一种运载火箭地面SDH测发网络集中管理系统设计

沈超鹏 康健 王文彬 钱克苍 汪文明

摘要：本文基于SDH体制运载火箭地面测发网络，提出了一种基于SNMP的SDH集中管理系统，实现全网SDH设备及网络的统一管理、统一配置和统一路径保护，实现全网智能化管理及集中运维，能够适应多种业务模式下的自动切换，实现网络节点或者业务通道失效时的保护路径自动规划功能。

关键词：SDH；地面测发网络；集中管理

中图分类号：TP391.4文献标志码：A文章编号：1008-1739（2022）12-52-6

0引言

SDH技术体制主要用于有线光纤传输通信网络，采用字节间插的复用方式，通过同步的、灵活的光传送体系来运载各种不同速率的数字信号。SDH的内容包括传输速率、接口参数、复用方式和高速SDH传送的操作维护管理。

基于SDH通信体制组成的网络，其网络管理通常依靠对所有节点的每一台SDH设备进行独立配置实现，在由SDH组成的大型运载火箭地面测发网络中，如果仍然采用逐个节点单台设备逐一配置的方式，包括SDH业务端口、SDH光接口、光时隙和带宽，网络管理效率及人工配置的复杂度将特别困难，对网络管理的专业化要求程度较高，在一定程度上不利于网络的管理和运维。

由SDH体制组成的大型运载火箭地面测发网络，根据业务需求需要适应多种不同业务网络模式下的组网需求和通信需求。当业务模式发生变化时，需要对全网所有涉及的SDH设备进行网络配置，如果没有统一的自动配置手段，将无法适应业务模式自动切换的需求。在该种地面测发网络中，当网络中的某个节点失效时，如果通过人工的方式实现重新组网和路径规划，网络再次开通将造成巨大的延后。因此，如何实现全网SDH设备及网络的统一管理、统一配置和统一路径保护显得尤为重要。

通常由SDH体制组成的大型运载火箭地面测发网络，在网络管理中存在以下问题：

①采用逐个节点单台设备逐一配置（包括SDH业务端口、SDH光接口、光时隙和带宽）的方式，网络管理效率低、人工配置复杂度、网络管理运维效率低下；

②当不同业务模式发生变化时，需要对全网所有涉及的通信设备进行网络配置，没有统一的自动配置手段，无法适应各种不同业务网络模式下的自动组网需求和通信需求；

③当网络中的某个节点失效时，需要通过人工的方式重新进行组网和路径规划，网络再次开通存在巨大的延后性。

针对上述问题，本文提出了一种运载火箭地面SDH测发网络集中管理系统，实现全网SDH设备及网络的统一管理、统一配置和统一路径保护，实现全网系统智能化管理及集中运维，能够适应多种业务网络模式下的自动切换策略，實现网络节点或者业务通道失效时的保护路径自动规划功能。

1总体设计方案

1.1拓扑应用设计

由SDH体制组成的运载火箭地面测发网络系统中包含多个节点，各类节点或设备部署于不同的地理位置，分布范围广。基于SNMP的SDH测发网络集中管理系统，能够实现对分散的多台设备进行远程和集中式管理。

典型网络应用拓扑如图1所示。为满足不同业务网络模式的应用场景，A和B1，B2，B3均需部署基于SNMP的SDH测发网络集中管理系统。

网络系统的业务网络为SDH设备的自组网，采用独立的业务通道作为网管业务通道，网管网络和业务网络相互隔离。SDH测发网络集中管理系统通过网管通道和所有的设备进行通信，其逻辑视图如图2所示。

SDH测发网络集中管理系统通过SDH设备的网络配置接口接入设备组成的二层管理网络，实现对网络中所有SDH设备的管理。

SDH测发网络集中管理系统采用分布式部署，部署在不同地理位置的SDH测发网络集中管理系统协调工作，为地面测发系统在不同业务网络模式下数据的传输提供支撑。

SDH测发网络集中管理系统作为网络系统的子系统，基于网络系统中的硬件系统和嵌入式软件系统，协助网络系统完成数据传输功能。

SDH测发网络集中管理系统以静态路径规划为核心，提供灵活快速的路径规划能力，辅助构建业务通道。对系统中通信资源如业务带宽、路径等进行全局管理，统一分配。从全局的角度进行系统业务通道（路径）的建立，解决SDH设备组网构建业务通道时面临的局限性、复杂性等问题，提升组网效率，减少管理人员工作量。

1.2功能设计

SDH测发网络集中管理系统依赖于SDH设备构建的通信网络，通过设备内的网管通道对全网设备进行管理。根据场景实际部署情况，依据部署节点的不同，每套SDH测发网络集中管理系统具备的管理权限各不相同，部署于A节点的拥有最高控制权限，A节点不可用时，根据业务模式切换要求，可以选择某个B节点为最高控制权限节点，拥有最高权限时，可以规划网络、配置网络并监控全网设备状态。非最高权限节点只能监控网络中部分设备的状态。

SDH测发网络集中管理系统实现对整个网络的管控，主要由安全管理、故障管理、资源管理、网络规划、网络监控、网络配置和系统管理等功能模块组成。任意2套SDH测发网络集中管理系统之间实现互联互通，区分主次（部署节点不同），相互配合，协调工作，满足不同的应用场景。

1.3软件设计

1.3.1架构设计

SDH测发网络集中管理系统使用分层架构，主要由应用层、数据传输层和数据处理层组成，如图3所示。

SDH测发网络集中管理系统采用分层架构，降低层与层之间的依赖，减少系统中各部分的耦合，提升系统的稳定性和可维护性，层次描述如下：

①应用层：负责和用户交互并处理业务逻辑；

②数据传输层：负责各类数据的传输，通过消息中间件实现数据的并发处理；

③数据处理层：负责设备信息的采集，并提供应用层配置参数下发功能。

1.3.2部署设计

针对典型应用拓扑下，A和B1，B2，B3的SDH测发网络集中管理系统均具备对全网设备管控的能力，同一时刻只有一个SDH测发网络集中管理系统拥有最高权限，可对全网设备进行管控。

业务模式1下，A节点的SDH测发网络集中管理系统工作，拥有最高权限，采集全网设备数据，可对全网设备进行监控和配置。B1，B2和B3节点SDH测发网络集中管理系统不能对设备进行配置，只对节点自身包含的设备及其下辖设备进行监控。

业务模式2下，B1，B2或B3中的一个升级，权限升级后的SDH测发网络集中管理系统具备与A节点同样的功能，其他B节点权限保持不变。

业务模式3下，B1节点不能正常工作时，B2授权后，接替B1，B2节点的SDH测发网络集中管理系统需监控B1节点下辖设备，B3保持不变。

部署架构及工作方式如图4所示。

1.3.3工作流程設计

1.3.3.1整体工作流程设计

针对典型应用拓扑下，SDH测发网络集中管理系统的工作流程如图5所示。

①登录验证。确保合法用户才能操作SDH测发网络集中管理系统，保证SDH测发网络集中管理系统使用的安全性。

②系统初始化。主要读取配置参数，启动服务，缓存数据。

③权限判断。如果有最高权限，可以进行网络规划和网络配置。

④基础网元规划。在逻辑拓扑中添加物理通信网络中实际参与的要素，为网络拓扑监控提供基础支撑。

⑤获取网元参数。为静态路径规划提供基础。硬件系统部署后，嵌入式软件会对系统进行初始化操作，SDH测发网络集中管理系统可以读取设备的参数信息。

⑥静态路径规划，为路径的配置提供基础。路径为逻辑链路，规划的静态路径可进行编辑，修改和删除。

⑦生成配置参数。依赖于⑥中的操作，生成设备中嵌入式软件可识别的参数。

⑧配置设备。SDH测发网络集中管理系统向规划路径中的所有设备并行下发⑦中生成的配置参数。最终配置的动作由每台设备中的嵌入式软件执行。各台设备之间的配置顺序不相关。

⑨生成组网方案。SDH测发网络集中管理系统和嵌入式软件进行协作，将常用的组网方案作为配置文件保存下来；

⑩切换方案。如果SDH测发网络集中管理系统有最高权限，可以调用其他之前生成的组网方案，快速组网，为用户提供业务通道。

1.3.3.2核心工作流程设计

SDH测发网络集中管理系统的核心功能是业务路径规划和网络配置，核心工作流程如图6所示。

①根据业务需求编辑文书，一个网络规划文书可以对应一种业务模式。根据文书和从物理网络中读取的设备信息，可以规划组网方案。

②规划方案时，一个方案中会包含多条规划路径。规划路径时，对带宽和时隙资源进行统一管理，采用算法对资源自动进行分配，自动生成路径。

③路径规划完成后，确定了路径的带宽、路径经过的设备、设备间光接口连接关系、以太网端口与光接口时隙的交叉情况、路径两端设备的路由配置情况以及路径优先级，这些信息保存在数据库。

④配置设备前，将路径规划时保存在数据库中的路径信息进行处理，封装成设备能够解析的SNMP协议数据包。

⑤保存方案。将规划成功的方案以代号或名称的方式固化下来，便于快速调用。此动作需要嵌入式软件进行协作，参与组网的设备收到保存配置指令后，生成默认配置并保存在本地。SDH测发网络集中管理系统保存规划方案中的网络配置信息并将其固化成一个组网方案，默认配置和组网方案通过id相关联。

⑥方案调用。用户根据使用场景，调用之前已经保存的组网方案。SDH测发网络集中管理系统和嵌入式软件均保存了方案信息，业务模式切换时，SDH测发网络集中管理系统下发调用默认配置指令到设备，每台设备收到指令，各自调用相应的本地默认配置，达到快速组网的目的。