韋 文，師 進(jìn)，王 欣，蔡莉莉

(1.北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070)

1 概述

現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備在實(shí)際工程建設(shè)及運(yùn)維中使用時(shí)，涉及到開(kāi)站（即開(kāi)通站點(diǎn)）時(shí)的設(shè)備配置流程，如何提高配置效率及準(zhǔn)確性，從而提高用戶運(yùn)維體驗(yàn)，是通信設(shè)備開(kāi)站應(yīng)該考慮的重要問(wèn)題。

通常情況下，網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備可采用離線配置或者在線遠(yuǎn)程配置，但現(xiàn)有技術(shù)方案的缺點(diǎn)是不可避免的，涉及到需用戶手動(dòng)完成設(shè)備的全部或者部分配置。這種配置方式不便捷，容易因人為配置失誤導(dǎo)致差錯(cuò)，并且本地需同時(shí)有設(shè)備安裝人員與設(shè)備配置人員配合工作?；蛘弑镜匦枰腥藛T身兼雙職，既負(fù)責(zé)安裝又負(fù)責(zé)配置，對(duì)開(kāi)站流程的人員資源要求較高。

目前已有部分技術(shù)可以做到比較快速的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置，比如零接觸配置（Zero Touch Provisioning，ZTP）技術(shù)。ZTP 技術(shù)是指相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備安裝后的零配置敏捷部署技術(shù)，快速上線運(yùn)行，其典型的實(shí)現(xiàn)方式是借助動(dòng)態(tài)主機(jī)設(shè)置協(xié)議（Dynamic Host Conf iguration Protocol，DHCP）服務(wù)器來(lái)自動(dòng)引導(dǎo)新入網(wǎng)設(shè)備與中心網(wǎng)管服務(wù)器/軟件和配置服務(wù)器/腳本文件服務(wù)器等建立連接、下載相關(guān)配置。不過(guò)ZTP 過(guò)程中DHCP 服務(wù)器、軟件和配置文件服務(wù)器等僅能獲知新入網(wǎng)設(shè)備的型號(hào)、軟件版本等信息，無(wú)法獲知該設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中具體安裝位置、具體應(yīng)承擔(dān)的角色、所需承載的業(yè)務(wù)等信息，因此僅對(duì)某些網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景有效。比如簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中各設(shè)備僅根據(jù)型號(hào)確定其配置數(shù)據(jù)，或者配置數(shù)據(jù)與該設(shè)備安裝位置完全無(wú)關(guān)等場(chǎng)景。

本文將研究一種較為高效的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備快速配置開(kāi)站方法，重點(diǎn)解決設(shè)備身份自動(dòng)化識(shí)別的技術(shù)問(wèn)題，結(jié)合其他設(shè)備快速配置方法，形成完整的快速配置流程，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備敏捷部署、高效運(yùn)維的效果。

2 現(xiàn)有開(kāi)站流程問(wèn)題分析

開(kāi)站是指設(shè)備完成首次安裝、上電和入網(wǎng)。新安裝的設(shè)備需要按原網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進(jìn)行一定的配置，以滿足工程應(yīng)用需求。

網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的配置項(xiàng)包括設(shè)備的IP 地址、設(shè)備名稱或ID 號(hào)、業(yè)務(wù)相關(guān)配置等。設(shè)備的具體配置數(shù)據(jù)內(nèi)容主要與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中該設(shè)備所處的位置（即其在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮的作用）、所承載的業(yè)務(wù)等有關(guān)。如果反映到具體工程實(shí)施方法中，則具體配置數(shù)據(jù)內(nèi)容與該設(shè)備所安裝的具體位置有關(guān)。因?yàn)楣こ虒?shí)施中對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的設(shè)備均預(yù)先安排了具體的安裝位置，應(yīng)遵循工程設(shè)計(jì)圖紙施工以便保障設(shè)備配置與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相符。

目前開(kāi)站時(shí)，設(shè)備配置有兩種操作方式。

一是先離線將設(shè)備完成所有配置，再將其接入既有網(wǎng)絡(luò)中。由于是離線配置，需要使用命令行工具或本地管理終端對(duì)該設(shè)備做單獨(dú)配置，用戶手動(dòng)完成各項(xiàng)配置。

二是先將設(shè)備接入既有網(wǎng)絡(luò)中，然后在線配置該設(shè)備。由于是在線配置，可使用網(wǎng)管軟件（通常部署在中心機(jī)房）遠(yuǎn)程對(duì)該設(shè)備進(jìn)行配置。但仍需先手動(dòng)配置該設(shè)備的必要身份信息，比如配置其按網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃所分配的IP 地址，使得該設(shè)備能夠與網(wǎng)管軟件建立連接并被識(shí)別。之后該設(shè)備才能接受網(wǎng)管軟件的遠(yuǎn)程配置，即網(wǎng)管軟件將配置數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送給該設(shè)備，該設(shè)備接收配置數(shù)據(jù)后寫(xiě)入自身的配置中。需要注意的是，采用DHCP 服務(wù)器自動(dòng)分配IP 地址給該設(shè)備并不能解決該問(wèn)題，因?yàn)樽詣?dòng)分配的IP 地址是隨機(jī)的，不能用于識(shí)別該設(shè)備的身份。

現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備配置方法未考慮采用自動(dòng)化方法對(duì)設(shè)備身份進(jìn)行識(shí)別，開(kāi)站時(shí)本地仍離不開(kāi)設(shè)備配置人員的參與，對(duì)配置的敏捷性、便利性產(chǎn)生一定影響。

這里主要討論的場(chǎng)景是網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備根據(jù)安裝位置不同需要有各自不同配置數(shù)據(jù)。對(duì)于一些簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，比如各設(shè)備均使用統(tǒng)一的默認(rèn)配置數(shù)據(jù)，或者不需要識(shí)別設(shè)備身份、僅根據(jù)設(shè)備類別型號(hào)簡(jiǎn)單區(qū)分其配置數(shù)據(jù)等，此時(shí)通過(guò)ZTP 等現(xiàn)有的自動(dòng)配置技術(shù)也能做到一定程度的自動(dòng)配置流程，但該類場(chǎng)景并不能包含所有開(kāi)站場(chǎng)景。

3 高效的配置和開(kāi)站方法流程

配置和開(kāi)站流程所面臨的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景如圖 1 所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備配置過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景圖Fig.1 Network scenario diagram of configuration process of network communication equipment

其中，網(wǎng)管服務(wù)器運(yùn)行網(wǎng)管軟件，管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)管終端為網(wǎng)管服務(wù)器的用戶操作界面終端。待配置的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備x（以下稱為設(shè)備x）為開(kāi)站時(shí)的新入網(wǎng)設(shè)備。

本文的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備開(kāi)站時(shí)的配置方法流程如下。

步驟1 ：在網(wǎng)管軟件中規(guī)劃和保存網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并?guī)劃拓?fù)渲懈骶W(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的配置數(shù)據(jù)，保存在配置數(shù)據(jù)庫(kù)中，待下發(fā)給設(shè)備。

在網(wǎng)管軟件圖形界面中，用戶可以從設(shè)備模塊庫(kù)中拖放出多種類型的設(shè)備模塊，以圖標(biāo)形式在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D畫(huà)布上進(jìn)行擺放，并可配置設(shè)備間的網(wǎng)絡(luò)鏈路連接關(guān)系，形成規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D?？蓪⒏髟O(shè)備的預(yù)配置數(shù)據(jù)輸入到網(wǎng)管軟件中，保存在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，方法為在界面對(duì)話框輸入設(shè)備各配置參數(shù)，或使用配置文件導(dǎo)入功能。設(shè)備配置數(shù)據(jù)包括設(shè)備的身份標(biāo)識(shí)、設(shè)備名稱、設(shè)備位置、IP 地址、業(yè)務(wù)相關(guān)配置（比如VLAN 分配、路由規(guī)則設(shè)置）等。注意此時(shí)在網(wǎng)管軟件側(cè)完成了網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備配置的規(guī)劃，但配置數(shù)據(jù)并未下發(fā)至設(shè)備x 中。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中對(duì)未下發(fā)配置或未上線的設(shè)備用不同的圖標(biāo)形態(tài)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，比如將設(shè)備圖標(biāo)顯示為灰色。

步驟2：開(kāi)站時(shí)的新入網(wǎng)設(shè)備x 上電啟動(dòng)后，自動(dòng)從DHCP 服務(wù)器申請(qǐng)臨時(shí)IP 地址，并獲取到網(wǎng)管服務(wù)器IP 地址，與網(wǎng)管軟件建立連接。

新入網(wǎng)設(shè)備x 未配置IP 地址，上電啟動(dòng)后需向DHCP 服務(wù)器申請(qǐng)IP 地址，作為設(shè)備x 的臨時(shí)IP 地址。同時(shí)DHCP 服務(wù)器也將其他相關(guān)信息推送給設(shè)備x，包括網(wǎng)管服務(wù)器的IP 地址等。然后設(shè)備x 可以向網(wǎng)管軟件發(fā)出連接請(qǐng)求，與網(wǎng)管軟件建立連接。

步驟3：設(shè)備x 使用設(shè)備身份自動(dòng)識(shí)別方法進(jìn)行身份識(shí)別，并將身份等相關(guān)信息上報(bào)給網(wǎng)管軟件，網(wǎng)管軟件對(duì)設(shè)備身份進(jìn)行確認(rèn)和匹配。

在本方法中，設(shè)備的身份用于標(biāo)識(shí)該設(shè)備在步驟1 所規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲兴鶎?duì)應(yīng)的具體設(shè)備，而不是通常意義的設(shè)備編號(hào)、序列號(hào)等。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)規(guī)劃并不規(guī)定具體哪一臺(tái)實(shí)物設(shè)備被安裝入網(wǎng)，只要入網(wǎng)的設(shè)備型號(hào)符合要求、可被配置，其設(shè)備編號(hào)可以為任意。通過(guò)標(biāo)識(shí)出其身份，網(wǎng)管軟件即可通過(guò)下發(fā)配置將該設(shè)備設(shè)置成網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中所需的設(shè)備，即令其配置與其身份相符。因此若發(fā)生設(shè)備故障，可用新設(shè)備替換，只要將原配置數(shù)據(jù)完全復(fù)制到新設(shè)備中，新設(shè)備繼承原設(shè)備身份。

故障設(shè)備被新設(shè)備替代后，特點(diǎn)是其在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械倪壿嬑恢貌蛔?，同時(shí)實(shí)物在機(jī)房中的安裝位置也不變，可將設(shè)備的身份識(shí)別碼稱為通用位置識(shí)別碼（Universally Location Identifier，ULID）。故障設(shè)備和新設(shè)備可具有不同的設(shè)備編號(hào)，但新設(shè)備需繼承原故障設(shè)備的ULID。

ULID 編號(hào)方式建議與實(shí)物安裝位置相關(guān)，為：AAAA-BBBB-CCCC-DDDD-EE。

各數(shù)字代表：路局/城市編碼—線路編號(hào)—車站/機(jī)房編號(hào)—機(jī)柜編號(hào)—槽位編號(hào)。

或者使用字符串：路局/城市名稱—線路名稱—車站/機(jī)房名稱—機(jī)柜編號(hào)—槽位編號(hào)。

對(duì)設(shè)備x 進(jìn)行身份識(shí)別的方法，目的是將正確的ULID 賦予設(shè)備x。

設(shè)備身份識(shí)別可采用如下方法。

1） 將網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中對(duì)各設(shè)備規(guī)劃的實(shí)物安裝位置轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的ULID，并轉(zhuǎn)換為二維碼，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期將各二維碼打印粘貼到各相應(yīng)機(jī)柜的相應(yīng)槽位上。

2） 開(kāi)站時(shí)，在規(guī)劃的槽位上安裝設(shè)備x 后，用移動(dòng)終端的定制應(yīng)用app 掃描ULID 二維碼，并通過(guò)移動(dòng)終端USB 數(shù)據(jù)線將ULID 傳送給設(shè)備x。操作場(chǎng)景如圖2 所示。

設(shè)備x 使用臨時(shí)IP 地址，用ULID 向網(wǎng)管軟件申請(qǐng)驗(yàn)證身份，網(wǎng)管軟件在規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中搜索對(duì)應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行匹配。若設(shè)備x 的ULID 與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中任何設(shè)備的身份標(biāo)識(shí)均無(wú)法匹配，網(wǎng)管軟件應(yīng)在網(wǎng)管終端上提供告警信息。

步驟4：網(wǎng)管軟件從配置數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)取設(shè)備x 的配置數(shù)據(jù)，下發(fā)給設(shè)備x，包括更新它的IP 地址。

網(wǎng)管軟件依據(jù)ULID 從配置數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)取相應(yīng)的配置數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)備x 的臨時(shí)IP 地址下發(fā)給設(shè)備x，配置數(shù)據(jù)中包含規(guī)劃給設(shè)備x 的IP 地址。設(shè)備x 獲取和更新配置數(shù)據(jù)成功后，ULID 不變，以新的IP地址重新與網(wǎng)管軟件建立連接。設(shè)備x 建立連接后，網(wǎng)管軟件在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中用特定的圖標(biāo)形態(tài)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，比如將灰色設(shè)備圖標(biāo)點(diǎn)亮。

圖2 網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備身份識(shí)別方法場(chǎng)景圖Fig.2 Scenario of identification method for network communication equipment

4 主要優(yōu)勢(shì)

強(qiáng)調(diào)設(shè)備身份：本文的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備開(kāi)站流程中，與現(xiàn)有技術(shù)方案中主要用IP 地址標(biāo)識(shí)設(shè)備身份相比，該方法用ULID 標(biāo)識(shí)設(shè)備身份，既能標(biāo)識(shí)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械倪壿嬑恢茫卜从沉嗽O(shè)備實(shí)物在機(jī)房中的安裝位置，包含的信息更豐富。

減低人員依賴：本文方法用移動(dòng)終端應(yīng)用app掃描二維碼的方式進(jìn)行設(shè)備身份ULID 識(shí)別，替代了現(xiàn)有設(shè)備配置中的人工配置部分，簡(jiǎn)化操作流程，減少人為配置失誤概率，并且降低了人員資源要求，安裝過(guò)程中本地?zé)o需網(wǎng)絡(luò)配置人員的參與。

提高自動(dòng)化程度：通過(guò)與DHCP 服務(wù)器、網(wǎng)管服務(wù)器/軟件的配合，設(shè)備開(kāi)站的配置流程可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化配置部署，設(shè)備即插即用。

擴(kuò)大適用范圍：該方法可適用于配置數(shù)據(jù)與該設(shè)備安裝位置相關(guān)的場(chǎng)景，適用場(chǎng)景范圍比現(xiàn)有ZTP 配置部署技術(shù)適用范圍更廣泛。

靈活可擴(kuò)展：在對(duì)設(shè)備x 進(jìn)行身份自動(dòng)識(shí)別的方法中，還根據(jù)條件或需求可靈活使用多種替代方法，比如可使用專用U 盤(pán)保存相應(yīng)安裝位置（槽位）所對(duì)應(yīng)的ULID，設(shè)備安裝人員攜帶該U 盤(pán)插入設(shè)備x 的USB 數(shù)據(jù)口，然后ULID 被自動(dòng)讀取到設(shè)備x 中。

5 結(jié)論

本文研究一種網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備快速配置開(kāi)站方法及其流程，通過(guò)設(shè)計(jì)新的設(shè)備身份自動(dòng)化識(shí)別手段，簡(jiǎn)化本地設(shè)備身份信息上報(bào)給網(wǎng)管軟件的過(guò)程，從而省略本地手動(dòng)配置內(nèi)容，并由網(wǎng)管軟件遠(yuǎn)程自動(dòng)配置該設(shè)備，使本地僅需設(shè)備安裝人員參與，減少人為操作失誤概率和降低遠(yuǎn)程配合施工的難度，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備敏捷部署的效果，降低了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維難度和成本、提高了運(yùn)維效率。

另外，除了開(kāi)站，本文方法也適用于設(shè)備故障更換等需要進(jìn)行設(shè)備配置的場(chǎng)景，具體流程與本文開(kāi)站流程類似。