范 斐，趙 輝，鮑忠貴，任繼平

（北京跟蹤與通信技術(shù)研究所，北京 100094）

0 引言

隨著當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的膨脹和復(fù)雜度的增加，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的重要性愈加突出，各種各樣的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，如同步數(shù)字系列(SDH，Synchronous Digital Hierarchy)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IP，Internet Protocol)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等[1-2]。由于網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)存在互連互通或相互依賴的關(guān)系，且通常來自多個(gè)廠家，分別管理各自的設(shè)備，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)管理功能與內(nèi)容上重疊的現(xiàn)象，致使網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜性大為增加[3]。對(duì)于大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)而言，傳統(tǒng)而單一的網(wǎng)絡(luò)管理已難以滿足多變的需求。針對(duì)這種問題，綜合化網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)運(yùn)而生。綜合化網(wǎng)絡(luò)管理要求網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)提供多種級(jí)制的管理支持，通過一個(gè)管理中心實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)子網(wǎng)的管控，對(duì)所管業(yè)務(wù)的了解以及對(duì)故障的定位和排除，即實(shí)現(xiàn)對(duì)互聯(lián)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理。

以一個(gè)大型試驗(yàn)信息網(wǎng)為背景，針對(duì)其復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能組成，研究并提出了一種綜合化網(wǎng)絡(luò)管理模型—運(yùn)行管理系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。該運(yùn)行管理系統(tǒng)構(gòu)建在通用的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議上，兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，有較好的擴(kuò)展性。

1 系統(tǒng)原理

運(yùn)行管理系統(tǒng)采用扁平化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示。扁平化是指在運(yùn)行管理系統(tǒng)中所有管理者與被管對(duì)象均直接接入試驗(yàn)信息網(wǎng)，運(yùn)管中心可直接面向被管對(duì)象對(duì)其進(jìn)行管理，中間無任何中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)。上級(jí)管理者通過下級(jí)管理者獲取被管對(duì)象信息，同級(jí)管理者之間可以互相交換信息，管理者也可以直接從被管對(duì)象端獲取信息。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)組成

依據(jù)試驗(yàn)信息網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)，運(yùn)行管理系統(tǒng)設(shè)置兩級(jí)運(yùn)管節(jié)點(diǎn)實(shí)施全網(wǎng)運(yùn)行管理。系統(tǒng)組成示意圖如圖2所示。

一級(jí)運(yùn)管節(jié)點(diǎn)是系統(tǒng)的核心管理機(jī)構(gòu)，主要負(fù)責(zé)全局性管理事務(wù)，包括資源協(xié)調(diào)與計(jì)劃調(diào)度、全系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視、受理外部接入事務(wù)等。一級(jí)運(yùn)管節(jié)點(diǎn)的運(yùn)管狀態(tài)信息由二級(jí)運(yùn)管節(jié)點(diǎn)提供，通常情況下不對(duì)設(shè)備進(jìn)行操控管理（該功能授權(quán)二級(jí)運(yùn)管節(jié)點(diǎn)執(zhí)行），特殊情況下一級(jí)具備直接管理設(shè)備的能力。

二級(jí)運(yùn)管節(jié)點(diǎn)依托各區(qū)域相對(duì)獨(dú)立的單位設(shè)立，負(fù)責(zé)該區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)管理事務(wù)，主要包括平時(shí)的日常維護(hù)和內(nèi)部資源管理、狀態(tài)監(jiān)視、權(quán)限設(shè)置、入網(wǎng)驗(yàn)證等，接受一級(jí)運(yùn)管節(jié)點(diǎn)的調(diào)度，承擔(dān)為一級(jí)運(yùn)管節(jié)點(diǎn)匯集被管對(duì)象運(yùn)管信息的任務(wù)。

圖2 運(yùn)行管理系統(tǒng)組成示意

2.2 體系結(jié)構(gòu)

運(yùn)行管理系統(tǒng)基于管理——代理模型，采用功能分布結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 運(yùn)行管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

管理層實(shí)現(xiàn)專業(yè)運(yùn)管和綜合運(yùn)管功能。被管對(duì)象包含物理對(duì)象和邏輯對(duì)象，物理對(duì)象是指獨(dú)立存在的被管對(duì)象，如路由器和計(jì)算機(jī)等物理設(shè)備，邏輯對(duì)象是指組合被管對(duì)象，如數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、控制中心和通信鏈路等。管理層與被管對(duì)象間通過管理接口進(jìn)行信息交互。管理接口主要包括簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP，Simple Network Management Protocol)代理、SNMP委托代理、文件傳輸接口和專用設(shè)備管理接口。管理協(xié)議主要包括SNMP協(xié)議、文件傳輸協(xié)議和專用設(shè)備管理協(xié)議等。

2.3 功能組成

運(yùn)行管理系統(tǒng)提供狀態(tài)監(jiān)視、用戶管理和資源管理三大運(yùn)行管理功能，系統(tǒng)功能組成如圖4所示。

圖4 運(yùn)行管理系統(tǒng)功能組成示意

(1) 狀態(tài)監(jiān)視

狀態(tài)采集記錄：按劃定的管理范圍，及時(shí)采集、獲取并記錄所管設(shè)備（或系統(tǒng)）故障、性能和流量等狀態(tài)信息；

狀態(tài)分析顯示：提供系統(tǒng)全局或區(qū)域性信息系統(tǒng)拓?fù)鋱D，按不同粒度（綜合態(tài)勢、局部態(tài)勢、系統(tǒng)狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)等）對(duì)狀態(tài)進(jìn)行分析和顯示；

狀態(tài)處理應(yīng)用：對(duì)故障、違規(guī)流量等進(jìn)行報(bào)警，為資源計(jì)劃調(diào)度，故障定位、隔離和診斷，合規(guī)性判斷檢查，以及系統(tǒng)調(diào)優(yōu)改進(jìn)等提供詳實(shí)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

(2) 用戶管理

實(shí)現(xiàn)對(duì)入網(wǎng)用戶（含人和設(shè)備）的注冊、入網(wǎng)許可控制和權(quán)限管理，確保只有合法用戶才能接入系統(tǒng)并在授權(quán)范圍內(nèi)進(jìn)行各項(xiàng)操作，具體功能包括：設(shè)備入網(wǎng)管理、用戶入網(wǎng)管理和用戶權(quán)限管理。

(4) 資源管理

實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)資源的統(tǒng)籌調(diào)度，進(jìn)行子網(wǎng)劃分，制定系統(tǒng)工作計(jì)劃和設(shè)備調(diào)配計(jì)劃，配置數(shù)據(jù)分發(fā)策略、IP地址等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)IP地址、端口、信息節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)等公共資源的管理，避免配置沖突[4]。具體功能包括：標(biāo)識(shí)管理、子網(wǎng)劃分、資源計(jì)劃調(diào)度和參數(shù)配置。

2.4 運(yùn)行模式

運(yùn)行管理系統(tǒng)支持試驗(yàn)信息網(wǎng)現(xiàn)行組織指揮模式，基本運(yùn)行模式如圖5所示。

①日常運(yùn)行模式：日常情況下，一級(jí)運(yùn)管中心負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的所有管理事務(wù)，但不對(duì)設(shè)備進(jìn)行操控管理，該功能授權(quán)下級(jí)運(yùn)管節(jié)點(diǎn)執(zhí)行。根據(jù)設(shè)備隸屬關(guān)系，由二級(jí)運(yùn)管中心負(fù)責(zé)所屬設(shè)備的日常維護(hù)管理；

②任務(wù)運(yùn)行模式：任務(wù)階段由一級(jí)運(yùn)管中心依托二級(jí)運(yùn)管中心設(shè)置針對(duì)試驗(yàn)任務(wù)的任務(wù)運(yùn)管中心和任務(wù)子網(wǎng)。任務(wù)子網(wǎng)所涉及的二級(jí)運(yùn)管中心接受任務(wù)運(yùn)管中心的指揮，將信息匯集到任務(wù)運(yùn)管中心，任務(wù)運(yùn)管中心將匯集的信息統(tǒng)一上報(bào)一級(jí)運(yùn)管中心。試驗(yàn)任務(wù)完成后由一級(jí)運(yùn)管中心或一級(jí)運(yùn)管中心委托某二級(jí)運(yùn)管中心取消任務(wù)運(yùn)管中心，設(shè)備管理權(quán)限恢復(fù)日常維護(hù)管理狀態(tài)；

③同時(shí)執(zhí)行多任務(wù)時(shí)，在二級(jí)運(yùn)管節(jié)點(diǎn)內(nèi)，將多個(gè)任務(wù)各自相關(guān)設(shè)備運(yùn)管信息分別集中匯集，形成與多個(gè)任務(wù)對(duì)應(yīng)的任務(wù)信息集中處理與顯示群；

④多單位執(zhí)行同一任務(wù)時(shí)，在任務(wù)運(yùn)管節(jié)點(diǎn)匯集該任務(wù)相關(guān)設(shè)備運(yùn)管信息。

圖5 運(yùn)行管理系統(tǒng)基本運(yùn)行模式示意

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)運(yùn)行管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及相關(guān)指標(biāo)要求，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下模擬構(gòu)造了運(yùn)行管理系統(tǒng)原型。實(shí)驗(yàn)環(huán)境連接圖如圖6所示。

圖6 實(shí)驗(yàn)環(huán)境連接

4 系統(tǒng)性能分析

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)模擬，進(jìn)行框架實(shí)現(xiàn)、功能驗(yàn)證、運(yùn)行模式驗(yàn)證與性能驗(yàn)證，并從實(shí)時(shí)性、可用性和網(wǎng)絡(luò)帶寬幾方面對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行分析。

實(shí)時(shí)性：單個(gè)被管設(shè)備查詢時(shí)間平均小于5秒，自設(shè)備狀態(tài)發(fā)生變化到監(jiān)視顯示輸出的時(shí)間不大于 1 s（含傳輸時(shí)延）。全網(wǎng)輪詢時(shí)間與輪詢對(duì)象數(shù)量相關(guān)，平均小于300秒。

可用性：運(yùn)行管理系統(tǒng)的可用性指標(biāo)不低于被管目標(biāo)系統(tǒng)的平均可用性水平。系統(tǒng)可用性指標(biāo)大于0.999 5，其中平均無故障工作時(shí)間(MTBF，Mean Time Between Failures)＞1 000小時(shí)，平均修復(fù)時(shí)間MTTR≤0.5小時(shí)。

網(wǎng)絡(luò)帶寬：帶寬占用率保持在網(wǎng)絡(luò)通信帶寬的 20%以下，信息帶寬占用在局域網(wǎng)、城域網(wǎng)中小于1 Mb/s，在廣域網(wǎng)中小于32 kb/s。設(shè)備遠(yuǎn)程參數(shù)配置實(shí)時(shí)性要求相對(duì)較高，應(yīng)優(yōu)先滿足其信息傳輸實(shí)時(shí)性所要求的網(wǎng)絡(luò)帶寬。計(jì)劃調(diào)度、資源調(diào)配一般在任務(wù)前進(jìn)行，是面向非實(shí)時(shí)的應(yīng)用，帶寬占用率保持在網(wǎng)絡(luò)通信帶寬的10%以下。

5 結(jié)語

這里分析了綜合化網(wǎng)絡(luò)管理的特殊要求，提出了一種適用于大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的綜合網(wǎng)絡(luò)管理模型——運(yùn)行管理系統(tǒng)，并對(duì)其系統(tǒng)原理做了簡要闡述。從系統(tǒng)組成、體系結(jié)構(gòu)、功能組成和運(yùn)行模式等幾個(gè)方面討論了運(yùn)行管理系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境做了具體設(shè)計(jì)，并驗(yàn)證了系統(tǒng)性能，為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的綜合化網(wǎng)絡(luò)管理提供了一種新思路。

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