（计算机应用技术专业论文）宽带ip城域网用户综合管理实现.pdf

中南大学信息工程学院硕士论文 摘要 随着 n t e r n e t 的迅速发展，人们对网络业务的需求越来越高，相应对网络建 设和用户管理也提出了新的要求。在宽带城域网的建设中，我们对如何综合运用 现有网络资源，充分发挥网络资源潜力，建设出一个可运营、可管理的宽带i p 城 域网，全面满足客户多层次的业务需求，开拓信息服务的新空间，提供新的业务 拓展手段做了大量工作。j 本文在长沙宽带城域网现行g s r ( 吉比特交换路由器) + ( l 3 ( 三层交换机) + b a s ( 宽带接入服务器) + ( l 2 ( 二层交换机) + d s l a m ( 数字用户线接入) + h f c ( 混 合光纤同轴技术) ) 组网方案和长沙电信已有业务平台的基础上，设计了长沙宽带 城域网用户综合管理系统。其中通过分析i p 宽带城域网特有的用户管理、认证和 计费需求，比较常用的用户管理和网络计费方式，提出了适用于宽带城域网的用 户管理和计费系统解决方案，并实现了该系统的主要功能。 长沙宽带城域网组网主要采用了以太网和a d s l ( 不对称数字用户线) 技术， 并且网络规模和用户量增长很快，但是在宽带城域网快速建设的同时，在安全管 理、用户接入控制和认证计费方面存在许多待解决的问题。) 本文给出了在宽带网 上采用r a d i u s ( 远程拨号用户认证服务) 协议结合p p p o e ( 以太网上的点对点协 议) 实现用户鉴别、授权和计费管理的解决方案和实现方法。开发设计出了满足 宽带业务需求的r a d i u s 程序，实现了固定i p 地址分配、动态i p 地址分配、限制 用户带宽、卡式计费等功能，并详细设计了相应的数据库和系统接口。对以太网 方式接入的用户，利用8 0 2 1 q 、p v l a n ( 私有虚拟局域网) 等新技术实现了用户 数据隔离和安全性保证，并对用户端口资源进行了统一管理和远程自动控制，采 用s n m p ( 简单网络管理协议) 采集端口流量的方式实现了以太网用户的按流量计 费，详细设计了具体的流量采集程序模块组成和各部分的功能。 本文提供了宽带城域网上实现用户和计费管理的手段和方法，是实现宽带城 域可运营、可管理方面的有效尝试。解决了宽带城域网中用户接入控制、管理和 计费等用户综合管理方面的问题。) 关键词：宽带城域网；宽带接入服务器 ， 远程拨号用户认证服务 简单网络管理协议： 主宣盔堂笪皇三堡堂堕堡主堡奎 一一 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dg r o w t ho fi n t e m e t ，t h ed e m a n df o rn e t w o r ks e r v i c eh a sg o n eu p q u i c k l y t o m e e tt h e i n c r e a s i n g d e m a n d so fo u rl o c a l p e o p l e ，w e h a v eb u i l ta b r o a d b a n dm a n ( m e t r o p o l i t a n - a r e an e t w o r k s 、i nc h a n g s h ac i t y t h i sn e t w o r k m a k e s u p o f g s r ( g i g a b i ts w i t c hr o u t e r ) ，l 3 ( l a y e rt h r e es w i t c h ) ，b a s ( b r o a d b a n da c c e s s s e r v e r ) ，l 2 ( l a y e rt w os w i t c h ) ，d s l a m ( d i g i t a ls u b s c r i b e rl i n ea c c e s sm u l t i p l e x e r ) a n dh f c ( h y b r i df i b e rc o a x i a l ) t h e r ea r es t i l ll o t so fp r o b l e m st ob es o l v e di nt h e f u t u r ei nt h i sn e t w o r k ，s u c ha sn e t w o r km a n a g e m e n t ，n e t w o r kc h a r g i n g ，e t c i nt h i s p a p e r , w ep r o p o s e d t h en e t w o r ka r c h i t e c t u r ea n dd i s c u s s e dh o wt oi m p l e m e n ti t t h i sp a p e rf o c u s e so nt h eu s e ra u t h e n t i c a t i o n 、a u t h o r i z a t i o na n da c c o u n t i n gi n b r o a d b a n dm a n w e d e s i g n e da ni n t e g r a t e ds y s t e m t om e e t m a n ys p e c i a lr e q u e s t si n t h eb r o a d b a n dm a n t h e r ea r et w om a i nm e t h o d sf o ru s e r st oc o n n e c tt ot h e b r o a d b a n dm a n t h ef i r s to n ei sd h c p ( d y n a m i ch o s tc o n f i g u r a t i o np r o t o c 0 1 ) ， w h i c hi sf i tf o rt h ee t h e m e tu s e r s t h eo t h e ro n ei sp p p o e ( p o i n t - t o - p o i n tp r o t o c o l o v e re m e m e t ) w h i c hi sf i tf o ra d s l ( a s y m m e t r i c d i g i t a s u b s c r i b e rl i n e ) u s e r s w e s u c c e e d e di nt h ec o n t r o lo ft h es w i t c hp o r t sa n dt h et r a f f i ca c c o u n t i n gu n d e rd h c p m o d e ，a n di nt h eu s e r sa u t h e n t i c a t i o n ，a u t h o r i z a t i o na n da c c o u n t i n gu n d e rp p p o e m o d e t h i sp a p e ri l l u s t r a t e st h es t r u c t u r eo f t h et e l e c o mn e t w o r ko f c h a n g s h ac i t ya n dt h e e x i s t i n gp r o b l e m si nt h eb u i l d i n go f t h eb r o a d b a n d m a n t h i s p a p e rp o i n t so u t t h a tt h e p r o b l e m so na d m i n i s t r a t i o na n do p e r a t i o nr e s t r i c t e dt h en o r m a ld e v e l o p m e n to ft h e b r o a d b a n dm a n t h i sp a p e rg i v e st h eg e n e r a ld e s i g no ft h ea d m i n i s t r a t i o ns y s t e mi n t h eb r o a d b a n dm a n i ta l s oe x p l a i n st h ed e t a i li m p l e m e n t a t i o n ，s u c ha st h em o d u l e s o ft h et r a f f i ca c c o u n t i n ga n dr a d i u s ( r e m o t ea u t h e n t i c a t i o nd i a li nu s e rs e r v i c e ) p r o g r a m s ，t h ec o n t r o lo f t h el a y e r2s w i t c hp o n s ，t h ed i s t r i b u t i o no fi pa d d r e s s ，a n ds o o n d u r i n gt h eb u i l d i n go f t h es y s t e m ，w eg r e a t l yi m p r o v e dt h ee f f i c i e n c yo fs n m p f s i m p l en e t w o r k sm a n a g ep r o t o c 0 1 ) t r a pa n da c h i e v e dt h e a c c e s sc o n t r o li nt h e b r o a d b a n dm a n k e y w o r d s b r o a d b a n d m a nb a sr a d i u ss n m p i i 中南大学信息工程学院硕士论文 第一章概述 近两年来，基于i p 协议的i n t e r n e t 业务迅速发展，不论是用户群还是网上 应用，均在急剧增长。从只需1 4 4 k 的w e b 浏览到需要6 0 0 k 1 5 m 的视频流，甚 至更高，人们对i n t e r n e t 的依赖越来越强，对网络带宽和速度的要求也越来越高。 快速增长的网络使用与网络速度( 或带宽) 成为一对矛盾，传统的电信网络已经 不能适应高速增长的数据业务需求。同时网络用户的飞速增长和因特网全新增值 业务的不断推广为我们创造了史无前例的巨大市场。为了解决网络带宽与应用要 求之间的矛盾，全面满足客户多层次的业务需求，并进一步加强信息服务市场竞 争的基础，在新的网络服务中分一杯羹，各网络运营商纷纷开始了i p 城域网的研 究和建设。希望在最短的时间内，建设出一个高带宽、大容量、高处理能力、覆 盖面广的城域网，担负对现有网络资源、业务资源的综合和与骨干网以及其他网 络的接口；并向用户提供低、中、高带宽有机结合的接入手段。 现阶段，通常人们把骨干网传输速率在1 g 以上，接入网能够达到1 m 以上的 城域网定义为宽带城域网o “。宽带网最基本的特征是基于i p 分组和基于信元的网 络，它是具有统一协议的高速i p 网。宽带城域网具有高速、高效、低成本的特点， 但是宽带宽带城域网所采用i p 协议最大的缺点是缺乏有效的管理手段。一个国家 或地区高速综合网络建设的成功，技术并不是唯一的保证。如何利用网络提供各 种业务才是网络成功的真正关键【5 “。 1 1 研究背景 我们一般将i p 宽带城域网从功能上和结构上分为三层：核心层、汇聚层和接 入层1 3 1 10 核心层由核心交换节点构成，其作用是把多个边缘汇聚层连接起来，为 汇聚层网络提供数据的高速转发，同时实现与骨干网络的互联，提供城市高速i p 数据出口。汇聚层的作用是完成本地业务的区域汇接，进行带宽和业务汇聚、收 敛及分发，并进行用户管理，通过识别定位用户实现基于用户的访问控制和带宽 许可，以及提供安全保证和灵活的计费方式。接入层通过各种接入技术和线路资 源实现对用户的覆盖，并提供多业务的用户接入，必要时还可配合完成用户流量 控制功能。 在宽带城域网的建设中，由于新的技术和新的设备不断涌现，宽带城域网的 组建方式、组网设备有很多选择：用户接入层有a d s l 技术【1 5 】、c a b l em o d e m 技术 【4 5 】、以太网技术等。在骨干技术方面有g e 、a t m 、p o s 和d p t 等技术可供选择。 在组网方式上可以采用g s r 交换式路由器、g e 三层以太网交换机或a t m 交换机等 作为核心设备；在用户和地址管理方面p p p o a 、p p p o e 、d h c p 、p v l a n 、m p 。s 等 一 1 一 中南大学信息工程学院硕士论文 新技术4 3 4 1 也为我们提供了更多的选择。宽带城域网典型的用户接入方式有四种 【5 6 】：光纤、双绞线、铜芯线( 电话线) 和同轴电缆( 有线电视电缆线) 。就前四种 接入方式来说，最好的解决方法是光纤入户，它能够一劳永逸地解决用户接入带 宽的问题。目前成熟的用户端光纤转换接口能支持1 0 g 的带宽传输，因此可以想 象采取这种方式在未来的很长一段时间内就再也无须为用户接入带宽发愁。但光 纤入户的最大障碍就是资金投入大，用户端接口昂贵，对中国来讲基本不适合。 日本在一些大城市中大量进行光纤入户的建设，这是由于日本资金充裕，而且居 住密度高，成本相对低廉。第二种方式是目前最流行的一种宽带入户方式：“光纤 到大楼( f t t b ) ，五类线入户”，即以太网l 2 方式。用户购买一块不足百元的以 太网卡就可以获得t m 1 0 m 的接入带宽，这个带宽对大多数用户以及大多数应 用来讲都已经足够了。第三种方式是通过a d s l 技术，可以利用目前的电话线提 供高达8 m 左右的接入带宽。a d s l 技术吸引人的地方是它能够利用目前已经接 入到用户端的铜线，缺点是局端设备投资大，而且传输距离比较短( 1 5 k m ) ， 其技术已经成熟。第四种是h f c 方式，通过电视同轴电缆来传输数据。 目前国内常见的两种i p 宽带城域网组网方式主要有【2 9 1 ：g s r + l 3 + l 2 建网模 式和g s r + ( l 3 + b a s ) + ( l 2 + d s l a m ) 建网模式。第一种g s r + l 3 + l 2 建 网模式：即核心层采用高速转发功能的g s r 路由器，汇聚层采用g e 接口的三层 交换机，用户通过二层交换机通过以太方式接入。这种建网模式的优点可以概括 为简单、便宜、快速六个字，但它却无法进行用户管理、带宽管理和计费管理， 无法开展增值业务，安全性差，这种方案中l 2 主要完成二层转发，l 3 主要完成 用户的汇聚，基本上是一种“零管理”方案，是将企业网组网方案套用到城域网， 计费依靠月租方式实现。此方案无论从现实特性还是可发展性考虑，都存在着诸 多弊病。第二种g s r 4 - ( l 3 + b a s ) + ( l 2 + d s l a m ) 建网模式：通过在汇聚 层外挂b a s 解决用户管理和带宽管理问题，用户接入采用a d s l 和以太网接入的 方式。该方案对b a s 的要求较高，投资也相对更大。 上面每几种接入方法都有自己的优缺点，面向不同的用户群，组网方式也各 有优劣。每个网络运营商都根据自己的网络情况和资金实力建设了城域网。但是 在网络规模快速扩大的同时，缺乏有效的用户管理和计费管理手段，大部分采取 包月制的形式，业务形式单一，大大制约了宽带城域网的健康快速发展。 i 2 长沙i p 宽带城域网现状 长沙的宽带城域网从2 0 0 0 年年底开始，经过一年多的建设已经初具规模，建 成了覆盖全长沙市和四县综合宽带城域网。结合长沙电信的网络现状，线颈0 4 的电话铜芯双绞线已经遍布全市，并且有很大的冗余。对分散用户的接入采用a d s l 接入，不需要对网络进行大规模的改造，只需在现有双绞线的两端分别加上一个 一2 一 中南大学信息工程学院硕士论文 调制解调器，即可随时以8 m 的高速度连接上网，而且不会影响电话的使用。可以 充分利用电信网现有的铜缆资源，保护这一巨大投资，并充分发挥铜线的潜力。 同时长沙电信在长沙范围内已经建设了一定规模的h f c 网且网络质量较好，同轴 电缆的带宽可以达到7 5 0 m ，只需将放大器改为双向就可以用来提供宽带接入。所 以在较少的条件成熟的园区提供h f c 接入。 除了以上两中接入方式外，因为长沙是属于大中型城市，人口密度大，以社 区为单位居住相对集中，且长沙电信公司已经将光纤铺设到路边和大部分小区。 这种集中式的居住环境，可以采用五类线到户的以太接入方式( 即l 2 方式) 。即 可以降低单位用户成本，使每个社区运营单元拥有较大的用户规模，从而带来规 模效益，同时可以充分满足计算机宽带i p 接入网的建设需求，充分利用小区局域 网的资源优势，为居民提供i o m 以上独享带宽，并可根据用户的需求升级到1 0 0 m 以上。 所以长沙面向不同的用户可采用了不同的接入方式：大部分集中用户采用以 太网方式，部分条件成熟的园区采用h f c 方式，分散用户采用a d s l 接入。 在网络设备选择和组网方面，根据网络可运营可管理的要求：核心层需能支 持i pq o s l l 。”。因为服务质量( q o s ) 是宽带i p 网实现多媒体传输( 数据、话音、 图像) 的根本保证、尽管现在许多厂家都宣称自己的产品具有q o s 功能，但并不 都是真正意义上的q o s ，因为真正的q o s 必须能够提供各种类型的服务，对于不 同用户的不同应用能够提供最高带宽限制和最小带宽保证，而且使网络管理者可 根据不同用户、不同的应用( 如声音、图像、数据等) 进行策略控制，对带宽资 源进行更精确、更合理的划分和分配，从而保证最小延时和固定延时变化【4 8 l 。选 择了c i s c o 公司的g s r 系列路由器作为核心层设备。因为g s r 具有g 级甚至t 级 的端口转发速率和背板吞吐量，而且路由功能相对较强，可承受的业务量和q o s 也较高。 汇聚层的要求具有防止d h c p h ”、r a d i u s m 咱咱艮务器攻击和重要网络资源保护功 能。网络设备支持对卡号用户p p p o e 9 】、d h c p d h c p + 认证；并支持对固定用户进行 认词：，以便实现固定用户的按时长、按流量计费。固定用户通过一些物理标识和 二层逻辑标识来识别( 如p v ci d 、v l a ni d ) ，并由设备产生帐户进行认证。支持 v p n d 4 1 和m p l s 1 9 1 0 组网时选择了c i s c o 公司的c a t a l y s t 6 5 0 9 作为汇聚层的三层 交换机，u n i s p h e r e 公司的e r x l 4 0 0 和华为公司的r a d i u m8 8 5 0 作为b a s 服务器。 因为c a t a l y s t6 5 0 9 支持高性能的二层转发和3 、4 层的策略路由、q o s 和8 0 2 1 q 、 v t p 等功能“1 1 0e r x l 4 0 0 和r a d i u m s 8 5 0 可以作为p p p o e 的终结，提供用户认证和 带宽管理。接入层设备应具备用户数据隔离、端口隔离和广播抑制功能，以保证 用户数据的安全和网络的安全，并具备组播管理功能和组播安全特性。园区交换 一3 一 中南大学信息工程学院硕士论文 机由c i s c o 公司的3 5 2 4 和华为公司的5 2 0 0 ，楼道交换机相应的采用c i s c o 公司 的c a t a l y s t3 5 2 4 和华为公司的q u i d w a y $ 2 4 0 3 。因为它们支持r m o n 、标记v l k n 、 s n m p 、i g m p 、i e e e8 0 2 1 d 协议、支持基于w e b 的管理、提供q o s 保证等等。这 些新技术的应用能满足网络运营商的管理要求，达到电信级的运营标准。具体组 网拓扑如图1 1 所示： 图1 1 长沙i p 宽带城域网拓扑图 核心层由高端路由器g s r 组成，在东塘、荷花园、荣湾各设一台高端路由器 s r l 2 4 1 6 ，以2 5 g d p t 技术互连，形成2 5 g 环，并在东塘和荷花园两处与骨干1 6 3 网和汇聚层连通。路由器之间互连不经过传输设备，通过2 5 g 光接口裸光纤直连。 汇聚层采用分布式第三层交换( l a y e r 3s w i t c h i n g ) 机和外挂多台b a s 的方 式，使本地需要路由的流量由本地交换机完成。汇聚层与核心层和接入层的连接 采用g e 方式。多台分布式的b a s 避免了成为网络瓶颈，支持灵活的计费方式，满 足多样化的用户需求，实现接入用户的可管理性。 1 3i p 宽带城域网的发展动态 宽带城域网的建设基本可以分为三个阶段f 5 4 】f 2 6 】。第一阶段主要目标是抢占市 场，在这一阶段，大家纷纷采用现有的各种宽带技术如二层以太网交换技术、a d s l 和h f c ，快速搭起网络的架构，提供的主要业务是包月制的! r n t c m c t 接入服务。 第二阶段，运营商从公共运营网络的角度重新审视自己已建成的宽带城域网，并 ， 中南大学信息工程学院硕士论文 且从各种角度进行优化，提高网络的可靠性、可管理性，并考虑采用新的技术。 由于第一阶段主要是快速占领市场，对设备可靠性、网络可靠性和可管理性等方 面考虑不是很多，如何将宽带城域网优化成为一个真正意义的公共电信网? 新技 术和新设备的运用对网络的管理和运营提出了挑战。所以发展基于城域网得用户 管理、带宽管理、计费系统，已成为第二阶段的主要任务。第三阶段的主要任务 是在已有网络的基础上，开发出更多吸引用户的业务，带来更多的业务收入，使 其在网络上的投资价值最大化。 目前，我们正处在宽带城域网建设的第二阶段，根据目前网络建设的情况来 看，宽带网络的运营和管理主要存在以下问题【4 9 】： 1 、缺乏电信级的安全性和用户管理。传统的i p 网络不是拿来运营的，因此 强调的是开放性和尽量高效，对于网络的安全、业务的安全、用户的控制与管理 并没有严密的措施来保障。而所有的这些特性却是i p 城域网必须考虑的问题。 2 、缺乏盈利模式，业务向分组模式迁移是网络发展的一个必然趋势，用户带 宽需求越来越宽也是一个发展趋势，在宽带网络里，网络运营收益和“带宽、距离、 时长”都没有了以往的必然关系。对于宽带城域网而言，i n t e r n e t 有限的本地延伸 对于盈利没有意义，如何建立不同于“免费”服务的新型业务模型，在i p 城域网中 推出能够为运营商带来利润的增值智能业务。 3 、技术成熟性不足，难以承载多种业务，尤其是大客户所需求的业务。目前， i p 城域网能够基本解决高速因特网访问业务，但对企业专线、视频、分组话音等 业务却难以很好地承载。 从上面的分析可以看到，如何根据宽带网的网络现状，充分利用国际上先进 同时又是成熟、实用的技术，实现i p 宽带城域网的可运营和可管理，支撑尽可能 多的宽带增值业务，提供网络的可盈利性现在是整个业界的难题，对美国宽带市场 的分析证明国外的宽带建设也面临着同样的问题”。 但是宽带城域网同传统的电信网络在基础设施、基本技术、网络构成、业务 开拓等方面存在着巨大的差异，它的可运营、可管理特性同程控交换等电信网络 相比也大不相同。而且宽带城域网技术新，关于网络和用户管理方面的工作也刚 刚起步。现在各大网络运营商都开始重视宽带网的管理问题，各系统集成商也纷 纷提出了自己的解决方案。湖南邮电管理局也就宽带城域网的管理系统进行了招 标和试点。长沙电信分公司是试点单位之一，为了实现宽带城域网的可管理，达 到电信级的运营要求，我们做了大量工作。本课题主要是对宽带城域网上的综合 业务管理和计费管理问题的研究解决。 1 4 研究内容及论文组织形式 长沙的宽带n p 城域网建成后，对网络和用户缺乏有效的管理手段，为解决该 中南大学信息工程学院硕士论文 问题，配合宽带业务的发展，充分满足用户的需求，在城域网上实现电信级的用 户管理，提供d h c p 、p p p o e 等用户认证接入的管理，提供按时长、按流量等多种 计费手段，跟目前电信已有的业务系统紧密结合，实现用户从受理到开通的自动 实现，我们做了大量的调查研究和开发设计工作。在论文中对这些工作进行了总 结整理。 j 论文主要分为五部分： 第一部分概述，介绍了宽带城域网的建设情况和网络管理的现状。 第二部分宽带城域网综合管理系统的整体设计，介绍了宽带城域网业务管理系 统的构架和硬软件平台的搭建情况。 第三部分以太网用户管理实现，详细介绍了在城域网上对以太网用户的安全保 证，局端设备资源的统一管理和用户接入控制的实现。在此基础上进一步实现了 对用户端口流量的采集，并给出了具体的设计和实现方法。 第四部分p p p o e 用户管理实现，介绍了对p p p o e 方式上网用户通过r a d i u s 的 3 a 功能进行管理的方式。给出了自行开发的r a d i u s 程序的具体模块组成、处理 流程和数据库表结构设计。针对长沙所以的b a s 实现用户流量限制、会话数管理、 i p 地址和时长控制等功能。 第五部分结束语，总结了在宽带城域网中所做的工作，明确了实现宽带城域网 的可运营、可管理，开拓新的增值业务等下一步需要解决的问题。 中南大学信息工程学院硕士论文 第二章宽带城域网的综合管理系统整体设计 i p 技术的优点在于快速、高效和低成本，缺点则是缺乏管理、业务单一。宽 带城域网作为整个电信网络的基础层，不仅仅是宽带骨干层业务的接入和延伸， 更为重要的是应能全面满足大客户群的数据业务与带宽需求。如电视会议、视频 广播、视频点播( v o d ) 、宽带城域网接入、企业虚拟网和宽带网站等”。从前 面的网络组网结构中可以看出，我们在建设宽带城域网时，大量运用了以太网技 术 2 0 1 。而传统的以太网技术是企业网组网中的技术，主要是基于共享网络的应用 如：计算机之间的通信、文件传输或共享网络服务器和打印机等。而作为宽带城 域接入的以太网主要业务是高速上网、视频点播及网络互联n ”。作为电信运营商 为用户提供网络服务就必须要做到能进行用户的认证和计费，能够严格的隔离保 证网络的安全，针对不同的用户提供不同的流量管理和权限。所以在宽带城域网 的建设的中，还必须在技术上考虑提供相应的管理手段，以保证网络的可管理、 可运营，主要有以下方面： a ) 用户接入控制：包括用户地址分配和绑定，用户的隔离、用户带宽限制等 的策略实施、修改等。 b ) 客户管理：受理客户的定单，完成服务开通、关闭等操作。 c ) 计费管理：提供计费手段，按流量或按时长的计费帐单的生成。 d ) 网络管理：设备管理、告警管理、性能管理和安全管理等。 2 1 业务系统构建 运营商如何在日益激烈的竞争局面下取得较好的经济效益，关键取决于对客 户群业务的满足程度。在建设宽带城域网的同时，城域网的业务管理系统必须要 同步跟上。只有在实现一个全面、灵活、强大、开放的业务管理系统的基础上， 城域网才能运行得更为顺畅。 根据以上分析，业务管理系统在功能层次上应包含业务管理、客户管理、计 费管理和网络维护管理四个功能区域，每个功能区域在功能上相对独立，通过业 务管理平台，各个功能区域互有数据的进出流动，使得四个功能区域形成一 个有机的整体。系统逻辑功能构架图如2 1 ： 业务管理：负责营收分析、网运分析、客户分析，同时根据业务发展情况定义 业务种类、制定资费政策、促销政策等。 客户管理：受理客户的定单，根据用户的业务需求，完成相应服务的开通、 关闭操作。同时提供计费信息的客户自查询服务，以及帐单的em a i l 通知。 计费管理：汇总各种业务的费用信息，包括开户费、月租费、使用费等，进 行统一的结帐，生成帐单，欠费催缴，自动开关机。 中南大学信息工程学院硕士论文 网络维护管理：远程集中监控系统的运行状况，分析系统的运行性能指标 完成对 图2 1 系统逻辑功能构架图 业务管理平台整体分为三层架构：用户层、业务逻辑层、资源管理层。 用户层负责处理客户端的界面表现、与用户的交互等。用户层通过a t m i ( a p p l i c a t i o nt ot r a n s a c t i o nm o n i t o ri n t e r f a c e ) ，调用业务逻辑层的s e r v i c e 。调用 处理过程中，数据经过名字映射、类型校验、数据路由、编码、加密、打包、压 缩等处理过程，然后送往业务逻辑层。 业务逻辑层是整个系统平台的核心部分。负责处理业务逻辑，实际也是一个 中间服务层。中间服务层的服务分为两大类：系统服务和业务服务。系统服务包 括数据压缩、加密、打包、负载均衡、容错、分布式控制等，业务服务包括障碍 告警、网元操作维护、数据采集、资源配置、性能分析、安全控制、日志记录等。 业务逻辑层在构成上由多个s e r v e r 组成。s e r v e r 的管理由中间件系统提供的 b u l l e t i nb o a r d 完成。而每个s e r v e r 实际上是s e r v i c e 的集合，s e r v e r 根据c l i e n t 的请求，自动分配集合内包含的s e r v i c e 来提供服务。每个s e r v i c e 就是一个业务 逻辑单元，表现为完成某项功能的函数。s e r v i c e 可以通过调用数据库的接口来操 作数据库，也可以通过a t m i 调用其他s e r v i c s 。 资源层分为两类。一类是宽带城域网中的各类网元，另一类是数据库服务器。 网元设备负责产生各类运行报告，生成计费数据，同时接收由业务逻辑层 s e r v e r s 发送的操作命令。数据库可以是同种数据库，也可以是异构数据库。数据 库服务器一方面管理海量数据，一方面通过x ao p e n 标准接口，协同业务逻辑 层完成分布式事务处理。如图2 2 所示： 业务综合管理系统的三大功能，业务开通( s e r v i c ef u l f i l l m e n t ) 的定义是， 电信运营商接受客户关于订购电信运营商提供的服务的订单，并通过对电信资源 的分配、配置、安装和部署，试点电信运营商能够为客户提供其需要的服务，并 一8 一 中南大学信息工程学院硕士论文 能够为客户使用这种服务进行计费的一系列的操作和活动。业务保障( s e r v i c e a s s u r a 。c e ) 的定义是，提供量化的测量指标，确保网络服务能够达到客户所订购 的要求。服务保障应是基于测试的基础上实现的。业务计量( s e r v i c eu s a g e ) 的 定义是，测量电信网络中各种业务的使用情况，计算处理使用电信业务的应收费 用，并对电信业务的收费过程提供支持。 客户管理计费管理业务管理卜一网络管理系统 a t m i ( a p p l i c a t i o n t ot r a n s a c t i o nm o n i t o ri n t e r f a c e ) il 数据压缩应用集中配置网元信息提取 数据路由分布式管理告警入库 加密事件服务告警通知 负载平衡安全管理性能分析 格式转换动态配置网元操作( 激活，关闭) 消息优先级处理计费数据采集 名字服务 网元配置 事务处理 x ao p e np r o t o c o l 用户层 业务逻辑层 ( 平台服务层) 网元臣蔓至圈) 亘受 圆圆资源层 图2 2 综合业务平台三层结构示意图 业务综合管理将主要由以下几部分功能模块组成： 计费系统； 客户服务系统，包括有：业务受理综合营业系统、故障申告系统等功能模 块； 工单管理系统，工单管理系统处理与工单相关联的所有功能，包括工单的 生成、分配、调度，工单处理状态的监控等； 业务提供系统，业务提供系统实现自动化的业务配置与网络配置： 业务保障系统，业务保障系统从性能管理、故障管理、容量管理、测试管 理等多个方面，多维多角度的保障业务的服务质量与客户承诺； 网络资源管理系统，网络资源管理系统管理电信网络上的业务、网络资源， 为业务提供系统和业务保障系统提供资源； 客户关系管理系统，客户管理系统通过多渠道全面管理客户的所有信息； 计量分析系统，计量分析系统通过分析客户使用电信业务的情况，为电信 运营商规划电信业务的发展提供依据与参考： 其中宽带客户关系管理主要实现e t h e r n e v a d s l 客户管理、专线客户管理、 一9 一 中南大学信息工程学院硕士论文 操作员管理，为各相关部门提供相互监督的机制，进行操作日志记录，为操作员 提供方便的查询手段和准确的查询数据。e t h e m e t a d s l 客户管理主要包括：对接 入用户进行开户、停机、复机、修改( 用户信息、用户服务信息、用户资费信息 等) ，付费类型转换、密码恢复处理和销户。专线客户管理主要包括：对专线接入 用户实现电子工单流程，通过电子工单流程进行新装、移机、升速、移机升速、 拆机、停机、开机、i n t e m e t 开放关闭、域名申请、i p 数目变更等；对专线接入 用户进行用户信息管理、专线信息管理以及流程信息管理；对数据库用户、托管 服务器和虚拟服务器进行站点信息管理。操作员管理主要实现：提供系统安全， 对操作员进行登录认证、操作员账号创建与删除，权限修改、锁户、恢户操作等。 具备严格的操作员分级制度，防止不合法操作。为操作员提供功能全面中文管理 界面，并提供友好的信息提示和错误提示。 客户管理包括用户帐号和用户所订购的服务两层，用户可以在同一个帐号下 订购多个产品( 如i p 服务、e m a i l 服务等) ，同时还要实现对这些服务的信息管 理。业务提供系统提供了新增服务，这些服务能在业务受理中由用户订购，而在 客户关系管理系统中能够识别并提供这些服务。宽带客户关系管理要实现对用户 的控制策略，而用户可以根据应用的特点，选择不同权限和限制，如o n e s e s s i o n 控制、m a c 地址绑定、实时断线等功能。o n es e s s i o n 控制：即在任何时刻， 个帐号只可能有一个s e s s i o n 是活的。s e s s i o nt i m e o u t 控制：即限制用户一次虚拟 拨号可上网的最大时长，超过此时长，用户将被强制断线。( 例如连续使用1 2 个 小时后，系统将对其断线。采用这种控制，既是为了保护用户的利益，避免其因 疏忽而导致长时间占线，同时也是为了提高网络带宽的利用率，支持更多的用户 上网。) 。限时段上网：对某些用户群( 如学生) 只有在规定的时间段内才可虚拟 拨号上网，其他时间所有的连接请求都将被拒绝，同时在到达规定的结束时限时， 所有的连接都将被强制断线。m a c 地址绑定认证：即用户不但要注册与口令完全 正确，并且虚拟拨号上网所使用的网卡m a c 地址也必须与数据库中的记录保持 一致。这可防止用户帐号被盗用。实时断线：在用户虚拟拨号上网时将其帐户中 所剩金额值，按相应的费率及拨号时间，折算成从当时起允许上网的时间长度， 若用户上网超时，便强制断线。对于客户资料的增、删、改，要做到立即生效。 对专线用户，不得影响用户的正常使用。具有多种灵活的用户资料查询功能，采 用标准的b r o w s e r s e r v e r 方式，允许用户自定义查询模板：。具备远程管理功能， 并提供全w e b 管理方式。 宽带客户关系管理系统应具备强大的强大的报表统计与打印功能，完成对业 务数据的统计工作，为决策者提供系统运行情况及业务收入等信息，以便采取相 应对策。每个e t h e m e t a d s l 用户上网情况月统计。要求显示：帐号登录次数、 平均每天登录次数、拨号总时长、平均每天拨号时长。专线用户总数专线用户通 一lo 中南大学信息工程学院硕士论文 信量统计。要求显示：月份流入字节数( m b ) 流出字节数( m b ) ，每个用户登录次数 及总时长。要求显示：统计日期、用户名、入网方式、登录次数、会话时长。每 个用户的m a c 地址及相应时长统计。要求显示：统计日期、m a c 地址、会话时 长。所有用户漫游情况。要求显示：月份、漫游方向、漫游总次数、漫游总时长。 虚拟拨号用户实时上网情况查询。要求显示：上网帐号数、上网用户数、时间。 要求可设定时间定时查询当前上网用户个数弗保存记录。业务数据统计。包括本 地用户当年发展统计表、i s p 的发展统计、代理的发展统计。 计费系统主要提供实时的计费功能，系统可实时记录各用户上网记录，并根 据用户所选择的费率模式实时计算网络使用费和用户的欠费或余额。计费系统可 提供强大的费率引擎、灵活资费管理功能和资费设计工具。允许修改已有的资费 政策，进行费率调整，并创建新的资费方式。系统可支持包月制、按时间或流量 计费、根据m a c 地址计费、节假日优惠及各种促销活动等多种灵活的计费方式； 支持多种资费方式，允许用户灵活选择适宜的资费方式；同时还支持多种结算方 式，如集团用户、代付等；支持多种付费方式如账单付费、银行托收和网上支付 等。支持交叉促销，电信分公司可制定优惠政策，例如，规定用户每使用1 0 分钟 i p 电话即可获得1 小时免费上网服务等。对用户的网络接入费和信息费进行计算 并结算，为计费中心提供出账数据；计费做到1 0 0 的准确；可灵活地设置计费周期、 计费模式，并实现实时计费。提供零头结转、出账、核账和销账功能，并对用户 进行跟踪，对不按时交费的用户进行自动锁户，交费后自动恢户；提供收费统计和 账务统计功能。为用户提供计费信息和用户信息的查询，同时提供服务内容的修 改。功能主要包括修改用户信息( 包括一般拨号用户，卡式用户及其他增值业务 用户) ，信息服务的订购取消，查询6 个月内的使用和账务信息以及其他统计结 果等。可生成所需的各种报表，包括：用户统计表、宽带使用情况统计月报表、 宽带使用情况统计日报表、宽带使用情况统计年报、宽带用户欠费统计报表、宽 带应收实收统计月报等。系统支持定时复制重要数据，防止由于数据丢失或损坏 造成系统的崩溃； 计费数据的采集与管理，应满足以下要求 支持多种采集方式。 支持基于s n m p 的流量数据采集。 流量数据采集与硬件平台无关，应能支持多种路由器以及交换机、防火墙的 流量数据统计功能。 计费文件在网络上应采用“尽力传送”方式，即便在网络有故障时仍能实现 数据的可靠传输。 支持数据的断点续传。 计费数据的采集与传输采用有效的压缩算法与加密方式，以保证数据的可靠 中南大学信息工程学院硕士论文 性。 提供数据格式的转换、查错、查重、分类等功能。 提供灵活的配置文件与数据接口。 提供详细的日志功能。 2 2 系统物理配置框架结构 宽带城域网综合系统从物理上配置框架包括如下几大部份，如图2 3 所示： 宽带接入服务器b a s 和r a d i u ss e r v e r ，负责大部分用户的认证、计费、 带宽分配、处理通信连接。多个b a s 对应一个或一组r a d i u ss e r v e r 。 前置机o p e n v i e w 收集站：接收管理站的指令，处理部分客户网络端口的开、 闭。负责收集指定区域的网络的运行状态、性能参数、网络拓扑数据，同时将数 据转发到中央的管理站。管理站：接收各收集站传送的数据，集中监控整个网络 运转情况。同时，根据客户的请求，进行数据路由，找到对应的前置机，下达控 制命令。另外，管理站还负责将流量数据导入数据库中。 服务转换：一方面将流量数据、客户数据根据资费政策，进行计算，形成帐 单，转入计费数据库。另方面，将客户的开机指令以及因为欠费等原因引起的 停机指令发送到管理站。 客户管理终端：负责接收客户定单，形成电子工单。在所属的业务流程范围 内进行流动 图2 3 城域网综合管理系统结构图 自缴终端：接收处理用户的缴费。 w e bs e r v e r ：从计费数据库中，获取客户的相关计费数据，以及对应的帐 单。通过h t m l 协议提供给客户自助服务。 一 12 中南大学信息工程学院硕士论文 城域网综合管理系统采取这种结构后，实现了分布式处理。首先考虑到告警的 反应时间等性能指标啷1 【4 6 j ，设置多台前置机和收集站，每台前置机收集站根据 系统配置，负责定区域的网络设备的管理、维护。如果其中一台前置机收集站 出现问题，自动由网内的其他前置机收集站或管理站接管此问题前置机收集站负 责的网络区域。这样一来，一方面进行负载分担，提供系统的性能指标，另一方 面，系统的可靠性得到很大的增强。 2 3 综合管理系统与其他系统的接口 宽带城域网综合管理系统与相它关系统的接口如图2 4 图2 4 接口示意图 宽带城域网综合业务平台与w e b 自助系统、业务受理系统、号线资源系统、 客户服务系统和电子工单系统通过共享同一个后台数据库实现数据的交互。为保 证计费系统的安全性，综合业务系统不直接与计费系统相连，而是通过间接计费 数据文件递交的方式接口。具体与相关系统的接口的实现方式主要采用以下几种： 1 数据库表 宽带网综合业务平台将发送给其它系统的数据按照规定的格式形成工单填 入到接口数据库表中；相关系统定时检测工单的到达和内容，读取工单，并将处 理结果标记在工单标记字段上，供双方检测使用； 其它系统将发送给宽带网综合业务平台的数据按照规定的格式形成工单填 入到接口数据库表中；宽带网综合业务平台定时检测工单的到达和内容，读取工 单，并将处理结果标记在工单标记字段上，供双方检测使用。 2 数据文件 一 13 中南大学信息工程学院硕士论文 宽带网综合业务平台将发送给其它系统( 计费系统) 的数据按照规定的格式 形成数据文件填入到接口系统指定位置中，并以文件的形式提供规定格式的发送 日志；相关系统检测