綜合網絡管理系統(tǒng)體系結構設計

邵華欣, 李振富, 劉彩麗

摘 要：綜合網絡管理系統(tǒng)體系結構是指導系統(tǒng)設計、建設、評估、管理的準則和標準。從有利于通信網集中統(tǒng)一管理，適合通信網絡的特點，立足現狀，著眼發(fā)展和采用適當的技術四個方面分析了系統(tǒng)體系結構的設計需求，然后采用基于CORBA的TMN架構，從功能體系結構、信息體系結構和物理體系結構進行體系結構的設計。

關鍵詞：綜合網絡管理系統(tǒng); 體系結構; TMN; CORBA

中圖分類號：TN915-34

文獻標識碼：A

文章編號：1004-373X(2011)09-0021-04

System Structure Design for Integrated Network Management System

SHAO Hua-xin, LI Zhen-fu, LIU Cai-li

(Xian Communication College, Xian 710106, China)

Abstract： The system structure of integrated network management system is the rule and standard of system design, construction, evaluation and management. The design requirement of system structure is analyzed from four aspects such as available for integrated management of communication network, applicable for characteristics of communication network, suitable for current development and, and adopting proper technique. The system structure is designed based on TMN structure of CORBA through function system structure, information system structure and physics system structure.

Keywords： integrated network management system; system structure; TMN; CORBA

0 引 言

隨著現代通信技術的迅猛發(fā)展，通信網種類越來越多，網絡規(guī)模不斷擴大，按傳輸手段分有有線網、衛(wèi)星網、短波網、超短波網等；按傳輸業(yè)務分有數據網、電話網、視訊網、廣播網等［1］。為適應現代通信技術的發(fā)展，針對各專業(yè)網分別建立了各自的網管系統(tǒng)，這些專業(yè)網管系統(tǒng)基本實現了對各自網絡運行狀況的實時監(jiān)測、指揮調度、資源分析，但無法對跨網系的網絡運行狀態(tài)進行監(jiān)測和控制，同時也造成了各專業(yè)網管系統(tǒng)自成體系，單獨管理，互連互通困難，信息交互不便，操作界面多樣，網管接口不一等問題。這種孤立的管理嚴重制約了通信網整體效能的發(fā)揮。

面對這樣的情況，急需建立一個綜合網絡管理系統(tǒng)，把現有的各專業(yè)網管系統(tǒng)綜合起來進行管理，解決各專業(yè)網管系統(tǒng)之間互相獨立的問題，從而實現資源共享，信息互換。建立綜合網絡管理系統(tǒng)，必須對其體系結構進行科學合理的設計，沒有科學合理的體系結構，必將影響系統(tǒng)作用的發(fā)揮和管理功能的實現。

1 綜合網絡管理系統(tǒng)體系結構的概念

系統(tǒng)體系結構是對系統(tǒng)的一個完整的抽象描述，根據美軍《C4ISR體系結構》2.0給出的定義，體系結構是指組成系統(tǒng)的結構及其相互關系，以及指導其設計和隨時間演化的原理和指南［2-3］。

綜合網絡管理系統(tǒng)體系結構是指導系統(tǒng)設計、建設、評估、管理的準則和標準，為綜合網絡管理系統(tǒng)建設提供一個統(tǒng)一的框架，是保證將不同的專業(yè)網管系統(tǒng)納入到統(tǒng)一的管理平臺之下，實現互連、互通、互操作的關鍵。其根本目的是構建起作戰(zhàn)使用人員、設計人員和生產廠商之間溝通的橋梁，保證所開發(fā)的系統(tǒng)具有可集成、可互操作、可驗證、可比較的特性［4］。

2 體系結構需求分析

綜合網絡管理系統(tǒng)體系結構的設計，與被管網絡的組織結構、管理需求和管理目標密切相關，在進行體系結構設計時要根據通信網絡管理體制的特點，選擇適當的網絡管理技術與設計方法。

(1) 體系結構要有利于通信網集中統(tǒng)一管理

系統(tǒng)體系結構設計要本著各專業(yè)網管系統(tǒng)間互連互通、資源共享的原則，實現對各個專業(yè)網管的集中統(tǒng)一控制。

(2) 體系結構要適合通信網絡的特點

通信網分布的地域廣(分布性)、網絡多樣化(異構性)、網絡的規(guī)模不斷擴大(伸縮性)。根據其特點，系統(tǒng)體系結構設計應該滿足系統(tǒng)的分布式應用，并且要有利于系統(tǒng)功能的靈活擴展和不同設備的有效接入。

(3) 要立足現狀，著眼發(fā)展

系統(tǒng)建設最理想的情況是各種管理系統(tǒng)均采用相同的體系結構，相同的技術體制，但現有網管設備體制多樣，所以在進行體系結構設計的時候一定要立足現狀，不能對以往的系統(tǒng)體系結構全盤否定，要設計一種兼容性好，可持續(xù)發(fā)展的體系結構。

(4) 要采用適當的技術

由電信網絡管理的先進經驗可以看出，TMN所定義的功能體系結構和物理體系結構是最系統(tǒng)和最完備的體系結構，但它的信息體系結構難以實現在異構網絡管理框架中對信息模型的透明共享。而CORBA技術對管理信息模型定義具有很強的靈活性，可以采用CORBA技術來實現TMN的信息體系結構。另外，基于CORBA的分布式網絡管理體系的特點就是分布性、異構性和伸縮性，適合通信網的特點，有利于實現綜合網絡管理。

綜合以上分析，綜合網絡管理系統(tǒng)體系結構應該采用基于CORBA技術的TMN體系架構。

3 系統(tǒng)體系結構設計

功能體系結構、信息體系結構和物理體系結構這3個不同而又相互關聯的結構組成了TMN的完整體系。一般來說，在設計一個網絡管理系統(tǒng)時，可以先確定其功能體系結構和信息體系結構，然后再確定物理體系結構［5］。

3.1 功能體系結構

綜合網絡管理系統(tǒng)的功能體系結構可以劃分為以下四層，由下至上依次為網元／網絡層、管理接口適配層、管理應用層和表示層。如圖1所示。

綜合網絡管理系統(tǒng)管理功能數量多、種類廣，為了簡化其功能的實現，將管理功能劃分為功能塊，每一功能塊中包含若干管理功能單元，各管理功能分布在不同的功能塊中，各功能塊間利用數據通信功能來傳遞消息，通過這種劃分，功能塊間可以獨立實現，降低了系統(tǒng)的復雜性，同時也提高了軟件的重用度。

3.1.1 網絡層

最下層是各被管理的專業(yè)網管系統(tǒng)，這些專業(yè)網管系統(tǒng)構成了綜合網絡管理系統(tǒng)的管理對象。

圖1 綜合網絡管理系統(tǒng)功能體系結構

3.1.2 管理接口適配層

位于網絡層之上的管理接口適配層是綜合網絡管理系統(tǒng)的核心，它提供網關和管理接口適配功能。

管理接口適配層向下通過CORBA網關，實現從CORBA到各網絡管理協議標準的轉換，使CORBA管理對象可以與其他網管協議(CMIP,SNMP或私有協議)進行互操作，其作用是把與協議無關的信息結構和交互功能域轉換到CORBA接口或進行相反的轉換。通過CORBA網關，外部的基于標準的管理協議和私有管理協議的現有或在建的各專業(yè)網管系統(tǒng)可以很容易地納入綜合網絡管理系統(tǒng)的管理范圍之內。

位于CORBA網關之上的網關適配器程序是一系列CORBA對象，它們?yōu)楦鞴芾砥鹘涌谔峁﹨f議無關的網關功能，對上層的各管理器提供統(tǒng)一的調度接口。另外, 網關調度器程序利用已配置的管理信息來協調協議轉換。

管理接口適配層中的各管理器接口提供對系統(tǒng)的會話連接、子網連接、拓撲連接、節(jié)點、設備及性能等的管理操作。該管理接口是開放的，與協議無關的，并且具有統(tǒng)一標準的，可用于管理各種不同技術體制的網絡系統(tǒng)。

用戶可以根據具體的需求，增加新的管理器接口或修改管理器接口，使之適應特殊的管理需要。

3.1.3 管理應用層

在管理應用層，利用管理接口適配層的標準接口提供的接口服務，可以很容易地生成管理應用功能模塊，實現TMN的五大基本管理功能模塊，并可根據具體的擴展接口實現附加的管理功能模塊。

在這些功能模塊的基礎之上進一步生成綜合網絡管理系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)，包括：綜合網管應用子系統(tǒng)、輔助決策子系統(tǒng)、資源管理子系統(tǒng)、測試評估子系統(tǒng)等。以這些子系統(tǒng)作為支撐，搭建起整個綜合網絡管理系統(tǒng)。

3.1.4 表示層

最上層的GUI提供用戶直觀、友好的人機交互界面，該界面可以支持圖形、文字、表格等多種形式，提供基于WEB方式的和普通C/S應用方式的應用。

3.2 信息體系結構

綜合網絡管理系統(tǒng)的信息體系結構應建立在支持信息標準化建模的標準化的開放管理的基礎上。用于定義信息的具體技術，例如面向對象技術，不應制約綜合網絡管理系統(tǒng)和被管系統(tǒng)的內部實現方法。綜合網絡管理系統(tǒng)的信息體系結構可以用信息交互模型和管理信息模型來描述。

信息交互模型規(guī)定了管理信息交互的原則和方式。在管理信息的交互中，使用的是管理者／代理模式，即在管理信息交互過程中，交互雙方將分別承擔兩種角色。

(1) 被管理的角色：該角色與被管理的網絡資源有緊密的聯系，但不是被管理資源本身。這種角色將響應管理者角色發(fā)來的管理操作命令，并且將反映被管理資源特性的信息發(fā)送給管理者角色。承擔這樣角色的實體稱為代理。

(2) 管理者的角色：在管理交互中，該角色發(fā)出管理操作指令，并且從被管理的角色處接收信息。承擔這樣角色的實體稱為管理者。圖2顯示了代理與管理者的交互模式。

圖2 綜合網絡管理系統(tǒng)信息交互模型

管理信息模型是對網絡資源及其所支持的管理活動的抽象表示。在信息模型中，網絡資源被抽象為被管對象。在被管對象的定義中，要描述的內容包括對被管對象的描述和行為特性、被管對象所擁有的屬性、能夠發(fā)出的通知、能夠完成的動作，以及被管對象與其他被管對象之間的關系等。模型中的活動實現綜合網絡管理的各種管理操作，如信息的存儲、提取與處理等［6］。

利用CORBA技術實現TMN的信息體系結構，是利用CORBA技術來實現管理應用程序和如何訪問被管資源，而不是如何利用CORBA描述被管資源，這樣是為了發(fā)揮現有網絡管理模型在管理信息定義以及管理信息通信協議方面的優(yōu)勢［7］。

在信息體系結構中，引入了SNMP/CORBA,CMIP/CORBA等網關模塊。以SNMP/CORBA為例，CORBA管理者對被管對象的描述以IDL的形式給出，按SNMP語法返回給客戶的操作結果被轉換為CORBA IDL的形式。被管理方與外界進行交互式使用的是SNMP，SNMP/CORBA網關負責對這些交互進行翻譯。CORBA管理者接收并處理SNMP的管理信息、Trap通報，通過IDL實現對MIB的訪問。這種方式最大的優(yōu)勢就在于用戶可以不十分熟悉SNMP協議［8］ 。CMIP/CORBA網關模塊具有類似的結構和功能。

3.3 物理體系結構

綜合網絡管理系統(tǒng)物理體系結構就是為實現綜合網絡管理所需要的各種物理配置的結構。綜合網絡管理系統(tǒng)的物理結構提供傳送和處理與通信網管理有關的信息的方法，由下列物理成分組成：操作系統(tǒng)(OS)、中介器(MD)、數據通信網(DCN)、工作站(WS)、網絡單元(NE)、Q適配器(QA)［9］。綜合網絡管理系統(tǒng)的物理體系結構示意圖如圖3所示。

圖3 綜合網絡管理系統(tǒng)物理體系結構

圖3顯示綜合網絡管理系統(tǒng)由多個物理實體組成。這種物理體系結構，使得綜合網絡管理系統(tǒng)有能力在多廠商的環(huán)境下對任何通信網絡的運行、組織、維護等進行管理。

應用服務器實體完成大部分OSF功能，如配置管理、故障管理、性能管理、安全功能等；數據庫服務器完成OSF中的數據庫功能，這兩個實體共同完成了OSF功能，在物理體系結構中屬運營系統(tǒng)。

綜合網管終端完成管理功能的接入和顯示，實現了WSF功能，為物理體系結構中的工作站實體(WS)。光纜網管、電話網管等在綜合網管系統(tǒng)中屬于被管理的設備，即物理體系結構中的網元(NE)。一般來說，網元與數據采集適配器相連，由數據采集適配器實體完成數據的采集、轉換、適配等功能，屬物理體系結構中的轉換實體［10］。

DCN主要用于各物理實體間的通信，從物理結構上看，DCN實際上是將各通信網中所有被管通信設備的管理接口連接在一起，由網管系統(tǒng)進行網管信息的讀取和分析。DCN是網管信息的傳送平臺，DCN性能的好壞，直接決定了網管系統(tǒng)效益的發(fā)揮。

4 結 語

將CORBA技術與TMN結合起來進行網絡管理是實現多網系綜合網絡管理的一個很好的思路，本文將CORBA技術運用到綜合網絡管理系統(tǒng)體系結構的設計當中，利用CORBA技術實現TMN的體系結構，給出了一個比較合理的綜合網絡管理系統(tǒng)體系結構設計方案。隨著網絡技術的不斷發(fā)展，對綜合網絡管理系統(tǒng)體系結構的設計將不斷得到改進和完善。

參考文獻

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文