鐵路傳輸網資源管理系統分析

胡 新

胡 新:北京鐵路局北京鐵路通信技術中心 工程師，100038北京

鐵路通信傳輸網絡作為通信業務和信息網絡的基礎承載網絡，需要科學有效地調度傳輸網資源，提升網絡承載的可靠性和響應及時性。而鐵路的快速發展也對鐵路通信業務需求及信息化管理提出了更高的要求，迫切需要開發鐵路傳輸網資源管理系統，以實現對鐵路傳輸網資源統一管理、統一調度，實現資源信息共享，規范資源流程，從而提高資源配置可靠性和效率。

1 需求分析

鐵路傳輸網資源管理系統 (簡稱資源管理系統)，應圍繞資源數據統一管理、統一調度的核心目標，通過圖形化的呈現和流程化的調度，提高資源配置效率;通過科學、豐富的統計分析工具，增強資源配置的可靠性;通過嚴密的數據結構和權限管理，實現數據的完整性和系統安全性。因此，資源管理系統主要功能需求如下。

1．資源維護管理功能。實現傳輸網中相關空間資源、設備資源、光纜網絡、管線資源及資源間關聯關系的維護和管理，保證資源臺賬的導入和核查，支持對資源的增刪改查。

2．資源調度管理功能。實現光纖、板塊、電路和波道等網絡核心資源的申請、停閉、調整等流程化調度管理，將自動化的通道分析與手動資源路徑相結合，以提高調度效率，并應實現資源調度的可見、可控、可分析和可追溯。

3．拓撲呈現管理功能。將網絡中的資源按照組織結構進行分層、分類顯示，顯示形式應包括系統組織圖、設備面板圖、通道組織圖和電路路由圖等。如果將專業網絡及廠商網管納入管理，還需要支持業務系統視圖和廠商網管結構圖。

4．數據共享功能。可向其他系統提供資源數據，通過共享數據實現資源分層管理，定期生成需要上報的報表和資源數據，可對報表和數據版本進行管理，支持上層系統對數據的實時查詢。

5．資源統計管理功能。支持報表任務制定、報表形式和內容的制定，可定期生成和輸出打印報表。

6．系統安全管理功能。可對用戶、用戶組信息進行管理，并按照用戶類別賦予系統使用權限。同時具備自管理能力，可對自身模塊和進程進行激活和去激活。

7．系統接口功能。具備面向上、下級資源管理系統的南北向接口功能，包括數據同步接口、界面調用接口、調度流程接口等。而且具備面向傳輸設備網管系統的接口功能，包括資源相關告警、性能和網絡分析接口等。

2 系統結構

資源管理系統應具有易用、安全、良好擴展的特點。充分考慮我國鐵路的管理體制，鐵道部與各鐵路局需要共享相關數據和功能界面。為了保證系統間數據和功能共享的便利，系統結構推薦采用B/S架構 (即Web頁面方式)，而功能設計采用分層、模塊化結構并具備良好的擴展能力。資源管理系統功能體系結構見圖1，體系分層及模塊結構如下。

1．基礎數據管理層。包括資源維護管理模塊和資源調度管理模塊，實現基礎資源數據的采集、適配、解析、存儲，實現資源調度流程的定義、控制、管理等。

2．應用管理層。包括配置管理模塊、拓撲管理模塊、性能管理模塊、網絡優化分析模塊、告警管理模塊和報表管理模塊等。以上模塊是在數據維護與調度管理完整性、一致性和閉環性的基礎上，實現資源統計報表功能。采用圖形化、表格化等多種方式呈現，實現各類基礎數據統計、分析、管理等拓展應用。

3．拓展應用層。預留對鐵路其他各類通信業務的設備及業務管理能力。

4．系統安全管理模塊。獨立于各層，提供系統自身的用戶管理、權限管理、系統軟件/硬件管理等。

圖1 鐵路傳輸網資源管理系統功能體系結構圖

3 數據結構建模

數據是系統管理的核心內容，對數據格式、完整性和關系有嚴格的要求。傳輸網絡和業務網絡資源之間有明確的包含、關聯和繼承關系，資源分類及內容歸納如表1所示。

表1 資源分類及內容

在對資源管理對象梳理歸納基礎上，為進一步簡潔準確地對傳輸網資源模型關系進行描述，采用UML(Unified Modeling Language統一建模語言)圖示描述實體(類)之間的繼承、包含和關聯關系。使用的圖示和含義如表2所示。

邏輯資源模型如圖2所示，物理資源模型如圖3所示。

4 工程設計

4.1 組網架構

資源管理系統組網結構應結合鐵路傳輸網的鐵道部、鐵路局二級維護管理體系，按照部、局二級結構進行組網。鐵道部資源管理系統主要負責全路骨干傳輸網絡資源管理，鐵路局資源管理系統負責局骨干及接入傳輸網絡系統資源管理。二級系統間通過接口實現數據同步、界面調用、調度流程聯動等工作。

4.2 主要能力指標

資源管理系統工程設計中的主要能力指標，包括系統管理能力、系統響應能力、設備性能要求、系統可靠性和系統存儲能力等。

4.2.1 系統管理能力

管理網元數量:指系統管理的資源對象數量，其中傳輸系統按照每邏輯網元計算網元數量1套;光纜線路按照每條光纜折算網元1套;管道、干路按照每路折算網元1套。系統設計初期應充分考慮支持平滑擴容以適應網絡規模的擴大，管理能力應按照不少于50%預留。

管理終端數量:指系統可支持近端接入和遠程接入的并發終端數量，按照如下公式計算:圖形終端訪問數量=系統總用戶數×10%并發操作的用戶數=系統總用戶數×20%

4.2.2 系統響應能力

基本操作響應時間:系統在進行基本操作情況下，響應時間小于2s。

大數據量查詢響應時間:系統在大數據量查詢情況下，響應時間小于10s。

4.2.3 設備性能要求

對于數據庫主機來說，系統的聯機操作消耗主要來自前端終端用戶的數據查詢，數據更新的操作對系統的實時性要求很高，一般要求在秒級給出響應。因此影響系統處理能力的主要參數取決于系統的并發用戶數量，現引入Tpm(transactions per minute)作為系統處理能力設計的參數。Tpm是國內外廣泛用于衡量計算機系統事物處理能力的參數，C指C基準程序。用TpmC能夠較好地衡量機器的綜合處理能力，并從TpmC可以獲得相應的CPU及內存配置，其計算公式如下:

TpmC=(U×A×P)/(K×G)

U為并發操作用戶數;A為用戶每分鐘平均操作數;P為每個應用平均處理事務數，按工程經驗折算每次操作處理事務數為20次C基準程序;K為系統余量，按冗余要求取定50%;G為確保計算機系統正常響應情況下CPU的使用率，按工程經驗不能高于70%。

4.2.4 系統可靠性

系統遵循的可靠性指標:達到99.9% 的可用水平，要求平均障礙間隔時間 (MTBF)為10kh，平均修理時間 (MTTR)小于8h。

4.2.5 系統存儲能力

聯機存儲能力:系統的磁盤陣列容量能夠保證配置數據存儲6個月;經系統處理后的報表數據、分析數據在系統中存儲12個月;經用戶設定為重要的數據長期保存。

脫機存儲能力:經系統處理后的數據可在磁帶機或磁盤中長期保存 (大于3年)。

5 結束語

綜上所述，資源管理系統將為鐵路通信傳輸網資源管理水平帶來提升。隨著鐵路通信網絡的發展，資源管理系統的功能將更加豐富，網絡結構更加完善，并在鐵路通信網管理工作中發揮越來越重要的作用。

［1］ 鐵路通信傳輸網資源管理辦.運基通信【2011】397號文件，科技司文件:TG/DW 242－2011.

［2］ (美)弗里曼(Freeman，E．)等著，Oreily Taiwan 公司譯，UML China改編．Head First設計模式(中文版)［M］ ．北京:中國電力出版社，2007，9．

［3］ (美)拉曼(Larman，C．)著，李洋等譯．UML和模式應用［M］ ．第3版．北京:機械工業出版社，2006，5．

［4］ Raghunath Nambiar，Meikel Poess．Performance Evaluation，Measurement and Characterization of Complex Systems［M］ ．2011.

［5］ 程華，于佳亮．關于中國鐵路骨干光傳送網規劃方案的研究［J］ ．鐵道通信信號，2011(9):47．

［6］ 陳宇凌．優化傳輸網絡資源提高電路利用率［J］ ．鐵道通信信號，2011(12):78．

［7］ 黃燕輝，劉云，張振江．基于GIS的通信線路資源管理系統的研究［J］ ．鐵道通信信號，2010(2):48．