談數(shù)據(jù)通信網(wǎng)網(wǎng)元拓?fù)鋭?dòng)態(tài)管理設(shè)計(jì)

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摘要：通信運(yùn)營商數(shù)據(jù)綜合網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)管理時(shí)，對(duì)網(wǎng)元之間的連接關(guān)系管理是核心與關(guān)鍵。目前在網(wǎng)管系統(tǒng)中，一般是通過端口資源來靜態(tài)的繪制網(wǎng)元之間的連接關(guān)系。端口資源一般在初始時(shí)一次性錄入，但當(dāng)端口用途發(fā)生變化時(shí)，網(wǎng)元之間的連接關(guān)系發(fā)生變化，網(wǎng)管系統(tǒng)拓?fù)洳荒芗皶r(shí)準(zhǔn)確地更新，導(dǎo)致網(wǎng)元管理與監(jiān)控不準(zhǔn)確。針對(duì)此問題，我們基于端口屬性實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)元連接關(guān)系的自動(dòng)管理，以切實(shí)加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元的管理，保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)通信網(wǎng)；網(wǎng)元拓?fù)?/a>；網(wǎng)元動(dòng)態(tài)管理；圖數(shù)據(jù)庫

1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)設(shè)備管理概述

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)作為通信行業(yè)中一個(gè)發(fā)展迅猛、前景廣闊的領(lǐng)域，成為各大運(yùn)營商關(guān)注的焦點(diǎn)，各大運(yùn)營商紛紛擴(kuò)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通信運(yùn)營商在拓展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的同時(shí)，同樣關(guān)注現(xiàn)有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量與客戶感知。將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)——數(shù)據(jù)網(wǎng)納入重點(diǎn)監(jiān)控范圍，進(jìn)行7*24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控。一般來說，通信數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備包含數(shù)據(jù)終端設(shè)備、數(shù)據(jù)交換設(shè)備，設(shè)備間使用傳輸鏈路組成一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)，并且在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持下，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與交換。通信運(yùn)營商對(duì)于數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備的管理主要體現(xiàn)在性能管理、故障管理、拓?fù)涔芾淼?。?shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備通信組網(wǎng)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)如圖1所示。性能管理主要提供有關(guān)通信設(shè)備狀況、網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)元效能的報(bào)告和評(píng)估。收集通信網(wǎng)絡(luò)中有關(guān)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的質(zhì)量數(shù)據(jù)，形成統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)用于監(jiān)視或校正網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)元或設(shè)備的狀況和效能，為管理人員提供評(píng)價(jià)、分析、預(yù)測以及規(guī)劃的依據(jù)。故障管理是對(duì)電信網(wǎng)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)通道的異常運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，對(duì)設(shè)備斷電、容量預(yù)警、設(shè)備故障等信息進(jìn)行接收，用戶通過對(duì)故障管理平臺(tái)對(duì)告警信息進(jìn)行分析和定位，盡可能短的時(shí)間內(nèi)做出反應(yīng)和決定，并采取相應(yīng)的措施，對(duì)故障進(jìn)行隔離和校正，恢復(fù)由故障而影響的業(yè)務(wù)。網(wǎng)元的拓?fù)涔芾硎菍?shí)現(xiàn)以上管理的基礎(chǔ)。一個(gè)實(shí)時(shí)有效的拓?fù)?，在設(shè)備割接以及故障處理有著強(qiáng)大的幫助，通過網(wǎng)元拓?fù)渑c電路和光路進(jìn)行關(guān)聯(lián)，可以精準(zhǔn)的提供出一個(gè)網(wǎng)元影響的范圍，提前對(duì)用戶精準(zhǔn)的告知，將客戶感知降到最低，同時(shí)在拓?fù)渑c告警設(shè)備關(guān)聯(lián)，可以直觀的了解影響的業(yè)務(wù)范圍，根據(jù)業(yè)務(wù)范圍大小進(jìn)行故障處理優(yōu)先級(jí)處理。與此同時(shí)，由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)種類眾多，新業(yè)務(wù)產(chǎn)生速度快，數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元及其端口資源的變更情況也非常頻繁，需要一套自動(dòng)化的網(wǎng)元拓?fù)洳杉ぞ?，解決數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系的使用與屬性信息與實(shí)際不一致，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備信息管理的缺陷，延誤了告警處理的速度。

2網(wǎng)元拓?fù)涔芾砝碚撃Ｐ?/p>

網(wǎng)元拓?fù)涮幚磉m合用圖論的方式來分析和解決。拓?fù)鋱D論是研究點(diǎn)、線間關(guān)系的一門學(xué)科，屬于應(yīng)用數(shù)學(xué)的一部分。現(xiàn)實(shí)生活中，凡是涉及到事物間的關(guān)系，都可以抽象為圖論模型。點(diǎn)表示事物，連線表示事物間的聯(lián)系。整個(gè)求解過程為：網(wǎng)元拓?fù)洹?gt;圖論建模——>運(yùn)用圖論相關(guān)理論求解——>轉(zhuǎn)化為網(wǎng)元拓?fù)涞慕庹麄€(gè)過程關(guān)鍵在于圖論建模，所謂圖論建模，就是明確點(diǎn)表示什么，連線表示什么，原問題轉(zhuǎn)化為圖論中的什么問題。每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)實(shí)體（網(wǎng)元或者IT設(shè)備），每個(gè)關(guān)系代表兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)方式（網(wǎng)絡(luò)連接或者部署關(guān)系）。圖形數(shù)據(jù)庫是一種在線數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有處理圖形數(shù)據(jù)模型的創(chuàng)建，讀取，更新和刪除（CRUD）操作。與其他數(shù)據(jù)庫不同，關(guān)系在圖數(shù)據(jù)庫中占首要地位。這意味著應(yīng)用程序不必使用外鍵或帶外處理（如MapReduce）來推斷數(shù)據(jù)連接。與關(guān)系數(shù)據(jù)庫或其他NoSQL數(shù)據(jù)庫相比，圖數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型也更加簡單，更具表現(xiàn)力。圖形數(shù)據(jù)庫是為與事務(wù)（OLTP）系統(tǒng)一起使用而構(gòu)建的，并且在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了事務(wù)完整性和操作可用性。如圖2所示。

3網(wǎng)元?jiǎng)討B(tài)管理目標(biāo)

由于目前我們對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系的管理模式是靜態(tài)管理的模式，具體來說，就是根據(jù)維護(hù)人員提供的端口連接關(guān)系表繪制數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系。針對(duì)此問題，我們考慮了一種基于端口屬性來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系動(dòng)態(tài)管理的方法。在現(xiàn)有的管理模式的基礎(chǔ)上，我們從端口的屬性管理來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元之間連接關(guān)系的自動(dòng)管理。端口的屬性包括端口的up/down狀態(tài)、端口的描述、端口的流量數(shù)據(jù)、端口的IP等。從多個(gè)維度進(jìn)行端口的使用情況進(jìn)行監(jiān)管。端口初始描述了網(wǎng)元連接關(guān)系，有流量數(shù)據(jù)，有端口描述信息，有ip地址信息，對(duì)端口的屬性逐一的進(jìn)行監(jiān)控。通過基線對(duì)比算法最終可以計(jì)算出數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系是否發(fā)生變化，若發(fā)生變化，則通知用戶進(jìn)行確認(rèn)，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系的動(dòng)態(tài)管理，保證數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系與現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際情況的一致性。底層基于配置管理庫對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，方便未來的配置變更管理和自動(dòng)信息收集，配置管理庫作為唯一配置來源確保信息的及時(shí)性的權(quán)威性。該方案依托于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)綜合管理系統(tǒng)，從而簡化該功能的軟件架構(gòu)，最大限度利用原有軟硬件資源，降低軟件部署的難度。

4網(wǎng)元?jiǎng)討B(tài)管理模塊設(shè)計(jì)

該方案可分為三部分：端口比對(duì)模塊、數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系變化計(jì)算模塊、通知模塊。該功能的框架圖如圖3所示：

4.1端口比對(duì)模塊

每天定期通過采集程序采集存量端口，通過端口比對(duì)模塊對(duì)存量端口資源數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，包含端口相應(yīng)屬性，確定端口是新增、修改、刪除。通過端口ID來判斷設(shè)備的端口是否存在增減；其次，在端口ID在兩個(gè)比對(duì)點(diǎn)都存在的情況下，通過判斷端口名稱、端口描述信息、端口使用狀態(tài)、端口管理狀態(tài)、端口IP地址等屬性信息是否發(fā)現(xiàn)變化，來判斷端口屬性信息是否發(fā)生變化。最后，將端口比對(duì)的結(jié)果，即端口增減情況，以及端口屬性信息變化情況記錄到端口變更表中。

4.2變化計(jì)算模塊

該模塊每天定期執(zhí)行。獲取前一天的端口變更表中的端口變化數(shù)據(jù)。同時(shí)獲取變化端口的流量數(shù)據(jù)。具體算法如下：（1）對(duì)于新增端口，獲取端口的描述信息以及設(shè)備上端口的連接鏈路，根據(jù)描述信息和鏈路生成端口的拓?fù)溥B接，通過拓?fù)淅L制網(wǎng)元連接關(guān)系，同時(shí)根據(jù)網(wǎng)元連接關(guān)系兩端的流量數(shù)據(jù)，來驗(yàn)證該連接是否在設(shè)備上已經(jīng)激活。（2）對(duì)于已有端口1）如果是端口的描述信息以及端口的連接鏈路發(fā)生變化，根據(jù)描述信息有和鏈路更新拓?fù)溥B接，同步更新系統(tǒng)已有的拓?fù)渚W(wǎng)元連接關(guān)系，同時(shí)根據(jù)網(wǎng)元連接關(guān)系兩端的流量數(shù)據(jù)，來驗(yàn)證該連接是否在設(shè)備上已經(jīng)激活。2）如果是端口的狀態(tài)發(fā)生變化（并且長期處于閉合狀態(tài)）并且沒有設(shè)備告警情況發(fā)生，也就是UP變成DOWN，說明該網(wǎng)元連接關(guān)系已經(jīng)不存在，提示用戶是否可以刪除該網(wǎng)元連接關(guān)系。如果存在設(shè)備告警，說明設(shè)備存在故障，則該網(wǎng)元連接不能刪除。3）如果是端口的狀態(tài)發(fā)生變化，從DOWN變成UP，說明該網(wǎng)元連接關(guān)系剛剛建立，提示用戶是否可以建立該網(wǎng)元連接關(guān)系。4）如果是端口的IP發(fā)生了變化，查看端口描述信息是否變化如果未變化，根據(jù)網(wǎng)元連接關(guān)系兩端的流量數(shù)據(jù)，來驗(yàn)證該現(xiàn)有連接是否在設(shè)備上已經(jīng)激活；如果變化，根據(jù)描述信息進(jìn)行繪制網(wǎng)元連接關(guān)系，同時(shí)根據(jù)網(wǎng)元連接關(guān)系兩端的流量數(shù)據(jù)，來驗(yàn)證該連接是否在設(shè)備上已經(jīng)激活。

4.3通知模塊

該模塊由數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系變化計(jì)算模塊進(jìn)行調(diào)用，即如果存在數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系變化的情況，則數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系變化計(jì)算模塊調(diào)用通知模塊，告知相關(guān)管理人員進(jìn)行變更信息的確認(rèn)。通知的方式有多種，包括短信方式、派發(fā)工單、告警方式等。

5設(shè)計(jì)方案總結(jié)

本創(chuàng)文研究了一種基于端口屬性的數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系動(dòng)態(tài)管理的方法，對(duì)端口以及端口的各種屬性信息進(jìn)行準(zhǔn)實(shí)時(shí)的比對(duì)，以發(fā)現(xiàn)端口在資源和告警上的變更情況，并及時(shí)的自動(dòng)的更新數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系，切實(shí)加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備的管理，保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系動(dòng)態(tài)管理的方式，可以快速準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系的增刪及屬性變更信息，并及時(shí)的通知相關(guān)人員對(duì)變更信息進(jìn)行確認(rèn)，很多以前需要依靠人工進(jìn)行的核查變成了純自動(dòng)，效率提高了90%，同時(shí)，更是發(fā)現(xiàn)了以前人工核查容易紕漏或者核查有誤的數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元連接關(guān)系變化情況，準(zhǔn)確性也提高了30%。

作者：張旺 廖麗華 單位：中國移動(dòng)通信集團(tuán)天津有限公司