一種基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計(jì)方法

［曹德強(qiáng)］

1 概述

大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)作為目前最大的數(shù)據(jù)產(chǎn)生源之一，其每天會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含著網(wǎng)絡(luò)的健康情況，用戶的使用感知等各種各類的信息，如果不加整理直接進(jìn)行存儲(chǔ)，則會(huì)對(duì)后續(xù)的數(shù)據(jù)分析帶來極大的不便。因此需要針對(duì)不同的數(shù)據(jù)類型，建立符合其自身數(shù)據(jù)特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景的數(shù)據(jù)庫模型，以提升數(shù)據(jù)的存取效率，使數(shù)據(jù)更易分析使用，為后續(xù)的數(shù)據(jù)挖掘打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。本文主要針對(duì)參數(shù)類的數(shù)據(jù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出了一種符合范式、易維護(hù)、易擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型，供各位讀者在實(shí)際的應(yīng)用中進(jìn)行參考。

現(xiàn)階段，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)歷了由2G 到5G 的技術(shù)演進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)也從模擬時(shí)代進(jìn)入了數(shù)字時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)中硬件結(jié)構(gòu)的組成也不斷發(fā)生著變化。但移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)整體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)依然使用著樹狀組網(wǎng)的拓?fù)浞绞剑虼巳绻跀?shù)據(jù)存儲(chǔ)方面也采用與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同的架構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可以極大的提升整體數(shù)據(jù)的可讀性，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。

同時(shí)，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面采用樹狀的存儲(chǔ)方式，可以極大的減少數(shù)據(jù)庫表的數(shù)量。但也存在一定的問題，比如在樹狀分支較深的情況下，數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)就顯的比較繁瑣，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)查詢效率較低。因此，需要一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法，能夠優(yōu)化整個(gè)樹形結(jié)構(gòu)表的查詢、更新和刪除方式，提升整體的數(shù)據(jù)查詢和更新效率。

2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

結(jié)合移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出一種樹狀的數(shù)據(jù)庫模型，能夠方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，實(shí)時(shí)響應(yīng)用戶的查詢動(dòng)作，且便于數(shù)據(jù)維護(hù)和更新。

3 設(shè)計(jì)原則

（1）數(shù)據(jù)庫三范式原則

第一范式：原子性原則，字段不可分，每個(gè)字段是原子級(jí)別的

第二范式：完全依賴，非主鍵字段完全依賴主鍵

第三范式：消除傳遞依賴，非主鍵字段不能相互依賴

（2）可擴(kuò)展性原則：移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)是不斷擴(kuò)展的，其中的網(wǎng)元也會(huì)不斷增加，因此模型設(shè)計(jì)上要遵循可擴(kuò)展性原則，便于后期的業(yè)務(wù)擴(kuò)展。

（3）易維護(hù)：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)增刪等情況時(shí)，能夠方便快捷的維護(hù)整體數(shù)據(jù)庫的架構(gòu)。

4 概念模型設(shè)計(jì)

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從單個(gè)基站的角度來講是樹狀的，以LTE網(wǎng)絡(luò)為例，其單個(gè)基站的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從硬件上可分為：BBU-板卡-RRU-天線四層結(jié)構(gòu)，從邏輯結(jié)構(gòu)上又可大體分為：基站-小區(qū)-鄰區(qū)三層結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)相對(duì)清晰。

但從現(xiàn)網(wǎng)北向數(shù)據(jù)（按集團(tuán)規(guī)范，廠家需將網(wǎng)絡(luò)參數(shù)上傳至北向服務(wù)器）的組成上來看，其板卡、RRU、天線這些硬件并未在數(shù)據(jù)上顯示明顯的樹狀結(jié)構(gòu)，而是并列呈現(xiàn)的，其整體的數(shù)據(jù)組成結(jié)構(gòu)如圖1 北向參數(shù)架構(gòu)圖所示。

圖1 北向參數(shù)架構(gòu)圖

由圖1 可知，在常規(guī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中，如果需要得到一個(gè)BBU 下，主要的硬件和邏輯網(wǎng)元信息，則需要對(duì)板卡、RRU、天線、基站、小區(qū)等數(shù)據(jù)表分別進(jìn)行關(guān)聯(lián)，才能得出結(jié)果，其查詢效率相對(duì)較低，數(shù)據(jù)庫語句寫法也相對(duì)較為復(fù)雜。

那么有沒有更簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)方式呢？圖1 中，我們把各表單獨(dú)進(jìn)行存儲(chǔ)，表與表之間雖然可以通過外鍵進(jìn)行關(guān)聯(lián)和約束，但在統(tǒng)計(jì)上就顯的較為復(fù)雜。

如果我們把各表內(nèi)通用的字段提取出來，按照樹狀結(jié)構(gòu)放在一張表內(nèi)，再將各表的私有字段存儲(chǔ)在私有表中，那么我們?cè)诮y(tǒng)計(jì)上就會(huì)顯得相對(duì)簡(jiǎn)單一些，只需要在一張表內(nèi)進(jìn)行即可。如果需要各參數(shù)表的具體參數(shù)信息，則可以通過與相對(duì)應(yīng)的參數(shù)表進(jìn)行關(guān)聯(lián)獲取，其數(shù)據(jù)庫模型可以抽象為圖2 樹表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。

圖2 樹表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在該模型中，將各參數(shù)表的通用字段存儲(chǔ)在一張通用表內(nèi)，添加網(wǎng)元類型字段用于區(qū)分參數(shù)類型；添加父節(jié)點(diǎn)ID 字段，用于進(jìn)行表內(nèi)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和統(tǒng)計(jì)。該模型將原本樹狀的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了扁平化，將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主要網(wǎng)元信息存儲(chǔ)在了一張通用表內(nèi)，與原有的模型相比，有如下幾個(gè)特點(diǎn)。

（1）簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

將原本需要在多個(gè)表間進(jìn)行的關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)，簡(jiǎn)化到了一張主表內(nèi)。在主表內(nèi)通過遞歸查詢，即可實(shí)現(xiàn)原本需要多個(gè)表關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)，極大地簡(jiǎn)化了統(tǒng)計(jì)語句，同時(shí)提升了查詢效率。

（2）結(jié)構(gòu)靈活，數(shù)據(jù)易擴(kuò)展

隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷升級(jí)，數(shù)據(jù)版本不斷地演進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)存在多版本共存的情況，但實(shí)際網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)長并沒有那么快速。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)中，每新增一個(gè)版本，就需要新增一張數(shù)據(jù)表，在做數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)，就需要多關(guān)聯(lián)一張表。采用樹表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，如果新增了一個(gè)版本的數(shù)據(jù)，只需要在主表內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)更新即可，其新版本可以作為一個(gè)新的參數(shù)表，與主表進(jìn)行關(guān)聯(lián)，其原有的統(tǒng)計(jì)方式不變。數(shù)據(jù)擴(kuò)展方便，可以根據(jù)需求隨時(shí)進(jìn)行擴(kuò)展，腳本改動(dòng)小，開發(fā)迅速。

（3）維護(hù)方便

當(dāng)某個(gè)參數(shù)版本不需要時(shí)，可以對(duì)該版本的參數(shù)表進(jìn)行整體刪除，而不影響統(tǒng)計(jì)結(jié)果，極大地降低了維護(hù)成本。

5 邏輯模型設(shè)計(jì)

本部分以LTE網(wǎng)絡(luò)為例，對(duì)各主題域所包含的內(nèi)容和關(guān)系進(jìn)行描述，整理各主題內(nèi)資源的邏輯關(guān)系

5.1 通用參數(shù)表

通用參數(shù)表主要將LTE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通用參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并添加相應(yīng)的網(wǎng)元類型和父節(jié)點(diǎn)信息，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。如表1 所示，通用參數(shù)表。

表1 通用參數(shù)表

5.2 參數(shù)信息表

包含了RRU、BBU、板卡、天線、邏輯基站、邏輯小區(qū)等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息，與通用參數(shù)表進(jìn)行關(guān)聯(lián)，用于查詢某個(gè)網(wǎng)元的具體網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。參數(shù)信息表如表2 所示。

表2 參數(shù)信息表

6 結(jié)束語

通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)架構(gòu)多以樹狀結(jié)構(gòu)為主要的拓?fù)湫问?，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式雖然可以滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需要，但在數(shù)據(jù)查詢效率和擴(kuò)展性方面存在較大的不足。當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)版本升級(jí)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致較大的代碼改動(dòng)，數(shù)據(jù)維護(hù)升級(jí)維護(hù)成本較大，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方面需要關(guān)聯(lián)大量的表格才能出結(jié)果。

采用主表與實(shí)體參數(shù)表相結(jié)合的模型進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，可以極大的減少數(shù)據(jù)和代碼的維護(hù)成本，而且極易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的橫向擴(kuò)展，對(duì)后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)極為有利。

其不足之處在于：

（1）通用表的數(shù)據(jù)量可能相對(duì)較大。在實(shí)際的模型設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模進(jìn)行通用表的拆分。不需要將所有的數(shù)據(jù)存在一張通用表內(nèi)，可以適度拆分，減少通用表的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。

（2）對(duì)于樹狀分支較深的表，采用遞歸查詢，效率會(huì)有所降低。遞歸查詢?cè)诙鄬拥纳疃确种П韮?nèi)，其查詢效率會(huì)有所下降，且對(duì)資源的占用率比較大。因此，在遇到多層分支表的情況下，可以提前將樹狀關(guān)聯(lián)關(guān)系計(jì)算出來，再進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)規(guī)模和數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)以及實(shí)際的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，選擇合適數(shù)據(jù)庫模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提升整體的系統(tǒng)資源利用率和網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度。