集群通信网管系统配置管理功能设计与实现

集群通信网管系统配置管理功能设计与实现

崔卫兵，亓峰

北京邮电大学计算机科学与技术学院，北京(100876)

E-mail：cuiweibing@sohu.com

摘 要：本文在介绍集群通信系统及其网管现状的基础上，引出一个具体的集群通信网管系统的总体框架与设计的介绍，并随后分析了集群通信网被管资源，之后详细介绍了配置管理功能核心部分的设计与实现。本功能模块在实际运行中具有用户友好、可配置、易维护、效率高等特点。

关键字：集群通信，网络管理系统，配置管理，数据采集

1. 引言

集群通信系统包括模拟集群通信系统与数字集群通信系统，集群通信与其他通信行业一样，向数字化发展是肯定的[1]。数字集群通信网属于专用移动通信网的范畴[1]，是20世纪90年代兴起的新型移动通信系统。它除了具备公众移动通信网（GSM、CDMA）所能提供的个人移动通信服务外，还能实现个人与群体间任意通信，并可进行自主编控，是集对讲机、GSM、CDMA和图像传输于一体的智能化通信网。

相对公众移动通信网而言，专用移动通信网网络规模相对较小，但是对于网络服务质量却有更高要求，因此在确保网络正常运行、提高维护效率、改善网络性能等方面，TETRA[1]（TErrestrial Trunking RAdio，陆地集群无线电，是欧洲电信标准组织(ETSI)制定的数字集群通信系统标准）网络维护面临更高的挑战。然而TETRA相对于公众移动通信网的应用范围还比较小，因此产业链关注不够，目前在TETRA网网络管理方面主要是基于国外专网系统实现管理，在针对TETRA网维护方面，存在功能重点不突出，系统规模大、投资大等不足，影响了TETRA网络维护质量。因此提供一个高效、轻量、可靠、稳定TETRA网管对于TETRA业务推广也具有重要意义。

本文所描述集群通信网管系统基于TETRA网，其中的配置管理功能[2]模块为本人经过两年对GSM、CDMA网络管理系统配置管理研究、设计与实现的经验积累，将对GSM、CDMA网络管理系统配置管理设计的思想和理念成功引入对TETRA网的管理，从而实现对该网络配置数据的管理。

2. 集群通信网管系统总体框架

本系统部署在运行Windows Server的PC服务器上，通过以太网接口与集群通信系统相连，使用Telnet协议获取告警管理信息和配置管理信息（目前客户不要求实现性能管理，故不需要获取性能信息），处理后通过表示层（GUI）呈现给用户。

配置管理功能在总体结构中的位置如图1中虚框所示，从图中可以看出此集群通信网管z 数据采集层。通过TETRA交换机提供的MML接口获取设备的配置、告警信息并

放入集群通信网管系统所在服务器相应文件中，然后转换成标准数据（指此网管系统根据需要定义的标准数据），以满足上层后继应用需求。配置采集模块主要完成 z 应用层。实现系统自身管理以及本系统与外界系统的交互，比如：监控系统运行状

况、和手机用户互发短信等；

z 表示层。根据用户操作把相应信息呈现给用户，并提供用户友好的操作界面。

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系统分为三层，下面做简要介绍：

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这三层都要与数据库进行数据通信，与DPP进行消息通信。比如：数据采集层把配置管理信息标准化后放入到数据库中，而表示层根据需要从数据库中读取相应配置管理信息；要完成配置管理信息采集这个功能，表示层首先发送一个配置管理信息采集命令（以消息的形式发给DPP），然后DPP把此消息发到数据采集层的配置采集模块，配置采集模块完成相应配置管理信息采集后，再通过DPP发送配置管理信息采集完成的消息给表示层。

DPP 表示层 (GUI) 安全管理子系统 仿真终端子系统 网络监控子系统 （含配置呈现） 应用层 (Application Layer) 连接、寻检管理 短信前转模块 调度和监控模块（含配置管理） 数据库 数据采集层 (Interface Adapter Layer) 告警采集模块 配置采集模块 DPP –ＭetarPlat分布式消息处理平台 图1 集群通信网管系统的总体结构框架图

从用户的角度看，本系统由网络监控子系统、安全管理子系统和仿真终端子系统等三个子系统组成，分别介绍如下：

z 网络监控子系统。具备呈现网络拓扑呈现、告警呈现及配置呈现，并配有可视化操

作界面，为用户提高网络监控的质量提供强有力的手段。在本系统中使用模块化的管理思想，每一个模块完成相应的管理功能。

z 安全管理子系统。安全管理子系统的主要功能包括用户管理、用户权限配置、查看

操作日志以及登陆日志等功能。

z 仿真终端子系统。仿真终端实现与支持Telnet协议，进行网元的互联操作，与我们

常用的SecureCRT工具类似，等效于一个非智能的机器。它只负责把用户输入的每个字符传递给主机，再将主机输出的每个信息回显在屏幕上，不过可以做到群连群发，即广播命令发送，同时也支持批命令发送。

其中，配置管理模块主要完成：基本配置数据的查询、添加、修改、删除、导出；网元配置数据自动采集周期的设置、删除；选择网元、配置数据类型，立即采集配置数据；历史配置数据的备份。

3. 集群通信网被管资源分析

为了引入对GSM网络的管理经验，下面与GSM网络比较着介绍集群通信网的被管资源，目的是一方面更好的理解集群通信网的资源，了解集群通信网和GSM网的差异；另一方面更好的引入配置管理功能的设计思想。

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图2 集群通信网（TETRA）资源包含图 图3 DXT资源图(UML类图)

目前我们所做集群通信网管系统中要管理的设备有DXT、TBS、TRX、DWS。其中，DXT相当于MSC，但是集成了HLR以及VLR的功能；TBS相当于BTS，但是集成了BSC以及CELL的功能；TRX相当于CELL；而DWS提供图形化界面，主要完成用户管理，比如通信组的创建与注册等。这些资源的关系如图2所示，集群通信网管系统管理DXT，DWS通过与DXT通信实现部分管理与调度，一个DXT管理一个或多个TBS，一个TBS包含一个或多个TRX，一个TBS有一个或多个邻居TBS。

每类网元有自己的资源属性，比如：DXT网元有网元编号，网元名称，所在机房，包含的TBS范围等等资源属性，采用UML类符号描述的DXT资源如图3所示。

4. 配置管理功能设计与实现

由图1可知，配置管理功能主要包括采集模块，调度与监控模块，呈现模块。调度与监控模块调度与监控采集模块与呈现模块；呈现模块实现配置信息呈现以及用户友好的操作界面，比如：采集某个网元的信息此操作可以通过鼠标点击完成，但是实现的关键有调度与监控模块调用采集模块来完成；因此，采集模块是配置管理模块的核心部分，下面将详细介绍此核心部分的设计与实现。

4. 1 配置采集模块简介

主要功能：对所有或者指定网元配置管理信息进行周期性或者一次性的采集，备份所有网元历史配置管理信息，根据既定规则对所有网元配置管理信息进行添加、修改、删除。

输入为存有网元配置管理信息的文件（ASCII式文件），输出为入库的标准配置数据（MySQL数据库），中间处理过程使用JAVA[3]和正则表达式技术[3]。

4. 2 配置采集模块设计

从图4可以看出本模块有三大部分（或者说三大步骤）组成，即解析本程序XML 配置文件、解析配置管理信息文本文件、数据存贮等三大部分。

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配置管理信息文本文件<>配置采集模块<><>数据库_MySQL解析本程序XML 配置文件解析配置管理信息文本文件图4 配置采集模块的UML高层用例视图

数据存贮

1. 解析本程序XML配置文件。为了使本模块具有高灵活性与适应性，把易变之处采用

XML文件实现可配置化，主要包括三个方面：数据库（数据库的IP、实例、用户名、密码等）、模块运行日志（日志的格式、存放目录、大小等）以及配置管理信息文件本身相关配置（存放目录、文件格式、采集周期、采集时间等）。

2. 解析配置管理信息文本文件。本模块的输入即为配置管理信息文本文件，标准的配置管

理信息就是从其中抽取、分析、转换、计算、汇总出来的，而这个解析过程依据用户需求设计与实现。

3. 数据存贮。主要包括更新当前配置表以及备份当前配置表两部分，但是更新当前配置表

时要使用适当既定策略，比如：什么时候应该修改一个网元的配置管理信息，什么时候应该删除一个网元的配置管理信息等等，这些会在后面的实现部分具体介绍。

4. 3 配置采集模块实现

主程序数据存贮解析配置管理信息文本文件解析本程序XML 配置文件1: 采集模块启动2: 取网元的配置信息3: 取本程序配置信息4: 本程序配置信息5: 网元配置信息6: 数据存贮成功7: 等待下一次采集

图5 配置采集模块的实现流程（UML视图）

4.3.1 本模块启动方式

有两种，第一种，有别的程序甚至人工根据需要随时调用/启用本模块（图5中流程1）；第二种，有人工第一次启动本模块程序后，本模块根据本程序XML配置文件中的采集周期、

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采集时间自动采集（使用Java的定时调度函数，图5中流程1、7），其实第二种采集启动方式是在第一种采集启动方式的基础上加上一个定时调度模块（应用层调度和监控模块实现），从而实现周期定时调度。

4.3.2 解析本模块XML配置文件（图5中流程3、4）

public class ProfileParser {

1、利用javax.xml.parsers包以及org.xml.sax包解析XML配置文件； 2、把本模块配置信息放入到相应HashMap数据结构中，供本模块自身使用。

}

图6 本程序XML配置文件的一部分

4.3.3 解析配置管理信息文本文件（图5中流程2、5）

分为三步，具体如下： ①数据装载

public class ConfigReader {

根据XML配置文件中命令信息开始与结束标识，把配置管理信息文本文件读入内

存并且按命令分别放入不同StringBuffer中。例如：如图7所示，PIJ命令的开始标识为“< PIN:;”，结束标识为“PIJ end”，据此可在装载时把开始标识以及结束标识之间的信息放入pijStringBuffer中。

}

②数据抽取

public class ConfigParser {

利用正则表达式技术解析每个StringBuffer中的配置管理信息，并抽取出原始有效

信息。例如：如图7所示，，PIJ命令有效信息为有效信息开始标识“DXT ID START END”与有效信息结束标识“COMMAND EXECUTED”之间的信息，利用正则表达式匹配开始、结束以及中间有效信息，就能准确、高效的抽取有效原始命令信息，即把“820727#200#250”抽取出来,其中“#”为有效信息分隔符（应根据实际情况适当选择）。 }

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图7 本程序配置管理信息文本文件的一部分

③数据分析、转换、计算与汇总 public class ConfigBusinessParser {

1、把②中抽取的有效原始命令信息根据相应业务知识分析、转换、计算与汇总等，

从而产生组装好的标准信息。例如，图8所示，ne_dxt网元配置信息来自于两个命令：主命令PIN，辅助命令PIJ，而②中已存好PIN、PIJ等单个命令配置管理信息，此时可把这两个命令的信息分析、转换、计算与汇总成ne_dxt（DXT）网元所需的信息。

}

2、把组装好的标准信息放入相应JavaBean中，以供数据存贮阶段使用。例如：把

组装好的ne_dxt配置管理信息放入DXT这个JavaBean中。

图8 ne_dxt这类网元的业务逻辑图

4.3.4 数据存贮（图5中流程6）

public class DBOperate{

1、备份当前表。更新当前表前，先把当前表中数据备份到历史表；

2、更新当前表。以一类网元为单位进行更新，比如更新DXT网元配置管理信息，

首先把当前表中DXT这类网元配置管理信息都取出来放在HashSet中（设为hs），再拿解析配置管理信息文本文件得到的DXT网元信息（设为al）与前面的hs比较，对于al中存在而hs中没有的，执行插入操作，对于al与hs中都有的，执行更新操作，对于hs中有，而al中没有的，把此DXT网元配置信息数据库记录collect_flag字段加1，collect_flag超过某一数值（自己定义，取值一般为5-7）就自动把此网元配置信息从当前配置表中删除。 }

4. 结束语

国内数字集群通信网大多是购买国外设备所组建，这些设备自身网管系统存在不符合中

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国国情、操作复杂繁琐、各类管理和调度信息混乱等问题，本集群通信网管系统在适合中国国情前提下开发，为用户提供“快捷、高效、灵活”集群通信专网管理系统。作者设计与开发的配置管理功能模块在实际使用中具有用户友好、可配置、易维护、效率高等特点。

参考文献

[1] 郑祖辉、陈锦华、郑岚. 数字集群移动通信系统（第二版）. 电子工业出版社. 2005 [2] 孟洛明、亓峰. 现代网络管理技术（修订版）.北京邮电大学出版社. 2001 [3] Bruce Eckel. Java编程思想（英文版，第三版）. 机械工业出版社. 2005

The Design and Implementation of Configuration Management Function in Trunking Communications NMS

Cui Weibing，Qi Feng

College of Computer Science and Technology，Beijing University of Posts and

Telecommunications，Beijing (100876)

E-mail：cuiweibing@sohu.com

Abstract

After introducing Trunking Communications System and its Network Management situation, this paper provides a concrete architecture and design of Trunking Communications NMS(Network Management System),then describes the design and implementation of core part of configuration management functions in this Trunking Communications NMS. This function module is user-friendly, configurable, maintainable, and efficient in actual running.

Keywords：Trunking Communications，Network Management System，Configuration Management，Data Collecting

作者简介：

崔卫兵，男，1982 年生，硕士研究生。主要研究方向是网络管理与通信软件；

亓峰，男，1971年生，教授，硕士生导师。主要研究方向是网络管理体系结构、电信运营系统和软件等。

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