综合网络管理系统体系结构设计

摘 要：综合网络管理系统体系结构是指导系统设计、建设、评估、管理的准则和标准。从有利于通信网集中统一管理，适合通信网络的特点，立足现状，着眼发展和采用适当的技术四个方面分析了系统体系结构的设计需求，然后采用基于CORBA的TMN架构，从功能体系结构、信息体系结构和物理体系结构进行体系结构的设计。

关键词：综合网络管理系统; 体系结构; TMN; CORBA

中图分类号：TN915-34

文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2011)09-0021-04

System Structure Design for Integrated Network Management System

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

(Xi’an Communication College, Xi’an 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

随着现代通信技术的迅猛发展，通信网种类越来越多，网络规模不断扩大，按传输手段分有有线网、卫星网、短波网、超短波网等；按传输业务分有数据网、电话网、视讯网、广播网等［1］。为适应现代通信技术的发展，针对各专业网分别建立了各自的网管系统，这些专业网管系统基本实现了对各自网络运行状况的实时监测、指挥调度、资源分析，但无法对跨网系的网络运行状态进行监测和控制，同时也造成了各专业网管系统自成体系，单独管理，互连互通困难，信息交互不便，操作界面多样，网管接口不一等问题。这种孤立的管理严重制约了通信网整体效能的发挥。

面对这样的情况，急需建立一个综合网络管理系统，把现有的各专业网管系统综合起来进行管理，解决各专业网管系统之间互相独立的问题，从而实现资源共享，信息互换。建立综合网络管理系统，必须对其体系结构进行科学合理的设计，没有科学合理的体系结构，必将影响系统作用的发挥和管理功能的实现。

1 综合网络管理系统体系结构的概念

系统体系结构是对系统的一个完整的抽象描述，根据美军《C4ISR体系结构》2.0给出的定义，体系结构是指组成系统的结构及其相互关系，以及指导其设计和随时间演化的原理和指南［2-3］。

综合网络管理系统体系结构是指导系统设计、建设、评估、管理的准则和标准，为综合网络管理系统建设提供一个统一的框架，是保证将不同的专业网管系统纳入到统一的管理平台之下，实现互连、互通、互操作的关键。其根本目的是构建起作战使用人员、设计人员和生产厂商之间沟通的桥梁，保证所开发的系统具有可集成、可互操作、可验证、可比较的特性［4］。

2 体系结构需求分析

综合网络管理系统体系结构的设计，与被管网络的组织结构、管理需求和管理目标密切相关，在进行体系结构设计时要根据通信网络管理体制的特点，选择适当的网络管理技术与设计方法。

(1) 体系结构要有利于通信网集中统一管理

系统体系结构设计要本着各专业网管系统间互连互通、资源共享的原则，实现对各个专业网管的集中统一控制。

(2) 体系结构要适合通信网络的特点

通信网分布的地域广(分布性)、网络多样化(异构性)、网络的规模不断扩大(伸缩性)。根据其特点，系统体系结构设计应该满足系统的分布式应用，并且要有利于系统功能的灵活扩展和不同设备的有效接入。

(3) 要立足现状，着眼发展

系统建设最理想的情况是各种管理系统均采用相同的体系结构，相同的技术体制，但现有网管设备体制多样，所以在进行体系结构设计的时候一定要立足现状，不能对以往的系统体系结构全盘否定，要设计一种兼容性好，可持续发展的体系结构。

(4) 要采用适当的技术

由电信网络管理的先进经验可以看出，TMN所定义的功能体系结构和物理体系结构是最系统和最完备的体系结构，但它的信息体系结构难以实现在异构网络管理框架中对信息模型的透明共享。而CORBA技术对管理信息模型定义具有很强的灵活性，可以采用CORBA技术来实现TMN的信息体系结构。另外，基于CORBA的分布式网络管理体系的特点就是分布性、异构性和伸缩性，适合通信网的特点，有利于实现综合网络管理。

综合以上分析，综合网络管理系统体系结构应该采用基于CORBA技术的TMN体系架构。

3 系统体系结构设计

功能体系结构、信息体系结构和物理体系结构这3个不同而又相互关联的结构组成了TMN的完整体系。一般来说，在设计一个网络管理系统时，可以先确定其功能体系结构和信息体系结构，然后再确定物理体系结构［5］。

3.1 功能体系结构

综合网络管理系统的功能体系结构可以划分为以下四层，由下至上依次为网元／网络层、管理接口适配层、管理应用层和表示层。如图1所示。

综合网络管理系统管理功能数量多、种类广，为了简化其功能的实现，将管理功能划分为功能块，每一功能块中包含若干管理功能单元，各管理功能分布在不同的功能块中，各功能块间利用数据通信功能来传递消息，通过这种划分，功能块间可以独立实现，降低了系统的复杂性，同时也提高了软件的重用度。

3.1.1 网络层

最下层是各被管理的专业网管系统，这些专业网管系统构成了综合网络管理系统的管理对象。

图1 综合网络管理系统功能体系结构

3.1.2 管理接口适配层

位于网络层之上的管理接口适配层是综合网络管理系统的核心，它提供网关和管理接口适配功能。

管理接口适配层向下通过CORBA网关，实现从CORBA到各网络管理协议标准的转换，使CORBA管理对象可以与其他网管协议(CMIP,SNMP或私有协议)进行互操作，其作用是把与协议无关的信息结构和交互功能域转换到CORBA接口或进行相反的转换。通过CORBA网关，外部的基于标准的管理协议和私有管理协议的现有或在建的各专业网管系统可以很容易地纳入综合网络管理系统的管理范围之内。

位于CORBA网关之上的网关适配器程序是一系列CORBA对象，它们为各管理器接口提供协议无关的网关功能，对上层的各管理器提供统一的调度接口。另外, 网关调度器程序利用已配置的管理信息来协调协议转换。

管理接口适配层中的各管理器接口提供对系统的会话连接、子网连接、拓扑连接、节点、设备及性能等的管理操作。该管理接口是开放的，与协议无关的，并且具有统一标准的，可用于管理各种不同技术体制的网络系统。

用户可以根据具体的需求，增加新的管理器接口或修改管理器接口，使之适应特殊的管理需要。

3.1.3 管理应用层

在管理应用层，利用管理接口适配层的标准接口提供的接口服务，可以很容易地生成管理应用功能模块，实现TMN的五大基本管理功能模块，并可根据具体的扩展接口实现附加的管理功能模块。

在这些功能模块的基础之上进一步生成综合网络管理系统的各个子系统，包括：综合网管应用子系统、辅助决策子系统、资源管理子系统、测试评估子系统等。以这些子系统作为支撑，搭建起整个综合网络管理系统。

3.1.4 表示层

最上层的GUI提供用户直观、友好的人机交互界面，该界面可以支持图形、文字、表格等多种形式，提供基于WEB方式的和普通C/S应用方式的应用。

3.2 信息体系结构

综合网络管理系统的信息体系结构应建立在支持信息标准化建模的标准化的开放管理的基础上。用于定义信息的具体技术，例如面向对象技术，不应制约综合网络管理系统和被管系统的内部实现方法。综合网络管理系统的信息体系结构可以用信息交互模型和管理信息模型来描述。

信息交互模型规定了管理信息交互的原则和方式。在管理信息的交互中，使用的是管理者／模式，即在管理信息交互过程中，交互双方将分别承担两种角色。

(1) 被管理的角色：该角色与被管理的网络资源有紧密的联系，但不是被管理资源本身。这种角色将响应管理者角色发来的管理操作命令，并且将反映被管理资源特性的信息发送给管理者角色。承担这样角色的实体称为。

(2) 管理者的角色：在管理交互中，该角色发出管理操作指令，并且从被管理的角色处接收信息。承担这样角色的实体称为管理者。图2显示了与管理者的交互模式。

图2 综合网络管理系统信息交互模型

管理信息模型是对网络资源及其所支持的管理活动的抽象表示。在信息模型中，网络资源被抽象为被管对象。在被管对象的定义中，要描述的内容包括对被管对象的描述和行为特性、被管对象所拥有的属性、能够发出的通知、能够完成的动作，以及被管对象与其他被管对象之间的关系等。模型中的活动实现综合网络管理的各种管理操作，如信息的存储、提取与处理等［6］。

利用CORBA技术实现TMN的信息体系结构，是利用CORBA技术来实现管理应用程序和如何访问被管资源，而不是如何利用CORBA描述被管资源，这样是为了发挥现有网络管理模型在管理信息定义以及管理信息通信协议方面的优势［7］。

在信息体系结构中，引入了SNMP/CORBA,CMIP/CORBA等网关模块。以SNMP/CORBA为例，CORBA管理者对被管对象的描述以IDL的形式给出，按SNMP语法返回给客户的操作结果被转换为CORBA IDL的形式。被管理方与外界进行交互式使用的是SNMP，SNMP/CORBA网关负责对这些交互进行翻译。CORBA管理者接收并处理SNMP的管理信息、Trap通报，通过IDL实现对MIB的访问。这种方式最大的优势就在于用户可以不十分熟悉SNMP协议［8］ 。CMIP/CORBA网关模块具有类似的结构和功能。

3.3 物理体系结构

综合网络管理系统物理体系结构就是为实现综合网络管理所需要的各种物理配置的结构。综合网络管理系统的物理结构提供传送和处理与通信网管理有关的信息的方法，由下列物理成分组成：操作系统(OS)、中介器(MD)、数据通信网(DCN)、工作站(WS)、网络单元(NE)、Q适配器(QA)［9］。综合网络管理系统的物理体系结构示意图如图3所示。

图3 综合网络管理系统物理体系结构

图3显示综合网络管理系统由多个物理实体组成。这种物理体系结构，使得综合网络管理系统有能力在多厂商的环境下对任何通信网络的运行、组织、维护等进行管理。

应用服务器实体完成大部分OSF功能，如配置管理、故障管理、性能管理、安全功能等；数据库服务器完成OSF中的数据库功能，这两个实体共同完成了OSF功能，在物理体系结构中属运营系统。

综合网管终端完成管理功能的接入和显示，实现了WSF功能，为物理体系结构中的工作站实体(WS)。光缆网管、电话网管等在综合网管系统中属于被管理的设备，即物理体系结构中的网元(NE)。一般来说，网元与数据采集适配器相连，由数据采集适配器实体完成数据的采集、转换、适配等功能，属物理体系结构中的转换实体［10］。

DCN主要用于各物理实体间的通信，从物理结构上看，DCN实际上是将各通信网中所有被管通信设备的管理接口连接在一起，由网管系统进行网管信息的读取和分析。DCN是网管信息的传送平台，DCN性能的好坏，直接决定了网管系统效益的发挥。

4 结 语

将CORBA技术与TMN结合起来进行网络管理是实现多网系综合网络管理的一个很好的思路，本文将CORBA技术运用到综合网络管理系统体系结构的设计当中，利用CORBA技术实现TMN的体系结构，给出了一个比较合理的综合网络管理系统体系结构设计方案。随着网络技术的不断发展，对综合网络管理系统体系结构的设计将不断得到改进和完善。

参考文献

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注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文