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新一代的卫星通信网管技术

2/14/2005
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新一代的卫星通信网管技术(甘仲民) 卫星软件产业已成为整个卫星产业的一个重要支柱。在卫星通信和电视广播系统中,软件 是先进的网络管弹系统的丛础。作为卫星应用系统的运营者和广大用户,在重视硬件设势更新 的同时,不可不关注软件的发展和应用。实际上,新一代的网管、网控软件和设势已纷纷登场。 如美国的M&C系统公司、Integral System公司、Oracom公司等分别推出了虚拟载波监视系统 (VCMS),对卫星和地面设备进行监视和控制的软件模块EPoch2000,他球站和网络管理软件 (OraView)等,它们凸现出功能强、标准化、易操作等一系列优点。例如,Epoch2000适用于 任何卫星,利用它可对100颗卫星进行跟踪、监视和控制;又如Integral Sys.公司近几年来采 用含有简单的网管协议(SMNP)的软件模块,为用户安装了15个GEO控制中心,其交付时间仅为 6个月,而通常要用两年才能完成这一计划;冉如DirectTV公司通过M&C系统软件的支持,操作 者可遥控卫星上的2200个零、部件,另外,位于洛杉肌的广播中心(LABC)管辖的什务包括5条 独立的DBS上灯链路系统和一条HDTV上行链路设备,下行链路则有4个独立的、转动受限的天线 系统,一副可同时链接来自35个不同轨道位置的多馈源双频段馈电的椭圆天线,系统庞大而复 杂,管理则是高度自动化、智能化的,如此等等,都充分显示出先进的网管、网控系统的地位 和作用。出台背景 当今,卫星通信与广播电视产业方兴未艾,蓬勃发展。无论是卫星的数量、质量和功能, 还是地球站的水平,都是前所未有的。但是,使系统产生“倍增效应”的则是其核心一一网络 管理技术的进步。事实上,随着卫星网络和业务数量与种类的增长,产生了各种管理的需要, 成为新一代网管开发的拉动力。仅就利用卫星提供Internet服务而言,它要求网管系统能动态 地优化带宽利用,降低下载时间,增加灵活性,提高服务速度,并保证高的可靠性等。以往, 这些需要是通过设备制造商或系统运营者用各种特定的解决方法来满足的,有如“八仙过海, 各显神通”,结果便造成了管理程序、方法的不兼容性和设备的复杂性,而且往往代价很高。 另一方面,不间的通信系统、通信网络之间互联,是社会信息化的人趋势。卫星通信网是所有 通信网组成的一部分,并且是其中的一小部分。为能融合到“大系统”、“大网络”中去,网 络管理统一标准的问题便显得十分必要而突出了。 为解决上述问题,出现了所谓“商用现成产品”(COTS)的解决方案。这是基于以往已经 投入了巨大的人力、财力资源和时间,开发了大量的软件。如Vovager Telecommunications开 发的自动业务管理系统(ATMS),花去了几年时间、几十万美元。用户利用此软件包,其中 80%是开放的、采用标准版本的,只有20%是要专门了做适应其特殊要求的。如果用户要自行 开发,则即使投入同样巨大的时间和金钱,也不可能保证得到间样的效果。COTS解决方案的突 出优点是,用户可按照自己的需要作任意修改。例如GLOBECOMM系统、IDB系统和Exigent International都在进行系统的集成和介级,全部工作都足这些系统工程的运营者利用COTS软 件Mewpoint进行的。此外,为使网管、网控软件能对各厂家生产的设备产生有效作用,在它们 之间设计单独的接口,即"驱动器",其间插入“协议翻译程序(protocol interpreter)”这 种“协议翻译程序”实际上是一种标准化的软件块,它可自动地调节已有的“驱动器”与现有 的软件管理系统,以及将旧的驱动器更新。Newpoint Technologies公司开发了一种“软件汗 发者工具箱”,硬件制造商可利用此“工具箱”为其部件设计合适的驱动器。这种“工具箱” 对个体用户也是适用的,它为每个用户获得新的驱动器提供三条可行的途径,即:Newpoint, 硬件制造商或用户自己。 人们进一步希望能有"即插即用”的接口,在此需求的推动下,近来,出现了新的标准接口, 即基于公共对象请求代理体系结构(CORBA)。在它的支持下,用户只要知道对象的模型及对象 名称或代码,并给出对象代码和操作数据,而不必关心对象所处位置或其访问路径和访问方法。 COKBA所带来的好处是增强了网络管理应用软件的可移植性,为编程人员提供了与协议无关的应 用编程接口,在分布式管理方面具有更强的灵活性。就是说,利用CORBA,软件工程师可将个同 的软件包通过接口连接起来,这些软件包是在不同的平台或操作系统中出现的,如Unix、 Windows、NT或Sun’s Solaris等。此外,CORBA还能兼容不同的编程语言。 总之,标准化是网管、网控软件的未来走向。 基本构架 其重要组成部分包括: *管理者,又称管理进程(Manager) *代理(Agent) *网络管理协议(Network managementprotocol) *管理信息库(Management Information base:MIB) 为便于读者的了解,将这些组成部分进一步介绍如下。 (1)管理者。管理者实际上是一个中心控制台、工作站或有操作员关照的PC。它是控制和 向用户提供信息的软件或处理功能。至少具有: *用于数据分析、故障恢复等管理应用程序; *用了网络管理者监视和控制网络的接口; *将网络管理者的要求转换为实际监视和控制网络中远地网络元素的能力; *从网内所有受管理元素数据库中提取网管信息的数据库。 (2)代理。是利用管理协议向管理者报告部件状态的系统单元或处理功能。代理可内设于 部件内,也可能是单独的部件或处理功能,后者称为委托代理(Proxy agen)。代理使用某种语 言读、写部件信息,此外也可发送“trap”或告警信息给管理者。 (3)管理试仪。是管理者用来与代理对话的标准语言,如公共管理信息协议(CMIP),Q3, 简单网络管理协议(SMNP)等。SMNP是最为广泛使用的协议,它基于少量的简单运作:GET,SET 和TRAP。GET是管理者读取代理者处对象的值;SET是管理者设置代理者处对象的值;TRAP是代理 者向管理者通报重要事件。 (4)管理信息库(MIB)。提供部件信息的标准化描述。表示有关部件的结构、状态和统计 信息。 典型示例: OraView网络管理系统 Oracom公司推出的OraView地球站和网络管理软件,该软件系统具有很强的功能,它全部基 于Internet标准,是开放式的,可靠且易干使用。它摆脱了专用的监控产品、不灵活的用户接 口、 指令总线结构的传统,其突出特点是: *可伸缩性——网管可从“小”到“大”逐步建立。利用Web浏览器来观察和管理设备。可 利用有图标的多层图系统来表示诸如 HPA、Modem和 LMB等单元,给操作员瞬时指示事件、问题、 告警或部件状态的变化。加上网络管理进程,可观察系统的动态资源配置,其中可显示状态、告 警,系统中每一设备的详情,显示设备和信号路径的部位概观图;显示网络拓扑,支持用户附加 设备、产生图形等的构造,支持多用户安全保密和通行鉴别等。 *灵活性----采用SNMP产品,如HP OpenViewtm,适用于所有的卫星通信设备产品,无须任 何编程,可支持新的设备。 *可靠性----每周(7天)每天(24)小时不间断运行。 Oracom单元管理器是在由混合的售主出售通信系统中利用工业标准的管理工具的关键设备, 在通信系统寿命期间,可保证较低的总开销成本。设备组成有多协议中介器(mediator),查询 工具,功能块管理器,嵌入的web服务器,可构造Java控制MIB编程器,基于标准的挂号用户查询 处理程序----SNMP,CMIP和其他。 应用 *代理有效的网络管理 *实时查询 *告警/事件管理 *安全的远地接入