中选取 需要补采的信息，向通用网管代理发送补采命令。选取的原则需要考量以下几个 方面：一是选取合理的时间点，尽量选取与当前时间相对近的时间点的采集任务， 避免太大的延时，影响后期的数据处理；二是尽量选取更多的被管理设备，做到 均衡补采，避免只是对某几个被管理设备不断进行补采，从而使其它被管理设备 一直没有机会进行补采；三是尽量避免无效的补采。例如，某个采集任务是由于 被管理设备自身的原因导致的，是无法采集到的数据，这时如果反复太多次尝试 补采的话，就会浪费资源，进行无效的工作。 通用网管代理收到补采命令后，将性能数据发送到性能管理系统。由于这些 消息的传递都是通过内部通信总线来实现的。考虑到系统的性能以及整体效率， 可以采用其它的渠道来传送补采数据，从而达到优化系统的效果。为避免内部通 信总线负荷过重，可以使用f t p 方式进行数据传送。通用网管代理周期性地将 性能数据写入文件进行备份，收到补采命令后，将相应的性能数据文件