【毕业学位论文】（Word原稿）无线网络设计工具的分析与设计-软件工程

学校代码： 10246 学 号： 063053179 硕 士 学 位 论 文 （专 业 学 位） 无线网络设计工具 的分析与 设计 院 系： 软件学院 专 业： 软件工程 姓 名： 指 导 教 师： 完 成 日 期 ： 2008年 10 月 19日 无线网络设计工具的分析与设计 目 录 I 目 录 摘 要 . 1 . 2 第一章 绪 论 . 3 文的项目背景及选题意义 . 3 线网络设计工具的发展现状 . 4 线网络设计工具存在的问题 . 6 文的主要内容及篇章结构 . 8 第二章 系统核心技术 . 10 . 10 . 12 . 14 . 15 第三章 系统需求分析 . 17 务场景分析 . 17 开局网络设计场景分析 . 17 容网络设计场景分析 . 18 迁网络设计场景分析 . 18 务流程分析 . 19 据导入 . 20 网 设计 . 21 备配置设计 . 22 据导出 . 23 能需求分析 . 24 功能需求分析 . 29 第四章 系统设计 . 31 统总体架构设计 . 31 . 31 . 32 统主要功能模块设计 . 33 据管理模块 . 34 图管理模块 . 35 . 37 统设计特点 . 41 无线网络设计工具 设计 目 录 五章 关键技术问题 . 43 于 . 43 统与外部数据交互问题 分析 . 43 于 . 43 于 . 45 形结构的网元布 局 . 46 元布局问题分析 . 46 用树形结构管理网元布局 . 47 . 48 题分析 . 48 . 48 的传递 . 49 据库接口规划 . 50 统数据库接口设计问题分析 . 50 层数据库接口实现数据库 对业务层的透明 . 50 第六章 结 论 . 52 具使用前后效果对比 . 52 同类系统比较 . 53 足与展望 . 54 参考文献 . 55 致 谢 . 56 无线网络设计工具的分析与设计 摘 要 1 摘 要 本文首 先分析了 目前 无线网络设计工具的发展状况，然后分析无线网络设计工具的业务需求 ， 在此基础上对系统 的整体架构 和主要子系统进行了详细的 分析和设计 。 其中 采用 现 网络元素和网规数据接口 的 定义 ；采用树形结构实现绘图 时 网元布局 的 管理； 结合业务特点组织 则库，并 采用中间文件实 现 业务 驱动和设计规则之间的数据交互；设计 双层 数据库接口 使得 数据库类型的变化 对业务层透明 。 无线网络设计工具在分析业界已有工具的基础上， 取长补短， 针对用户的求 ,建立了 网合一的设计平台，为网络设计提供了 端到端的服务。 系统 提供固化的专家经验，实 现通讯产品规格对设计过程的自动约束和规范 ； 提供准确的 物料 清单指导 设 备报价； 提供典型 组网图和 设备配置图指导 后期施工 。 无线网络设计工具 解决了当前需要经过系列工具配合才能解决的问题，使得无线 网络设计 过程的 效率 大大提高 。 关键词 网络设计， 话务模型， 线网络设计工具的分析与设计 of in of on a be of ML to to of on of a to to of be of on s a so in to to an of to of to of 无线网络设计工具的分析与设计 第一章 绪 论 3 第一章 绪 论 随着通讯网络 和通讯 技术的 高速 发展 、 通讯行业竞争的日益激烈， 以及通讯设备 成本 差距的日趋缩小，各大设备及解决方案 供应 商争先恐后谋求新的创收出路，本着让“通讯丰富人们的沟通与生活”的愿景， 从服务中谋效益 将 成为一个必然的趋势，而服务的效率又是体现公司竞争力的重要指标。 伴随着 3G 时代的到来，新型 网络设计管 理模式 从 传统的以 解决问题 为驱动的状况， 逐渐地转向了网络的 前期 规划 和 持续 优化 ，以期达到“防胜于疗”的效果。 无线网络设计与 通讯网络自身的特点、通讯产品的差异以及客户群特征等等因素 紧密相关，因此也 导致 了 到 目前 为止没有一套通用的网络设计工具可以 端到端，甚至 跨厂商推广应用。 国内的情况更加不容乐观， 网络设计 基本 还停留在很传统的 手工设计 阶段，面对庞大的客户群， 作为 通讯界的 后起之秀 们 ， 迫切需要有一款量身打造的设计系统来辅助其快速准确地响应客户的需求。因此本文将展开描述 国内某通讯公司 无线网络设计工具的分析和设计。 文的 项目背景 及选题意义 本文涉及的 项目来自国内的一家通讯 公司 ， 该公司从做设备起家，在短短的十几年时间内发展到今天全球 国内 以及 海外占有大量的市场份额 ， 在 2G、 3其 无线侧的网络产品及配套的解决方案在其中扮演着重要的角色，尤其是 2G 市场存量的维护和 3G 新市场的开辟这两块业务。 随着订单数量的增加，设备需求海量增长，如何合理地规划网络布局、准确地预算成本，从而最大程度降低 生产浪费，并合理地给客户提供报价成了该公司在网络竞标和规划阶段 最棘手的问题。 基于 目前 手工 设计 和人为管理 ，常常出现流程 上下游相应速度慢、信息误差多 ， 无论是从时效还是成效方面都 已远远不能满足日益增长的业务需求 。另一方面， 为了提高客户满意度，公司建立全球网络分析设计中心， 为对客户网络提供持续的优化服务，而优化是要基于对现有网络数据的详细分析，但是由于客户网络状况往往会与最初的设计出现很大的差异，之前又没有建立起来对应的分析通道，这样就导致了信息断层，要进行优化分析无异于将设计重来一遍。再一方面， 由于公司网络类型覆盖广泛，不同网络的产品独立研发，互相透明，对应的辅助工具也是各自起家，这从很大程度上浪费了无线网络设计工具的分析与设计 第一章 绪 论 4 研发的资源，也降低了工具的整体作战能力，不成体系。当网络规划部门的同仁在 2G、 3G 间流动支持时，不得不重新接触一个工具，工作经验不能得到较好的传递。 基于以上 原因 ， 一款能够兼 容 2G、 3G 网络类型， 并预留 4G 甚至 5G 的扩展接口 ；能够快速分析客户现网状况， 提供差异化列表 ； 能够 操作便捷 ， 并提高研发资源利用率 的无线网络设计工具 在 该 公司内呼之欲出。 无线网络设计工具就是在这样的背景下应用而生。 它志 在解决以上提到的目前网络设计过程中存在的问题，建立无线网络设计的体系化平台，提高 无线网络设计 需求 的 相应速度， 减少甚至避免网络设计过程中人为造成的信息偏差， 固化网络设计专家的经验，挖掘无线网络的可优化信息， 打造端到端的 无线网络设计 通道 ， 提高公司无线网络设计领域的整体 能力， 从而提 升 公司在无线网络设计领 域的竞争力。 线网络设计工具的发展 现状 关于无线网络设计， 业界公司很早就展 开 了系列辅助软件 的规划 和 开发，诺基亚、爱立信等行业先行者均已推出与各自主打产品 配套的系列支撑工具以提高服务质量，部分供应商已经 能够做到支持网络方案设计和随客户需求及时更新的响应能力， 以下是业界已有的同类工具的相关 信息 。 对语音与数据网络进行规划的一套综合工具，同时也兼顾移动互联网络。无论是用于无线网络还是传输网络 , 包括拥有先进的网络设计和优化能力的软件 辅助来 达成业务、实施与运营方面的目标。诺基亚网络运营解决方案 (诺基亚力于优化网络质量和提高网络运营效率，使先进解决方案融于运营商现有环境。诺基亚 过在以下方面提供量身定做的解决方案，协助运营商应对当前环境的挑战：改善无线业务质量，提高运营效率，保证技术和业务的平滑过渡。通过持续不断地对 决方案的大力投资，诺基亚开发了 M。 M 在一个 体系架构上提供了一套完整而多样的网络和无线业务管理解决方案。基于诸如下一代网管系统 ( 3信管理论坛的 型和开放接口等业界标准， 术与处理相对独立，从而造就了 2G/3得运营商能够从现有投资中充分开发收益潜力。这种技术独立性的优势还使得 线网络设计工具的分析与设计 第一章 绪 论 5 M 成为一个具备对未来技术的支持能力、能够运营整个网络 (包括无线接入、核心和传输网络 )的可扩展的解决方案。 M 是运营商提升无线业务和高效运营的重要手段。 M 通过提供网络和无线业务的相关信息，使运营商得以保证其业务的成功 1。 据网络实现与运行的需要，分析与 点技术、数据通信网、路由波长分配以及生存性等问题，并提供信令、路由、资源管理和自动发现等单元技术。保护机制比较成熟，但是恢复机制存在较大差异，国际标准对于保护恢复方式尚无规范。 络节点设备均支持比较成熟和完善的 络保护功 能，如 2 纤复用段共享保护环、 1+1/1:1护倒换时间均满足小于 50于控制平面的保护功能：支持 1+1保护，倒换时间小于 50保证重要信令网和话音业务。基于控制平面的分布式动态重路由恢复功能：实现抗多重故障能力，恢复时间在几百毫秒到秒级，其中商用程度较高厂家的动态恢复功能的稳定性和完善程度较高。保护与恢复的结合，多数厂家支持传统的 护方式与 态恢复的结合，以及基于控制平面的保护和动态恢复的结合，可实现抵抗多重故障的生存能力，增强了网络的健壮性。 络可提供多种业务等级（ 级可与多种保护恢复方式对应，为客户提供差异化服务 2。 一款由爱立信研发无线电网络规划工具。能够帮助运营商有效地规划、优化和部署高性能的网络，无论选择哪种网络技术，都可最大程度地提高网络效益。分析覆盖范围和信号干扰状况，利用“实际数据”查网络容量规划中的通话和数据业务，跨越网络技术，分析话务和话务分布，利用质量预测指标，计算和分析服务质量。对于无线网络设计来说， 一种多技术工具。它支持 是目前业界唯一一款专为进行网络扩容和网络过渡规划而开发的网络规划工具。爱立信在提供全面的商用 析工具方面走在了业界最前沿，其 在 用。 析算法也已申请了专利。 在运营商小区规划活动的每个阶段提供支持，可帮助运营商根据现 有的信息和数据来创建标称小区计划。 络仿真软件是 一款用于网络仿真的软件，它主要面向网络设计专业人士，能够满足大型复杂网络的仿真需要，为技术人员提供一个网络技术和产品开发平台，以帮助他们设计和分析网络、网络设备以及 通信协议。 有三层建模机制、离散事件驱动、完备的模型库、基于数据包的通信等特点，大大提高了网络仿真的方便性和灵活性 3。 第一章 绪 论 6 网络仿真软件是目前世界上最先进的网络仿真开发和应用平台，近两年被第三方权威机构（如 选为“世界级网络仿真软件”第一名。 络仿真软件是 司的产品 , 司是由 省理工学院 )的几位教师在 1986 年创建的 ,他们把在 研究成果产品化 ,开发出了 司的第一个产品 在随后将其扩充、完善为 品系列。目前，该产品系列主要包括四个产品， 称 一个独立的网络规划设计工具，不具有网络节点和协议建模功能，仅限于基于基本模型库的网络建模和模拟。 的 最紧密的接口，能够自动地读入网络的拓扑结构和流量数据 4。而且，在最新的 件中已经将括进来，称为 合最终用户，它只有仿真、分析功能。 一种功能十分强大的网络 R&D 仿真平台，支持在网络各个层次的设备、链路和协议的 精确建模，并提供丰富的外界开发接口，同时还内含 基础上增加对无线和移动网络仿真的支持，目前包括移动电话、卫星、无线 用“ 术，在模型网络环境中验证硬件的设计。 以运行在 8等操作系统上，最好采用 1024*768 显示模式，由于需要 开设较多的窗口，建议配置 17英寸以上的显示器。 户需要配置一台或多台 一个子网内的仿真工作站才能获取 使用权。 别在图形界面的 过项目 (场景 (实现网络的模拟 5。 线网络设计工具存在 的 问题 通过第二节对业界已有 的几个 工具 的分析 可以发现 ，大多数工具是立足于对某一方面业务或者某些具体的技术问题的处理。 可以说是无线网络设计的一个子集，或者可以看作是 针对某些 专题 问题的研究 。 缺乏 从全流程角度入手 为企业 服务的手段 ， 无线网络设计的场景覆盖不全， 缺少设计经验数据库， 再加上 聚焦于专业用户， 部署和配置比较复杂，普通用户上手比较困难。 因此，虽然在 某些方无线网络设计工具的分析与设计 第一章 绪 论 7 面 有 比较突出的亮点 ， 但是仍存在着很多的不足 ： 业务 特点考虑不全 无线网络的生命周 期通常包括规划、扩建、优化和高效 化四个阶段，这个周期会不断循环。 在 每个阶段其对应的业务特点都会有所差异， 如规划阶段需要考虑 客户没有历史的无线网络， 是否为 完从零开始的新设计 ;在扩建阶段要考虑 客户 的已有网络及设备是由本公司部属的还是其他友商 公司部署， 因为扩建 意味 着设备的 升级 或者更换以及增加 等 ;二优化和高效化的工作与前期的规划效果紧密相关。目前网络设计 领域 的大多工具没有对这些业务特点作全面的分析，所以还不能 称作 完整的网络设计。 设计 的 全流程支持不够 良好的设计是实现一个稳定而高效的通讯网络的前提，为了实现最大的覆盖范围和承受更大用户容量 ,运营商需要统筹考虑 网络布局、 设备配置和服务组合。前期的设计结果是后续网络布局、设备预算、 竞标报价、 工程实施等一系列复杂任务的依据 ， 前一环节的一个小误差往往会造成后期的巨大返工，甚至直接导致项目延期。 所以少了对全流程信息 的管理 和 传递的考虑，网络设计 的效果会大打折扣 。 缺少专家经验知识 库的管理 无线网络 设计 工具之所以能够大幅度提高设计效率，靠的不仅是操作流程 的自动管理，更重要的是在底层做支撑的一套专家经验库。 根据客户网络特征的关键指标如何确定所需要的通讯设备类型和数量，根据设备类型及特性指标如何计算得到设 备归属关系以及最终报价需要的物料清单。界面上一个简单的点击操作，对应着系统后台一些列的复杂计算。 而一款无线网络设计工具最重要的功能之一就是能够把专家经验固化下来，不断积累形成知识库从而实现对网络设计需求的灵活相应。 对 用户 群 的 特点 考 虑不全 传统无线网络设计和业界已有的设计工具有一个共同的特点就是对用户的要求太高，基本上都是需要专家级别的人在充分而透彻地理解网络设计相关原理和技术的基础上才能上手。这种情况就导致了网络设计工程的培养 工作相当艰巨，周期也很长，对于快速成长的新型公司或者人员流动速度较快 的公司 来说，如何快速地培养一批接班人 是个非常 让人 头疼的问题。 无线网络设计工具的分析与设计 第一章 绪 论 8 通讯行业的竞争不会给任何公司以停闲喘息的机会，要想在竞争中立于不败之地，要想最大程度地培养客户的忠诚度，离不开公司内部每一个业务模块的提升和配合，作为一个通讯公司， 积极地 打造一款专业 而 高效的 无线 网络设计 系统来支撑 其 网络设计 的 全 过程是 个毫无争议 的 选择。 文 的主要内容及 篇章结构 无线网络设计工具 是基于以上的 行业背景和国内某通讯 公司的具体业务需求 来设计的 。 笔者通过攻读硕士研究生期间所学习的软件工程管理 、 软件需求工程、 软件架构分析、 面向对象方法学 等 知识， 将其运用于 自己 工作中 的 实际项目 ，选择以 “无线网络设计工具的分析与设计” 为课题，从 该 公司无线网络设计的状况和国际 无线网络设计 工具应用 状况为 背景展开，主要分析和研究 无线网络设计工具 的 业务 规划 和 系统设计 ，具体包括： 介绍 无线网络设计工具的发展 现状 和应用情况 ，分析目前 无线网络设计工具 存在 的 问题 及 功能范畴 。 对系统的 业务流程 和 整体架构进行分析设计 。 对系统的 主要 功能模块 （ 据管理模块、绘图模块） 进行分析设计。 基于 现网络元素的定义和网规数据接口的适配；采用树形结构来 管理绘图界面中网元的布局； 组织 则库 ，并通过中间文件实现业务驱动和设计规则之间的数据交互 ；设计双层数据库接口实现数据库类型对业务层操作的透明。 本文共分六 个章节，从无线网络设计工具需求分析出发，到整体架构 的分析设计， 并 选取三个核心功能模块 进行 深入 的分析 和 设计 ， 同时 提取 了 几个关键的问题进行详细地分析和处理。 第一章简要介绍了 无线 网络设计 工具的发展现状及存在的问题，在此基础上，引出了论文的主要研究内容。 第二章明确 了无线 网络设计工具 的核心技术，包括基于 部 数据接口设计 、 采用 言 实现 设计规则 模块 、通过嵌 入式 件 实现手动绘图 、以及 计 数据的便捷管理 。 第三章在 分析无线 网络设计工具业务 场景的 基础上 ， 对 系统的主要 业务流程进行了 深入 分析， 同时也分析了 系统的主要功能及非功能 性 需求 。 无线网络设计工具的分析与设计 第一章 绪 论 9 第四章 主要介绍 无线 网络设计工具 的系统 设计。首先对 系统 的 整体框架 和功能组织 进行分析和设计 ，然后 选择 数据管理、绘图 管理 三个主要功能模块 进一步地 分析和设计 ， 最后 对 该 工具 系统设计的一些特点 作简要 的 总结 。 第 五 章 提取 无线 网络设计工具 在 设计过程遇到的几个关键问题 进行分析和处理 ， 包括： 基于 系统与外部数据交互 、基于 树形结构的网元布局管理 、 组织和 管理以及 系统 数据库接口 的 规划 。 第 六 章 对 论文的研究内容进行了总结，对比了采用该工具前后的网络设计 的状况， 并 与同类系统比较 提出该系统优点以 及不足之处，并进行了展望 。 无线网络设计工具的分析与设计 第二章 系统核心技术 10 第二章 系统核心 技术 本章主要对系统 用到的 一些 核心技术 进行 简要 介绍。 无线网络设计 工具要做到对 外部接口的可 扩展 性 、 允许对设计规则进行动态更新 、 提供可编辑的设计结果图以及 对设计 数据 进行便捷 管理。为了实现这些功能，系统需要 用 到如下一些关键技术， 包括：基于 制的 灵活数据交互 ；采用 言实现可扩展的规则库 ；采用 入式控件实现手动绘图；采用 据库实现系统的数据 管理。 线 网络设计工具 与外界存在着很多的数据交互，不仅在数据输入、输出部分的接口交互，还包括网络元素的定义和维护等功能，为了解决系统中大量存在的这种数据交互，需要有一套较完备的机制来支持这个过程的实现。 描叙成为“一种用来表达结构化数据的通用语法”。所谓结构化数据是指被标签（ 义了其内容，意义和用法的数据。例如，在 定义中，标签所定义的文本，将会用一种特定的字体和大小所显示出来。一个 内容则可能包含了产品的价格。与 标签所不同的是： 签的含义是自定义的 6。 描述数据，而标签的含义是可以在 3C 推荐的、定义 签的标准）。因此，不同行业的人们根据自己应用数据的习惯定义了不同的标签，形成诸如 于这些标准规范的数据，都能通过 7。 统由 档编辑器、 档、文档类型定义 析器和用程序组成。在 据接口 系统中， 述 档中数据的组织存放格式，包括文档结构和数据结构；使用者遵循相应的 者通过装配引擎从数据源得到数据，生成 档 ； 关于 签的定义，可以通过 式实现，也可 以通过 式实现， 基于 也可作为 引用。 重要的能无线网络设计工具的分析与设计 第二章 系统核心技术 11 力之一就是对数据类型的支持 ， 通过对数据类型的支持 可以 更容易地描述允许的文档内容 、 验证数据的正确性 、 与来自数据库的数据一并工作 、 定义数据约束（ 、 定义数据模型（或称数据格式） 以及在 不同的数据类型间转换数据 8。 另一个关于 重要特性是，它们由 写。由 写 包括： 不必学习新的语言 ； 可使用 可使用 析器来解析 可通过 通过 时还可以做到 数据通信 的 保护 ， 当数据从发送方被发送到接受方时，其要点是双方应有关于内容的相同的 “ 期望值 ” ， 通过 送方可以用一种接受方能够明白的方式来描述数据。一种数据，如“ 03，在某些国家被解释为 11 月 3 日，而在另 一些国家为当作 3 月11 日。但是一个带有数据类型的 素，如： 2004确保对内容一致的理解，这是因为 “ 要求的格式是 “ 。通过可扩展的 义，可以在其他 有 的 创建由标准类型衍生而来的数据类型以及在 相同的文档中引用多重的 表 2应的 表 2式示 例 文件类型 格式 ont 基于上述介绍 ， 无线 网络设计工具 在 数据交换 方面 ，应用基于 标准数据格式， 使得 当 网络设计元素 需要更新或者 外部接口文档的 发生 变化 时，系统能够做到快速响应 。 言 无线 网络设计工具有一个 设计 规则 库 模块 ，该模块封装的都是 与客户网络关键指标和 产品规格相关的一些算法和 约束 ，在商业上具有保密性，在业务上具有可变性，而且与产品的版本紧密配套，随着产品的升级换代，算法规则也要同步更新。为了适应这种 可变性和可扩展性，以及实现效率的问题， 需要选择一种免编译又编辑简便的脚本语言来完成，该语言还要能与 C+语言进行顺畅通讯。在综合考虑了几种动态脚本语言之后，将目光聚焦于解释性语言。 一种简单易学，功能强大的编程语言，它有高效率的高层数据结构，简单而有效地实现面向对象编程。 洁的语法和对动态输入的支持，再加上解释性语言的本质，使得它在大多数平台上的许多领域都是一个理想的脚本语言，特别适用于快速的应用程序开发