（计算机软件与理论专业论文）多厂商sdh传送网中自动通道调度的设计与实现.pdf

多厂商s d h 传送网中自动通道调度的设计岛实现 摘要 伴随s d h 传送喇的迅猛发展，s d h 网络管理也成为研究热点。多 厂商传送网环境中网管接口的多样性带来的网管系统间的互操作酾 难，是建设综合网管系统时瓣要解决的首要问题。文章分析了多厂商 环境下的网管接口现状，并介绍了t m n 体系结构及其中的接日适配， 给出了一种基于t m n 的多厂商s d h 传送网综合网管的建议性体系结 构。 在多厂一商设备环境下实现自动的跨厂商通道调度，是s d h 综合网 络管瑾系统中公汲的难点闯麓。文露随后提出了自动通道调度功能的 总体设计思路和其中濡要解决的主要问题，并对这些问题进行了详尽 分析，给出了糯应的解决方棠。接下来，文章详细介绍了通道调度功 能的实现细节。最后，为完整解决通道调度问题，还深入讨论了涉及 刮静其谴篱生润题，翔通道指配、遴遂保护等。 关键词 s d h ；传送丽；多厂裔环境；应用框架；潞由算法 d e s i g na n di m p l e m e n 瑚1 0 no f a u t o m i cc h a n n e lr o u t i n g f n u l 互l v 嚣n d o rs d 疆善r a n s p 0 l 零n e t w o r k a 努s t a c t w i t ht h ei m p e t u o u sd e v e l o p m e n to fs d ht r a n s p o r tn e t w o r k s d h n e t w o r k m a n a g e m e n t b e c o m e st h ef o c u so fr e s e a r c hw o r k 。w h i l e c o n s t r u c t i n gi n t e g r a t e d n e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m ，t h ep r i n c i p a l p r o b l e mi s t h ed i f f i c u l 锣w i t hi n t e r o p e r a b i l i t yo fn e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e md u e t ot h ed i v e r s i t yo f m a n a g e m e n t i n t e r f a c e si nt h em u l t i v e n d o r n e t w o r ke n v i r o n m e n t 。i nt h i s t h e s i s ，t h e s t a t u s q u o o fn e t w o r k m a n a g e m e n ti n t e r f a c e si sa n a l y z e d ，t h et m n a r c h i t e c t u r ea n di n t e r f a c e a d a p t a t i o na r ei n t r o d u c e d ，a n dap r o p o s e da r c h i t e c t u r eo fi n t e g r a t e ds d h t r a n s p o r tn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m i nt h em u l t i v e n d o re n v i r o n m e n ti s g i v e n + o n eo ft h e a c k n o w l e d g e dd i s t u r b i n gp r o b l e m s i s i m p l e m e n t i n g i n t e r - v e n d o rc h a r m e l r o u t i n ga u t o m a t i c a l l y mt h em u l t i v e n d o r e n v i r o n m e n t s u b s e q u e n t l yi nt h i st h e s i s ，t h eo v e r a l ld e s i g nt h o u g h ta b o u t a u t o m a t i cc h a r m e l r o u t i n g a n dc e n t r a l p r o b l e m sc o n t a i n e dh e r e i na r e b r o u g h tf o r w a r d ，t h e s ep r o b l e m sa r ea n a l y z e dt h o r o u g h l ya n ds o l u t i o n s a r eg i v e n + t h e n ，i m p l e m e n t a t i o nd e t a i l so fa u t o m a t i cc h a r m e l r o u t i n ga r e d i s c u s s e d i nt h ee n d ，t os o l v et h ep r o b l e m p e r f e c t l y , o t h e ri s s u e si np o i n t s u c ha sc h a n n e lp r o v i s i o n i n g ，c h a n n e lp r o t e c t i o ne t ca r ed i s c u s s e di n s i d e o u t 。 k e yw o r d s s d h ；t r a n s p o r tn e t w o r k ；m u l t i v e n d o re n v i r o n m e n t ； a p p l i c a t i o nf r a m e w o r k ；r o u t i n ga l g o r i t h m 独创性( 或副新性) 声明 本人声明所璺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。辱我所知，除了文中特剐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 教育税椅的学使绒证书两使用过的材料。与我一间工作的闻志对本研究所傲的任 何贡献均已在论义中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资辩著有不实之处，本人承撵一切糟关责任。 本人签名：日期： 关于论文使用授权的说明 学位论文搏纛完全了解恕京郏毫大学有关豢爨联使怒学位论文豹援窥，朝： 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 爨并囱嗣家有关部门或辘秘送交论文兹笺窜件帮磁盎，灸许学位谂文被蜜瓣积诺 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 复到手段像存、汇绽学位论文。( 像密兹学篷论文在磐密蜃遵守鼗趣定) 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j ；嚣予嫖密范围，逡用本授投书。 本人签名： 导师签名： 炉 r 期： 日期： 北京邮电人学坝十学位论文多厂商s d h 传送| 司中白动通道调度的设计与实现 第一章前言 1 1 研究背景 随着通信与讨算机技术的持续高速发展，通信网络规模不断膨胀，网络复杂 性同益提高；同时，随着社会经济的发展，人们通信需求的不断增长，各种电信 新技术、新业务被先后引入通信网络。因此，为适应技术进步与网络发展的趋势， 最大限度地利用通信网络资源降低运营成本，提高服务质量，伴随着网络与业 务的发展，需要建设高质量的通信网络管理系统。 在网管系统建设的实践中，人们愈发清楚地认识到，网络管理系统是通信网 络的重要组成部分，是保证网络正常、经济、可靠、安全运行的重要支撑手段。 同时，人们从网管研究、开发、建设过程中逐渐对网管系统建设中的基本问题、 难点和规律有了更加深入的理解，提出了一系列解决问题的思路和方法，如 n s a ( n e t w o r k s e r v i c e a p p l i e a t i o n ) 体系结构”。、t m n ( t e l e c o m r n u n i c a t i o n s m a n a g e m e n tn e t w o r k ) 解决方案“1 、c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 解决方案。“等。在这些工程化的网络管理技术与标准的指导下， 刚管系统的建设得以迅速有效的开展。 s d h ( s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y ) 传送网是目前得到广泛应用的一种传 送网，s d h 传送网的网络管理和网管系统建设问题也随着网络的发展成为研究的 热点。在多厂商环境的传送网系统中，依靠网管系统实现跨厂商的自动通道调度 功能的重要性和难度尤为突出。本文在对上述问题进行研究的基础上，提出了一 种有效的解决方法，并应用此方法在实际的网管系统实现了自动通道路由选择功 能。 1 2 参与的科研工作 作为北京邮电大学国家重点实验室网络管理研究中一i l , 的研究生，作者在攻读 硕士研究生学位期间作为主要成员参与了一系列网络管理系统项目的科研工作， 深入了解了网络管理的相关原理和技术，尤其对传送网网络管理系统中的通道管 理功能进行了较为深入的研究。在此基础上，基本成功地解决了在多厂商s d h 传送网中实现自动通道调度功能时的主要问题，开发了实用的自动通道路由选择 功能。参与的主要科研工作如下： ( 1 ) a d s l 接入网网络管理系统的设计与开发。作为开发小组的负责人，领导 并参与了管理应用部件的设计与实现。 ( 2 ) 长途传输网综合网管系统的设计与开发。作为小组负责人，领导并参与 了某设备商接i ：1 适配器设计与实现：作为主要成员，参与了管理应用部 北束邮电大举顺士学位论文多商s d i q 传送阐中自动通道调度的设计与实现 件和适配器通道路由功能的设计与实现。 ( 3 ) 传送网数据综合维护系统的系统设计与开发。作为主要成员，完成了计 算复用段、网络连接，初始化通道、电路路由，缓存表维护等软件组件 的设计与实现。 ( 4 ) 省级本地传输两综合丽管系统的设计与开发。作为主要成员，完成了自 动通道路幽选择子系统算法部分的设计与实现。 ( 5 ) 阏络管理较件蠡动升级系统的分耩与设计。作为主要成员，参与了系统 技术建议书、需求分析说明书的编写，完成了系统的总体设计。 1 。3 论文结梅 本文共计七章。各章内容简介如下： 第一举：嚣言。分缓论文静磊秀究背豢，作者参与的繇发工辛管强发论文酶整体 铭构。 第二鬻：s d h 健送蕊及逶遘调浚。莛攀分缨了s d h 传送秘静发震、技术特点， 分析了建设s d h 综合网络管理系统的必要性，然后提出了传送网中的通道调度问 麓。 第三章：多厂商环境下的s d h 综合网管系统。提出了多厂商环境下的接口多 攒性鄹接口逶配勰题，接下来套绥tt 瓣体系续梅及其中熬接口遥嚣方法，最蟊 徐出了一种基于t m n 的多厂商s d h 传送网综合网管的典型结构。 第露警：通道调发我设诗愚路。分季厅了多厂藏繇境下s d h 转送耀中囊动通道 调度功能的总体设计思路，并提出了其中需要解决的主要问题，对这些问题进行 了分析，给出了捆盛的鼹决方案。 第五章：通道调度的实现策略。详细介绍了通道调度功能的实现细节，包括 各主要步溅涉及到的数据结构和算法等内褰。 第六章：其他相关问题。提出了通道指配、网络连接数据一致性的保持、通 道保护、调整通道踌由等与通道调度功能相关豹其他问题，菝次进行了分霉亍，讨 论了相应的解决方法。 第七擎：结束语。对论文工 乍进行了总结。 j ! 塞l 业皇查堂塑堂垡笙苎 查! 塑! 里! 堡堂鬯! i 垫望望塑鏖堕堡生! ! 兰塑 第二章s d h 传送网及通道调度 2 1s d h 传送网 光纤通信的发展、网络的广泛应用和普及、电信新业务的不断涌现，都对传 送嘲的可靠性、灵活性和针对性提出更高的要求。在这种情况下，i t u t 于上世 纪8 0 年代末至9 0 年代初提出t s d h 技术。s d h 技术的优点可归结为以下几个主要方 面： ( 1 ) 在s t m 一1 等级上统一了世界上原有的三个数字传输的地区标准( 1 5 m b s 和2 m b s 两种数字体系) ，真正实现了数字传输体制上的世界性标准。 ( 2 ) 采用了同步复用方式和灵活的帧结构，即可以兼容p d h 网络，又使得网 络易于各种新业务的引入。 ( 3 ) 提供了标准的光接口，带来了很好的横向兼容性。 ( 4 ) 由于s d h 帧结构中包含了足够多的开销比特，网络的o a m ( o p e r a t i o n ， a d m i n i s t r a t i o na n dm a i n t e n a n c e ) 能力大为增强。强大的网管功能反过来也大 幅提高了设备和网络的运行效率。 s d h 是一种非常成熟而严密的传送网体制，自一诞生便获得了广泛的应用支 持，s d h 传送设备和网络以通信史上罕见的发展速度在世界范围内得到普及和发 展，目前已成为世界各国核心网的主要传送技术。 我国从1 9 9 5 年开始在干线传输网络上开始s d h 网络建设，国内建设的“八 纵八横”干线传输网光纤总长2 0 多万公里，容量大，速度高，覆盖面广。 曾仅仅作为语音业务承载的s d h 传送网络，随着电信业务的发展和网络的建 设，现已成为电信运营商重要的综合业务传送网络。由于s d h 系统的良好特性及 已有的大量资源，s d h 传送网络也被用来传送数据。随着对信息需求的快速增长， 通过s d t l 网络承载的数据类型越来越多，如i p g t h e r n e to v e ra t m ，再o v e rs d h ， 或i po v e rs d h 等。 同步复用和映射方法是s d h 技术的一大特色，可以使用灵活的软件配置实现 数字复用。虚容器( v i r t u a lc o n t a i n e r ，简称v c ) 是s d h 传送网通道层( 见2 3 节) 的基本传输单位，可以作为独立的实体在通道中任一点取出或插入，方便地 进行同步复用和交叉连接处理。v c 是s i g h 中最重要的一种信息结构，主要支持 通道层连接，即2 3 节即将描述的通道。因此有必要介绍一下s d h 的基本复用映 射结构。 图2 1 描述了欧洲电信标准协会( e s t i ) 制定的复用映射结构，它是i t u t g 7 0 9 复用映射的简化子集，可以将p d h 的绝大多数标准速率装入s d h 帧结构， 北京邮电大举硕士学位论文 多j 。商s d h 传送i 却中自动通道调度的设计与实现 也可以容纳a t m 信元或其他新业务的信号。 0 i 臣强蔓三卜鼷塾 嚣兰三蚕”一 一“” l ，t 掩p 。i ； 回一母”“ ( 焉趣萤母一匹互，盏黧冀 ( 互p o 凰暖圈 霞薹i 虿r 臣! 王，臣：! j m a 一 臣互百卜一匪要习“ 图2 - 1e s t i 筮用映射结构 2 + 2s d h 网络管理 在传送网络的建设初期，各设餐提供麓提供了阚管系统对其予网内设鍪进行 靛控管理。各厂家子网管理器设在各子网中心，予网中心对子网范围内的s d h 干 线进行管理，网警中心通过用子网管理器远程终溅方式对子网进行管理，如图2 2 所示“1 。这在网络建设的初期是可行的。 图2 - 2分散模式的s d h 网臀系统结构 显瑟彩冕，这转分教餐理摸式存在以下几令主要闯题： ( 1 ) 网管人员不能从全局角度来分析全网的运行情况无法实现对全网运行 溪鳖的评估，也不8 2 进行全嬲麴宏观调控，网络谖整积嬲络优化都嚣要铱蕊维护 人员根据经验完成，缺乏科学依据。 ( 2 ) 不潍从全蹦角度避_ 亍资源的刹用积调配，无法实现囊动的黪厂家、跨系 统的资源调度，无法充分利用网络资源。 ( 3 ) 各个厂家提供的管理功能秘管理模式务不糖月，其设备都潞要配备专门 的维护人员，维护效率低。 网络规模的急速扩充以及传输姚务的市场化趋势都给健送网络的管理提出 了更高的爱求，分散管理模式导致的相互独立的“孤岛式”网管系统越来越不能 满足运营和市场需求，运营商迫切需要可以对网络中各厂商设备进行统一监控和 管疆，对全阉资源避幸亍同调度和配置的综合阐管系统。因此，传送网综合网管 4 ，化京邮电尢学顺士学位论文多厂商s d h 传送网中自动浦道调度的设计与实现 系统的建设乍j 益成为整个网络建设中的焦点和热点。 耳魏，在综合阚管系绞豹建设中，为充分发捧设备商提供的网管功能，避兔 溪复开发，通常采甭综合丽管系统与厂窳掰管系统( 网元予网篱瑾器) 夏连互搽 作的方嶷。网元子网管理器执行与具体设备或厂家子刚相关的管理操作，向上 瓣蔽设器静搡苄管管理细节，为离麽( 缘合) 弼营系统提供j e 自接雕；综合隧管系统 实现与备厂商具体设备无关的网络层综合管理，与设备姻交互邋过网元子网管 蘧器完成。 2 3s d h 传送网中的邋道调度 露为照务承羧弱络瓣传送丽在实际运符中，缝零零鬟在魏终中任意聪个舔元 问开通条可以承载业势的端到端连接，这种传送网络中的连接一般简称为遇 逡。 s d h 传送网分层模型。1 如图2 - 3 所示，可以分为通道层网络幂口传输媒质层网 络。 冰 蝇 一围 黧2 - 3 s d h 祷送秘势屡模型示测 通道联网络支持一个溅多个电路层劂络，为其提供支持不同类型业势所需的 蕊感黄逮髓力，遥道屡瓣络还可进一多燃分为离酚蘧遵屡网络稻低喻通遵层网 络；传输媒质层劂络支持个或多个通道层网络，为通道层节点提供合适的通道 密量，传输媒袋屡瓣络还爵鞋遴步戴分为奏爝莰蘑、褥釜段鼹、耪璎屡瓣络。 为了方便本文后续的描述，下面参照s d h 传送网的分层模型给出适用于本文 瀚逶搴意义下豹嚣遘衰电路静麓单定义，螽交2 - 4 繇示。 一j ；豳一。f ：；蝎。一 蛰。酵茵。 ： ( 耍蛰) 耍整) 撬糯恻 业静桃 北京邮电大学硕士学位论文 多。商s d h 传送网中自动通道调度的设计与实地 图2 4 通遭电躇示熏 通道是从一个传输设蠢到另一传输设备所组成的完熬粒传输赡由，它从一端 的传输设备支路端口开始到另一端的传输传输设备支路端口终止。通道的速率定 义为s d i i 传输速警，如v c l 2 、v c 3 、v c 4 筹。 电路蹙业务鼷概念，它包括占用的通道以及蒸业务属性，一条电路由一条以 上通道经d x c ( d i g i t a lc r o s sc o n n e c t ) 设备或d d f ( 数字配线架) 设备转接组成。 如图2 4 ，a l 端口到b l 端口之闻，e l 端口到d l 端曰之间可看作是传输通道， 如果b 与c 端口，x l 与x 2 端口，x 3 与x 4 端口在d d f 设备内进行了配线遐接，且 胰a 到d 端目之闻承载了菜项韭务，刚可着作驮a 到d 开通了一条电路。豳中的 d d f 设备是数字配线架，即一种特殊的机架。它的内部接线装嚣分别连接传输网 设备、按入丽设备及韭务溺设备懿数字鞴翻，利蠲蕊线使两端鞴日任意跷按联通， 以达到调度电路的目的。 由予分散模式翡传送嘲管理缺乏全两懿统一管淫，在端委端鹃通道调发过程 中，为了建立一个端到端的业务述接，需要网络维护人员人工选择路出，逐个恻 元予溺避行搡俸，建立掰元内交叉连接躐子舔雨漆到稿连接。这样静过程不仅 繁琐耗时，而且极易出错，路径中有一处错误，需要重新建立整个连接。 在多厂囊设备环境下实魏叁动静跨r 鬻、跨传徐系统瀚逶道调度，嚣完成图 2 3 中通道层网络的路由选择，悬s d h 综合网络臀理系统中重点和难点问题。 逶遘溺度楚一般过程蹩：综合阑餐系绞壤蓑l 对遵遵斡簧求霸传羧耀终巾戆资 源使用情况，按照一定的选路原则，自动生成通i 蒇调度预案，并提供手工修改路 表敬方法。诞度颞案生戏矮，强令叠动下发，综合爨警系绞哥霆动完成诵发豁技 行。对于不能自动执行的调度过程，通过工单系统f 发调令到相关部门，完成通 邀的实际濑凄。 2 4 小结 s d h 鼹其成熟薅往秀黪技术特性彳导到广泛妁瘦爝。伴瓣s d h 传送鼹豹迅猛发 展，s d h 网络管理也成为研究热点。本章分析了建设s d h 综合网管系统的必要性， 澍时提出了s d h 传送网中媳通道调度豹翊题。第三章讨论了在多厂巍环境下建设 综合网管系统遇到的主要问题，第四至六章详细讨论通道调度功能的设计与实 现。 巷 ! ! 皇业生查堂堡主兰些堡苎 墨 塑! 里坚生堡堕主旦垄望! 重塑堕塑堡盐! i ! 塑 第三章多厂商环境下的s d h 综合网管系统 3 1 多厂商环境下的网管接口适配 在通信设备市场f i i 益开放的情况下，网络运营商在建设传送网络时，可以有 很大的自由度选择性价比最好的通信设备。同时考虑到成本和安全等各种因素和 制约条件，运营商通常不会仅采用一个提供商的设备。因此，s d h 传送网是一个 包含设备厂家众多、设备类型多样的复杂网络，形成了典型的多厂商环境a 以中 国联通的一级传输干线为例，其上就有朗讯、北电、西门子、阿尔卡特、华为5 家，。商的设备，设备类型也非常多，有1 5 5 m b i t s 、6 2 2 m b i t s 、2 5 g b i t s 等各 种容量的传输设备。 采用多厂商设备，虽然可促进设备供应商之间的良性竞争，降低建网成本， 但多厂商环境下的网管系统的互操作问题也给网管系统的建设带来了巨大的困 难与挑战。 为了协同完成网络管理功能，实现互操作，网络管理系统内部或不同层次、 不同范围的网络管理系统之间需要传递一定的管理信息。这种信息的传递便通过 网络管理接口完成。理想情况下，应当由标准化组织提出统一、标准的网管接口， 各设备厂商依照标准生产提供相应接口的设备和网管系统。这样，在异质的网络 环境中，仍然可以实现互联互操作的要求。 然而，由于各种因素的左右，如标准化工作滞后、因标准过于复杂而导致实 现困难、运营商和设备供应商在标准内容上的博弈等，在现实的多厂商环境下， 传送网中的管理接口远未达到预期的标准化程度。网管接口的多样性体现在诸多 方面： ( 1 ) 各厂商网管系统提供不同类型的接口协议。如q 3 c m i p ( c o m m o n m a n a g e m e n t i n f o r m a n t i o np r o t o c 0 1 ) ，s n m p ( s i m p l en e t w o r k m a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) ，c o r b a i i o p ( i n t e r n e ti n t e r o r bp r o t o c 0 1 ) ， t c p i p ，f t p ，以及数据库接口等。 ( 2 ) 各厂商网管系统采用不同的信息模型和数据表示方式。包括符合国际标 准的模型和厂家私有模型。 ( 3 ) 各厂商网管系统提供不同层次的接口。如网元管理层，子网管理层等。 ( 4 ) 在网络中存在同一厂商不同版本的设备，导致厂商不同版本的网管接口 也同时存在。 为解决多厂商环境中网管接口的多样性带来的网管系统闻互操作困难的问 题，需要采用网管接口适配技术，对网管系统间的通信协议和通过接口传递的管 北京邮电人学硕上学位论文多厂商s d h 传送i 删中自动通道调度的鼬计与实现 残信息避行适当的转换，使得提供不同羧口的网管系统间可以交互。 下面对i t u - tt m n 体系结构中的接口适配问题进行介绍，以期对网管接口适 醮的概念有更加清楚、煮接的认识。 3 2t m n 体系结构中的接口适配 t 谳8 楚i 彳争羊基于嬲i 系统管理的概念和工其，提出的应用于电信网络管理 的标准化解决方案。可以从不同的角度认识和看待t m n ： ( 1 ) t m n 提离了多层次豹麓决方法来支薄霹管系统匏可持续建设； ( 2 ) t m n 提出了一系列支持网管系统互操作的标准接口； ( 3 ) t m n 提交了一个开藏篷、支撩各释技术综合静侮系结穆； ( 4 ) t m n 采用面向对象的方法和技术对有助于提高网管质量的管理对象进行 建模； ( 5 ) t m n 包括了一系列涵盖网络管理各角度的标准，包括管璁功能、模式、 臻嚣、照务等。 t m n 体系结构可以从三个侧面进行定义，即功能体系结构、物理体系结构和 黪崽钵系缭橡。 3 ，2 1t m n 功能体系结构 t m n 鸵功能体系结构从逻辑上搓透t m n 内慈懿功韪分布壤援，溪不涉及魏理 细节，也不关心信息的表示方式。其基本思想是定义一组标准的功能块和有可能 发生信息交换的参考点，t k n 的功能由邋过参考点豹交互熬标毽功戆块缀合宠 成。如图3 - 1 所示。 图3 1t m n 功能体系结构 f 滁功麓体系结梅中怠含五军辛基本功能块，帮运行系统功能o s f ( o p e r a t i n g s y s t e mf u n c t i o n ) 、协调功能m f ( m e d i a t i o n f u n c t i o n ) 、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 ) 、q 适配瓣功麓o a f ( qa d a p t e rf u n c t i o n ) 霜工 北京邮i 乜大学硕上学位论文 多厂商s d h 传送网中自动通道调度的设计与实现 作站功能w s f ( w o r ks t a t i o df u n c t i o n ) 。 o s f 处理与通信管理相关的信息，以支持或控制不同管理功能的实现。对应 1 m n 的管理分层( 见3 2 3 节) ，可以在逻辑功能上划分为不同的层，即事务管理 o s f ，业务管理o s f ，网络管理o s f ，网元管理o s f 等。 m f 介于o s f 与n e f ( 或o k f ) 之间，起协调和中介作用。它按照o s f 的要求， 对来自n e f ( 或q a f ) 的信息进行适配、过滤和压缩等处理，使网元到o s f 的结构 更加灵活。 n e f 与t m n 中其他功能块进行通信以便受其监视和控制。网元中为了被管理 而向t m n 描述的通信和支持功能是n e f 的一部分，这部分功能属于t m n 。 o a f 用来将不具备标准t m n 接口的n e f 或o s f 连接至t m n 内部，其任务是进 行t m n 接口和非t m n 接口之间的转换。 w s f 为t m n 的用户提供一种解释t m n 信息的手段，其功能包括终端的安全接 入和注册、识别和确认输入、格式化和确认输出、接入t m n 等。 t m n 利用数据通信功能( d c f ) 作为上述功能块之间交换信息的手段。 参考点是表示两个功能块之间进行信息交换的概念上的一个点，通过它来识 别功能块的边界和功能块之间交互的信息类型。t m n 中有三类参考点，即：q 参 考点，f 参考点和x 参考点。另外，t m n 与外界的参考点为g 参考点和m 参考点。 q 参考点用来连接o s f 、q a f 、m f 和n e f 。通常将n e f 、q a f 与m f 问的参考点 称作q 。参考点，而将q a f 、n e f 、m f 和o s f 间的参考点称作q ：，参考点。 f 参考点用来连接o s f 、m f 和w s f ；x 参考点用于o s f 和其他t m n 的o s f 之间： m 参考点连接o a f 和非t m n 标准的网元；g 参考点位于w s f 和网管用户之问。 32 2t m n 物理体系结构”“” t m n 的物理体系结构主要描述t m n 内的物理实体及其接口，包含了为实现t m n 的功能所需要的各种物理配置。其中包括如下物理实体：运行系统o s ( o p e r a t i n g s y st 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 ) 和数据通信网d c n ( d a t a c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ) 。上述物理实体之间的接口为q 接口( 又分为q ，和q 。接 口) 、f 接口和x 接口。如图3 2 所示。 北京邮电大学硕上学位论文 多厂商s d h 传送嘲中自动通道调度的设计与实龇 固3 - 2 t m n 物理体系缝鞫 运行系统o s 主要完成o s f 功能，即实现管理应用功能，同时也可完成w s f 稆鼹f 功能。 工作站w s 是执行w s f 功能的设备，主要完成f 参考点信息与g 参考点显示 旗式| 基l 转挟，秘宠裁酬n 蠹裁癌慧攫逑方式与入橇器瑟表示形式闼转换功能。蠲 户通过w s 接入t m n 。 按调设备鼬受执行燃功熊鹣设冬，主要完成毽适配嚣或t n n 溺元弱运行系 统之间的协调，有时也能提供q a f ，w s f 旗至o s f 功能。 毽适戮器趣a 竞成运行蘸绞与裴t m n 捌元之趣数接口适配，即q a f 功能。 n e 由执行n e f 的电信设备和支撑设备组成，也可以按照实际需要完成其他功 畿，最常见的是完成m f 功能。 数据通信网d c n 是t m n 内完成d c f 功能的通信网，为t m n 的物理实体间提供 信息传递服务，只提供o s i 参考模型的下兰层功能，第4 层以上的信息交换功能 由物理实体问完成。d c n 可以由不同类型的通信予阀互联而成，如公用电话网， d d n ，x 2 5 ，专线网络，i s d n ，l a n 或s d hd c c 等。 t m n 功能块可阱出不同的物理配置，物理实体和功能实体间存在灵活的映射 关系，如袭3 - 1 所示。其中“m ”表示必豁，“0 ”表示任选。 l n e fg fo a fo s fw s f j n emooo0 l麓000 q a m l o so0瓣o f w sm 表3 1t m n 功戏实体和物理实体之阍的关豢 3 2 3t 州储息体系结构“ l o 北京邮电火学碗上学位论文 多厂商s d h 传送网中自动通道调度的设计与实现 t m n 的信息结构主要用来描述各功能实体之间交换的不同类型的管理信息， 体现在以下几个方面：管理层次模型，管理信息模型和管理组织模型。 ( 1 ) 管理层次模型 广义的网络管理不仅包括对网络本身的管理，还包括对网络上的业务、运营 商的活动等的管理。为了便于对范围广泛的管理对象进行有效的分析、管理和操 作，i t u t 提出了t m n 的分层管理模型。 t m n 的管理层次模型从高到低依次为：事务管理层( b u s i h e s sm a n a g e m e n t l a y e r ) ，业务管理层( s e r v i c em a n a g e m e n tl a y e r ) ，网络管理层( n e t w o r k m a n a g e m e n tl a y e r ) ，网元管理层( n e t w o r ke 1 e m e n tm a n a g e m e n tl a y e r ) 和网元 层( n e t w o r ke 1 e m e n tl a y e r ) ，相邻层之间由q 参考点分隔。 网元管理层实现对单个网元的管理；网络管理层从全网的观点对所辖网络内 的所有网元进行管理；业务管理层较少涉及网络或设备的物理特性，主要负责网 络提供的业务的管理；事务管理层主要关注网络和业务的总体规划与决策，负责 设定目标任务。 ( 2 ) 管理信息模型 管理信息模型是对网络资源及其所支持的管理活动的抽象表示。t m n 中采用 面向对象技术进行信息的建模，被管理的网络资源被抽象为被管对象( m a n a g e d o b j e c t ，简称m o ) 。这里资源可以泛指一切被管理的物理和逻辑对象，诸如系统、 设备、部件、通信协议、应用程序和网络服务等。所谓的信息模型可以简单地看 作组相关m 0 的集合，其实质是一种管理信息的组织方式。 被管对象的定义涉及以下主要方面： 被管对象的可见属性 可施加于被管对象的操作 被管对象对管理操作或其他触发条件( 如门限条件) 的反应 被管对象可发出的通知，如事件和告警上报 ( 3 ) 管理组织模型 管理组织模型描述了t m n 的结构和管理层内以及管理层间的t m n 功能，它主 要规定了管理应用进程担任角色的能力，以及角色间的关系。管理进程可以作为 管理者( m a n a g e r ) 担任控制角色，也可以作为代理( a g e n t ) 担任被控角色。管理者 的任务是发送管理和控制命令，并接收代理的响应和通知；代理的任务是直接管 理被管对象，响应管理的管理请求、并发送反应被管对象状态和行为的通知给管 理者。t m n 结构中各种角色的关系如图3 3 所示。 北京邮电大举硕士学位论义多j 商s d h 传送斓中自动通道调度的设计与实现 固3 3 管理者、代理砖被管对象闻豹关系 3 2 4t m n 中的接口遁配 酲颞强3 - 1 中淡t 烈功l 体系结构，t 孤中负黄适配、中分款功能实体有q a f 和m f 。 m f 主要负责对进入o s f 的信息进行各种处理，包括信息模型转换，赢层协议 互通，数据处理与翻译、数据存储等。其目标是可以实现不同层次、不同范围的 管理协作。q a f 用_ 柬适配非t m n 嘲元，将疑集成到t m n 的管理范围内，采淑的方 法是将网元提供的非标准接口转换为标准q 接口。 与功熊体系结构相应的图3 - 2 描述的物理结构中，物理实体和 d 负责适 配功能的实现。根据具体的实现需求，姒和m d 实体可以包括不同的功能实体。 通常情况下，在t m n 结构中完成接口适配，往往需要综合q a f 和m f 的功能。 3 3 基于t m n 的多厂商s d h 传送网综合网管的典型结构 按照i t u t 静初衷，s d h 是第一今实醛应臻t 烈框絮豹镁域，最有条传液为多 厂家环境下的网管典范，然而事实却不尽人意，理想的多厂家环境的网管要求各 羰接口都辘舞敖，弱最终帮成为戛瀑 乍接强。然嚣出于各秽实舔瓣素兹铡约，包 括技术和非技术的，实施难度远越出人们的想像，不得不暂时放弃最复杂困难的 捌元彗理爆兹统一，舍乎逻辑戆终论是把互操传焦点移到溺络层上，特别是网 络管理层和子网管理层之问的接口。 一方聪，予网管理层已把其痰郝的拓扑秘运份模式遮黻起来，潮络层已基本 与其体技术无关，不涉及设备，只关心子网和终结点的管理，管理信息量大大 减少，实现难度黩然大为减少。在另一方聪，在予鄹所辖镑理范圈蠹，邋鬻由于 历史的原因，其网元、网元管理系统和子网管理系统往往均由同一厂家提供，冈 两修改任髑一层都比较方便，易于使子网管理优化。这种多厂家环境下的s d h 网 管策略已成为多数网络运瞽者实施时比较现实可行的方案。 图3 4 给出了按照上述思路的典型传送网网管缀织结构” 。 j ! 塞l 堕皇查兰塑主堂垡堡苎 兰! 塑! 里璺堡堂鬯! ! 垫翌望塑塑曼盐! i ! 塑 f 搿 i 聪剧 严，崎尝群氍 酬无静l i 蟠 啡托垤 图3 4 典型s d h 传送网综台网管结构 图中a ，b ，c 三个厂家的设备分别组成了三个子网，各有其网元管理系统 ( e m s ) 和子网管理系统( s n m s ) ，由s n m s 管理子网内的所有设备和网元管理系统。 由s n m s 向上再经0 适配器q a 与综合网管系统相连，其间为标准的q 。接口。 子网内部的接口可以暂不考虑要求标准的q 。接口，可以使用专有接口。从长 远看，各层之间都应是开放的q 、接口和标准的信息模型，以便实现真正意义上的 互联互操作。 3 4 小结 般情况下，运营商建设的s d h 传送网是一个包含设备厂家众多、设备类型 多样的复杂网络，形成典型的多厂商环境。多厂商环境中网管接口的多样性带来 的网管系统间的互操作困难，是建设综合网管系统时需要解决的首要问题。本章 首先介绍了t m n 体系结构及其中的接口适配方法，最后给出了一种基于t m n 的多厂 商s d h 传送网综合网管的建议性体系结构。 北京邮电大学硕士学位论义 多厂。商s d h 传送俐中自动通道调度的设计与实现 第四章通道调度的设计思路 s d h 传送网网管系统需要处理众多类型的被管网络资源，既包括网络中实际 存在的传送节点( 各种网元及其上的机架、机槽、端口等) 、传输段等物理资源， 也包括网络中的逻辑资源，如交叉连接、予网连接、网络连接、通道等，还存在 着为方便网络的规划、建设和管理过程而人为定义的被管对象，如局站、机房、 传输系统、传输子网等。 为了本文后续描述的方便，首先对传送网中通道调度涉及到的资源的概念作 简单介绍( 通道、电路和d d f 设备的概念在2 3 节和图2 4 中已有介绍，在此不 再赘述；传送网中其余与通道调度无关的概念在此也不再讨论) 。 4 1 相关传送网资源概念 ( 1 ) 圆磊( 盟旦：由一个或多个机框或机盘组成，能够独立完成一定的传输功 能的s d h 设备，如数字复用设备a d m ，t m 、数字交叉设备d x c 、中继设 备等。 ( 2 ) 复用段( t o p o l i n k ) ：抽象表示两个a d m ( 或t m ) 网元之间的连接，是一 个逻辑概念；物理上，它可能由数段光缆经中继设备连接构成。 ( 3 ) 塑旦( ! 丛! ! ! ! 蜓! 丛i ! ! i ! ：笸整匹卫2 或路径终结点：网元内提供 信号的输入和输出的实体，网元问的连接终结于端口。端口的类型分为 线路端口和支路端口，线路端口是内部速率能够进行复分用的端口，支 路端口是内部速率不能进行复分用，只能以一个整体使用的端口。 ( 4 ) 时隙( s l o t ) ：线路端口内部速率进行复分用的单元称为时隙，因为支路 端口只能作为整体使用，认为其内部只有一个与端口容量相同的时隙。 ( 5 ) 屋堇：是光缆的源目的节点。可容纳一个或多个通信机房，其中放置 有若干网元。 ( 6 ) 佳箍丕缠：由传输网元和传输线路构成的系统，是传输网工程建设的最 小单位，能提供一定带宽的传输信道。 ( 7 ) 篮箍王圆：指由d c c 信道相连互通的一组网元的集合。通常而言，同一 子网内的网元由同一设备厂商提供。 ( 8 ) 童墨整撞( 鱼! ! ! ! ! 旦盟! i ! ! ! 笪整! 盟：s d h 网元内不同端口的时隙问 的逻辑连接。交叉连接的概念示意如图4l 所示。 北京邮l 乜人学倾士学位论文多j 。商s d h 传送刚中自动通道调度的设计与实现 蕾捕。黝j奢置翻掩 图4 - 1 交叉连接( c c ) 示意 ( 9 ) 堡塑! ! ( 垒筮选位! 立：起点( 终点) 不唯一的c c ，如图4 2 中a 1 与 z l ，z 2 及a l ，a 2 与z l ，z 2 间的c c 。 图4 2 保护c c 示意 ( 1 0 ) 囹堑整接l ! ! 要! 丛! ! ! 盟! ! i ! 卫! 简鳌业2 ：s d h 子网内的端到端连接， 终结于网元内p t p 上的某个时隙，中问可能经过多个网元，c c 和复用段。 ( 1 1 ) 堡坦! g ：路由中存在一个以上保护c c 的n c ，如图4 3 中a 与z 间的n c ， 图中网元间的逻辑连接为复用段。 | 、峰w m 一。一每i = 甬毒，。j 4 2 通道调度的总体流程 图4 - 3 保护n c 示意 通常，网络运营者在需要开通通道时，并不关心通道的起、止网元以及最终 通道路由中经过的网元、端口、时隙等资源的详细信息。他们希望仅指定通道两 端所在的局站，即起始和终l f = 局站，由网管系统自动地在两个局站间寻找出一条 某速率的通道，并将通道路由的详细信息以友好的方式呈现出来。 当然，用户在调度通道时，还可能希望在设定两端局站和通道速率的基础上， 给出其他一些约束条件。如要求网管系统使用最小转接次数或者最短路径的选路 北京邮电大学硕十学位论文 多厂商s d h 传送网中自动通道调度的设计与实现 原则；基于网络规划和资源均衡的考虑要求某次调度产生的通道必须经过某( 些) 传输系统局站或者不能经过某( 些) 传输系统局站；基于特定的调度目的要求通 道必须从某网元端口开始，到某网元端口终结等。 从起始终止局站直接寻找合适通道的详细路由信息显然比较困难，因此，为 解决这一复杂问题，我们可以采用“自顶向下，逐步求精”的设计策略。首先， 将通道调度的整体过程分为若干步骤，前一步骤的输出是后一步骤的输入，初始 输入条件经过所有的逻辑步骤的处理便得到问题的最终解。然后，对每个步骤依 次进行细化，因为每一步骤是相对独立的，只关心本步骤的输入和期望的输出， 因此各步骤的细化过程也不会相互影响。最终得到的设计和实现结构清晰，易于 理解。 具体到通道调度问题，可以分为以下步骤： ( 1 ) 搜索局站传输系统路径 根据起止局站和设定的调度配置与约束条件，分析网络拓扑，得到符合 条件的局站传输系统路径( 以下简称局站路径) 。 ( 2 ) 分析网元路径 将上步中得到的局站路径，结合网络中网元问的连接情况( 复用段) ，分 析得至0 对应的网元( 线路端口) 路径。 ( 3 ) 按照子网分割网元路径 按照网络中的子网划分情况，即子网和网元的对应关系