一種基于多維聚合模型的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙诤戏椒?/h1>

2021-10-15 04:06:46成玉榮陳志坤韓衛(wèi)占

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關(guān)鍵詞：融合模型

成玉榮，陳志坤，韓衛(wèi)占

(1.中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.中國人民解放軍91977部隊，北京 100036)

0 引言

綜合網(wǎng)管系統(tǒng)實現(xiàn)對多種專業(yè)網(wǎng)絡(luò)的綜合管理功能，其中綜合拓?fù)涔芾硎呛诵墓芾砉δ苤?，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點、節(jié)點間連接、物理結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)邏輯結(jié)構(gòu)等狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)視，并根據(jù)用戶需要分別提供全局拓?fù)洹⒅攸c區(qū)域拓?fù)?、單網(wǎng)系拓?fù)浜蜆I(yè)務(wù)邏輯拓?fù)涞榷喾N維度呈現(xiàn)方式。本文所述的綜合網(wǎng)管系統(tǒng)管理的專業(yè)網(wǎng)系包括傳輸層[1]、承載層、涵蓋有線和無線等多類專業(yè)網(wǎng)絡(luò)，拓?fù)涑尸F(xiàn)需要基于地理信息系統(tǒng)(GIS)呈現(xiàn)各網(wǎng)系節(jié)點、連接和業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系等拓?fù)鋵ο蠹盃顟B(tài)信息。

隨著管理范圍增大，被管網(wǎng)絡(luò)向多樣化[2]、集成化發(fā)展[3]，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑尸F(xiàn)廣域分布、規(guī)模大、異構(gòu)化和復(fù)雜化等特點，單純基于空間位置進(jìn)行拓?fù)涑尸F(xiàn)，弊端凸顯，主要問題包括節(jié)點多、位置密集，導(dǎo)致節(jié)點堆疊，節(jié)點狀態(tài)識別難；節(jié)點間物理連接交織雜亂，連接狀態(tài)識別難；不同專業(yè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間業(yè)務(wù)承載關(guān)系在堆疊情況下呈現(xiàn)難；呈現(xiàn)節(jié)點多、連接多、業(yè)務(wù)關(guān)系多，導(dǎo)致界面呈現(xiàn)渲染慢，刷新效率低，用戶體驗差。因此，急需一種科學(xué)、高效的拓?fù)涔芾砟Ｊ?，有效地處理上述大?guī)模異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞娜诤吓c呈現(xiàn)問題。

針對基于GIS的大規(guī)模拓?fù)涑尸F(xiàn)，已有的解決方案主要是節(jié)點空間的聚合方法[4]，關(guān)于節(jié)點、連接的聚合，在光網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用較多的階梯聚合算法[5]，不能對跨網(wǎng)業(yè)務(wù)關(guān)系進(jìn)行聚合；傳感器無線網(wǎng)絡(luò)[6]、無人機(jī)[7]或物聯(lián)網(wǎng)[8]等拓?fù)涞木酆纤惴ǎ峁┝诉壿嬯P(guān)系聚合方法，但對于跨網(wǎng)關(guān)聯(lián)缺乏描述；因此，面向跨網(wǎng)系、復(fù)雜異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的連接、業(yè)務(wù)關(guān)系等方面的聚合計算，尚沒有科學(xué)高效的解決方案。本文創(chuàng)造性地提出了基于多維聚合模型的四層綜合拓?fù)涔芾砑夹g(shù)框架，根據(jù)被管網(wǎng)絡(luò)特點，構(gòu)建獨特的空間維、關(guān)系維和狀態(tài)維拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型和關(guān)聯(lián)規(guī)則，基于多維模型進(jìn)行拓?fù)鋽?shù)據(jù)融合處理，實現(xiàn)根據(jù)用戶需求快速、清晰地展示各類綜合拓?fù)湟晥D，從而有效地解決了上述大規(guī)模異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑尸F(xiàn)的問題。

1 綜合拓?fù)涔芾砑夹g(shù)框架

綜合網(wǎng)管系統(tǒng)基于采集的各專業(yè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備、設(shè)備連接、節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)連接以及業(yè)務(wù)承載關(guān)系等管理信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)建模、多維聚合處理、拓?fù)湟晥D生成和展示。本文按照拓?fù)涮幚沓尸F(xiàn)流程，自下而上構(gòu)建數(shù)據(jù)采集預(yù)處理層、模型規(guī)則生成層、多維融合處理層和綜合拓?fù)涑尸F(xiàn)層的四層綜合拓?fù)涔芾砑夹g(shù)框架，實現(xiàn)滿足用戶需求的多種拓?fù)湟晥D數(shù)據(jù)融合和綜合呈現(xiàn)功能，技術(shù)框架如圖1所示。

圖1 綜合拓?fù)涔芾砑夹g(shù)框架Fig.1 Technical framework of integrated topology management

各層功能描述如下：

(1) 數(shù)據(jù)采集預(yù)處理層：通過SOAP/SNMP/FTP/專用協(xié)議等各類管理協(xié)議[9]，采集各專業(yè)網(wǎng)設(shè)備、設(shè)備連接、端口狀態(tài)、節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)連接以及業(yè)務(wù)傳輸路徑等信息，按照管理協(xié)議、對象模型等規(guī)范要求，對采集的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾清理、格式轉(zhuǎn)換、建模歸并等預(yù)處理，記錄到數(shù)據(jù)庫中，形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞幕A(chǔ)數(shù)據(jù)。

(2) 模型規(guī)則生成層：基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞幕A(chǔ)數(shù)據(jù)，從空間維、關(guān)系維、狀態(tài)維等多維度進(jìn)行建模[10]；并根據(jù)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)間連接關(guān)系、業(yè)務(wù)承載關(guān)系等，配置生成拓?fù)潢P(guān)聯(lián)規(guī)則[11]。拓?fù)淠Ｐ偷木珳?zhǔn)性和關(guān)聯(lián)規(guī)則的全面性、合理性，是影響拓?fù)鋽?shù)據(jù)融合及綜合呈現(xiàn)效果的關(guān)鍵因素。

(3) 多維融合處理層：在模型層基礎(chǔ)上，采取多維聚合技術(shù)，依據(jù)前述已生成的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)規(guī)則，按照空間、連接和業(yè)務(wù)承載關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)融合[12]，基于用戶需求，生成全局拓?fù)洹^(qū)域拓?fù)浜蜆I(yè)務(wù)邏輯拓?fù)涞榷喾N拓?fù)湟晥D，以快照形式存儲到拓?fù)湟晥D庫中，為拓?fù)涑尸F(xiàn)層提供快速檢索呈現(xiàn)手段。

(4) 綜合拓?fù)涑尸F(xiàn)層：基于多維拓?fù)淙诤咸幚斫Y(jié)果，根據(jù)用戶選擇，從上述拓?fù)湟晥D庫快速檢索相應(yīng)的拓?fù)湟晥D，根據(jù)地圖縮放自適應(yīng)按照多維聚合解聚方法，提供拓?fù)渚酆虾蠛徒饩酆蟛煌６瘸尸F(xiàn)方式，確保能夠快速、清晰地監(jiān)視拓?fù)涔?jié)點、連接和業(yè)務(wù)承載關(guān)系。

通過構(gòu)建從數(shù)據(jù)采集處理到拓?fù)涑尸F(xiàn)的四層拓?fù)涔芾砑夹g(shù)框架，為實現(xiàn)大規(guī)模異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的聚合處理提供了有效的整體解決方案。下面分別針對技術(shù)框架中模型規(guī)則生成層的模型設(shè)計和多維融合處理層的融合處理流程這2個核心技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。

2 對象歸一化建模和多維模型設(shè)計

基于采集的海量拓?fù)鋽?shù)據(jù)，構(gòu)建科學(xué)、高效的拓?fù)鋵ο竽Ｐ停沁M(jìn)行拓?fù)浞诸惥酆?、?shù)據(jù)融合處理的基礎(chǔ)，也是影響聚合準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素。

模型規(guī)則生成層首先對不同網(wǎng)系的拓?fù)鋵ο筮M(jìn)行歸一化處理，采用統(tǒng)一的對象信息模型和編碼格式定義拓?fù)鋵ο螅缓蟾鶕?jù)對象屬性和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基本的分類分層建模，為提取拓?fù)鋵ο笤诳臻g、關(guān)系和狀態(tài)等不同層面的相關(guān)性，構(gòu)建拓?fù)鋵ο蠖嗑S模型奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文所述被管網(wǎng)絡(luò)包括機(jī)房設(shè)施類、線纜線路類、傳輸層對象類、承載層對象類和業(yè)務(wù)層對象類，涵蓋有線核心網(wǎng)和無線接入網(wǎng)等多類專業(yè)網(wǎng)絡(luò)，對拓?fù)鋵ο蠓诸惙謱咏＝Y(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖2 拓?fù)鋵ο蠓謱咏＝Y(jié)構(gòu)示意Fig.2 Schematic diagram of hierarchical modeling structure of topology object

記錄拓?fù)鋵ο蟮目臻g屬性、關(guān)系屬性和狀態(tài)屬性。拓?fù)鋵ο竽Ｐ偷?個維度描述如下。

(1) 空間維：通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)對象分布在廣闊的地理空間，把網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诺娇臻g維中去描述就使得每個資源對象都具有空間屬性?？臻g屬性主要包括網(wǎng)絡(luò)對象的經(jīng)緯度、所屬區(qū)域和方向。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓诳臻g維的呈現(xiàn)采用基于GIS的方式，充分利用GIS空間管理的優(yōu)勢完成拓?fù)鋵ο蠓治?、位置管理等各項功能?/p>

(2) 關(guān)系維：拓?fù)鋵ο笾g存在多種關(guān)系，包括按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的承載關(guān)系、按包含關(guān)系的隸屬關(guān)系以及對象間點—線連接關(guān)系等。最常見的關(guān)系是連接關(guān)系，包括物理連接和業(yè)務(wù)邏輯連接。其中物理連接涉及有線、無線等不同的連接手段，業(yè)務(wù)邏輯連接主要是面向業(yè)務(wù)傳輸層面的邏輯連接關(guān)系。按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)關(guān)系劃分，將網(wǎng)絡(luò)對象劃分為基礎(chǔ)設(shè)施層、傳輸層、承載層和業(yè)務(wù)層，各層為完成某種業(yè)務(wù)功能又具有一定的相關(guān)性[13]，構(gòu)建拓?fù)鋵ο蟪休d維模型，有利于根據(jù)用戶關(guān)注，對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行分層展示，提供面向業(yè)務(wù)的跨網(wǎng)系拓?fù)浞謱诱故?。按網(wǎng)絡(luò)組成及包含關(guān)系，將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭澐譃椴煌瑢I(yè)網(wǎng)拓?fù)鋵ο?、不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)拓?fù)鋵ο蠛筒煌`屬單位拓?fù)鋵ο蟮龋負(fù)鋵ο蟮碾`屬關(guān)系模型[14]有利于按不同隸屬關(guān)系分層呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。拓?fù)鋵ο箝g的這些關(guān)系把各種對象緊密地結(jié)合在一起，構(gòu)成了一個相互關(guān)聯(lián)、相互支持的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

(3) 狀態(tài)維：在網(wǎng)絡(luò)運行過程中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪B接關(guān)系、對象狀態(tài)和業(yè)務(wù)傳輸路徑等會實時變化更新，包括拓?fù)鋵ο蟮倪\行狀態(tài)，如故障、正常；使用狀態(tài)如空閑、占用；運行性能或質(zhì)量狀態(tài)，如誤碼率、丟包率、傳輸時延和延遲抖動等。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵ο蟮臓顟B(tài)維模型，有利于展示拓?fù)涞膶崟r運行和使用狀態(tài)。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵ο蠖嗑S模型結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵ο蠖嗑S模型Fig.3 Multi-dimensional model of network topology object

3 基于多維模型的拓?fù)淙诤咸幚砹鞒?/h2>

3.1 拓?fù)鋵ο缶酆系幕驹?/h3>

技術(shù)框架中多維融合處理層基于模型規(guī)則生成層提供的拓?fù)鋵ο蠖嗑S模型和關(guān)聯(lián)規(guī)則，根據(jù)數(shù)據(jù)Mashup的聚合解聚思想，提供拓?fù)鋵ο蟮亩嗑S計算模型，包括空間維、關(guān)系維和狀態(tài)維計算模型，每個維度的計算公式分別采用成熟的計算方法實現(xiàn)，本文拓?fù)鋵ο缶酆系膭?chuàng)新性在于3個維度根據(jù)模型和關(guān)聯(lián)規(guī)則同時聚合的拓?fù)淙诤咸幚砹鞒?。下面分別說明3個維度聚合計算方法以及拓?fù)淙诤系奶幚砹鞒獭?/p>

3.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇臻g維的聚合

拓?fù)鋵ο罂臻g維聚合與解聚是拓?fù)渚酆辖饩鄣幕€，采用基于網(wǎng)格的幾何平均法進(jìn)行拓?fù)涔?jié)點空間維聚合，即計算每個網(wǎng)格內(nèi)的拓?fù)涔?jié)點平均坐標(biāo)作為網(wǎng)格內(nèi)節(jié)點聚合后復(fù)合節(jié)點的坐標(biāo)；隨地圖縮放，頁面劃分的網(wǎng)格數(shù)不變，根據(jù)地圖比例尺，自動根據(jù)網(wǎng)格中的拓?fù)涔?jié)點數(shù)進(jìn)行聚合計算，實現(xiàn)自適應(yīng)的聚合與解聚。在空間維的聚會解聚過程中，拓?fù)鋵ο笪恢玫挠嬎闶顷P(guān)鍵。

將頁面劃分為n×m的網(wǎng)格，通常頁面刷新在5 000點以下，刷新較快，如果頁面為4:3比例，可以采用80×60的網(wǎng)格劃分法。以頁面左下角為原點建立x，y坐標(biāo)軸，頁面中拓?fù)涔?jié)點分布在每個網(wǎng)格中，設(shè)某個網(wǎng)格中拓?fù)涔?jié)點為E1，E2，…，Ez，坐標(biāo)位置分別為(x1，y1),(x2，y2)，…，(xz,yz),采用幾何平均法，計算網(wǎng)格中每個拓?fù)涔?jié)點的位置平均值，作為聚合后復(fù)合節(jié)點的位置，記為F(x，y)，其位置計算如下：

頁面中每個網(wǎng)格內(nèi)拓?fù)涔?jié)點均采用以上方法進(jìn)行計算聚合，聚合后的復(fù)合節(jié)點標(biāo)識所聚合的原始節(jié)點數(shù)量。

3.3 拓?fù)潢P(guān)系維的聚合

拓?fù)涔?jié)點關(guān)系維屬性主要包括節(jié)點之間的連接、業(yè)務(wù)承載關(guān)系、組成關(guān)系和隸屬關(guān)系等，這些關(guān)系把各種拓?fù)鋵ο舐?lián)系在一起，構(gòu)成了一個相互關(guān)聯(lián)、相互支持的網(wǎng)絡(luò)[15]。在拓?fù)涠嗑S聚合處理中，拓?fù)涔?jié)點對象聚合的同時，要進(jìn)行節(jié)點間連接的聚合，將單個網(wǎng)格內(nèi)節(jié)點連接，隨節(jié)點聚合為一個復(fù)合節(jié)點，網(wǎng)格間的節(jié)點間連接，隨節(jié)點聚合變?yōu)閺?fù)合節(jié)點間連接，節(jié)點間業(yè)務(wù)承載關(guān)系、組成關(guān)系和隸屬關(guān)系與連接關(guān)系的聚合類似，聚合操作如下：

(1) 連接關(guān)系的聚合操作

設(shè)E1，E2，…,En為n(n≥2)個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵ο?，其連接關(guān)系集合分別為LE1，LE2，…，LEn，E為E1，E2，…，En聚合而成的聚合實體，則LE=LE1ULE2，…，LEn。

(2) 承載關(guān)系的聚合操作

設(shè)E1，E2，…,En為n(n≥2)個底層次拓?fù)鋵ο?，其承載關(guān)系集合分別為SE1，SE2，…，SEn，E為E1，E2，…，En聚合而成的聚合實體，則SE=SE1USE2，…，SEn。

(3) 組成關(guān)系的聚合操作

設(shè)E1，E2，…，En為n(n≥2)個底層次拓?fù)鋵ο?，其組成關(guān)系集合分別為CE1，CE2，…，CEn，E為E1，E2，…，En聚合而成的聚合實體，則CE=CE1UCE2，…，CEn。

(4) 隸屬關(guān)系的聚合操作

設(shè)E1，E2，…，En為n(n≥2)個底層次拓?fù)鋵ο?，其組成關(guān)系集合分別為IE1，IE2，…，IEn，E為E1，E2，…，En聚合而成的聚合實體，則IE=IE1UIE2，…，IEn。

3.4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)維的聚合

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)維屬性是拓?fù)淙诤系闹饕獙傩裕瑺顟B(tài)的聚合和解聚主要表示拓?fù)鋵ο笤诓煌橄髮哟紊蠣顟B(tài)的映射過程。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)可以分為節(jié)點或鏈路運行狀態(tài)、節(jié)點使用狀態(tài)和鏈路性能質(zhì)量，節(jié)點或鏈路運行狀態(tài)包括故障和正常等；節(jié)點使用狀態(tài)包括占用和空閑；鏈路性能質(zhì)量包括誤碼率、丟包率、傳輸時延和延遲抖動等。以上狀態(tài)聚合過程如下。

(1) 節(jié)點同狀態(tài)的聚合

拓?fù)涔?jié)點同狀態(tài)的聚合，是指參與聚合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔?jié)點對象屬于同一類型對象的同類型狀態(tài)。直接將參與聚合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵ο鬆顟B(tài)作為聚合后抽象對象的狀態(tài)，即設(shè)n個拓?fù)鋵ο驟1,E2,…,En的狀態(tài)分別為S1,S2,…,Sn，E為聚合后的抽象拓?fù)鋵ο?，其狀態(tài)為S，則同狀態(tài)的聚合方法為S=S1=S2=…=Sn。

(2) 節(jié)點異狀態(tài)的聚合

拓?fù)涔?jié)點異狀態(tài)的聚合是指參與聚合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔?jié)點狀態(tài)不相同。以運行狀態(tài)為例，當(dāng)聚合原始節(jié)點有關(guān)鍵節(jié)點(如傳輸層節(jié)點對象)故障時，聚合后的節(jié)點狀態(tài)為故障；如果不包含關(guān)鍵節(jié)點，都是同一類型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，則統(tǒng)計故障節(jié)點數(shù)，在聚合后的抽象節(jié)點標(biāo)記故障數(shù)，方法為：設(shè)原始節(jié)點中M1，M2，…，Mn狀態(tài)為故障節(jié)點，則聚合狀態(tài)標(biāo)記為故障數(shù)為N，N=φ(M1,M2,...,Mn)，其中φ為統(tǒng)計函數(shù)。

(3) 鏈路性能質(zhì)量的聚合

鏈路性能質(zhì)量采用關(guān)鍵鏈路狀態(tài)決定法就是根據(jù)參與聚合的拓?fù)滏溌逢P(guān)鍵等級，針對關(guān)鍵對象的狀態(tài)進(jìn)行聚合，作為聚合后對象的狀態(tài)。設(shè)L1，L2，…，Ln為關(guān)鍵鏈路，狀態(tài)分別為S1，S2，…，Sn，則聚合后抽象鏈路狀態(tài)S為關(guān)鍵性能質(zhì)量的平均值，即：

3.5 拓?fù)淙诤咸幚砹鞒?/h3>

拓?fù)涑尸F(xiàn)視圖按用戶需求，在界面提供多類拓?fù)涑尸F(xiàn)查詢菜單，包括全局拓?fù)洹^(qū)域拓?fù)浠蚰硨I(yè)網(wǎng)拓?fù)涞?，用戶選擇某種拓?fù)湟晥D后，界面能夠?qū)⑼負(fù)湟晥D條件發(fā)送到多維拓?fù)淙诤咸幚韺?，多維拓?fù)淙诤咸幚韺影床樵儣l件獲取各類拓?fù)鋵ο笮畔⒛Ｐ停缓筮M(jìn)行多維聚合處理。

拓?fù)鋵ο缶酆弦钥臻g維聚合為牽引，按照空間維進(jìn)行拓?fù)鋵ο蠊?jié)點聚合，同時對拓?fù)涔?jié)點的關(guān)系維進(jìn)行聚合，在節(jié)點、連接關(guān)系聚合時，根據(jù)狀態(tài)信息進(jìn)行狀態(tài)維聚合。聚合后生成的復(fù)合節(jié)點加載了原始節(jié)點對象的屬性模型，聚合后的連接關(guān)系加載了原始節(jié)點的物理連接、組合關(guān)系和業(yè)務(wù)承載關(guān)系等屬性信息[20]，聚合后復(fù)合節(jié)點和連接的狀態(tài)，加載了原始節(jié)點的狀態(tài)屬性，因此聚合后的拓?fù)湟晥D能夠準(zhǔn)確展示拓?fù)涞膶嶋H關(guān)系和狀態(tài)，當(dāng)?shù)貓D放大時，能夠逐層解聚直到展示原始節(jié)點信息。拓?fù)淙诤咸幚砹鞒倘鐖D4所示。

圖4 拓?fù)淙诤咸幚砹鞒蘁ig.4 Flow chart of topology fusion processing

4 試驗驗證

聚合后節(jié)點數(shù)降低到劃分的網(wǎng)格數(shù)以內(nèi)，界面內(nèi)節(jié)點數(shù)在5 000點以內(nèi)，渲染呈現(xiàn)刷新時間在3 s以內(nèi)，可以達(dá)到用戶提出的小于5 s的要求。

按照綜合拓?fù)涔芾砑夹g(shù)框架搭建軟件原型系統(tǒng)[16]，模擬光纖傳輸網(wǎng)、IP網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)等3種被管網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，進(jìn)行多維聚合后呈現(xiàn)綜合拓?fù)鋄17]。以全局拓?fù)錇槔?，按照被管網(wǎng)絡(luò)典型規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和節(jié)點多維屬性，模擬3種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)，頁面刷新時間與加載渲染節(jié)點數(shù)關(guān)系密切，試驗中，模擬光纖傳輸拓?fù)涔?jié)點600～800個，IP網(wǎng)路由交換節(jié)點300～350個，衛(wèi)星網(wǎng)終端節(jié)點30～50個，節(jié)點總數(shù)為930～1 200個。

進(jìn)行10次拓?fù)渚酆蠈嶒灒看芜x取不同節(jié)點數(shù)，分別記錄聚合前和聚合后每次綜合拓?fù)涑尸F(xiàn)頁面刷新時間，進(jìn)行對比，驗證通過拓?fù)淙诤咸幚?，頁面刷新效率的提升[18]。以聚合前原始拓?fù)浣缑婧屯負(fù)淙诤咸幚砗蠼缑鎸Ρ龋炞C本文所述基于多維模型的拓?fù)淙诤戏椒茖W(xué)有效、可行，并通過聚合后拓?fù)湓谟脩暨M(jìn)行地圖放大后，能夠逐層解聚，展示細(xì)粒度的拓?fù)湟晥D，另外能夠查看連接包含的業(yè)務(wù)承載關(guān)系，體現(xiàn)本文與行業(yè)現(xiàn)有基于地圖的聚合方法創(chuàng)新之處。

拓?fù)渚酆锨昂笏⑿滦蕦Ρ缺砣绫?所示。

表1 拓?fù)渚酆锨昂笏⑿滦蕦Ρ萒ab.1 Comparison of refresh efficiency before and after topology aggregation

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，聚合后能夠?qū)⒐?jié)點數(shù)控制在300點以內(nèi)，加載數(shù)據(jù)大大減少，渲染呈現(xiàn)刷新時間在ms級，滿足用戶小于3 s的時間要求，比原始拓?fù)淦骄⑿聲r間8.5 s明顯降低，顯著提高了頁面刷新效率，提升用戶的體驗效果。

圖5 采用多維聚合技術(shù)前后刷新時間對比Fig.5 Comparison of refresh time before and after using multi-dimensional aggregation technology

(2) 聚合結(jié)果對比

聚合前原始拓?fù)淙鐖D6所示，圖中包含光纖傳輸網(wǎng)節(jié)點(藍(lán)色圓形圖標(biāo)所示)、IP網(wǎng)路由交換節(jié)點(綠色“×”圖標(biāo)所示)、衛(wèi)星站點(棕色三角圖標(biāo)所示)、傳輸節(jié)點間連接和路由交換節(jié)點間連接等，從原始拓?fù)鋱D可以看出，節(jié)點密集，無法清晰地查看節(jié)點間連接及狀態(tài)信息。

圖6 原始拓?fù)鋽?shù)據(jù)呈現(xiàn)界面Fig.6 Original topology data presentation interface

進(jìn)行多維聚合處理后，拓?fù)浣缑嫒鐖D7所示。

圖7 聚合后拓?fù)鋽?shù)據(jù)呈現(xiàn)界面Fig.7 Topology data presentation interface after aggregation

界面只顯示聚合后的復(fù)合節(jié)點，標(biāo)識復(fù)合節(jié)點包含的原始節(jié)點數(shù)量，根據(jù)原始節(jié)點間關(guān)系，聚合顯示一條復(fù)合節(jié)點間連接關(guān)系，當(dāng)復(fù)合節(jié)點中包含故障的原始節(jié)點時，以角標(biāo)方式標(biāo)注故障節(jié)點數(shù)量。呈現(xiàn)節(jié)點數(shù)量減少，能夠清晰準(zhǔn)確地展示全局拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和狀態(tài)。從聚合后與聚合前拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對比，聚合處理后拓?fù)湔w結(jié)構(gòu)布局、連接關(guān)系和狀態(tài)與原始拓?fù)湟恢?，能夠正確呈現(xiàn)整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及狀態(tài)等信息。

地圖放大，查看故障節(jié)點，界面如圖8所示。根據(jù)地圖比例進(jìn)行解聚展示細(xì)粒度拓?fù)涔?jié)點、連接及狀態(tài)，并能夠查看業(yè)務(wù)承載關(guān)系信息，驗證從空間維、關(guān)系維和狀態(tài)維聚合后結(jié)果符合原始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，多維聚合結(jié)果準(zhǔn)確。

圖8 地圖放大后拓?fù)鋽?shù)據(jù)呈現(xiàn)界面Fig.8 Topology data presentation interface after map enlargement

綜合上述情況，試驗結(jié)果證明基于多維聚合技術(shù)的拓?fù)淙诤咸幚矸椒軌蚪鉀Q大規(guī)模異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔?jié)點識別難、連接狀態(tài)監(jiān)視難、業(yè)務(wù)承載關(guān)系不清晰、業(yè)務(wù)狀態(tài)監(jiān)視難和頁面刷新效率低等問題。

5 結(jié)束語

根據(jù)用戶對大規(guī)模異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚C合呈現(xiàn)應(yīng)用的需求，研究基于多維聚合技術(shù)的拓?fù)淙诤铣尸F(xiàn)方法，構(gòu)建了拓?fù)鋵ο蠖嗑S數(shù)據(jù)模型及拓?fù)潢P(guān)聯(lián)規(guī)則，實現(xiàn)了基于多維聚合模型的綜合拓?fù)涑尸F(xiàn)界面。通過原型系統(tǒng)及仿真多種專業(yè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)進(jìn)行驗證，本文所述方法能夠?qū)Χ喾N專業(yè)網(wǎng)的拓?fù)溥M(jìn)行準(zhǔn)確建模，合理化聚合處理，動態(tài)精準(zhǔn)地顯示全局拓?fù)湟晥D、區(qū)域拓?fù)湟晥D和業(yè)務(wù)邏輯拓?fù)湟晥D等多種拓?fù)渚C合視圖，為綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)解決大規(guī)模、多網(wǎng)系和異構(gòu)拓?fù)涞木C合呈現(xiàn)問題提供了重要的解決思路和實現(xiàn)方案。

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