一種運載火箭地面SDH測發網絡集中管理系統設計

沈超鵬 康健 王文彬 錢克蒼 汪文明

摘要：本文基于SDH體制運載火箭地面測發網絡，提出了一種基于SNMP的SDH集中管理系統，實現全網SDH設備及網絡的統一管理、統一配置和統一路徑保護，實現全網智能化管理及集中運維，能夠適應多種業務模式下的自動切換，實現網絡節點或者業務通道失效時的保護路徑自動規劃功能。

關鍵詞：SDH；地面測發網絡；集中管理

中圖分類號：TP391.4文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2022）12-52-6

0引言

SDH技術體制主要用于有線光纖傳輸通信網絡，采用字節間插的復用方式，通過同步的、靈活的光傳送體系來運載各種不同速率的數字信號。SDH的內容包括傳輸速率、接口參數、復用方式和高速SDH傳送的操作維護管理。

基于SDH通信體制組成的網絡，其網絡管理通常依靠對所有節點的每一臺SDH設備進行獨立配置實現，在由SDH組成的大型運載火箭地面測發網絡中，如果仍然采用逐個節點單臺設備逐一配置的方式，包括SDH業務端口、SDH光接口、光時隙和帶寬，網絡管理效率及人工配置的復雜度將特別困難，對網絡管理的專業化要求程度較高，在一定程度上不利于網絡的管理和運維。

由SDH體制組成的大型運載火箭地面測發網絡，根據業務需求需要適應多種不同業務網絡模式下的組網需求和通信需求。當業務模式發生變化時，需要對全網所有涉及的SDH設備進行網絡配置，如果沒有統一的自動配置手段，將無法適應業務模式自動切換的需求。在該種地面測發網絡中，當網絡中的某個節點失效時，如果通過人工的方式實現重新組網和路徑規劃，網絡再次開通將造成巨大的延后。因此，如何實現全網SDH設備及網絡的統一管理、統一配置和統一路徑保護顯得尤為重要。

通常由SDH體制組成的大型運載火箭地面測發網絡，在網絡管理中存在以下問題：

①采用逐個節點單臺設備逐一配置（包括SDH業務端口、SDH光接口、光時隙和帶寬）的方式，網絡管理效率低、人工配置復雜度、網絡管理運維效率低下；

②當不同業務模式發生變化時，需要對全網所有涉及的通信設備進行網絡配置，沒有統一的自動配置手段，無法適應各種不同業務網絡模式下的自動組網需求和通信需求；

③當網絡中的某個節點失效時，需要通過人工的方式重新進行組網和路徑規劃，網絡再次開通存在巨大的延后性。

針對上述問題，本文提出了一種運載火箭地面SDH測發網絡集中管理系統，實現全網SDH設備及網絡的統一管理、統一配置和統一路徑保護，實現全網系統智能化管理及集中運維，能夠適應多種業務網絡模式下的自動切換策略，實現網絡節點或者業務通道失效時的保護路徑自動規劃功能。

1總體設計方案

1.1拓撲應用設計

由SDH體制組成的運載火箭地面測發網絡系統中包含多個節點，各類節點或設備部署于不同的地理位置，分布范圍廣。基于SNMP的SDH測發網絡集中管理系統，能夠實現對分散的多臺設備進行遠程和集中式管理。

典型網絡應用拓撲如圖1所示。為滿足不同業務網絡模式的應用場景，A和B1，B2，B3均需部署基于SNMP的SDH測發網絡集中管理系統。

網絡系統的業務網絡為SDH設備的自組網，采用獨立的業務通道作為網管業務通道，網管網絡和業務網絡相互隔離。SDH測發網絡集中管理系統通過網管通道和所有的設備進行通信，其邏輯視圖如圖2所示。

SDH測發網絡集中管理系統通過SDH設備的網絡配置接口接入設備組成的二層管理網絡，實現對網絡中所有SDH設備的管理。

SDH測發網絡集中管理系統采用分布式部署，部署在不同地理位置的SDH測發網絡集中管理系統協調工作，為地面測發系統在不同業務網絡模式下數據的傳輸提供支撐。

SDH測發網絡集中管理系統作為網絡系統的子系統，基于網絡系統中的硬件系統和嵌入式軟件系統，協助網絡系統完成數據傳輸功能。

SDH測發網絡集中管理系統以靜態路徑規劃為核心，提供靈活快速的路徑規劃能力，輔助構建業務通道。對系統中通信資源如業務帶寬、路徑等進行全局管理，統一分配。從全局的角度進行系統業務通道（路徑）的建立，解決SDH設備組網構建業務通道時面臨的局限性、復雜性等問題，提升組網效率，減少管理人員工作量。

1.2功能設計

SDH測發網絡集中管理系統依賴于SDH設備構建的通信網絡，通過設備內的網管通道對全網設備進行管理。根據場景實際部署情況，依據部署節點的不同，每套SDH測發網絡集中管理系統具備的管理權限各不相同，部署于A節點的擁有最高控制權限，A節點不可用時，根據業務模式切換要求，可以選擇某個B節點為最高控制權限節點，擁有最高權限時，可以規劃網絡、配置網絡并監控全網設備狀態。非最高權限節點只能監控網絡中部分設備的狀態。

SDH測發網絡集中管理系統實現對整個網絡的管控，主要由安全管理、故障管理、資源管理、網絡規劃、網絡監控、網絡配置和系統管理等功能模塊組成。任意2套SDH測發網絡集中管理系統之間實現互聯互通，區分主次（部署節點不同），相互配合，協調工作，滿足不同的應用場景。

1.3軟件設計

1.3.1架構設計

SDH測發網絡集中管理系統使用分層架構，主要由應用層、數據傳輸層和數據處理層組成，如圖3所示。

SDH測發網絡集中管理系統采用分層架構，降低層與層之間的依賴，減少系統中各部分的耦合，提升系統的穩定性和可維護性，層次描述如下：

①應用層：負責和用戶交互并處理業務邏輯；

②數據傳輸層：負責各類數據的傳輸，通過消息中間件實現數據的并發處理；

③數據處理層：負責設備信息的采集，并提供應用層配置參數下發功能。

1.3.2部署設計

針對典型應用拓撲下，A和B1，B2，B3的SDH測發網絡集中管理系統均具備對全網設備管控的能力，同一時刻只有一個SDH測發網絡集中管理系統擁有最高權限，可對全網設備進行管控。

業務模式1下，A節點的SDH測發網絡集中管理系統工作，擁有最高權限，采集全網設備數據，可對全網設備進行監控和配置。B1，B2和B3節點SDH測發網絡集中管理系統不能對設備進行配置，只對節點自身包含的設備及其下轄設備進行監控。

業務模式2下，B1，B2或B3中的一個升級，權限升級后的SDH測發網絡集中管理系統具備與A節點同樣的功能，其他B節點權限保持不變。

業務模式3下，B1節點不能正常工作時，B2授權后，接替B1，B2節點的SDH測發網絡集中管理系統需監控B1節點下轄設備，B3保持不變。

部署架構及工作方式如圖4所示。

1.3.3工作流程設計

1.3.3.1整體工作流程設計

針對典型應用拓撲下，SDH測發網絡集中管理系統的工作流程如圖5所示。

①登錄驗證。確保合法用戶才能操作SDH測發網絡集中管理系統，保證SDH測發網絡集中管理系統使用的安全性。

②系統初始化。主要讀取配置參數，啟動服務，緩存數據。

③權限判斷。如果有最高權限，可以進行網絡規劃和網絡配置。

④基礎網元規劃。在邏輯拓撲中添加物理通信網絡中實際參與的要素，為網絡拓撲監控提供基礎支撐。

⑤獲取網元參數。為靜態路徑規劃提供基礎。硬件系統部署后，嵌入式軟件會對系統進行初始化操作，SDH測發網絡集中管理系統可以讀取設備的參數信息。

⑥靜態路徑規劃，為路徑的配置提供基礎。路徑為邏輯鏈路，規劃的靜態路徑可進行編輯，修改和刪除。

⑦生成配置參數。依賴于⑥中的操作，生成設備中嵌入式軟件可識別的參數。

⑧配置設備。SDH測發網絡集中管理系統向規劃路徑中的所有設備并行下發⑦中生成的配置參數。最終配置的動作由每臺設備中的嵌入式軟件執行。各臺設備之間的配置順序不相關。

⑨生成組網方案。SDH測發網絡集中管理系統和嵌入式軟件進行協作，將常用的組網方案作為配置文件保存下來；

⑩切換方案。如果SDH測發網絡集中管理系統有最高權限，可以調用其他之前生成的組網方案，快速組網，為用戶提供業務通道。

1.3.3.2核心工作流程設計

SDH測發網絡集中管理系統的核心功能是業務路徑規劃和網絡配置，核心工作流程如圖6所示。

①根據業務需求編輯文書，一個網絡規劃文書可以對應一種業務模式。根據文書和從物理網絡中讀取的設備信息，可以規劃組網方案。

②規劃方案時，一個方案中會包含多條規劃路徑。規劃路徑時，對帶寬和時隙資源進行統一管理，采用算法對資源自動進行分配，自動生成路徑。

③路徑規劃完成后，確定了路徑的帶寬、路徑經過的設備、設備間光接口連接關系、以太網端口與光接口時隙的交叉情況、路徑兩端設備的路由配置情況以及路徑優先級，這些信息保存在數據庫。

④配置設備前，將路徑規劃時保存在數據庫中的路徑信息進行處理，封裝成設備能夠解析的SNMP協議數據包。

⑤保存方案。將規劃成功的方案以代號或名稱的方式固化下來，便于快速調用。此動作需要嵌入式軟件進行協作，參與組網的設備收到保存配置指令后，生成默認配置并保存在本地。SDH測發網絡集中管理系統保存規劃方案中的網絡配置信息并將其固化成一個組網方案，默認配置和組網方案通過id相關聯。

⑥方案調用。用戶根據使用場景，調用之前已經保存的組網方案。SDH測發網絡集中管理系統和嵌入式軟件均保存了方案信息，業務模式切換時，SDH測發網絡集中管理系統下發調用默認配置指令到設備，每臺設備收到指令，各自調用相應的本地默認配置，達到快速組網的目的。