鐵路傳輸網(wǎng)資源管理系統(tǒng)分析

胡 新

胡 新:北京鐵路局北京鐵路通信技術(shù)中心 工程師，100038北京

鐵路通信傳輸網(wǎng)絡(luò)作為通信業(yè)務(wù)和信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)，需要科學(xué)有效地調(diào)度傳輸網(wǎng)資源，提升網(wǎng)絡(luò)承載的可靠性和響應(yīng)及時(shí)性。而鐵路的快速發(fā)展也對(duì)鐵路通信業(yè)務(wù)需求及信息化管理提出了更高的要求，迫切需要開發(fā)鐵路傳輸網(wǎng)資源管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路傳輸網(wǎng)資源統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)資源信息共享，規(guī)范資源流程，從而提高資源配置可靠性和效率。

1 需求分析

鐵路傳輸網(wǎng)資源管理系統(tǒng) (簡稱資源管理系統(tǒng))，應(yīng)圍繞資源數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度的核心目標(biāo)，通過圖形化的呈現(xiàn)和流程化的調(diào)度，提高資源配置效率;通過科學(xué)、豐富的統(tǒng)計(jì)分析工具，增強(qiáng)資源配置的可靠性;通過嚴(yán)密的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和權(quán)限管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性和系統(tǒng)安全性。因此，資源管理系統(tǒng)主要功能需求如下。

1．資源維護(hù)管理功能。實(shí)現(xiàn)傳輸網(wǎng)中相關(guān)空間資源、設(shè)備資源、光纜網(wǎng)絡(luò)、管線資源及資源間關(guān)聯(lián)關(guān)系的維護(hù)和管理，保證資源臺(tái)賬的導(dǎo)入和核查，支持對(duì)資源的增刪改查。

2．資源調(diào)度管理功能。實(shí)現(xiàn)光纖、板塊、電路和波道等網(wǎng)絡(luò)核心資源的申請(qǐng)、停閉、調(diào)整等流程化調(diào)度管理，將自動(dòng)化的通道分析與手動(dòng)資源路徑相結(jié)合，以提高調(diào)度效率，并應(yīng)實(shí)現(xiàn)資源調(diào)度的可見、可控、可分析和可追溯。

3．拓?fù)涑尸F(xiàn)管理功能。將網(wǎng)絡(luò)中的資源按照組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層、分類顯示，顯示形式應(yīng)包括系統(tǒng)組織圖、設(shè)備面板圖、通道組織圖和電路路由圖等。如果將專業(yè)網(wǎng)絡(luò)及廠商網(wǎng)管納入管理，還需要支持業(yè)務(wù)系統(tǒng)視圖和廠商網(wǎng)管結(jié)構(gòu)圖。

4．?dāng)?shù)據(jù)共享功能?？上蚱渌到y(tǒng)提供資源數(shù)據(jù)，通過共享數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)資源分層管理，定期生成需要上報(bào)的報(bào)表和資源數(shù)據(jù)，可對(duì)報(bào)表和數(shù)據(jù)版本進(jìn)行管理，支持上層系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢。

5．資源統(tǒng)計(jì)管理功能。支持報(bào)表任務(wù)制定、報(bào)表形式和內(nèi)容的制定，可定期生成和輸出打印報(bào)表。

6．系統(tǒng)安全管理功能。可對(duì)用戶、用戶組信息進(jìn)行管理，并按照用戶類別賦予系統(tǒng)使用權(quán)限。同時(shí)具備自管理能力，可對(duì)自身模塊和進(jìn)程進(jìn)行激活和去激活。

7．系統(tǒng)接口功能。具備面向上、下級(jí)資源管理系統(tǒng)的南北向接口功能，包括數(shù)據(jù)同步接口、界面調(diào)用接口、調(diào)度流程接口等。而且具備面向傳輸設(shè)備網(wǎng)管系統(tǒng)的接口功能，包括資源相關(guān)告警、性能和網(wǎng)絡(luò)分析接口等。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

資源管理系統(tǒng)應(yīng)具有易用、安全、良好擴(kuò)展的特點(diǎn)。充分考慮我國鐵路的管理體制，鐵道部與各鐵路局需要共享相關(guān)數(shù)據(jù)和功能界面。為了保證系統(tǒng)間數(shù)據(jù)和功能共享的便利，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)推薦采用B/S架構(gòu) (即Web頁面方式)，而功能設(shè)計(jì)采用分層、模塊化結(jié)構(gòu)并具備良好的擴(kuò)展能力。資源管理系統(tǒng)功能體系結(jié)構(gòu)見圖1，體系分層及模塊結(jié)構(gòu)如下。

1．基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理層。包括資源維護(hù)管理模塊和資源調(diào)度管理模塊，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)資源數(shù)據(jù)的采集、適配、解析、存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)資源調(diào)度流程的定義、控制、管理等。

2．應(yīng)用管理層。包括配置管理模塊、拓?fù)涔芾砟K、性能管理模塊、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分析模塊、告警管理模塊和報(bào)表管理模塊等。以上模塊是在數(shù)據(jù)維護(hù)與調(diào)度管理完整性、一致性和閉環(huán)性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)資源統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能。采用圖形化、表格化等多種方式呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析、管理等拓展應(yīng)用。

3．拓展應(yīng)用層。預(yù)留對(duì)鐵路其他各類通信業(yè)務(wù)的設(shè)備及業(yè)務(wù)管理能力。

4．系統(tǒng)安全管理模塊。獨(dú)立于各層，提供系統(tǒng)自身的用戶管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)軟件/硬件管理等。

圖1 鐵路傳輸網(wǎng)資源管理系統(tǒng)功能體系結(jié)構(gòu)圖

3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建模

數(shù)據(jù)是系統(tǒng)管理的核心內(nèi)容，對(duì)數(shù)據(jù)格式、完整性和關(guān)系有嚴(yán)格的要求。傳輸網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)資源之間有明確的包含、關(guān)聯(lián)和繼承關(guān)系，資源分類及內(nèi)容歸納如表1所示。

表1 資源分類及內(nèi)容

在對(duì)資源管理對(duì)象梳理歸納基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步簡潔準(zhǔn)確地對(duì)傳輸網(wǎng)資源模型關(guān)系進(jìn)行描述，采用UML(Unified Modeling Language統(tǒng)一建模語言)圖示描述實(shí)體(類)之間的繼承、包含和關(guān)聯(lián)關(guān)系。使用的圖示和含義如表2所示。

邏輯資源模型如圖2所示，物理資源模型如圖3所示。

4 工程設(shè)計(jì)

4.1 組網(wǎng)架構(gòu)

資源管理系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合鐵路傳輸網(wǎng)的鐵道部、鐵路局二級(jí)維護(hù)管理體系，按照部、局二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組網(wǎng)。鐵道部資源管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)全路骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)資源管理，鐵路局資源管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)局骨干及接入傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源管理。二級(jí)系統(tǒng)間通過接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步、界面調(diào)用、調(diào)度流程聯(lián)動(dòng)等工作。

4.2 主要能力指標(biāo)

資源管理系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中的主要能力指標(biāo)，包括系統(tǒng)管理能力、系統(tǒng)響應(yīng)能力、設(shè)備性能要求、系統(tǒng)可靠性和系統(tǒng)存儲(chǔ)能力等。

4.2.1 系統(tǒng)管理能力

管理網(wǎng)元數(shù)量:指系統(tǒng)管理的資源對(duì)象數(shù)量，其中傳輸系統(tǒng)按照每邏輯網(wǎng)元計(jì)算網(wǎng)元數(shù)量1套;光纜線路按照每條光纜折算網(wǎng)元1套;管道、干路按照每路折算網(wǎng)元1套。系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期應(yīng)充分考慮支持平滑擴(kuò)容以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，管理能力應(yīng)按照不少于50%預(yù)留。

管理終端數(shù)量:指系統(tǒng)可支持近端接入和遠(yuǎn)程接入的并發(fā)終端數(shù)量，按照如下公式計(jì)算:圖形終端訪問數(shù)量=系統(tǒng)總用戶數(shù)×10%并發(fā)操作的用戶數(shù)=系統(tǒng)總用戶數(shù)×20%

4.2.2 系統(tǒng)響應(yīng)能力

基本操作響應(yīng)時(shí)間:系統(tǒng)在進(jìn)行基本操作情況下，響應(yīng)時(shí)間小于2s。

大數(shù)據(jù)量查詢響應(yīng)時(shí)間:系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)量查詢情況下，響應(yīng)時(shí)間小于10s。

4.2.3 設(shè)備性能要求

對(duì)于數(shù)據(jù)庫主機(jī)來說，系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)操作消耗主要來自前端終端用戶的數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)更新的操作對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求很高，一般要求在秒級(jí)給出響應(yīng)。因此影響系統(tǒng)處理能力的主要參數(shù)取決于系統(tǒng)的并發(fā)用戶數(shù)量，現(xiàn)引入Tpm(transactions per minute)作為系統(tǒng)處理能力設(shè)計(jì)的參數(shù)。Tpm是國內(nèi)外廣泛用于衡量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)事物處理能力的參數(shù)，C指C基準(zhǔn)程序。用TpmC能夠較好地衡量機(jī)器的綜合處理能力，并從TpmC可以獲得相應(yīng)的CPU及內(nèi)存配置，其計(jì)算公式如下:

TpmC=(U×A×P)/(K×G)

U為并發(fā)操作用戶數(shù);A為用戶每分鐘平均操作數(shù);P為每個(gè)應(yīng)用平均處理事務(wù)數(shù)，按工程經(jīng)驗(yàn)折算每次操作處理事務(wù)數(shù)為20次C基準(zhǔn)程序;K為系統(tǒng)余量，按冗余要求取定50%;G為確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正常響應(yīng)情況下CPU的使用率，按工程經(jīng)驗(yàn)不能高于70%。

4.2.4 系統(tǒng)可靠性

系統(tǒng)遵循的可靠性指標(biāo):達(dá)到99.9% 的可用水平，要求平均障礙間隔時(shí)間 (MTBF)為10kh，平均修理時(shí)間 (MTTR)小于8h。

4.2.5 系統(tǒng)存儲(chǔ)能力

聯(lián)機(jī)存儲(chǔ)能力:系統(tǒng)的磁盤陣列容量能夠保證配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)6個(gè)月;經(jīng)系統(tǒng)處理后的報(bào)表數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中存儲(chǔ)12個(gè)月;經(jīng)用戶設(shè)定為重要的數(shù)據(jù)長期保存。

脫機(jī)存儲(chǔ)能力:經(jīng)系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)可在磁帶機(jī)或磁盤中長期保存 (大于3年)。

5 結(jié)束語

綜上所述，資源管理系統(tǒng)將為鐵路通信傳輸網(wǎng)資源管理水平帶來提升。隨著鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，資源管理系統(tǒng)的功能將更加豐富，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加完善，并在鐵路通信網(wǎng)管理工作中發(fā)揮越來越重要的作用。

［1］ 鐵路通信傳輸網(wǎng)資源管理辦.運(yùn)基通信【2011】397號(hào)文件，科技司文件:TG/DW 242－2011.

［2］ (美)弗里曼(Freeman，E．)等著，Oreily Taiwan 公司譯，UML China改編．Head First設(shè)計(jì)模式(中文版)［M］ ．北京:中國電力出版社，2007，9．

［3］ (美)拉曼(Larman，C．)著，李洋等譯．UML和模式應(yīng)用［M］ ．第3版．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006，5．

［4］ Raghunath Nambiar，Meikel Poess．Performance Evaluation，Measurement and Characterization of Complex Systems［M］ ．2011.

［5］ 程華，于佳亮．關(guān)于中國鐵路骨干光傳送網(wǎng)規(guī)劃方案的研究［J］ ．鐵道通信信號(hào)，2011(9):47．

［6］ 陳宇凌．優(yōu)化傳輸網(wǎng)絡(luò)資源提高電路利用率［J］ ．鐵道通信信號(hào)，2011(12):78．

［7］ 黃燕輝，劉云，張振江．基于GIS的通信線路資源管理系統(tǒng)的研究［J］ ．鐵道通信信號(hào)，2010(2):48．