機固混合網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

廖永行，楊 燦，童惠祺，何宇帆

（中國電子科技集團公司第七研究所，廣州 510000）

1 引言

即將進入二十世紀(jì)第二個十年，通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，正逐步向無線網(wǎng)絡(luò)與固定網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)的方式發(fā)展，原有的固定網(wǎng)絡(luò)逐漸發(fā)展成為一套固定網(wǎng)絡(luò)與機動網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)[1]。在這樣的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展速度下，針對機固混合網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)運維工作提出了更高的要求，既要具備固定網(wǎng)絡(luò)的快速管理，也需要兼顧機動網(wǎng)絡(luò)帶寬有限、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的現(xiàn)狀。因此，面向機固混合網(wǎng)的管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠監(jiān)控機固混合網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)并快速反映出機動網(wǎng)絡(luò)拓撲的實時動態(tài)變化[2]。

本文所研究的內(nèi)容是針對作者正在參與構(gòu)建的機固混合網(wǎng)而編寫的，項目組分析了機固混合通信網(wǎng)的通信特點和用戶的業(yè)務(wù)需求，逐步分析并開發(fā)出一套能夠在帶寬有線、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的環(huán)境下，綜合管理機固混合網(wǎng)中各廠家各設(shè)備，并最終能夠提高運行維護效率的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)需求分析

項目組在本文中所面向的機固混合網(wǎng)是系統(tǒng)中的特點，需要分析出系統(tǒng)中的需求，必須優(yōu)先研究機動網(wǎng)絡(luò)與固定網(wǎng)絡(luò)結(jié)合后的網(wǎng)絡(luò)特點。機固混合網(wǎng)中的固定網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)，主要由交換機、固定基站、路由器、服務(wù)器、計算機等設(shè)備組成，采用傳統(tǒng)的管理方式可以滿足使用需求。而機固混合網(wǎng)中的機動網(wǎng)絡(luò)則比較特殊，其特點主要是網(wǎng)絡(luò)變化速度快、網(wǎng)絡(luò)帶寬有限以及網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性低，主要由移動車載站、CDMA 接入設(shè)備、CPE終端等設(shè)備組成，需要經(jīng)常進行網(wǎng)絡(luò)拓撲調(diào)整，并在機動網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的情況下實現(xiàn)準(zhǔn)確實時的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)管理。

網(wǎng)絡(luò)組建過程中，需要為網(wǎng)絡(luò)進行參數(shù)規(guī)劃與分發(fā)工作，對于固定網(wǎng)絡(luò)，主要是進行網(wǎng)絡(luò)IP 地址、路由信息等配置；而對于機動網(wǎng)絡(luò)，則需要考慮帶寬、頻點等信息。實時監(jiān)控過程中，主要是對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、設(shè)備故障進行監(jiān)控，在固定網(wǎng)絡(luò)側(cè)，可以按照傳統(tǒng)的方式進行大量輪詢獲取設(shè)備信息；而在機動網(wǎng)絡(luò)側(cè)，則主要通過設(shè)備推送的方式實現(xiàn)狀態(tài)變化的監(jiān)控，降低輪詢間隔并放寬連通校驗。通過這樣的方式才能減輕輪詢信息對機固混合網(wǎng)造成的負荷，而又能準(zhǔn)確實時地獲取網(wǎng)絡(luò)變化情況。

項目組所研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)需要提供機固混合網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源規(guī)劃與建立功能，并利用所建立的資源組建網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)所組建的網(wǎng)絡(luò)拓撲，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)能夠向設(shè)備發(fā)送初始化配置參數(shù)，開通機固混合網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)開通后，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)將提供網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能，實時檢測網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、設(shè)備故障，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能，保障機固混合網(wǎng)穩(wěn)定可靠運行。

以下結(jié)合項目組在項目中的工作重點分析網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與開通和網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知功能。

2.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與開通

針對機固混合網(wǎng)而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和開通功能，同時由于業(yè)務(wù)場景的變化速度快，需要提供網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模板以及多個規(guī)劃圖，讓用戶可以挑選適合的模板來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓撲，并存儲下歷史的多個網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃圖，便于用戶可以根據(jù)業(yè)務(wù)場景進行快速切換。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃前需要先構(gòu)建設(shè)備資源，其中包含了設(shè)備基本信息、地址信息、信道帶寬、無線頻點、廠家信息、聯(lián)系方式等，用戶根據(jù)業(yè)務(wù)場景使用合適的資源構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓撲。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，可以采用點對點、點對多點、多點對多點的組網(wǎng)模板進行快速拓撲構(gòu)建，選定固定節(jié)點和機動節(jié)點后，自動連接成指定模板的機固混合網(wǎng)，也可以由用戶手動連接，并自定義所需模板。

完成網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃后，用戶根據(jù)業(yè)務(wù)需求選擇需要構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)拓撲，并進行網(wǎng)絡(luò)開通。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)提供了網(wǎng)絡(luò)快速開通功能，通過批量下發(fā)設(shè)備初始化參數(shù)的方式，使各設(shè)備能夠快速配置所需參數(shù)，達到網(wǎng)絡(luò)快速開通的目的。設(shè)備初始化參數(shù)下發(fā)時，通過由遠至近的方式發(fā)送參數(shù)，支持一鍵重啟功能，通過自動重發(fā)和流程確認的機制保證了參數(shù)準(zhǔn)確無誤地下發(fā)。完成參數(shù)下發(fā)和設(shè)備重啟后，便能夠按照用戶的規(guī)劃完成組網(wǎng)，實現(xiàn)了用戶的快速開通網(wǎng)絡(luò)需求。

2.2 網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知

在機固混合網(wǎng)運行過程中，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)能夠為用戶提供網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知功能，主要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和設(shè)備故障的感知，并提示用戶進行處理。在固定網(wǎng)絡(luò)側(cè)，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)將間隔5秒進行設(shè)備狀態(tài)訪問，確保實時獲取設(shè)備狀態(tài)信息，主要監(jiān)控設(shè)備連通性、網(wǎng)絡(luò)帶寬、業(yè)務(wù)情況等信息，準(zhǔn)確反映網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，出現(xiàn)異常時提示用戶進行調(diào)整。在機動網(wǎng)絡(luò)側(cè)，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)將根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況逐步下降設(shè)備輪詢間隔直至停止發(fā)送設(shè)備狀態(tài)輪詢報文，自動減少對無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬占用，保證機動網(wǎng)絡(luò)的有限帶寬盡量用于主要的業(yè)務(wù)傳輸。

除了網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)主動發(fā)送狀態(tài)檢測報文外，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)還能接收所有設(shè)備主動推送的故障信息，當(dāng)設(shè)備定時自檢系統(tǒng)到設(shè)備自身已經(jīng)存在一定故障，可能影響到正常業(yè)務(wù)甚至網(wǎng)絡(luò)連通，此時要求設(shè)備主動上報信息至網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，由網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)呈現(xiàn)給用戶，并根據(jù)預(yù)設(shè)的故障排查步驟提示用戶逐步排查和處理。

在網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知的過程中，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)還提供性能管理功能，通過定時檢測設(shè)備性能參數(shù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)性能參數(shù)超出用戶所設(shè)閾值時，能夠提示用戶設(shè)備性能下降，可以提前采取必要的防護措施。

3 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)主要流程設(shè)計

3.1 網(wǎng)絡(luò)開通流程設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)開通時主要工作是進行設(shè)備初始化參數(shù)的下發(fā)，分成了探尋、準(zhǔn)備確認、數(shù)據(jù)下發(fā)和設(shè)備重啟四個階段，每一階段都必須經(jīng)過設(shè)備確認才會進入下一階段。探尋階段確認設(shè)備是否為本系統(tǒng)所能管理設(shè)備，且根據(jù)設(shè)備反饋信息確認該設(shè)備為本次網(wǎng)絡(luò)開通所需配置設(shè)備。準(zhǔn)備確認階段由設(shè)備確認自身參數(shù)已經(jīng)備份，可以進入下一階段。數(shù)據(jù)下發(fā)階段是初始化參數(shù)下發(fā)的重要階段，通過分包下發(fā)的方式將設(shè)備所需參數(shù)分多次下發(fā)到設(shè)備，并由設(shè)備確認。最后的設(shè)備重啟階段由設(shè)備確認接收，并在設(shè)備自身完成參數(shù)配置后進行重啟。通過以上流程能夠準(zhǔn)確有效地將設(shè)備初始化參數(shù)配置到設(shè)備中，實現(xiàn)快速網(wǎng)絡(luò)開通功能。

3.2 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控流程設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控過程主要通過向設(shè)備發(fā)送ping 報文和設(shè)備狀態(tài)訪問報文來實現(xiàn)，輪詢作業(yè)能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)自動降低頻率和增加響應(yīng)等待時間。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控流程通過定時輪詢作業(yè)定時向設(shè)備發(fā)送ping 報文確定設(shè)備連通性，在設(shè)備連通的情況下在進行設(shè)備狀態(tài)訪問，以減少發(fā)送無效的設(shè)備狀態(tài)報文。設(shè)備狀態(tài)報文中包含了設(shè)備狀態(tài)、鏈路狀態(tài)、性能情況和故障情況，保證了能夠獲取的設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確信息，防止機動網(wǎng)絡(luò)在運行過程中丟失了設(shè)備狀態(tài)信息。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合了項目組在機固混合網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)所做工作進行編寫，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)需要結(jié)合時代進步而不斷發(fā)展，通過制定標(biāo)準(zhǔn)的通信方式和通信流程，保證了同時管理機動網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)，并能夠根據(jù)業(yè)務(wù)需求調(diào)整參數(shù)信息。項目組根據(jù)項目參與過程中的需求分析和設(shè)計實現(xiàn)工作，歸納總結(jié)后編寫了本文。

隨著技術(shù)的不斷進步以及人們對網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)要求將不斷提高，只有不斷總結(jié)項目中的經(jīng)驗教訓(xùn)，更好地了解不斷發(fā)展的通信網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)管理效率，保障網(wǎng)絡(luò)高效穩(wěn)定運行。