卫星设备的网络管理设计

1简单网络管理协议(SNMP)简介

简单网络管理协议(SimpleNetworkManagementProtocol，SNMP)自1989年第一个版本以来发展极为迅速，已经成为目前使用最广泛的网络管理协议。SNMP的迅猛发展得益于它的“简单性”和“易扩展性”两大特点。类似于其它网络协议，SNMP协议由Internet的管理机构IAB(InternetActivitiesBoard)领导的In-ternet工程任务组(IETF)负责制定，以一系列标准的RFC文档来定义。SNMP是基于TCP/IP协议工作的，对支持SNMP协议的网络设备进行管理。网络管理工作站通过SNMP与各类支持SNMP的设备进行通信，但在具体实现上是基于管理工作站/模式的。网络管理工作站(NetworkManageStation，NMS)一般是指运行着管理程序的计算机，(Agent)则是指运行在网络设备上的进程。网络管理工作站向发出查询或设置命令，接到命令后便向网络管理工作站发送响应消息，当网络设备中有异常事件时，会主动发送消息。它们之间的通信是使用的抽象语法标记(AbstractSyntaxNotationOne，ASN．1)语言定义的交互报文格式(PDU)。网络管理工作站与之间有5种基本操作:get(获得指定的管理信息)、get—next(获得指定管理信息的下一条管理信息)、set(设置指定的管理信息)、get—response(前三种操作的应答)、trap(向网络管理工作站发送的报告)。网络管理工作站和既可以是客户端角色，也可以是服务器角色。在工作时，一直在监听UDP端口161，NMS向发送的请求通过动态端口，NMS接受发送的Trap必须通过监听UDP端口162［3］。端口的分配也不是绝对的，在实际应用中是可以更改的。

2卫星网络管理的设计

卫星系统由空间段、控制段和地面段三部分组成［4］，卫星网络管理的设计需综合地考虑被管理网络这个系统整体。2．1卫星网络模型卫星网络主要由卫星通信主站及各类远端小站构成。卫星主站一般情况下由网管服务器、卫星调制器、卫星解调器、卫星天线、功率放大器、低噪声放大器、路由器等设备组成。用户的通信主要是通过主站和远端小站及卫星建立的。在设计网络管理方案之前首先要清楚整个被管理网络的整体架构，尤其是通过卫星互连起来的网络，相比于一般的地面网络是有一定区别的。如图1所示，为卫星网络的模型，服务器分别通过前向链路和回传链路经卫星与远端小站交互通信，在主站和远端小站连接上用户的应用，如IP电话，视频通话等。NMS连到交换机上，实现对此网络中的设备及网络事件的管理。本模型采用的是星状网拓扑结构，主站作为中心节点，其它节点即远端小站。采用星状网结构方便网络的扩展和故障的诊断、隔离。当用户数量有变化时只需增减远端小站，当其中某个远端小站出现故障时并不会影响其它节点，可任意拆修故障节点。图1卫星通信网络模型2．2网络管理的实现方法网络中所有被SNMP管理的对象构成一个集合，这个集合就是管理信息库(ManagementInforma-tionBase，MIB)。MIB采用了和DNS域名系统类似的树形结构，称为OID树，如图2所示。MIB中的被管理对像会按管理信息的不同分成不同的组。比如在MIB－Ⅱ中，有system组、interface组、IP组等，sys-tem组中对象即和系统信息有关，interface组中对象即和接口信息有关，依此类推。图中的system可标识为{1．3．6．1．2．1．1}，这种标识即为对象标识符。MIB的定义是独立于网络管理协议的，厂商在其网络设备中设置SNMP，用户可使用一种管理软件来管理多个有着不同版本的网络设备。如图2中MIB中的一对象{1．3．6．1．4．1}即为enter-prise，它的下属结点目前已超过3000个，全球的任何组织和个人都可以通过电子邮件iana－mib@isi．edu申请到一个结点名［5］，这样一来各厂商便可以给自己的产品定义OID。卫星设备商Romantis公司为{1．3．6．1．4．1．8000}，例如其系统内设备的电平项为{1．3．6．1．8000．22．5．4．7}，信噪比项为{1．3．6．1．8000．22．1．1}，网络状态项{1．3．6．1．4．1．8000．22．1．16}等。当对新的网管系统或对新添加或更换的网络设备进行管理时，只需将其MIB文件重新加载，对MIB文件解析，就能实现对不同系统或新设备的管理。2．3网络管理软件的设计(1)开发平台选择实现对卫星网络的管理，应设计出比较友好的界面，可采用MicrosoftVisualC++，其在Windows下和操作系统结合得比较好，它提供了WinSNMPAPI函数，对操作系统调用进行了较好的封装，使用时比较方便［6］。卫星网络平台是基于IP网络的，可轻松实现网络设备的接入和路由选择，同时可集成数据、语音、图像、视频等业务。(2)应用程序的通信流程SNMP应用程序调用WindowsSockets的API函数与通信，然后WindowsSockets在传输层上采用数据报协议(UserDatagramProtocol，UDP)将数据段封转成数据包，接着数据包会经过IP网络层封装成帧，最后经网络接口层以电平信号方式传输，如图3所示。因为SNMP应用程序与通信之前无需建立连接，所以这里采用了数据报套接字。数据报套接字可提供双向传输的数据流，开销低，但可靠性差，且不保证数据报的有序性和无重复性［7］。图3应用程序通信流程(3)功能设计当选择配置或监控项时在软件内部是通过关联对象的OID来实现的。根据网络管理的要求并结合实际工程应用，本网管系统设计了如下配置和监控功能。①配置功能系统模块配置。分别对主站及远端小站进行配置。设置的前向参数主要有发射频率、接受频率、发射的开与关、传输的符号速率、纠错方式、发射电平及小站的参考电平。其中符号速率是根据用户所需的信息速率再结合纠错方式计算而来。“Txmode”有TXON和TXOFF选项，控制着主站的发送状态。回传参数主要有主站接受频率、小站接受频率、小站发送频率、符号速率、纠错方式、线上请求速率、空闲请求速率、线下请求速率、接受参考电平等。线上请求速率是指小站在线正常通信时的速率，空闲请求速率是指小站虽在线但没有进行通信情况下的保证的速率，线下请求速率是指小站不在线的情况下保留的速率，以便于其快速上线。路由和服务质量配置。配置了主站、远端小站的IP地址及静态路由。其中还包括了SVLAN的组建、服务质量优先级的配置，及对同一SVLAN中的模块进行标识，并能设置各模块的对带宽占用时的优先级。②监控功能主站的监控。主要监控的项有:状态、上线时间、信噪比、电平值、调制解调的数据量等。远端小站的监控。如工作状态、接受和发送数据量、信噪比等。网络事件记录。能够记录网管员的各种操作及网络中事件状态记录，比如某时刻某设备的上下线、某时刻某设备出现故障等。(4)软件界面为实现以上功能，根据网络管理设计的基本思想和方法，设计出的主要界面如图4所示。界面上主要有三个标签:配置、路由、监控。图4为配置标签的截图。“路由”本应该属于配置功能里，但由于路由配置较为复杂要在界面上占据一定的篇幅，所以将其独立于“配置”标签。

3结束语

本文介绍了简单网络管理协议在卫星网络管理中的应用，由此给出网络管理设计的思路和方法，设计出了能够对不同厂商卫星设备进行管理的网络管理系统，并阐述了其所能实现的功能。在工程应用中有着显著的兼容性，有效提高了卫星通信资源的利用率。

作者：夏正国 沈晓东 单位：南京信息工程大学电子与信息工程学院 南京中网卫星通信股份有限公司