機固混合網網絡管理系統的設計與實現

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

即將進入二十世紀第二個十年，通信技術的發展日新月異，正逐步向無線網絡與固定網絡混合組網的方式發展，原有的固定網絡逐漸發展成為一套固定網絡與機動網絡混合組網的網絡通信系統[1]。在這樣的網絡發展速度下，針對機固混合網絡的網絡管理系統、網絡運維工作提出了更高的要求，既要具備固定網絡的快速管理，也需要兼顧機動網絡帶寬有限、網絡不穩定的現狀。因此，面向機固混合網的管理系統應當能夠監控機固混合網絡的運行狀態并快速反映出機動網絡拓撲的實時動態變化[2]。

本文所研究的內容是針對作者正在參與構建的機固混合網而編寫的，項目組分析了機固混合通信網的通信特點和用戶的業務需求，逐步分析并開發出一套能夠在帶寬有線、網絡不穩定的環境下，綜合管理機固混合網中各廠家各設備，并最終能夠提高運行維護效率的網絡管理系統。

2 系統需求分析

項目組在本文中所面向的機固混合網是系統中的特點，需要分析出系統中的需求，必須優先研究機動網絡與固定網絡結合后的網絡特點。機固混合網中的固定網絡相當于傳統的有線網絡，主要由交換機、固定基站、路由器、服務器、計算機等設備組成，采用傳統的管理方式可以滿足使用需求。而機固混合網中的機動網絡則比較特殊，其特點主要是網絡變化速度快、網絡帶寬有限以及網絡穩定性低，主要由移動車載站、CDMA 接入設備、CPE終端等設備組成，需要經常進行網絡拓撲調整，并在機動網絡不穩定的情況下實現準確實時的網絡監控和網絡管理。

網絡組建過程中，需要為網絡進行參數規劃與分發工作，對于固定網絡，主要是進行網絡IP 地址、路由信息等配置；而對于機動網絡，則需要考慮帶寬、頻點等信息。實時監控過程中，主要是對網絡狀態、設備故障進行監控，在固定網絡側，可以按照傳統的方式進行大量輪詢獲取設備信息；而在機動網絡側，則主要通過設備推送的方式實現狀態變化的監控，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造成的負荷，而又能準確實時地獲取網絡變化情況。

項目組所研發的網絡管理系統需要提供機固混合網的網絡資源規劃與建立功能，并利用所建立的資源組建網絡。根據所組建的網絡拓撲，網絡管理系統能夠向設備發送初始化配置參數，開通機固混合網。網絡開通后，網絡管理系統將提供網絡監控功能，實時檢測網絡狀態、設備故障，實現網絡監控功能，保障機固混合網穩定可靠運行。

以下結合項目組在項目中的工作重點分析網絡規劃與開通和網絡態勢感知功能。

2.1 網絡規劃與開通

針對機固混合網而設計的網絡管理系統應當具備網絡規劃和開通功能，同時由于業務場景的變化速度快，需要提供網絡規劃模板以及多個規劃圖，讓用戶可以挑選適合的模板來構建網絡拓撲，并存儲下歷史的多個網絡規劃圖，便于用戶可以根據業務場景進行快速切換。構建網絡規劃前需要先構建設備資源，其中包含了設備基本信息、地址信息、信道帶寬、無線頻點、廠家信息、聯系方式等，用戶根據業務場景使用合適的資源構建網絡拓撲。構建網絡規劃時，可以采用點對點、點對多點、多點對多點的組網模板進行快速拓撲構建，選定固定節點和機動節點后，自動連接成指定模板的機固混合網，也可以由用戶手動連接，并自定義所需模板。

完成網絡規劃后，用戶根據業務需求選擇需要構建的網絡拓撲，并進行網絡開通。網絡管理系統提供了網絡快速開通功能，通過批量下發設備初始化參數的方式，使各設備能夠快速配置所需參數，達到網絡快速開通的目的。設備初始化參數下發時，通過由遠至近的方式發送參數，支持一鍵重啟功能，通過自動重發和流程確認的機制保證了參數準確無誤地下發。完成參數下發和設備重啟后，便能夠按照用戶的規劃完成組網，實現了用戶的快速開通網絡需求。

2.2 網絡態勢感知

在機固混合網運行過程中，網絡管理系統能夠為用戶提供網絡態勢感知功能，主要實現網絡狀態和設備故障的感知，并提示用戶進行處理。在固定網絡側，網絡管理系統將間隔5秒進行設備狀態訪問，確保實時獲取設備狀態信息，主要監控設備連通性、網絡帶寬、業務情況等信息，準確反映網絡狀態，出現異常時提示用戶進行調整。在機動網絡側，網絡管理系統將根據網絡情況逐步下降設備輪詢間隔直至停止發送設備狀態輪詢報文，自動減少對無線網絡的帶寬占用，保證機動網絡的有限帶寬盡量用于主要的業務傳輸。

除了網絡管理系統主動發送狀態檢測報文外，網絡管理系統還能接收所有設備主動推送的故障信息，當設備定時自檢系統到設備自身已經存在一定故障，可能影響到正常業務甚至網絡連通，此時要求設備主動上報信息至網絡管理系統，由網絡管理系統呈現給用戶，并根據預設的故障排查步驟提示用戶逐步排查和處理。

在網絡態勢感知的過程中，網絡管理系統還提供性能管理功能，通過定時檢測設備性能參數，當發現性能參數超出用戶所設閾值時，能夠提示用戶設備性能下降，可以提前采取必要的防護措施。

3 網絡管理系統主要流程設計

3.1 網絡開通流程設計

網絡開通時主要工作是進行設備初始化參數的下發，分成了探尋、準備確認、數據下發和設備重啟四個階段，每一階段都必須經過設備確認才會進入下一階段。探尋階段確認設備是否為本系統所能管理設備，且根據設備反饋信息確認該設備為本次網絡開通所需配置設備。準備確認階段由設備確認自身參數已經備份，可以進入下一階段。數據下發階段是初始化參數下發的重要階段，通過分包下發的方式將設備所需參數分多次下發到設備，并由設備確認。最后的設備重啟階段由設備確認接收，并在設備自身完成參數配置后進行重啟。通過以上流程能夠準確有效地將設備初始化參數配置到設備中，實現快速網絡開通功能。

3.2 網絡監控流程設計

網絡監控過程主要通過向設備發送ping 報文和設備狀態訪問報文來實現，輪詢作業能夠根據網絡狀態自動降低頻率和增加響應等待時間。網絡監控流程通過定時輪詢作業定時向設備發送ping 報文確定設備連通性，在設備連通的情況下在進行設備狀態訪問，以減少發送無效的設備狀態報文。設備狀態報文中包含了設備狀態、鏈路狀態、性能情況和故障情況，保證了能夠獲取的設備狀態的準確信息，防止機動網絡在運行過程中丟失了設備狀態信息。

4 結束語

本文結合了項目組在機固混合網網絡管理系統所做工作進行編寫，網絡管理系統需要結合時代進步而不斷發展，通過制定標準的通信方式和通信流程，保證了同時管理機動網絡和固定網絡，并能夠根據業務需求調整參數信息。項目組根據項目參與過程中的需求分析和設計實現工作，歸納總結后編寫了本文。

隨著技術的不斷進步以及人們對網絡管理系統要求將不斷提高，只有不斷總結項目中的經驗教訓，更好地了解不斷發展的通信網絡，提高網絡管理效率，保障網絡高效穩定運行。