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一種基于網(wǎng)絡的監(jiān)控軟件設計與實現(xiàn)
論文關鍵詞:網(wǎng)絡 系統(tǒng)支持 監(jiān)控軟件
論文摘要:目前我國電信網(wǎng)中的設備種類繁多,結(jié)構(gòu)龐大,功能復雜。為實現(xiàn)高容錯、高可靠性,電信運營企業(yè)網(wǎng)絡資源多采用分布式系統(tǒng)實現(xiàn)。在多臺服務器參與實際工作時,由主監(jiān)控器將處理業(yè)務分解為相應的處理進程,按一定的調(diào)度策略分散到各個服務器上以達到負載均衡。即使處理信息業(yè)務量不斷增加,也只需通過任務調(diào)度增加服務器的臺數(shù)或升級服務器來解決。
引言
電信網(wǎng)是一個極其復雜的系統(tǒng),結(jié)構(gòu)龐大,功能復雜;分系統(tǒng)、子系統(tǒng)縱橫交錯,相互藕合[1]。由于任務使命的特殊性,對系統(tǒng)(包括每個子系統(tǒng))的可靠性要求極高,因此高可靠性是對電信網(wǎng)運行的基本要求。目前我國電信網(wǎng)中使用的通信設備種類繁多,電信運營企業(yè)網(wǎng)絡資源管理工作成為電信運營商提高網(wǎng)絡運營效率、提供網(wǎng)絡互聯(lián)、接入服務以及端到端綜合服務能力、實現(xiàn)全網(wǎng)集約化經(jīng)營的重要手段。網(wǎng)絡資源管理系統(tǒng)是一套位于電信企業(yè)后臺的運行支撐系統(tǒng)。雖然已經(jīng)開通運行的局不少,但要做到先進、實用、規(guī)范、符合電信管理網(wǎng)(TMN)建設的要求,還需要不斷的完善與發(fā)展[2]。
1 系統(tǒng)構(gòu)成
整個監(jiān)控系統(tǒng)劃分成三層,包括:集中監(jiān)控中心CSC(Central Supervision Center)、區(qū)域監(jiān)控中心LSC(LocalSupervision Center)以及各基站的現(xiàn)場監(jiān)控單元FSU(Field Supervision Center)[3, 5]。三層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
集中監(jiān)控中心CSC負責對多個區(qū)域監(jiān)控中心LSC的集中管理,它接收LSC傳來的實時信息、報警信息和視頻信息、顯示監(jiān)控畫面和視頻內(nèi)容、處理所有的報警信息、發(fā)送管理人員的控制命令給LSC、記錄報警事件。在CSC可以看到各LSC的所有實時信息,完成各種控制任務。CSC和LSC之間通過TCP/IP連接,傳輸與具體連接的網(wǎng)絡類型無關[4]。
區(qū)域監(jiān)控中心LSC由監(jiān)控主機、智能模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、信號處理模塊、多設備驅(qū)動卡、視頻處理卡及智能設備等組成。監(jiān)控主機與智能設備之間通過RS485/232或網(wǎng)絡連接,采用主從方式通過各種通訊協(xié)議相互通訊,取得各設備的實時數(shù)據(jù)。LSC將所有的實時數(shù)據(jù)上傳給CSC,由CSC統(tǒng)一對所有事件作出響應。
監(jiān)控單元FSU連接各種電源,空調(diào)等智能或非智能設備以及各種量的采集器。FSU對監(jiān)控對象進行數(shù)據(jù)采集,接收監(jiān)控對象的的告警數(shù)據(jù),通過接口把這些數(shù)據(jù)上行傳送給LSC。監(jiān)控單元通過接口接收LSC下行傳送過來的控制命令,把這些控制命令發(fā)送至受控設備及環(huán)境量采集器,對受控設備及環(huán)境量采集器直接進行控制。基本的FSU構(gòu)成如圖2所示。
2 監(jiān)控軟件調(diào)度結(jié)構(gòu)
為實現(xiàn)高容錯、高可靠性,電信運營企業(yè)網(wǎng)絡資源管理多采用分布式系統(tǒng)實現(xiàn)。在分布式系統(tǒng)中,任務調(diào)度算法按照調(diào)度程序的結(jié)構(gòu)或調(diào)度程序所收集調(diào)度信息的范圍,網(wǎng)絡監(jiān)控軟件分為集中式調(diào)度算法和分布式調(diào)度算法[6]。
集中式調(diào)度算法系統(tǒng)中有一個負責調(diào)度的主機負責搜集系統(tǒng)負載信息。它維護著一個任務分配表,并且根據(jù)系統(tǒng)負載狀況來分配任務。其它的主機都是計算主機,計算主機只負責接收任務,如圖3所示。
這種策略的優(yōu)點是:調(diào)度主機擁有全局信息,易于進行決策并保持負載平衡,易于跟蹤執(zhí)行情況。算法比較容易實現(xiàn),適用于結(jié)點數(shù)目比較少的網(wǎng)絡環(huán)境,在總線型網(wǎng)絡上有比較好的性能[7]。
分布式調(diào)度算法是根據(jù)局部范圍內(nèi)的一些結(jié)點主機的負載信息來進行負載平衡調(diào)度操作,不再有一個集中的調(diào)度主機,每個主機只與一部分主機通信。按負載平衡調(diào)度的啟動者來劃分,這類調(diào)度策略主要有發(fā)送者驅(qū)動策略,接收者驅(qū)動策略和混合驅(qū)動策略,如圖4所示。
分布式的調(diào)度算法的主要優(yōu)點是可擴放性好,適合結(jié)點數(shù)較多的大規(guī)模并行分布系統(tǒng)。主要缺點是算法復雜,難于實現(xiàn)沒有全局信息,難于跟蹤程序運行。鑒于系統(tǒng)的多樣性和復雜性,選用哪種調(diào)度方法取決于實際需要的不同考慮。一般而言,在結(jié)點較少的情況下(如16個結(jié)點),集中式調(diào)度不會造成通信瓶頸,且實現(xiàn)算法簡單、可靠。本系統(tǒng)中,選用集中式調(diào)度策略實現(xiàn)進程調(diào)度。
系統(tǒng)的設計開發(fā)軟件采用C#.NET實現(xiàn),系統(tǒng)的運行平臺為W indows 2000/2003服務器版。
3 網(wǎng)絡監(jiān)控平臺
網(wǎng)絡監(jiān)控平臺是監(jiān)控系統(tǒng)的底層通信部分,在后臺運行,主要處理網(wǎng)絡信息交互,具體包括網(wǎng)絡監(jiān)控線程、信息解析線程及網(wǎng)絡下發(fā)線程。各部分的具體流程如下:
如圖5所示,網(wǎng)絡監(jiān)控線程監(jiān)控網(wǎng)絡的運行情況。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)解析主要是分析網(wǎng)絡數(shù)據(jù),是否滿足通信幀協(xié)議要求,判斷接收數(shù)據(jù)的有效性,若有效則將接收數(shù)據(jù)錄入緩存區(qū)。
如圖6所示,信息解析完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)解析,并根據(jù)具體內(nèi)容分別錄入后臺數(shù)據(jù)庫。針對告警信息,觸發(fā)告警處理線程,有新數(shù)據(jù)錄入,根據(jù)具體內(nèi)容觸發(fā)消息處理機制,告知服務監(jiān)控平臺進行數(shù)據(jù)刷新。如圖7所示,展示了主窗口監(jiān)控頁面。
4 服務監(jiān)控平臺
服務監(jiān)控平臺主要是便于維護人員對站點進行在實時監(jiān)控,具體包括告警監(jiān)控、站點設置、查詢等內(nèi)容。通過人機界面設置和查詢,底層通過消息機制與網(wǎng)絡監(jiān)控平臺通信,下發(fā)查詢、設置指令,接收告警及回傳信息。
消息傳送線程由兩部分組成,分別是消息發(fā)送部分,消息接受部分,如圖8所示。主要是完成服務監(jiān)控平臺和網(wǎng)絡監(jiān)控平臺間的信息交互,交互信息包括告警信息,查詢和設置信息等。
如圖9所示,展示了站點設置與查詢界面。
5 結(jié)論
網(wǎng)絡監(jiān)控軟件集安全監(jiān)控、動力環(huán)境監(jiān)控、圖像監(jiān)控、節(jié)能控制等功能為一體的高集成度產(chǎn)品。具有穩(wěn)定性好,集成度更高,功能強大等特點,滿足不同用戶的接口要求。支持在線軟件升級功能。滿足多種智能設備監(jiān)控程序的內(nèi)置,可以直接掛接多個智能設備,實現(xiàn)基于網(wǎng)絡的智能設備的監(jiān)控。
參考文獻:
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[3] 中國移動通信動力及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范.中國移動GF006-2000[Z].
[4] 通信局(站)電源系統(tǒng)總技術要求.XT005-95[Z].
[5] 劉金琨.智能控制[M].北京:出版社出版,2003.
[6] 郭兵等. SoC技術原理與應用[M].北京:清華大學出版社出版, 2004.
[7] 余科軍.分布式實時系統(tǒng)任務調(diào)度算法的設計和實現(xiàn)[D].成都:四川大學學院, 2006.
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