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：! l 京邮电大学硕士论文c d m a 网络分布式网管系统的设计与实现 c d m a 网络分布式网络管理系统的设计与实现 摘要 随着网络技术的迅速发展和网络环境的日益复杂，网络管理已经从最初的 保证网络正常运转的手段发展到目前用来提升网络价值的主要方法。网络管 理技术的发展也经历了提出问题、解决问题、再提出问题这样一个循环辩证 的过程，在这个过程中，各种网络技术的出现驱使着网管技术的不断发展。 如何适应未来的通信网建设与之适应的网管系统是目前网络管理领域研究的 主要问题。 传统的集中式网络管理系统在伸缩性、适应性和度量性方面都有很大的缺 陷，它们不能根据新增业务灵活扩展，不能适应多厂商环境，不能保证服务 质量。而分布式技术的发展和网络主机处理能力的增强使得应用中间件技术 布置分布式网管系统成为可能。分布式计算是指在网络计算平台上部署分布 计算环境( 也称为中间件) ，提供开发工具和公共服务，支持分布式应用， 实现资源共享和协同工作的技术。依据分布式技术建设的网管系统较之传统 的网管系统具有很大优势，例如减少网络流量、降低网络负载，易于扩展， 提高数据处理速度和效率和内在的健壮性。 本文在分析网络管理技术发展的基础上，依据中国联通c d m a 网络的现 状，提出了分布式网络管理系统的概念并参与了中国联通c d m a 网管系统的 设计开发工作。该网管系统涉及到网管系统体系结构、网管模型和网管接口 的设计与实现。新的网络管理系统能够支持未来新业务的引入；满足业务用 户对业务及网络重新配置的需求；适应多厂商设备、多电信企业的环境：能 对全网进行统一的综合分布式的管理。 关键字：网络管理分布式计算中间件t m nc o r b ar m i 些要! ! 里查堂堡主堡塞 c d m a 网络分布式网管系统的设计与实现 t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f d i s t r i b u t e dn e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e mo nc d m an e t w o r k a b s t r a c t w i t ht h ei n c r e a s i n gc o m p l e x i t ya n dh e t e r o g e n e i t yo fm o d e mn e t w o r k s ，n e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m ( n m s ) ，a sa m e t h o dt og u a r a n t e et h en o r m a lo p e r a t i o no fn e t w o r ke a r l y ，h a s d e v e l o p e dt ob e c o m et h em a i nm e t h o do fi n c r e a s i n gt h em a n e tv a l u eo ft h en e t w o r k a n dt h e d e v e l o p m e n to f n m s h a sa l s ou n d e r g o n es u c hc y c l ep r o c e s sa sc o m i n gu pw i t hp r o b l e m ，s o l v i n g t h ep r o b l e ma n dc o m i n gu pw i t hp r o b l e ma g a i n d u r i n gt h i sc y c l et h ee m e r g e n c eo fn e w n e t w o r kt e c h n o l o g yi m p e l l e dt h eu p d a t eo fn e t w o r km a n a g e m e n tt e c h n o l o g y n o wh o wt o c o n s t r u c tan m st om e e tt h en e t w o r k sn e e di nt h ef u t u r eh a sb e c o m et h ed o m i n a t i n gw o r ki n t h ea r e ao fn e t w o r km a n a g e m e n t t h et r a d i t i o n a lc e n t r a l i z e dn m sh a sl i m i t a t i o n si nt h ea s p e c to fs c a l a b i l i t y a d a p t a b i l i t ya n d m e a s u r e m e n ta n di tc a n te x p a n df r e e l ya c c o r d i n gt ot h en e ws e r v i c e ，c a l l ta d a p tv a r i o u sv e n d o r e n v i r o n m e n ta n dc r n tg u a r a n t e et h eq u a l i t yo fm a n a g e m e n tf q o m ) b u tw i t ht h ed e v e l o p m e n t o fd i s t r i b u t e dt e c h n o l o g ya n dt h ei n c r e a s i n gp r o c e s s i n ga b i l i t yo fn e t w o r kh o s t si t i sp o s s i b l et o d e p l o y d i s t r i b u t e dn e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e mu s i n gm i d d l e w a r et e c h n i q u e d i s t r i b u t e d c o m p u t i n gi s a t e c h n i q u et h a td e p l o y sd i s t r i b u t e de n v i r o n m e n ti nn e t w o r kp l a t f o r m ，p r o v i d e s c o m m o ns e r v i c e sa n da c c o m p l i s ht h es h a r eo fc o m m o nr e s o u r c e st h ed i s t r i b u t e dn m so f f e r s s e v e r a lp e r c e i v e da d v a n t a g e s ，f o re x a m p l e ，d e d u c i n gt h en e t w o r kt r a f f i ca n dp r o c e s s i n gl o a d e a s yt oe x p a n d i m p r o v i n gs p e e da n de f f i c i e n c yo fd a t ap r o c e s s i n ga n di n h e r e n tr o b u s t n e s s o nt h ea n a l y s i so ft h ed e v e l o p m e n to fn m st e c h n o l o g y ac o n c e p to fd e s i g n i n gd i s t r i b u t e d n m sf o rt h ec d m an e t w o r ko fc h i n au n i c o r ni sp r o p o s e di nt h i st h e s i s ，a n dt h ea u t h o rh a v e e n g a g e di nt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h es y s t e m t h es y s t e mc o v e r st h ea s p e c to f m a n a g e m e n ta r c h i t e c t u r e ，m a n a g e m e n tm o d u l ea n dm a n a g e m e n ti n t e r f a c ea n de m p h a s i z e do n i n t e r f a c ed e s i g n t h en e wn m sc a ns u p p o r tt h ei n t r o d u c t i o no fn e ws e r v i c e si nt h ef u t u r e m e e t t h en e e d o fr e q u e s to fc u s t o m e r sn e e di ns e r v i c e sa n dc o n f i g u r a t i o no ft h en e t w o r k ，a d a p t m u l t i p l ev e n d o ra n dt e l e c o me n v i r o n m e n ta n dm a n a g et h ew h o l en e t w o r ki nt h ei n t e g r a t e da n d d i s 订i b u t e dm o d e k e y w o r d s ：n e t w o r km a n a g e m e n td i s t r i b u t e dc o m p u t i n gm i d d l e w a r et m nc o r b ar m l 北京邮电人学硕士论文 5 8 2 2 3 二 c d m a 网络分布式网管系统的设计与实现 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晓明并 表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处 本人签名： 毪鸯 本人签名： 盛鲨 本人承担一切相关责任。 r 期：2 棚丛生辽 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；学校可以公柿学位论文 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：本学位沦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 聋逸 z 豸丝卜 日期：一皈；、沾 北京邮电大学硕士论文c d m a 网络分布式网管系统的设计与实现 第一章绪论 1 1 论文背景和意义 长期以来，持续不断的网络结构的变化、新业务的出现、网络复杂性的增加、网络 规模的扩大等网络和业务的发展，使网络管理领域长期处于不断地出现问题、不断地 解决部分问题、又不断地出现亟待解决的新问题这样一个周而复始的局面。网络管理技 术的发展也经历了三个阶段，即：网络可运行阶段、网络可管理阶段和网络增效益阶段 1 。网络管理系统从最初的可以保证网络正常运行发展到可以提升网络的价值。 新的网络技术驱动着网管技术的发展。在市场的驱动下，网络设备和网络业务日新 月异。如何建造与未来的网络适合的网络管理系统是网络运营者思考的问题，也是网管 设计者们正在做的事情。新的网络技术带来了新的问题，新的问题就需要新的网管技术， 这是一个辩证的过程。 c d m a 技术是第三代移动通信的主流技术，c d m a 网络在提供话音业务的同时也提供数 据等其他的业务，网络环境、网络设备较之g s m 复杂。中国联通的c d m a 网络已经成为 世界上第二大网络，如何提升网络质量，更好的优化、管理网络，提升网络价值j f 是网 络运营商急需解决的问题。我们在分析各种技术的基础上，为了建设砸向未来的网管系 绮，提出了建设分布式网管系统的架构。新的网络管理系统能够支持未来新业务的引入； 满足业务用户对业务及网络重新配置的需求；适应多厂商设备、多电信企业的环境；能 送行全网统一的综合分布式的网络管理。 1 。2 论文期间工作 本论文是作者在研究生期间学习和实践工作的总结。作者在学习理论知识的基础上， 通过在亿阳信通网络技术事业部的实习工作，合作完成中国联通省级c d m a 网络管理 系统的设计开发工作。在实际的工作中，作者主要参与了整个系统的需求分析、体系接 口设计、底层采集接口设计和部分编码测试工作。 时间任务安排： 2 0 0 1 9 2 0 0 2 6 学习基础理论知识，包括移动通信、网络管理、接口技术等 2 0 0 2 6 2 0 0 2 8 学习中国联通省级网管系统需求文档和对原有的省级g s m 网管 系统性能进行分析 2 0 0 2 8 - - 2 0 0 2 1 2 查阅相关资料，包括i e e em a g a z i n e 杂志，国内外网络管理技 术的发展，为设计系统做准备 2 0 0 3 2 2 0 0 3 9 设计文档的编写，评审；代码编写；程序测试 2 0 0 39 2 0 0 4 2 收集资料，完成论文 1 北京邮电大学硕十论文c d m a 网络分布式网管系统的i 殳计与实现 1 3 论文组织结构 本论文共分为6 章。 第一章是绪论，介绍论文的背景、现实意义和工作； 第二章是网络管理概述，介绍网络管理的基本概念，网管技术发展的过程即各种网 管模型的性能分析，着重分析了分布式网管系统的优点； 第三章介绍电信管理网的理论知识，分析了t m n 的特点和不足； 第四章介绍了网络管理系统中的接口技术，介绍了接口的特写和要求，分析了r m i 接口在网管中的应用； 第五章介绍了中国联通c d m a 网络管理系统的设计实现。设计包括体系结构、接口、 性能，最后分析了该系统的性能； 最后是结束语，对整个论文进行总结，展望未来网管技术的发展方向。 2 北京邮电大学硕士论文 c d m a 网络分布式网管系统的| 殳计与实现 第二章网络管理概述 本章首先介绍网络管理的基本概念、发展过程和研究的问题，然后介绍了集中式网管 系统和分布式网管系统的特点和比较。最后介绍网络管理中的需要解决的问题，也就是设 计网管系统所努力实现的目标。 2 1 网络管理的概念 “ 2 1 1 什么是网络管理 网络管理就是对实际运行中的网络的状态和性能进行监视和测量，在必要时采取 适当的技术手段，对网络的业务流量流向进行控制。在实际中，网管系统通过采集接 口得到网络运行的各种参数，然后根据这些参数对网络的配置、性能和故障情况进行 定位，做出适当的动作。 从上面网络管理的定义可以看出，网络管理系统和网络是两个逻辑分丌的网络， 网管系统的存在不但不妨碍网络的运行而且可以保障网络的_ ：i ：f 常运行。网络管理的目 标就是使全网尽可能的高的通信效率，使网络设备和设施在任何情况下都能发挥出最 大的运行效益。 2 1 2 网络管理技术的发展 网络管理方法是随着网络的发展面逐步发展的。长期以来，持续不断的网络结 构的变化、新业务的出现、网络复杂性的增加、网络规模的扩大等网络和业务的发展， 使网络管理领域长期处于不断地出现问题、不断地解决部分问题、又不断地出现亟待 解决的新问题这样一个周而复始的局面。 应用环境的要求促使网络管理技术的发展必须与网络发展相适应。网络管理的应 用环境对网络管理需求是一个不断提高的过程，到目前为止，已经经历了3 个阶段： 网络可运行阶段、网络可管理阶段和网络增效盏阶段。 网络可运行阶段是应用环境对网络管理最初需求，也是基本需求，在这个阶段， 要求网络管理要保证网络可正常运行，可以正常提供业务，可运行的一个例子就是 要“拿起电话能通”。 网络可管理阶段是应用环境对网络管理发展后的需求，也是较高需求，在这个阶 段，要求网络管理要保证网络的运行质量，保证业务质量，可管理的例子就是网络和 业务的不可用指标已经量化且可控制。 网络增效益阶段是应用环境对网络管理更高的需求，在前2 个阶段，网络管理产 生的效益都是间接的，在本阶段，要求网络管理能够直接增加经济效益，例如，通过 网络管理要明显地缩短业务提供时问，可以通过网络管理提供复杂的业务( 如各种网 3 北京邮电大学硕士论文c d m a 网络分布式网管系统的设计与实现 络环境的虚拟专用网业务) 应用环境对网络管理需求的不断提高要求网络管理要不 断地产生新的方法、技术来满足这些需求 6 。 具体来讲，网络管理技术在管理体系结构、管理接口、管理模型和管理业务方面 都有了很大的发展。从最先的人工的分散管理方式到综合的电信管理网，从集中式网 络管理到分布式网络管理，从基于查询的管理到基于事件的管理，这所有的技术发展 都是网络技术和市场利益驱动的结果。 所以，本文在分析所有这些发展的基础上，得出设计面向未来的网络管理系统的 体系结构、接口和模型。 2 1 3网络管理研究现状 6 2 1 3 1网络管理体系结构 网络管理系统是一种软件系统，软件的结构性是软件的基本特性之一，因此， 网络管理体系结构的研究一直是网络管理研究的重要内容网络管理体系结构的研 究目的主要是提高网络管理的可伸缩性 ( 1 ) 基于策略的网络管理 基于策略的管理方法最初是一种用来保证q o s 的方法，由于基于策略的管理 方法可以显著地提高系统的可伸缩性，因此，很快地在网络管理中得到了应用， 形成了基于策略的网络管理方法( p o l i c yb a s e dn e t w o r km a n a g e m e n t ) 。摹于策略 的网络管理方法的研究内容包括应用模型、策略描述方法、策略冲突消除机制等。 ( 2 ) 分布网络管理 分布网络管理是解决复杂、大规模网络管理、提高网络管理可伸缩性的有效方 法。分布网络管理的研究范围包括分布网络管理的体系结构、分布网络管理的模 型、分布网络管理的评价等。 ( 3 ) 基于移动代理的网络管理 基于移动代理的网络管理( m o b i l ea g e n t 2 b a s e dn e t w o r km a n a g e m e n t ) 属于 网络管理体系结构研究的内容，因为基于移动代理的网络管理有可能提高网络管 理的可伸缩性、降低网络管理的复杂性，因而成为网络管理体系结构中的研究热 点。其安全性和效率仍然是需要继续研究的问题。 2 1 3 2 网络管理接口 获得网络管理数据是进行网络管理的第一步，由于获得网络管理数据是通过网 络管理接口进行的，因此，网络管理接1 ：3 的很多研究是围绕着网络管理数据进行 的。网络管理接口的研究目的主要是提高网络管理接口的适应性。网络管理数据 分为两类：事件( e v e n t ) 数据和监视( m o n i t o r ) 数据。事件数据是被管系统主动上报 4 北京邮电人学硕十论文 c d m a 网络分布式网管系统的i 殳计1 实现 给管理系统的数据，监视数据是管理系统采用查询方式从被管系统取得的数据。 改善网络管理接口的性能一直是网络管理接口研究中的主要问题，改善网络管理 接口的性能就是提高网络管理数据的能力，出于网络管理数据分为事件数据和监 视数据，提高网络管理数据的能力就是提高事件数据和监视数据的处理能力。事 件数据占了网络管理数据的大部分，因此，网络管理接口的性能在很多程度上取 决与事件数据处理的效率，由于事件数据的随机性、突发性，长期以来，一直没 有一个有效的机制来处理事件数据。减少网络管理接口的网络管理数据的数量是 改善网络管理接口的性能的另一种方法。测量是度量网络行为的一种基本方法， 将测量引入到网络管理中而产生的基于测量的网络管理( m e a s u r e m e n tb a s e d n e t w o r km a n a g e m e n t ) 方法在近期得到了迅速的发展，基于测量的网络管理的基 本思想是采用网络测量的方法获得一般的网络管理方法难以获得的数据，因此， 基于测量的网络管理得到的数据的可预测性要明显地高于一般网络管理方法得到 的网络管理数据，基于测量的网络管理可以提高网络管理的实时性和改善网络管 理数据的完整性。 2 ，1 3 3 网络管理业务 从业务的角度来看网络管理的使用就引出了网络管理业务的概念。网络管理业 务的研究主要集中在网络管理业务的应用模型和网络管理业务的提供，网络管理 业务研究的目标是提高网络管理质量。 建立网络管理业务的方法如下： 1 ) 建立一个可以提供管理业务的管理网，基于这个管理可以向各种用户( 网络 管理用户和业务管理用户，甚至包括一般的电信业务用户) 提供各种管理业务； 2 ) 在一般情况下，用户通过使用管理业务即可以满足对网络管理和业务管理 的需求； 3 ) 当用户通过使用管理业务不能满足需求时，用户可用基于管理网提供的管 理业务，来构造高级的管理应用，例如，可以基于管理业务，使用人工智能、专家 系统、神经元分析等技术来构造高级的管理应用来满足高级的管理需求。 2 2 网络管理模型 网络管理系统的主要任务是收集网络中各种设备的工作参数及工作状态信息，按照 要求的格式显示给网络管理人员并接收网络管理人员对他们的处理，根据网络管理员的 指令或根据对上述数据的处理结果向网络中的设备发出控制指令以改变工作状态或工 作参数，监视指令的执行结果，保证网络设备按照网络管理系统的要求进行工作。 为了实现上述的管理目标，一个简单的网络管理系统模型如图2 1 所示。管理进程 5 北京邮电人学硕士论文c d m a 网络分布式网管系统的设计与实现 ( m a n a g e r ) 负责发出所有的控制和管理命令。发出各种命令的依据则取决于各管理对 象( m a n a g e do b j e c t ，m o ) 所处的状态。管理对象就是网络中的各种通信设备，再具 体一点，管理对象也可以是网络设备的工作状态或工作参数，一个参数就是一个管理划 象。这样一个网络管理系统从逻辑上可认为是出以下三个部分组成：管理对象、管理进 程和管理协议。 图2 1 网络管理系统原理模型 管理对象是经过抽象的网络元素，对应网络中具体可以操作的数据，如记录设备工 作状态的状态变量、设备内部的工作参数、设备内部用来表示性能的统计参数等。 管理进程是负责对网络中的设备进行全面的管理和控制( 通过对管理对象发出指令) 的软件，根据网络中各个管理对象的状态变化来决定对其发出不同的指令，比如调整工 作参数、控制设备的打开或关闭等。 管理信息库( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e ，m i b ) 可以看作是管理进程的一部分。 m i b 用于记录网络中的管理对象的信息，如状态类对象的状态代码、参数类管理对象的 参数值等。网络管理人员只要查询管理信息库就可以获知有关设备和设施的工作状念和 工作参数。从概念上说，一个网络的管理系统只有一个管理信息库，而网络管理信息库 就是由这些本地信息库和另外的一些信息会组成的一个逻辑上的信息库。显然，为了有 效的管理网络，m i b 中存储的信息要与网络设备的实际状态和参数保持一致，能够真实、 全面的反映网络设备的当前情况。 网络管理协议负责在管理系统和管理对象直接传递操作命令，解释管理操作命令。 此外，管理协议的一个重要的作用就是保证管理信息库中的数据和具体设备中的实际状 态、工作参数保持一致。 1 2 2 2 1 集中式网络管理 2 2 1 1 概念 集中式网络管理模型是最早出现的网管模型。它由网络管理系统( n m s ) 和 被管网元组成( 类似前面所讲的网管模型) ，数掘的传输通过n m s 和网元之问 6 北京邮电大学硕士论文c d m a 网络分布式网管系统的设计与实现 的通信完成，任何指令都由n m s 发出，执行完毕后返回给n m s ，n m s 对返回的 结果进行处理，做出相应的动作。 模型如图2 2 所示： c n ) 图2 - 2 集中式网管模型( a ) c s 模式：( b ) 静态等级模式 在图( a ) 中，c l i e n t s e r v e r ( c s ) 模式代表了传统的s n m p 集中式网管模型， 一个n m s 系统管理n 个网元，在n m s 和a g e n t 之间的每次交互都是通过查询， 回答来完成的。图( b ) 代表了等级管理模式，每个n m s 负责一定数量分离的子 网。图中只列举了两级网络，当然可以有多级。每个子网都是c l i e n t s e r v e r 模式 管理，每一个中间级最终都需要和最上级的n m s 通信。 2 2 1 2 特点 从上面的介绍可以看出集中式网管系统的特点。 不论是c s 模式还是等级模式，数据的处理都是在n m s 侧，这样在n m s 和网元之间就有相当大的数据流量，造成网络负担； 由于数据的处理在n m s 侧，这就需要n m s 具有很强的数据处理能力， 造成n m s 主机负担； 一旦n m s 配置完成，对于新增的网元不能灵活的配胃； 数据必须由n m s 处理，造成处理时延和效率低下： n m s 和网元之间必须保持通信安全 2 2 2 分布式网络管理 2 2 2 1 概念 分布式网络管理系统是伴随着网络主机处理能力的增强和中间件技术( 如 c o r b a ，j a v ar m i ) 的发展而兴起的。它是解决复杂、大规模网络管理、提高 网络管理可伸缩性的有效方法。一般的分布式网络管理模型如图2 3 所示。 7 北京邮电火学硕+ 论文 c d m a 网络分布式网管系统的设计l 。实现 图2 - 3 分布式网管模型 由图可知，分布式网络管理系统中，n m s 分派一个或多个a g e n t 完成所有的 网络指令和网络动作。a g e n t 具有自主性，可以自动在网络问漫游。各个网络节点 之间通过中间件实现通信，这样就屏蔽了网络和主机操作系统的异构性，实现了 n m s 和网元、网元和网元之间的互操作。 2 2 2 2 特点 从上面介绍可以总结出分布式网管模型的特点。 抛弃传统的c s 模式，实现n m s 和网元之间的对等； 能够根据新增网元灵活配置a g e n t ； 中f 司件技术保证接口的适应性； 数据的处理在网元侧进行，减少网络负担，提高处理效率和速度； a g e n t 的自主性保证网管系统的健壮性： 2 2 3 关于网管模型的结论 网络管理选用何种模型是网络管理设计者们首先思考的问题，由于目前网络的规 模、网络的异构性、网络的扩展性和网络业务的复杂性使得我们设计网管模型时首选 分布式网管模型。 集中式的网络管理系统的每个动作都依赖与n m s ，所以造成效率低下( 如图 2 - 2 ( a ) ) 。这种低下的效率可以通过把一部分的功能分派给中f 目j 层的n m s 来实现( 如 图2 2 ( b ) ) ，子网可以并行的被处理，减少了网络流量和最上层n m s 的处理负担。 但是在这样的情形下，网络管理功能的分派和n m s 结构的组织都是静态的。 分布式网管系统较之集中式网络管理系统有以下优点：在n e 侧处理数据使得网 络流量和网络负担降低；对于大型网络的伸缩性增强；查询在n e 侧进行，降低反应 时延，提高效率；不必依赖n m s 和n e 间的通信，有天生的健壮性。 8 北京邮电火学硕士论文 c d m a 网络分布式网管系统的设计与实现 2 3 网络管理未解决问题 任何一项技术都是在借鉴吸收旧技术的基础上发展而来的，而新的技术又终将被其 他的技术所替代。在这样的过程中，很多问题被提出，很多问题被解决，又有很多新的 问题被提出。网络管理技术也是这样，它所需要解决的问题f 是网管技术本身发展的原 动力。 网络管理研究最基本的问题就是管理网络，保证网络运行，提升网络价值。在这个 问题的周围，一些新的问题就将被提出。网络管理技术发展到今天，在网络管理技术方 面主要还有以下没有得到很好解决的问题。 、 ( 1 ) 网络管理可伸缩性的方法和技术 网络管理应用的周期性是网络管理系统建设和使用的规律之一，网络管理应用的周 期性导致网管系统建设和使用是一个过程，而且是一个持续时间较长的过程，在这个较 长的时间内，网络管理的功能、性能、质量、成本要求都要不断地、周期性地变化，网 络管理系统为了能够适应这种变化并使网管系统的不断变化对系统的用户的使用无关， 网络管理系统必须有相应的可伸缩。 生( s c a l a b i l i t y ) ； ( 2 ) 网络管理接口适应性的方法和技术 网络管理接口问题是网络管理领域中长期以来一直存在，但始终没有得到有效解决 的问题。从最早的码流接口( 包括字符流和数字流) 、其后的g d m o c mi p ( g d m o ： g u i d e l i n e sf o rt h ed e f i n i t i o no fm a n a g e do b j e c t s ；c mi 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 n p r o t o c 0 1 ) 、接口随着i p 网而出现的s n m p 接口、将软件技术引进网络管理接口而产生 i d l c o r b a ( i d l ：i n t e r f a c ed e f i n i t i o nl a n g u a g e ；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 ) 接口，到最近的基于x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 方法和技术的t m l ft e l e c o m m u n i c a t i o n sm a r k u pl a n g u a g e ) 接口，虽然已经有了很多网络管理接口的方法和 技术，但一直没有解决网络管理接口中存在的语义和网络管理协议相关、管理质量不能 控制、性能价格比差等问题。同时，目前网络管理的应用环境是一个典型的多厂商没备 环境，在多厂商设备环境下，多种网络管理接口并存、同一种网络管理接口的网络管理 协议差异性、同一种网络管理接口的网络管理信息模型差异性等问题一直是困扰网络管 理应用中的难题。因此，采用何种方法和技术来提高网络管理接口的适应一陛( a d a p t a b i l i t y ) 是网络管理研究和应用领域长期以来的未解问题。 ( 3 1 网络管理质量保证的方法和技术 网络管理质量q o m ( q u a l i t yo f n e t w o r km a n a g e m e n t ) 是一种类似q o s 、度量网络管理 质量的指标。目前，已经提出的网络管理质量指标，主要分为两类：一类为网络管理业 务质量，一类为网络管理连接质量，目前的这两类网络管理指标，用一般的网络管理方 法和技术很难满足这些指标。例如，业务质量指标中的故障级别动态定义、性能阈值动 态定义、事件报告控制等要求较高的网络管理质量指标用一般的网络管理方法和技术是 9 北京邮电大学硕士论文 c d m a 网络分布式网管系统的设计与实现 较难实现的，一般要采用网络管理接口动态定义技术彳能满足其要求；连接质量指标中 的应用连接可用性，用一般的高可用技术也很难满足指标的要求。 1 1 0 c d m ai 删络分布式网管系统的i 殳计与实现 第三章t m n 思想 传统的电信网络管理系统没有标准的互联接口，相互之间难以协调互通，难以共享网 络及信息资源，在电信网络日益复杂，新电信业务层出不穷的情况下已经不能适应现代电 信网络运营管理的需要。在这种情况下，国际电信联盟i t u t 于8 0 年代提出了电信管理 网( 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 ，t m n ) 的概念。作为电信网络管理的一 整套解决方案，t m n 能简化多厂商混和网络环境下电信运营企业的管理模式，降低电信运 营的管理成本，已成为现代网络管理的发展方向。 网络技术的不断的发展以及网管技术和网管工作的重要性的不断加强，网管中需要管 理的内容也越来越多，不可能为各个管理功能都分别建立一套专门的传输系统。为此，有 人提出把现有的独立存在的各功能性管理系统综合成一个功能齐全、面向未来的电信管理 系统，既便于维护、使用，也可以提高该系统的利用率，更重要的是，以后的新的网管需 求将直接纳入该电信网管理系统之中。因此国际电信联盟提出了建立电信网统一的、一体 化的电信管理网的建议。 3 1t m n 的基本概念 电信管理网的基本概念是提供一个有组织的网络结构，采用商定的具有标准协议的 接口进行管理信息交换，以取得各种类型的运营系统( o p e r a t i o ns y s t e m ，o s ) 之间、 运营系统与电信设备直接的互联。电信管理网是用来收集、传输、处理和存储有关电信 网维护、运行和管理信息的一个综合管理系统，是未来电信主管部门管理电信网的支柱。 t m n 的精髓在于运用面向对象的信息建模技术，对网络中被管的资源建立抽象模 型，t m n 采用i s o 提出的被管对象定义指南( g d m o ) 标准模板来描述这些抽象的 m o ，而后t m n 中所有的管理功能都是基于这个抽象模型视图( 又称公共管理信息) 实 现的，而不与实际的资源直接打交道。不同的网络运营部门和设备供应商只要遵循公共 管理信息标准就能屏蔽同类设备之间的差异，并能对由多个运营部门协同提供的、跨管 理域的业务进行有效管理，从而实现开放式、标准化的网络管理。在t m n 的体系结构 中，由两个主要的组成部分：一个是可管理的电信设备和业务，称作网络单元( n e t w o r k e l e m e n t ，n e ) 。在n e 内部，所有与管理功能相关的资源，无论是物理的或是逻辑的、 动态的或是静态的都被抽象成m o 。每个n e 维持一个属于自身域的m o 的视图，并通 过代理( a g e n t ) 实体与运营系统交换管理信息。另一个主要组成部分是运营系统。它 通过内部的管理者实体与n e 通信，完成各种管理功能。o s 中的管理者实体通过n e 中的代理实体向特定的m o 发送发了操作的消息，m o 响应该消息，产生相应的行为并 作用于实际资源来完成该操作。同时，当有事件发生时，m o 也能产生相应的报告，并 通过代理实体向o s 中的管理者发送，再由管理者作相应的处理。管理者与m o 之间的 通信遵循公共管理信息协议( 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 o l ，c m i p ) 。 北京邮电大学硕十论文 c d m a 网络分布式网管系统的设计与实现 从这个角度来说，t m n 是一个由大量n e 及其所属m o 和一些o s 构成的分布式计算 环境。 从实现方面考虑，t m n 是一个由各种不同的管理应用系统按照t m n 的标准接口瓦 联而成的网络。这个网络在有限的点上与电信网接口，与电信网的关系是管与被管的关 系，如图3 1 所示。管理网与电信网分开，相对独立，避免了网管系统与通信网络相互 影响以及在网络业务繁忙时网管信息无法传递的局面。图中的运营系统代表实现各种管 理功能的处理系统；网管工作站代表实现人机界面的装置，是网管系统的操作终端；数 据通信网提供管理系统与被管理网元之间的数据通信能力。用椭圆线框起来的部分是电 信网，这里看到的只是电信网与t m n 连接的部分，如交换机中的网管设各，传输系统 中的监控设备等，它为t m n 采集并上报监控信息，同时还接收t m n 的监测与控制信 窟、。 图3 - 1t m n 与电信网的关系 t m n 为电信网及电信业务提供了一系列的管理功能，主要划分为以下五种管理功能 域，分别是配置管理、性能管理、故障管理、安全管理和计费管理。性能管理刈电信设 备的性能和网络单元的有效性进行评价，并提出相应的评价报告。故障管理监测电信网 中的异常现象，确定其性质和位置，将故障隔离并试图校正。配置管理根据需要对网元 进行控制、识别，并从网元获取配置信息和向网元提供配置参数。计费管理记录电信网 中各种业务的使用情况，计算使用电信业务应收的费用，对电信业务的收费过程提供支 持。安全管理负责对网络的使用进行审查，避免无权用户对网络的使用，保证用户信息 在网络上传输的安全。 t m n 采用分层管理的概念，将电信网络的管理分为4 各管理层次：事务管理层、业 务管理层、网络管理层和网元管理层。各层管理职责不同，上一层通过下一层实现其管 理任务。 1 2 1 2 北京邮电大学硕士论文 c d m a 网络分布式网管系统的设计与实现 3 2t m n 的功能体系结构 功能体系结构描述t m n 中功能的适当划分，以便通过功能块的组合来实现任意复 杂的t m n 。功能块之间由参考点分隔。功能块之i i 自j 的信息传输由数据同学功能( d c f ) 完成。 t m n 在功能上由运营系统功能( o s f ) 、消息转送功能( m f ) 和数据通信功能( d c f ) 三个功能模块组成，如图3 2 所示( 其中d c f 功能模块没有画出，因为不便用一个简 单的圆圈来表示) 。这三种功能模块的适当组合提供了完成t m n 应用功能的能力。此 外，t m n 还必须连接到各个待管理的网络单元功能( n e f ) 模块和网络管理工作站功 能( w s f ) 模块上。 x 皂 参考意 o 一琦能块 图3 - 2t m n 的功能体系结构 下面分别对各功能模块作简要介绍： 运营系统功能块 o s f 负责对网管信息的处理，以支持网管信息的存储、查询和其他电信网管理功能 的实现。 网元功能块 n e f 是电信网设各的附加部分，完成对电信网设备的监测、数据收集和对网络设备 实旋控制等功能。现在越来越多的o s f 及m f 的功能被集成到n e 中。 工作站功能块 w s f 为管理信息的用户提供解释t m n 信息的手段，将管理信息由f 接口形式转换 为管理信息用户可理解的g 接口形式。w s f 为终端用户提供数据输入输出的一般功能， 1 3 北京邮电入学硕十论文 c d m a 网络分布式网管系统的设计与实现 如对终端的安全访问、登录、菜单和窗口等。 中介功能块 当两个功能块所支持的信息空间不同时需要用m f 进行转换。m f 主要对o s f 和 n e f 之间交换的信息进行处理，使其满足通信双方的要求。m f 的典型功能有：协议变 换、信号变换、路由选择、信息过滤信息存储以及信息选择等。 3 3t m n 的物理体系结构 上节介绍了t m n 的功能组成和功能模块之间的关系。在实现t m n 时，各个功能模 块是由一定的网络设备和辅助设备组成的。根据i t u t 的m 3 0 1 0 建议书，t m n 的基 本物理结构如图3 3 所示。图中，运营系统一般是相对独立的系统，完成o s f 功能， 可采用小型机或工作站实现。中介设备m d 一般由若干级联的设备实现，完成m f 功能， 用于在不同类型的接1 3 之间进行网络信息的转换。数据通信网d c n 完成d c f 功能，为 其他的t m n 部件之间提供通信手段，可由专线、分组交换网或局域网构成。网络单元 n e 则是电信设备、电信设备的一部分或电信设备的组合，执行n e f 功能。网管工作站 w s 是独立的系统，实现w s f 功能。 t m n 的标准接口包括： q 3 接口：用来连接负责传输设备与交换设备的接1 ：3 。 q x 接口：q 1 或者q 2 ，用来连接简单传输设备与交换设备的接口。 接j f 接口 x 接口 0 1 或0 2 接口 q 惩配器 图3 - 3t m n 的物理体系结构 f 接口：是工作站进入t m n 的接口，但目前还没有最终的国际标准。 1 4 l 京邮电人学硕l 论文c d m a 网络分布式网管系统的设计与实现 x 接i z i ：是进入其他t m n 的接口，或者用于t m n 运营系统与非t m n 运营系统之 间的通信 t m n 代表了现代电信网络管理技术的发展方向，涉及到很多其他领域的技术。但 t m n 及其相关技术还未完全成熟，还在不断发展之中，很多地方有待进一步的研究。 如网络安全方面的授权和验证机制、管理域的划分、电信业务的信息建模、人机接口上 管理信息的表示以及智能网和t m n 技术的融合等。总之，t m n 体系结构体现了世界电 信管理的发展趋势，受到了各国电信业的普遍重视。 。 3 4t m n 的管理功能和管理业务 t m n 提高的业务是管理业务。这种管理业务是从使用者对被管网络进行操作、组织 与维护( o a m ) 的角度来描述的，它与特定的电信领域相关。t m n 的每一种管理业务 都是由许多t m n 的管理功能的组合来支持的。 3 4 1 t m n 的管理功琵 t m n 的各类管理功能支持t m n 的管理业务的实现，满足对被管理网络的操作， 维护和管理的需要。管理人员通过人机接口与管理应用交互，通过t m n 提供的管理 功能对被管理网络进行各项管理操作活动。t