基于無人值守的綜合網絡管理系統模式設計

宋晶晶

摘要：針對通信站點分散、自然條件惡劣、不適宜派駐人員值守的狀況，提出了一種基于無人值守的綜合網絡管理系統模式。介紹了該系統的工作模式、軟件功能、軟件控制流程、軟件運行的軟硬件環境及其性能。重點闡述了軟件的控制流程。實現了無人值守狀態下設備遠程通信狀態監控、故障診斷定位及故障修復工作，有效縮減了人力資源及交通等成本，提高了效率。系統測試驗證了其在實際工作中的可行性。

關鍵詞：無人值守；綜合網絡管理系統；自動化；遠程監控

中圖分類號：TP393文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2022）11-54-4

綜合網絡管理系統作為一個實用的、集成的、可普及的集成管理工具，已被各企業普遍使用。但實際情況中，部分站點分布廣且位于交通不發達地區，有些站點自然條件非常惡劣，派駐人員值守管理有很大困難，且隨著企業通信崗位大幅縮減及勞動力成本的不斷提高，很多站點處于無人或少人的狀態。基于無人值守的綜合網絡管理系統，在無人值守的情況下，對設備及環境進行集中監控，對數據進行及時采集，以便及時了解現場的情況，并根據實際情況發送一些簡單的控制命令，實現遠程通信狀態監控、故障診斷定位及故障修復工作[1]，有效縮減了人力資源及交通等成本，提高了效率。

無人值守遠程控制系統由遠端綜合站控軟件和本地綜合網管軟件組成。遠端綜合站控軟件提供無人值守及自動化管理能力[2]，功能上等價于遠端站智能代理；本地綜合網管軟件提供遠程管控能力，功能上等價于管理員。無人值守的綜合網絡管理系統組成如圖1所示。

系統設計堅持高可靠性、實時性、實用性、兼容性、模塊化、可維護性、可擴展性和易升級的原則，兼顧經濟性。

無人值守的遠程控制網絡管理系統主要包括設備自檢、鏈路檢測、故障診斷、預案管理及系統維護五大功能模塊。各模塊之間協作完成各項功能；各個模塊作為多個可執行程序在后臺自動啟動運行[3]。當終端首次登錄網管軟件，并且通過安全驗證，該軟件會與自身各模塊進行一次內部通信，檢測模塊是否已經正常啟動并且運行正常。如果存在某個模塊未正常啟動或響應異常，則通過后臺服務監控程序對該模塊進行重啟，并在事件欄打印相關信息，通告給操作人員。

遠端綜合站控設備自檢模塊為本地綜合網管設備監測提供實時數據支撐[4]；遠端綜合站控鏈路檢測模塊為本地綜合網管鏈路監測提供實時鏈路質量數據；本地綜合網管故障診斷調用遠端綜合站控故障診斷模塊執行故障診斷；遠端綜合站控執行本地綜合網管下發的預案；遠端綜合站控自動巡檢為本地綜合網管遠程維護上報巡檢結果。

2.1軟件功能

（1）設備自檢

設備自檢包括特征參數的檢測和診斷評估自身運行狀態，各類設備對外提供信息輸出接口，由綜合網絡管理系統軟件匯集并上報。通過自檢，可以獲悉各設備是否運行正常，是否需要維護或技術支持。對于主備設備，可以進行“或”的操作，即有一臺可以正常運行即可保障系統正常運行；對于上、下行串聯設備，則進行“與”的操作，即有一臺（套）設備工作異常，則無法保障系統正常運行。

（2）鏈路檢測

綜合網絡管理軟件定時檢測鏈路的連通性、時延、丟包率和收發速率等質量信息，將鏈路測試結果收集，生成鏈路檢測報告，上報綜合網管鏈路監測模塊，若有告警則上報綜合網管拓撲監控模塊。任務執行前，通信綜合網管將鏈路測試結果收集，生成鏈路狀態統計評估報告，評估通信鏈路對任務的支撐能力。當鏈路建立成功后，綜合網管軟件會向遠端軟件發送小包數據驗證鏈路通信狀況，若收發延遲穩定、無丟包情況，則判定通信正常；若收發延遲跳變或丟包率高，則判定通信鏈路不穩定；若發包無響應，則判定通信異常。

（3）故障診斷

故障診斷是由網管系統軟件發起故障診斷命令，設備經過查詢后將故障源信息上報網管系統。網管系統軟件監控到設備故障或鏈路異常，向相關設備發起故障診斷指令，如果設備定位故障，則將故障源上報綜合網管系統。設備進行故障判斷，首先，以設備通斷狀態為基礎，設備中斷則判定設備不正常；其次，檢測設備狀態參數，如溫度過高告警等，如果這些參數異常，則判定設備不正常，系統無法正常工作；最后，檢測設備的性能參數，如累計加電時間，若累計加電時間超過了設備安全使用上限，則判定設備存在風險、系統運行存在風險。

（4）預案管理

預案管理功能預先錄入需要修改的設備參數及參數值，通過執行預案完成對多類設備參數的統一、有序修改，從而達到一鍵更換遠端站點設備配置的目的。預案管理功能包括預案生成、預案編輯、預案傳輸、預案解析和預案執行。預案管理功能的操作對象為預案文件，預案文件通過IP網傳輸，使用UDP協議。預案管理功能可以有效縮短遠端站點執行不同任務時任務轉換的時間，減少人員操作，提高系統容錯率。

（5）系統維護

系統維護主要是針對系統內各設備和鏈路的狀態，進行自動巡檢，并生成巡檢報告，上報本地綜合網管軟件。通過自動巡檢報告可評估當前系統正常完成任務的可能性；可以預測設備失效率，提前進行設備維修和更換。巡檢報告內容包括記錄設備當前狀態，以及周期內設備狀態統計；記錄主要鏈路當前狀態，以及周期內主要鏈路狀態統計。

2.2軟件控制流程

本地綜合網管軟件具備遠程監控能力，包括設備狀態信息監控、拓撲狀態監視及資源信息管理等。主要完成心跳監測、資源管理、設備監測、鏈路監測、拓撲監視、故障診斷、預案管理和遠程維護幾大功能。

心跳監測是為了確保實時監測遠端綜合站控軟件的入網狀態，在本地綜合網管和遠端綜合站控軟件之間定時進行的一問一答式的動作。

資源管理是本地綜合網管軟件，對遠端綜合站控軟件的所有資源信息具備管理能力，包括查詢、添加、修改和刪除。數據處理過程由本地綜合網管軟件發起，遠端綜合站控軟件進行響應處理和應答。

設備監測是遠端綜合站控軟件實時將各變化的設備自檢參數上報。設備狀態信息監視分為本地綜合網管軟件主動查詢和遠端綜合站控軟件主動上報2種，主動查詢由本地綜合網管軟件發起，遠端綜合站控軟件將當前設備狀態參數信息返回；主動上報是指遠端綜合站控軟件通過系統自檢或輪詢檢測到設備狀態變化后，主動上報本地綜合網管軟件。

鏈路監測是遠端綜合站控軟件實時將鏈路質量上報本地綜合網管。通信綜合網管支持對任務鏈路進行自動檢查及測試。通信綜合網管定時監測鏈路的連通性和時延等質量信息，任務執行前，通信綜合網管將鏈路測試結果收集，生成鏈路狀態統計評估報告，評估通信鏈路對任務的支撐能力。

拓撲監視提供遠端綜合站控端站內設備連接關系及連接狀態信息，若軟件監測到設備狀態或網絡連接狀態變化，則主動將拓撲數據打包壓縮處理后上報本地綜合網管。通過拓撲連接關系視圖，可以清晰顯示各設備及鏈路等的連接關系，及軟件與后臺服務的連接狀態和設備自檢狀態。

故障診斷提供故障的定位功能：本地綜合網管發現遠端設備故障后向遠端綜合站控軟件發起故障診斷請求，遠端綜合站控軟件將查詢的故障源信息打包發送至本地綜合網管。

預案管理支持任務預案和應急預案：本地綜合網管生成預案文件，下發至遠端綜合站控，遠端綜合站控解析預案文件，下發被管對象執行（包括參數配置和鏈路切換等操作），被管對象將配置生效情況上報遠端綜合站控，遠端綜合站控生成預案執行結果的回饋文件，將預案執行結果上報本地綜合網管。預案管理功能的操作對象為預案文件。預案文件通過IP網傳輸，使用UDP協議。執行任務前，本地綜合網管制定預案并下發，若任務中監控到網絡故障，本地綜合網管下發緊急預案，遠端綜合站控執行預案，解決通信故障問題。

遠程維護主要是遠端綜合站控軟件定期將各設備的服務參數及工作狀態進行自檢，綜合生成自檢報告，并上報本地綜合網管。本地綜合網管與遠端綜合站控軟件間的控制流程如圖2所示。

遠端綜合站控軟件主要完成設備自檢、鏈路檢測、故障診斷、預案執行和自動巡檢功能。

遠端綜合站控軟件通過向系統設備發送自檢命令，系統設備通過自檢本身健康狀態，將自檢結果上報軟件設備監測模塊，若有告警，上報軟件拓撲監控模塊。

鏈路檢測是監測通信鏈路的通斷及鏈路質量，確定是否可以保障通信鏈路的建立及保持。遠端綜合站控軟件通過向系統設備發送鏈路質量監測命令，將鏈路質量數據上報軟件鏈路監測模塊，若有告警則上報軟件拓撲監控模塊。

故障診斷是由遠端綜合站控軟件發起故障診斷命令，系統設備經查詢后將故障源信息上報遠端綜合站控軟件的過程。

預案執行是指遠端綜合站控收到下發的預案后，將預案轉化為配置工作流程，包括參數設置和設備標校等，按照配置工作流程將配置信息分別下發各系統設備執行，系統設備統計預案執行結果，向遠端綜合站控上報。

自動巡檢是遠端綜合站控軟件通過設置自動輪詢命令[5]，定時向系統設備發送巡檢命令，系統設備將生成的巡檢報告上報遠端綜合站控軟件。

遠端綜合站控軟件與系統設備間的流程如圖3所示。

2.3軟件運行環境

基于無人值守的綜合網絡管理系統運行所需硬件環境要求：CPU≥3.4 GHz；內存≥8 GB；顯卡為獨立顯卡；硬盤≥1 TB；顯示器的分辨率為1 920×1 080；通信/網絡接口卡為千兆網卡；

基于無人值守的綜合網絡管理系統運行所需軟件環境要求：操作系統為麒麟操作系統；數據庫管理系統為達夢數據庫；應用支撐軟件為JDK；測試軟件為JTest。

2.4軟件性能

本地綜合網管與遠端綜合站控信息傳輸交換采用文件傳輸和數據幀2種方式。文件傳輸用于非實時控制、評估報告和報表等；數據幀傳輸用于實施控制和實時狀態上報。

在軟件設計中，文件傳輸種類統一制定，文件名稱和信息格式統一定義。

文件傳輸信息種類包括：

①設備配置文件、參數宏文件和控制過程文件等。

②鏈路檢測報告、設備自檢報告和自動巡檢報告等。

在軟件設計中，數據幀格式統一定義，數據幀傳輸種類包括控制幀和監視幀。采用不同的傳輸方式，有利于降低監控信息交換對通信帶寬占用，減少信道資源占用。

軟件中，本地綜合網管與遠端綜合站控信息傳輸采用以下原則進行信息傳輸：

①在網絡帶寬受限的條件下，窄帶數據壓縮傳輸服務考慮到傳輸實時性和可靠性，采用RUDP協議，RUDP協議在UDP協議基礎上增加確認機制、重傳機制和滑動窗口機制。

②數據壓縮傳輸，使用zlib數據壓縮函數庫，zlib使用deflate算法，deflate算法是無損數據壓縮算法，先使用LZ77算法壓縮，然后使用哈夫曼編碼算法壓縮。

針對該綜合網絡管理系統進行功能測試，建立系統運行的安裝環境后，安裝運行軟件，系統內各設備參數、狀態等信息通過相關軟件模擬，并對系統內各功能模塊進行用例測試，發現測試結果均與預期結果相符，符合軟件設計要求系統測試的本地綜合網管顯示遠端綜合站控的拓撲如圖4所示。

本系統的遠端綜合站控軟件—本地綜合網管軟件管理模式借鑒智能代理的概念，智能代理是代表管理者完成特定任務的軟件實體，它通過本地或就近管理的資源，能夠感知網絡狀態的變化，并能夠利用管理的資源信息來相應調整下一步的行為。遠程綜合站控軟件就是一個具有智能代理功能的軟件實體。該系統借鑒國內外無人值守站建設的先進理念和工程應用實踐[6]，基于管理流程規范化、系統能力統一化和系統接口標準化的設計原則，分析設計了適合無人值守及自動化運行的綜合網絡管理系統的管理流程，解決了沒有常駐人員對設備進行操作或維護、完全通過遠程監控和自動化流程對系統進行操作和運行管理的運維需求，具有顯著效果。

[1]席江月，郭威.中波臺機房遠程監控與無人值機項目的設計與實現[J].西部廣播電視，2019（3）：229-230.

[2]陳志剛.遠程監控系統在CMMB無人值守機房日常維護中的應用[J].廣播電視信息，2014（10）：95-97.

[3]孔祥新，劉敬科，閆紹敏.無人值守機房遠程智能監控系統[J].電子技術，2011，38（10）：26-27.

[4]張榮升.無人值守機房遠程監控系統的設計分析[J].大眾科學，2020（3）：26-27.

[5]秦積偉.廣播電視無人值守機房的設計與實現[J].甘肅科技， 2018，34（22）：26-27.

[6]宋玉龍.淺析無人值守機房遠程監控和安防系統的建設[J].中外企業家，2018（13）：109.