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开发二部代波2002 4 27 SDH基础知识培训讲稿 内容提要 1传输设备基础知识2传送网网络结构基础知识3PCM 脉冲编码调制 简介4天元SDH信息模型简介5网络管理层的基本算法简介6网络管理基础数据与录入数据7参考资料阅读指南 1传输设备基础知识 1 1SDH设备的物理结构1 2SDH设备的逻辑结构1 3速率与帧结构1 4PDH设备简介1 5DXC设备简介1 6WDM设备简介 1 1SDH设备的物理结构 1 1 1机槽一个SDH设备上有若干个机槽 类似于PC机里的PCI插槽 机槽上面可以插各种机盘1 1 2机盘机盘可以理解为SDH设备的功能模块 类似于PC机的声卡 显卡等机盘的类型有线路盘 支路盘 电源盘 勤务盘等机盘也常称呼为 机板 电路板 板子 等 1 1SDH设备的物理结构 续1 1 1 3物理端口物理端口位于机盘上 但只是部分类型的机盘上有物理端口 比如线路盘 支路盘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 1 1SDH设备的物理结构 续2 1 1 4机架和机框机架和机框的定义比较混乱 目前军网认为机架和机框是同一种东西 一个设备上的机槽是位于机架上的 一个设备可以有多个机架 还有别的许多说法 机架和机框是比较次要的概念 这里不多讨论了 1 2SDH设备的逻辑结构 1 2 1网元每个SDH设备可以在逻辑上抽象为一个 网元 每个网元都有一个唯一标识符 称为 网元ID 逻辑端口 时隙 交叉连接等概念均建立在网元的基础上1 2 2逻辑端口逻辑端口是一对互为保护的物理端口的统一体 如果不存在端口保护 那么一个单独的物理端口也看作一个逻辑端口 1 2SDH设备的逻辑结构 续1 1 2 3时隙线路端口是内部速率可以进行复分用的端口 进行复分用的每个单元称为时隙 支路端口内部认为只有一个时隙 比如一个速率为STM1的线路端口 可以分为63个VC12时隙使用 也可以分为3个VC3时隙使用等 一个速率为VC12的支路端口 只能有一个VC12的时隙供使用 1 2SDH设备的逻辑结构 续2 1 2 4交叉连接两个时隙的连接 称为一个交叉连接 建立一个线路到支路的交叉连接 通常称为 下支路 也称 落地 1 2SDH设备的逻辑结构 续3 1 2 5基本的SDH网元类型终端复用设备TM TM的基本特征是具备一个线路端口和若干个支路端口 分插复用设备ADM ADM的基本特征是具备两个线路端口和若干个支路端口 中继设备REG REG的基本特征是具备两个线路端口 没有支路端口 并且两个线路端口间不能进行交叉连接配置 1 3速率与帧结构 1 3 1基本速率级别SDH传输中用到的速率可分为VC和STM两种 有VC 12 VC 3 VC 4 STM 1 STM 4 STM 16 STM 64 VC 12可看作最基本最原子的速率 为2Mb s 21个VC 12可复用为一个VC 3 3个VC 3相当于一个VC 4 STM 1是SDH信号的最基本最重要的模块信号 速率为155Mb s 一个STM 1可以容纳一个VC 4 STM 1至STM 64的速率逐级乘4 1 3速率与帧结构 续1 1 3 2复用关系简图 STM N VC 4 VC 3 VC 12 AUG 1 N 3 21 1 4PDH设备简介 1 4 1PDH设备模型从我们的网管系统的角度看 PDH设备模型与SDH终端复用设备 TM 的模型非常相似 PDH设备模型有一个线路端口和若干个支路端口 但端口容量与SDH有区别 PDH中不存在 STM 的速率 共有四种速率 2Mb s VC 12 8Mb s 34Mb s VC 3 140Mb s VC 4 是以乘4的关系逐级上升的PDH内部的交叉连接是固定的 1 4PDH设备简介 续1 1 4 2PDH传输PDH传输模式有一个很形象的称呼 背靠背传输 形容一对PDH设备间通过一条高速通路相连 多个低级别速率可以复用成高级别速率进行传输 网管系统将一对背靠背的PDH设备抽象为一个 PDH路由单元 1 5DXC设备简介 数字交叉连接 DXC 设备可以简单的理解为拥有多个线路端口 并且这些线路端口之间可以任意进行交叉连接配置的交叉专用设备 目前网管系统能管理的DXC设备仅限于2Mb s端口速率 内部交叉64Kb s速率的DXC设备 1 6WDM设备简介 1 6 1WDM设备的应用情况目前网管系统对波分复用 WDM 设备还不具备管理能力 但波分复用设备尤其是密集波分复用 DWDM 设备在现网上的使用非常广泛 据报道前一段时间华为公司在湖北建成了一条320G的光缆干线 在同一根光纤中使用32束不同波长的光波分别传送每束10G STM64 的SDH信号 1 6WDM设备简介 续1 1 6 2WDM设备的基本原理SDH信号利用光进行传输时 一束光只能传送一路信号 一根光纤也就只能连接一对SDH光传输设备WDM设备可以利用同一根光纤传送多束不同波长的光波 保证多束光波在传输时互不干涉 每束光波可供连接一对SDH设备 使得一根光纤可以被多对SDH设备使用 这样就提高了光纤的利用率 2传送网网络结构基础知识 2 1网元间的拓扑连接2 2网络拓扑2 3网络连接与通道2 4网络保护与恢复 2 1网元间的拓补连接 2 1 1再生段SDH复用设备和SDH中继设备之间 两个SDH中继设备之间的连接线路 称为再生段 也称再生中继段 中继段等 2 1 2复用段两个SDH复用设备间的连接 称为复用段 ADM REG ADM 再生段 再生段 复用段 2 2网络拓补 2 2 1台站拓补传送网内所有台站及其之间的复用段连接 构成台站拓补2 2 2设备拓补传送网内所有SDH复用设备及其之间的复用段连接 构成设备拓补 位于同一台站内的复用设备 认为他们的支路端口之间可以以人工的方式进行连接 DDF转接 2 2网络拓补 续1 2 2 3子网传送网包含很多网元 这些网元的集合被划分成互无交集的真子集 每个真子集由一个网元管理器进行管理 即一个子网 传送网网络拓补通常划分为若干子网分别管理 每个子网的管辖范围就是一个网元管理器所管理的网元及其之间的复用段连接 每个子网有一个专用的适配器进行厂家接口与网络管理层接口的转化工作 2 2网络拓补 续2 2 2 3子网间的连接子网间的连接方式有两种 复用段连接和DDF连接 复用段连接是指不同子网之间直接使用复用段进行高速率连接 DDF 人工数字配线架 连接是支路端口之间进行的低速率转接 只要两个设备位于同一台站 就认为它们的支路端口之间可以通过DDF进行转接 2 3网络连接与通道 网络连接 nc 的概念一个子网内部的端口到端口的连接 称为网络连接 网络连接是由交叉连接和复用段共同构成的信息传送链路从V3版本开始 对网络连接的概念进行了扩充 认为复用段也是一种网络连接 2 3网络连接与通道 续1 通道 channel 的概念通道可以看作不同子网内的nc通过子网间的连接形成的网络层链路通道同时也与用户业务紧密相关 用户正在使用的链路才能够称为通道 而闲置的链路是不能称为通道的 进行通道调度时 可以直接利用闲置的链路 在网络资源不足的情况下 也可以将闲置的链路拆散成细小的分段而利用其中的一部分 2 4网络保护与恢复 网络某处出现故障后 如何保证业务能够切换到其他无故障的段落上 从而保证业务的畅通 称为网络保护与恢复目前的网管系统对网络保护与恢复的处理基本上是透明的常见的设备级保护倒换方式有两种 一是通道保护 而是复用段保护 2 4网络保护与恢复 续1 2 4 1通道保护举例通道保护的特征是业务在业务环和保护环上同时传输 选用质量最好的信号 这种方式也常称为 双发选优 2 4网络保护与恢复 续2 2 4 2复用段保护举例复用段的特征是业务只在业务环上传输 但业务环信号质量出现问题时 业务倒换到保护环上进行传输 3PCM简介 3 1PCM设备简介3 264KDXC简介3 364K电路 3 1PCM设备简介 3 1 1PCM设备模型PCM设备模型与PDH设备模型相似 但PCM的群路端口速率是固定的2Mb s PCM支路端口的速率是固定的64Kb s 标准的PCM设备具有1个群路端口和30个支路端口这里说的群路端口与前面的线路端口的概念是一致的 指内部速率可以分解进行复分用的端口与PDH设备一样 PCM设备内部的交叉连接也是固定的 3 1PCM设备简介 续1 3 1 2PCM设备的用途PCM设备用于建立64Kb s的链路PCM设备的2Mb s端口可以引接到一个2Mb s的通道的落地端口上 从通道另一端的落地端口可以引接另一个PCM设备不同PCM设备的支路端口之间可以通过VDF进行站内转接 VDF即音频配线架 3 264KDXC简介 3 2 164KDXC设备模型64KDXC设备上有n个2Mb s的端口 每个端口可分为30个64Kb s的时隙 各端口的时隙间可以任意建立交叉连接3 2 264KDXC设备的用途用于64K速率级别的交叉连接 取代VDF完成复杂的转接其上的2Mb s端口可以引接到2Mb s通道的落地端口上 也可以与PCM的群路端口直接相连接 3 364K电路 3 3 164K电路64K电路是通过PCM设备及PCM设备间的连接 转接方式形成的速率为64Kb s的链路3 3 2需澄清的混淆在日常称呼中 用户有时把通道也称为电路 为了避免混淆 这里专门用了 64K电路 的称呼 与用户的交流中 也要注意弄清楚用户说的 电路 的真正含义 4天元SDH信息模型简介 4 1对象类层次结构4 2信息模型上的常用操作4 3适配的概念及意义4 4常见的厂家接口形式 4 1对象类层次结构 4 1 1对象类关系树 domain efd asap nc topolink circuitPack equipmentHolder managedElement ptp snc node ncCurrentData tlCurrentData ctp 4 1对象类层次结构 续1 4 1 2对象类名的解释domain 子网node 网元snc 交叉连接ptp 逻辑端口ctp 时隙managedElement SDH物理设备equipmentHolder 可代表机架 机槽等circuitPack 机盘 4 1对象类层次结构 续2 topolink 复用段nc 网络连接tlCurrentData 复用段性能监测器ncCurrentData 网络连接性能监测器asap 告警级别表efd 事件过滤器 4 2信息模型上的常见操作 4 2 1子网选路与链路配置给定设备路径和选路条件 要求选择一条空闲路由连接一系列的nc及支路端口 形成一个新nc拆除nc 即拆除所有构成nc的交叉连接拆分nc 将nc从给定网元处拆开成两个nc 4 2信息模型上的常见操作 续1 4 2 2性能监测器的操作创建currentData对象启动currentData停止currentData删除currentData对象currentData上报性能数据通知 4 2信息模型上的常见操作 续2 4 2 3上报nc初始化时全量上报 即适配器初始化时 将本子网检测到的所有nc上报给上层网管运行期改变上报 即适配器处于运行期时 本子网因操作配置原因造成的nc变动 如老nc的删除和新nc的增加 上报给上层网管造成nc变动的操作配置 既可能来源于上层网管的操作 也可能来源于厂家网元管理器的直接操作 4 2信息模型上的常见操作 续3 4 2 4告警上报适配器管辖范围内的设备或者链路上发生告警时 适配器主动将告警信息上报给上层网管告警信息包括告警时间 告警类型 告警原因 告警级别 及告警的定位信息等告警消除后 适配器主动告知上层网管告警已经清除 4 2信息模型上的常见操作 续4 4 2 5告警级别表的操作告警级别表是告警原因和告警级别的对应关系表创建和删除告警级别表修改告警级别表表项关联告警级别表 当告警级别表关联到某个对象上后 这个对象上产生的告警将根据关联的告警级别表设定告警级别 4 2信息模型上的常见操作 续5 4 2 6事件过滤器的操作事件过滤器用于过滤所有上报的信息 包括前述的告警 性能数据 nc上报等创建 删除事件过滤器开启 关闭事件过滤器 4 2信息模型上的常见操作 续6 4 2 7子网同步来源于厂家网管的操作配置造成的nc改动 如果厂家支持将所进行的操作配置即时上报给适配器 那么适配器就可以即时的将nc的变化上报给上层网管反之 如果厂家不支持将所进行的操作配置即时上报给适配器 利用厂家网管进行了操作配置后 就需要使用 子网同步 的操作 让适配器重新到网元管理器上取交叉连接配置数据 并重新上报nc信息 4 3适配的概念及意义 4 3 1适配的概念各厂家的网管接口的信息模型几乎都不一致 适配的任务就是将厂家信息模型转换为统一的天元SDH信息模型4 3 2适配的意义适配的意义在于使上层网管 即SDHMGR 能够以同样的方式进行不同厂家子网的管理 避免了上层网管过多的了解底层细节 使系统具备高扩展性 4 4常见的厂家接口形式 4 4 1Q3接口Q3接口接口是比较通用而复杂的接口 公司有专门的产品platServer可完成消息机制与Q3接口间的转换4 4 2CORBA接口CORBA接口是一种新兴的接口 公司有这方面的培训教材4 4 3TCP IP码流接口基于TCP IP码流的接口相对Q3 CORBA较为简单 但具体的接口形式各厂家自成一套 没有统一标准 5网络管理层的基本算法简介 5 1告警处理算法简介5 2性能数据处理算法简介5 3故障处理算法简介5 4通道调度算法简介5 564K电路调度算法简介5 6告警级别表管理简介5 7事件过滤器管理简介5 8安全管理简介 5 1告警处理算法简介 适配器上报的告警均被告警接收模块处理 告警接收模块完成告警信息的分析与转换 将告警及相关信息存储到数据库里 并将告警转发给定制者需要获得告警信息的模块 可以以网元为单位向告警接收模块定制告警适配器上报的告警信息是以tmnScript格式表示的 需要进行分析以提取其中的信息 5 2性能数据处理算法简介 5 2 1性能监测任务性能数据监测的管理 是以性能监测任务为单位进行的性能监测任务的监测对象是通道或者复用段 但实质上是对时隙或者端口的监测性能监测任务的监测周期是15分钟或者24小时性能监测任务分为长期监测任务与临时监测任务 5 2性能数据处理算法简介 续1 5 2 2监测门限监测门限是指监测任务的性能数据的上限值 超过上限值 则会产生服务质量告警 QOS 监测门限是监测任务类型 监测对象类型 监测对象容量 监测周期等参数的函数监测任务类型可分为投入业务测试 业务运行测试 业务恢复测试三种 5 2性能数据处理算法简介 续2 5 2 3性能数据终结通道中间可能落地后经过转接 信号落地后我们认为性能数据产生了 终结 可以理解为性能数据是随着信号传输的过程逐级累积的 一旦在某处终结 性能数据就从0开始重新累积由于性能数据终结的存在 为了准确的监测通道的性能数据 就要收集通道经过的各个终结点的性能数据 通道的整体性能数据是各个终结点性能数据的函数 5 2性能数据处理算法简介 续3 5 2 4性能监测任务的创建与删除创建性能监测任务时 需根据监测对象到适配器创建相应的currentData对象 对于存在多个终结点的通道 要在每个终结点处创建一个currentData对象删除性能监测任务时 需删除这个任务所对应的所有currentData对象 5 2性能数据处理算法简介 续4 5 2 5上报性能数据的处理适配器上报的所有性能数据由性能接收模块处理 与告警一样性能数据上报的信息也是以tmnScript形式表示的 监测对象是通道的性能监测任务可能对应了多个currentData对象 需要将这些currentData对象上报的数据进行 组装 形成通道的整体性能数据 5 3故障处理算法简介 5 3 1故障规则概述故障监测模块通过告警分析网络故障 使用故障规则进行故障产生和清除的判断故障规则可以由用户设定故障规则可以简单的描述为 xxx条件下系统认为在xxx位置产生阻断性 非阻断性的xxx原因的故障 故障可以定位到设备或设备间的复用段 5 3故障处理算法简介 续1 5 3 2故障规则举例 文字描述 第1个设备上产生LOS原因的告警的条件下系统认为第1个设备上产生非阻断性的机盘失效原因的故障 第1个设备上产生LOP原因的告警并且相临的第2个设备上产生LOP原因的告警的条件下系统认为第1个设备和第2个设备之间产生阻断性的光缆断原因的故障按故障规则条件中出现的设备数目 故障规则也可以称为单点规则 2点规则 3点规则 5 4通道调度算法简介 5 4 1台站路径选择台站路径选择的目的是给定两个台站 根据台站拓补图找出两个台站间的路径 台站序列 台站路径选择有三个优先原则 最短路径 最小转接次数 负荷均衡自动选择台站路径的算法基于图的广度优先搜索算法自动选择台站路径成功后 可以由用户对台站路径进行人工调整 也可以完全由用户指定台站路径 5 4通道调度算法简介 续1 5 4 2设备路径选择台站内部可能有多个设备 台站间也可能有多个复用段连接 因此台站路径选定后 需根据设备拓补进一步确定通道经由的设备序列 称为设备路径选择 台站1 台站2 5 4通道调度算法简介 续2 5 4 3按子网分割设备路径设备路径确定后 需要进一步寻找各个设备上的空闲时隙 或者空闲的网络连接 以组成整条通道按子网分割设备路径是根据设备路径上的各设备所属的子网 将整条设备路径划分成小段 5 4通道调度算法简介 续3 5 4 4子网内选路与子网间转接将分割后的设备路径的各段 分别发送给相应的子网 子网内选路的结果是给出一条或多条符合给定设备路径的路由路由的组成单位是nc或ptp子网间转接将各子网内返回的路由通过DDF转接或者复用段转接形成整条链路 5 4通道调度算法简介 续4 5 4 5调度方案的概念通道调度的过程是以调度方案为手段进行的通道调度任务下达时 首先需要创建调度方案 如果是生成新通道的任务 则按上述几步选择路由 形成方案如果是删除旧通道的任务 则直接以要删除的通道编号作为方案内容执行调度方案则是实施调度方案的内容 包括人工实施与自动实施 5 4通道调度算法简介 续5 5 4 6调度方案的确认调度方案的生成者往往还不具备执行调度方案的权力 执行调度方案需经过上级主管领导批准目前系统提供了数字签名认证的方式完成调度方案执行的授权机制 5 564K电路调度算法简介 5 5 164K电路调度的选路过程64K电路调度选路过程与通道调度类似 同样经过台站路径选择 设备路径选择的过程 然后选择空闲时隙 处理转接关系 最后形成链路PCM设备和64KDXC的时隙占用状况 由网络管理层自行维护 5 564K电路调度算法简介 续1 5 5 264K电路调度方案与通道调度相同 64K电路调度过程也以调度方案为手段进行64K电路调度方案的执行是全人工的 5 6安全管理简介 5 6 1能力树用户对系统的所有操作能力 被抽象为能力树 能力树上的每个节点 对应一种具体的操作能力 下图是一个示例 查看视图 查看传输系统组织图 查看维修中心分布图 查看网络组织图 根节点 性能管理 5 6安全管理简介 续1 5 6 2资源管理范围资源管理范围是针对某种能力的 表示这种能力可以在哪些资源上运用各种管理资源实际上也抽象称为一棵树 称为 资源树 5 6 3用户权限的分配分配给用户一个权限 就是使用户具备某种能力 并分配资源管理范围 以限定这种能力的运用范围可以分配给用户多个权限 5 6安全管理简介 续2 5 6 4数字签名机制发送者从原始文本中提取特征信息发送者使用私钥对特征信息加密形成签名发送者将原始文本和签名一起发送给接收者接收者从原始文本中提取特征信息接收者使用发送者提供的公钥对签名进行解密形成特征信息发送者对比两个特征信息 可鉴别签名者的身份 6网络管理基础数据与录入数据 6 1网络管理基础数据简介6 2军方系统录入数据结构简介6 3数据初始化算法简介 6 1网络管理基础数据简介 6 1 1什么是网络管理的基础数据网络管理系统初装时需要的数据 称为网络管理的基础数据 可以分为网络配置数据和网络用户数据两大类网络配置数据表现了网络的实际构成 比如网络里有哪些网元 网元内部有什么槽 什么板 网元之间是如何连接的等网络用户数据表现了使用或维护这个网络的用户的信息 比如网络里的网元的所属单位 某个光缆的维护责任单位 某个通道的使用者等等 6 1网络管理基础数据简介 续1 6 1 2为什么需要录入数据网络用户数据需要外部提供是毫无疑问的 这种外部向网管系统提供的数据称为录入数据网络配置数据在理想状态下可以由网管系统从网元管理器上取得 但现实中 绝大部分厂家开放的网管接口都不能提供完全的网络配置数据 因此部分网络配置数据也需要录入 6 2军方系统录入数据结构简介 6 2 1传输设备的录入录入了所有的传输设备及每个设备的物理构成 如每个设备的机架 机槽 机盘 物理端口 逻辑端口等录入了每个设备的所在台站和维护责任单位 设备上的组件 即机架 机槽等 视为与所在设备具有相同的维护责任单位 6 2军方系统录入数据结构简介 续1 6 2 2传输线路的录入网络拓补连接的信息主要通过 芯线 的录入得到芯线是具有两个端口属性 分别是这条芯线连接的两个SDH PDH设备上的线路端口 这里的SDH PDH设备既包括SDH PDH复用设备 也包括SDH PDH中继设备一条芯线实际上对应着一个中继段 6 2军方系统录入数据结构简介 续2 6 2 3站内转接关系的录入站内转接关系包括DDF转接 VDF转接 复用段转接等 统一录入matrix stos表中一次转接 往往要录入多条记录 因为matrix stos表记录端口到端口间的连接关系 而一次DDF VDF转接一般需经过多次连接所有容量为STM级的转接 都认为是复用段转接 6 3数据初始化算法简介 录入数据一般是比较用户化的 与网络管理基础数据还有一定区别数据初始化完成录入数据到网络管理基础数据的转换 6 3数据初始化算法简介 续1 6 3 1matrix stos表初始化填充matrix stos表每条记录的connectType字段 即连接类型字段连接类型字段的判断依据是两个端口的端口类型 及两个端口是否在同一个设备上连接类型在后续的通道路由初始化 电路路由初始化及通道 电路调度算法中有用到 6 3数据初始化算法简介 续2 6 3 2SDH复用段初始化录入数据中的芯线代表着再生段 把再生段跨越中继设备连接起来 就得到了复用段 SDH复用段初始化完成了这个功能 通过芯线得到系统的SDH复用段数据初始化复用段的过程中通过累加芯线长度得到复用段长度站内速率为STM级的端口间连接 matrix stos表中 也视为SDH复用段 6 3数据初始化算法简介 续3 6 3 3PDH复用段初始化通过芯线初始化得到PDH复用段数据 与SDH部分是一致的 6 3数据初始化算法简介 续4 6 3 4SDH子网初始化SDH子网初始化是将整个SDH传送网络划分成若干个子网 并生成每个子网的初始mit树 供子网适配器启动用初始mit树的信息包括根结点 node对象 ptp对象 managedElement对象 equipmentHolder对象 circuitPack对象 topoLink对象等 6 3数据初始化算法简介 续5 6 3 5PDH子网初始化PDH子网是相对于SDH子网来说的 但网络中只有一个PDH子网 也就是说所有的PDH设备构成的网络当作一个子网看待PDH子网初始化的任务是初始化生成所有PDH子网内部的nc由于PDH设备的交叉连接是固定的这一特性 PDH子网的nc也是固定的 因此可以全部初始化好 等待分配利用 6 3数据初始化算法简介 续6 6 3 6通道路由初始化录入的通道数据 只包含了通道两端的端口 通道路由初始化根据通道两端端口和网络中的nc信息 生成通道路由6 3 764K电路路由初始化录入的64K电路数据 只包含了64K电路两端的端口 64K电路路由初始化根据64K电路两端端口和网络中的通道 PCM设备 64KDXC设备等信息 生成电路路由 7参考资料阅读指南 7 1参考书籍介绍7 2参考文档介绍7 3标准文档介绍7 4信息模型资料介绍 7 1参考书籍介绍 光同步数字传送网 韦乐平编著 人民邮电出版社出版该书牵涉到较深的通信专业技术 但我们无需在SDH传输技术本身上钻研太深 只需有初步了解即可黄睿处有此书 7 2参考文档介绍 Daibo机器上的共享目录中 有SDHMGR开发历史上所有的文档 以下以 Db 代表 daibo SDHMGR开发文档 另以 Dbsdh 代表 Daibo SDH共享技术资料 访问用户是sdhmgr 密码是sdhmgr SDH全军网管产品解决方案v1 31 位置 Db Version4 0 0预研 2解决方案 SDHMG