一種基于JSON的網管拓撲實現

李亞平 劉夢陽 張一村 何曉煥 敦科翔

摘要：真實的網絡結構復雜多級、設備數量及種類較多，難以對網元信息及設備故障告警信息等進行高度、全面、直觀的可視化監控。介紹了JSON， JTopo技術的重要特性、優勢以及系統總體設計與數據處理過程，實現了一種基于JSON的網管拓撲定制，具有構建靈活、多級展示、便于存儲、映射準確和耦合性低等特點，使設備告警故障分析與定位更加直觀化、自動化及智能化，具有一定的應用價值。

關鍵詞：JSON；JTopo；網管；拓撲

中圖分類號：TP393.02文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2019）19-65-4

0引言

JSON是一種輕量級的數據交換語言，可在很大程度上節省數據量[1]，JTopo是一款國產免費且強大的拓撲圖形化界面開發工具[2]。由于真實的網絡結構復雜多級、設備數量及種類較多，難以對網元信息、設備故障告警信息等進行全面、直觀的可視化監控，針對這一問題，結合JSON， JTopo技術的優勢，實現了一種基于JSON的網管拓撲定制，使得設備告警故障分析與定位更加直觀化、自動化和智能化。

1關鍵技術

1.1 JSON的重要特性

JSON數據格式簡潔清晰，是獨立于語言的文本格式，為開發者閱讀和計算機解析提供便利[3]。JSON具有下列重要特性：①擴展性良好，能夠彌補HTML僅能描述數據顯示樣式的缺點[4]；②格式簡潔清晰、占用帶寬少、傳輸速率高[5]；③易于解析和處理，大大提升開發效率；④支持多種語言，易于維護。

1.2 JTopo優勢

JTopo基于HTML5 Canvas關系[6]，相對于當下的很多圖形界面開發軟件，具有如下優勢：①接口設計簡單，圖形構建便捷；②兼容性良好[7]；③采用JSON數據格式進行數據傳輸，格式簡潔清晰；④使用方便，容易閱讀，用戶滿意度高；⑤占用空間少，傳輸高效[8]。

2系統總體設計

2.1拓撲結構

拓撲抽象和機框資源抽象如圖1所示。

拓撲是網管系統的主要展現形式，是融合展示、一體化集成操作的關鍵所在。拓撲是樹形結構，可抽象成類似的數據格式。拓撲的子網是一個小型拓撲，可邏輯迭代、降低冗余，實現分層。設備可通過3級設備描述網元進行描述，一個機框資源可對應多個設備。

2.2整體框架設計

網管拓撲實現的整體架構如圖2所示，采用B/S架構，從模塊上可分為以下4個部分。

①前臺界面層：系統的前端模塊，負責發送用戶操作請求到業務邏輯層，然后接收并顯示返回結果。本系統使用JTopo實現拓撲和告警等相關信息的展示。具體包括：界面組成、顯示及操作。

②后臺數據處理模塊：系統的業務邏輯層，負責接收界面層發送的操作請求并對數據層進行訪問，將結果以JSON格式返回給界面層。本系統使用Java技術，其相關數據處理過程，包括告警管理及網元和拓撲管理。

③數據庫接口Hibernate：在本系統中負責連接后臺數據處理模塊與MySQL數據庫。

④MySQL數據庫：系統的數據訪問層，負責存儲用戶輸入的原始數據和經處理后的數據。

3數據處理實現

利用JSON數據格式和JTopo技術在網管系統中可以實現靈活定制、多級展示、便于存儲、映射準確、耦合性低的拓撲管理功能，主要包含拓撲新建、拓撲數據展示、拓撲與網元告警映射等。

3.1關鍵數據表及JSON結構設計

系統中涉及的數據表包括：系統設備表（Equips）、拓撲數據表（TopoData）、機框資源表、產品系列表、設備類型表以及告警狀態表等，關鍵數據表設計如表1所示。

表1為系統設備表，用來存儲系統所管理的實際物理設備。設備通過TopoID與TopoData表關聯，表示設備所屬拓撲。設備通過ResID與機框資源表關聯，表示設備所屬機框資源。通過Series， Style， EquipID能唯一確定某個設備，并且通過Series， Style與產品系列表和設備類型表進行關聯。

拓撲數據表，用來存儲系統的拓撲數據。關鍵設計通過所屬父拓撲的ID將拓撲與子網進行關聯，給定最上層拓撲ID即可查詢其下層的所有子網。通過子網ID唯一確定某個子網。設備的JSON結構的主要key值說明如表2所示。

3.2拓撲新建實現

拓撲新建的后臺數據處理流程如圖3所示。

首先解析拓撲JSON，得到拓撲信息及網元信息JSON，然后將網元信息JSON以HTML形式保存到指定路徑；再保存拓撲信息到TopoData表；接著解析網元信息JSON為設備、子網或IMS；保存設備到Equips表，保存子網和IMS到TopoData表；最后判斷數據是否保存成功，返回結果到前臺，并給出提示。

3.3拓撲展示實現

拓撲展示的流程圖如圖4所示。

前臺進行Ajax請求，后臺根據TopoID查詢拓撲，得到HTML文件路徑、背景圖路徑、Equips表及TopoData表等需要展示的數據，然后對其進行業務處理及數據庫操作，再將對象封裝為JSON格式，前臺調用Ready函數，獲取JSON數據并解析，然后利用JTopo對其展示。

3.4拓撲與網元告警映射實現

拓撲與網元告警映射實現流程如下：

①前臺通過定時器進行Ajax請求；

②后臺根據拓撲ID通過回調函數查詢所有屬于該拓撲的子網，然后通過拓撲ID查詢系統設備表和告警狀態表，如果屬于子網的設備存在告警，則子網也存在告警，子網的告警信息取決于屬于該子網的設備的最高級別的告警，得到所有子網的告警信息，包括子網ID、告警級別和告警顏色；

③后臺根據拓撲ID查詢屬于當前拓撲的所有設備及其對應的告警狀態，得到當前拓撲設備的告警信息，包括產品系列—設備類型—設備ID、告警級別和告警顏色；

④將存在告警的對象（包括設備及子網）及相應告警信息封裝為JSON數據格式；

⑤前臺根據唯一標識對JSON進行解析，得到相應告警信息；

⑥前臺啟用告警閃爍定時器，顯示拓撲中網元的告警顏色和告警級別信息。

通過上述拓撲新建、數據展示、拓撲與網元告警映射，可以實現整個網管系統實時、直觀地展示信息。同時在拓撲展示頁面中，還可以查看當前告警、歷史告警，清除當前告警及對設備進行配置等。

本系統除了實現上述功能外，還完成了拓撲編輯、機框資源管理、設備描述網元與告警映射等。

4實驗結果

經過拓撲新建、展示及拓撲與網元告警映射后，利用JSON， JTopo技術繪制出網管拓撲圖和機框資源圖，分別如圖5和圖6所示。圖5中顯示各網元、子網及IMS的當前狀態，若存在告警，則閃爍顯示告警級別及告警顏色。圖6中顯示各設備描述網元的當前狀態，若存在告警，則閃爍顯示告警級別及相應的告警顏色。

相對于其他拓撲圖，該網管拓撲具有高度集成、分層解耦、高效處理、完美兼容及靈活部署等優勢，可多級展示、便于存儲、映射準確，實現故障設備及單元的快速定位，提高分析與解決故障的效率。

5結束語

介紹了JSON， JTopo技術的重要特性及優勢、系統總體設計與數據處理過程，繪制了網管拓撲圖，具有高度集成、分層解耦、高效處理、完美兼容及靈活部署等優勢，設備告警故障分析與定位更加直觀化、自動化及智能化，未來可借鑒和應用于設備配置、云平臺、監控系統和智慧城市等。

參考文獻

[1]葉晶晶.基于HTML5的拓撲圖繪制引擎設計與實現[D].南昌：南昌航空大學， 2017.

[2]黃永旭.Web網絡拓撲展示系統關鍵技術研究[D].北京：北京郵電大學， 2017.

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[9]過其峰，阮海波，王玉紅，等.基于Flex和Java的配網通信網管系統的拓撲設計與實現[J].自動化技術與應用，2018，37（12）：48-50.