陳 煉

陳 煉:中國鐵通集團(tuán)廣東分公司 工程師 510080 廣州

1 IP城域網(wǎng)網(wǎng)管問題

鐵通省級IP城域網(wǎng)的管理范圍，一般包括集團(tuán)骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、省干網(wǎng)絡(luò)、省網(wǎng)NDC數(shù)據(jù)中心以及下轄若干個(gè)地市城域網(wǎng)，管理設(shè)備數(shù)千臺，約百萬數(shù)量級的寬帶接入用戶，覆蓋了路由器、BRAS、交換機(jī)、DSLAM、OLT、ONU等設(shè)備類型，涉及到思科、華為、中興、烽火、港灣等廠商的數(shù)十種型號。網(wǎng)內(nèi)大量的設(shè)備對日常運(yùn)營維護(hù)管理能力提出了較高的要求。就管理手段而言，部分設(shè)備廠家提供了專業(yè)網(wǎng)管 (EMS)，但缺乏統(tǒng)一高效的監(jiān)控和管理手段，直接影響了鐵通省級IP城域網(wǎng)的維護(hù)水平和運(yùn)行質(zhì)量，具體問題如下。

1．故障診斷時(shí)間長。網(wǎng)管人員需要同時(shí)監(jiān)控多個(gè)網(wǎng)管的告警信息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，維護(hù)人員需要在多個(gè)網(wǎng)管系統(tǒng)之間切換，甚至可能還要登錄到網(wǎng)元設(shè)備上判斷故障點(diǎn)，故障排查時(shí)間長。

2．?dāng)?shù)據(jù)格式不統(tǒng)一。各個(gè)廠家專業(yè)網(wǎng)管提供的數(shù)據(jù)格式和內(nèi)容不同，側(cè)重點(diǎn)也不同，有的側(cè)重于設(shè)備配置和告警監(jiān)控，有的側(cè)重于網(wǎng)元設(shè)備資源和性能管理。

3．缺少面向全網(wǎng)的歷史統(tǒng)計(jì)性數(shù)據(jù)。各廠家的專業(yè)網(wǎng)管往往在設(shè)備配置管理方面非常完備，但缺少對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的歷史統(tǒng)計(jì)，不能給運(yùn)維人員提供前瞻性建議。

隨著寬帶接入市場的蓬勃發(fā)展，用戶對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的要求不斷提高，急需一套完整的IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源管理、故障監(jiān)控、性能監(jiān)測與統(tǒng)計(jì)分析等功能。為此，廣東鐵通進(jìn)行了互聯(lián)網(wǎng)省級綜合網(wǎng)管建設(shè)工程。

2 綜合網(wǎng)管建設(shè)

根據(jù)廣東鐵通的網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)需求，采用省集中方式統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理平臺，實(shí)現(xiàn)面向全省IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和管理。目前已實(shí)現(xiàn)對城域網(wǎng)核心層、匯聚層和接入層設(shè)備的監(jiān)控和管理。

2.1 功能要求

根據(jù)鐵通IP城域網(wǎng)日常管理工作內(nèi)容，將系統(tǒng)功能要求分為告警與性能監(jiān)控、資源與拓?fù)涔芾?、安全管理、?bào)表管理等四大部分。

1．告警與性能監(jiān)控。為了統(tǒng)一監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量，IP城域網(wǎng)網(wǎng)管需要對設(shè)備的告警信息進(jìn)行采集、預(yù)處理，需要支持確認(rèn)、恢復(fù)、升級、重定義、查詢統(tǒng)計(jì)等功能，監(jiān)控被管設(shè)備的性能信息，包括網(wǎng)元設(shè)備的CPU利用率、內(nèi)存利用率、硬盤利用率、環(huán)境參數(shù)等，并對性能數(shù)據(jù)支持門限告警、查詢統(tǒng)計(jì)等功能。流量是IP網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的重要指標(biāo)，采集設(shè)備端口的流量數(shù)據(jù)得到帶寬利用率，以圖形化的方式進(jìn)行展示和監(jiān)控。

2．資源與拓?fù)涔芾怼Ａ私釯P網(wǎng)絡(luò)的資源狀態(tài)，支持對被管設(shè)備的資源與拓?fù)涔芾?，包括資源和設(shè)備配置信息采集、維護(hù)、查詢統(tǒng)計(jì)等功能，以及對被管設(shè)備之間的拓?fù)溥B接關(guān)系進(jìn)行發(fā)現(xiàn)、瀏覽、增刪和查改等操作。

3．安全管理。根據(jù)鐵通IP城域網(wǎng)的維護(hù)體系組織情況，支持對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分權(quán)、分域管理，即要求系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶名及其相關(guān)聯(lián)的角色，對用戶的操作進(jìn)行功能范圍和區(qū)域范圍控制，同時(shí)記錄操作日志以備日后審計(jì)。

4．報(bào)表管理。被管理網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)信息需要通過報(bào)表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)呈現(xiàn)，支持常見告警、性能、資源等方面的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，同時(shí)支持特殊管理需求的自定義報(bào)表。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

IP城域網(wǎng)綜合網(wǎng)管系統(tǒng)采用分布式、模塊化、組件化設(shè)計(jì)，符合NGOSS構(gòu)架，充分保證系統(tǒng)的開放、靈活、先進(jìn)性。廣東鐵通IP城域網(wǎng)網(wǎng)管分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)匯聚層、業(yè)務(wù)處理層和UI呈現(xiàn)層等4層。

1．?dāng)?shù)據(jù)采集層。完成接口協(xié)議轉(zhuǎn)換，根據(jù)設(shè)備的接口類型，將不同設(shè)備的數(shù)據(jù)和消息轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的內(nèi)部格式，傳到數(shù)據(jù)匯聚層進(jìn)行處理。該層支持基于SNMP、TL1、Telnet、SYSLOG等網(wǎng)管協(xié)議的數(shù)據(jù)采集。

2．?dāng)?shù)據(jù)匯聚層。采用統(tǒng)一的管理對象模型來描述網(wǎng)絡(luò)中的管理對象和事件消息。統(tǒng)一的管理對象模型能夠?qū)崿F(xiàn)跨廠家、跨設(shè)備類型的統(tǒng)一描述，使復(fù)雜的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)以統(tǒng)一的面貌呈現(xiàn)給網(wǎng)管操作者。

3．業(yè)務(wù)處理層。該層基于統(tǒng)一的管理對象模型，實(shí)現(xiàn)了多種網(wǎng)絡(luò)管理業(yè)務(wù)，包括資源管理、拓?fù)涔芾怼⑿阅芄芾?、?bào)表、安全管理等業(yè)務(wù)，并為UI呈現(xiàn)層提供遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)調(diào)用接口，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)邏輯集中處理。

4．UI呈現(xiàn)層。采用Java Swing技術(shù)，生成IP城域網(wǎng)網(wǎng)管的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)和操作的界面。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 告警采集、預(yù)處理與呈現(xiàn)

告警管理是IP城域網(wǎng)綜合網(wǎng)管的重要功能，通過對網(wǎng)內(nèi)多種異構(gòu)設(shè)備的告警采集、預(yù)處理和統(tǒng)一呈現(xiàn)，維護(hù)人員可以在單獨(dú)界面上，以統(tǒng)一的方式監(jiān)控網(wǎng)內(nèi)所有設(shè)備的告警。IP城域網(wǎng)綜合網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)了基于SNMP TRAP、TL1、SYSLOG等多種接口協(xié)議的告警采集。SNMP TRAP主要用于對路由器、交換機(jī)等設(shè)備的告警采集，通過配置設(shè)備，將 SNMP TRAP的目標(biāo)地址設(shè)置為網(wǎng)管告警采集機(jī)，即可接收設(shè)備的告警;TL1協(xié)議是基于文本格式的網(wǎng)管接口協(xié)議，在IP綜合網(wǎng)管中主要用于面向xPON設(shè)備專業(yè)網(wǎng)管(EMS)的信息采集;SYSLOG協(xié)議主要用于對防火墻等設(shè)備的告警采集。

為了實(shí)現(xiàn)告警的統(tǒng)一預(yù)處理與呈現(xiàn)，IP城域網(wǎng)網(wǎng)管中提出了告警服務(wù)器的概念 (Alarm Server)。Alarm Server負(fù)責(zé)管理全局告警列表，主要功能包括:告警消息同資源信息的關(guān)聯(lián)、告警預(yù)處理、更新告警全局列表、向客戶端發(fā)送告警消息等。多個(gè)告警采集機(jī)將收到的告警信息格式化之后，發(fā)至預(yù)先設(shè)定的Alarm Server，由Alarm Server進(jìn)行相關(guān)處理之后，再發(fā)送到各個(gè)訂閱了告警消息的客戶端呈現(xiàn)。

系統(tǒng)采用上述的告警處理結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一了告警處理流程，便于后續(xù)添加新的告警源;增加告警相關(guān)新功能時(shí)只要修改Alarm Server即可，方便升級與部署;Alarm Server可以部署在多臺專用服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)了處理能力的線性擴(kuò)展。

2.3.2 高效的性能指標(biāo)采集

IP城域網(wǎng)綜合網(wǎng)管的重要功能是設(shè)備性能監(jiān)控和性能分析，要求網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的性能指標(biāo)采集，這也是綜合網(wǎng)管同設(shè)備廠家專業(yè)網(wǎng)管的重要區(qū)別之一。通常專業(yè)網(wǎng)管在性能指標(biāo)方面只實(shí)現(xiàn)少量指標(biāo)的測試功能，無法提供大規(guī)模、長時(shí)間、細(xì)粒度的性能指標(biāo)采集。為了實(shí)現(xiàn)在較短的采集周期內(nèi)(通常是5 min)，對大量的性能指標(biāo) (數(shù)十萬數(shù)量級)進(jìn)行大規(guī)模采集，必須仔細(xì)考慮性能指標(biāo)的采集、入庫的速度。

性能采集模塊的基本設(shè)計(jì)思路是建立性能采集任務(wù)表，由調(diào)度程序?qū)θ蝿?wù)表進(jìn)行周期性掃描，獲得采集任務(wù)的基本信息。任務(wù)調(diào)度程序在相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)啟動(dòng)采集進(jìn)程，進(jìn)行指標(biāo)采集和入庫。在廣東鐵通IP網(wǎng)管性能采集模塊的設(shè)計(jì)上，考慮了下面幾點(diǎn)。

1．?dāng)?shù)據(jù)庫連接池。主要用于解決數(shù)據(jù)入庫的性能瓶頸。采集機(jī)在拿到數(shù)據(jù)之后，需要將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行后續(xù)分析，通常需要:①打開數(shù)據(jù)庫連接，②寫入數(shù)據(jù)，③關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接3個(gè)步驟。實(shí)際測試發(fā)現(xiàn)，在每次寫入的性能數(shù)據(jù)規(guī)模較小(數(shù)十個(gè)字節(jié))情況下，步驟①③占用了大量的時(shí)間。解決這一問題有2個(gè)方案:第一，增加步驟②中的數(shù)據(jù)寫入的規(guī)模，使步驟①③在入庫過程中占用時(shí)間比例縮小;第二，建立數(shù)據(jù)庫連接池，在每個(gè)采集機(jī)為性能采集保持若干個(gè)數(shù)據(jù)庫連接，省去步驟①③。通過分析發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有的性能數(shù)據(jù)入庫場景中，多次小規(guī)模寫入和一次大規(guī)模寫入的單條性能數(shù)據(jù)平均時(shí)間開銷是類似的，并且增加數(shù)據(jù)緩存后會較大地增加設(shè)計(jì)復(fù)雜度。所以，采用了方案二建立數(shù)據(jù)庫連接池，其規(guī)模需要通過試驗(yàn)確定。

2．多線程并發(fā)處理。SNMP采集的基本過程如圖1所示。其中，較大的時(shí)間開銷是設(shè)備響應(yīng)時(shí)間，即從SNMP管理程序發(fā)出請求消息，到收到響應(yīng)消息之間占用的時(shí)間?？紤]利用多線程技術(shù)，在同一個(gè)采集進(jìn)程中同時(shí)發(fā)起對若干個(gè)設(shè)備多個(gè)性能指標(biāo)的采集。由于線程間的調(diào)度會占用一部分處理器開銷，過大的并發(fā)線程數(shù)量可能會導(dǎo)致整體效率下降，所以并不是并發(fā)線程的數(shù)量越大，采集的效率就會越高。由于網(wǎng)絡(luò)因素和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備SNMP代理程序的性能情況并不確定，性能采集程序的最佳并發(fā)線程個(gè)數(shù)需要通過試驗(yàn)來確定。

圖1 SNMP采集過程

3 總結(jié)

廣東鐵通IP城域網(wǎng)綜合網(wǎng)管的建設(shè)，將歸屬廣東鐵通的鐵通集團(tuán)骨干網(wǎng)廣東節(jié)點(diǎn)、省干網(wǎng)絡(luò)、省網(wǎng)NDC數(shù)據(jù)中心，以及下轄地市城域網(wǎng)全部納入了統(tǒng)一管理。通過在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維中使用該網(wǎng)管，網(wǎng)絡(luò)管理人員可以快速、準(zhǔn)確、完整地了解網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的狀態(tài)和相關(guān)信息，對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測、調(diào)整和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營效率、寬帶服務(wù)品質(zhì)，降低網(wǎng)絡(luò)管理成本，提高網(wǎng)絡(luò)維護(hù)效率，保證廣東鐵通IP城域網(wǎng)能夠提供穩(wěn)定、高效的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。

［1］ TMF 053 v4．0．The NGOSS Technology Neutral Architecture(TNA)［S］．2004．

［2］ J．Case，et al，RFC 1157．A Simple Network Management Protocol(SNMP) ［M］．1990．

［3］ Telcordia，GR-831-CORE，Operations Application Messages-Language For Operations Application Messages［M］，1996．