基于网络资源管理系统的网格化分析展示应用

河北广电网络专栏●NGBLab实验室技术专栏●运维管理●节目制播●实践应用●行业动态●基于网络资源管理系统的网格化分析展示应用夏卉 陈宁 郭皓 李怀森 江苏有线南京分公司摘要：随着网络资源管理系统的建设深入，并与各相关IT系统的数据接口的完成，在实际应用中依托GIS地图，实现以地理区域为基础的网格化管理。本论文着重阐述了资源管理系统中进行网格化分析展示应用功能及实现这些应用的难点和相关技术。关键词：网络资源管理 GIS 网格化 标准地址经过多年的网络建设，广电运营商的网络结构日趋复杂，规模日益庞大，广电网络所能提供的业务不断增加和更新，如何对网络资源进行有效管理、调动内部各部门有效的资源配置，快速响应市场的业务需求成为广电业务有效运转的关键。在多业务融合的大背景下，广电行业的网络资源管理（以下简称为NRM）系统必须实现对全专业网络资源和信息服务资源有效的管理，建立面向客户的资源模型，形成基于IT架构的运维支撑平台的资源域支撑系统，可以在客户服务、市场分析、业务管理和运行维护管理等方面提供决策支持。江苏有线南京分公司在已建成的NRM系统的基础上，通过标准规范的接口层，调入OSS系统和BOSS系统的数据予以分析和展示，随着运维和营销的片区化管理，使得基于NRM系统的网格化分析展示应用功能需求日趋迫切，为此江苏有线南京分公司在现有的NRM系统上建设了网格化分析展示应用模块。用了GIS平台将目前分散在广电内部各个专业的信息有机映射到同一地理平面上，运用GIS的各种空间分析技术、栅格叠加分析技术对企业信息在另一种纬度上进行数据加工、数据挖掘和图形化展现。网格化的目的是通过地理信息、资源信息及公司其他业务系统信息的关联，进行数据挖掘，图形化展示，实现客户的精细化运维管理，提升网络资源配置及规划的合理性。网格化分析展示应用主要包括网格模型、网格维护和网格化分析展示等三部分。网格的说明及编码如表1所示。1.2 网格维护网格的维护工作主要在通过资源管理系统的C/S客户端来实现，采用C#.NET开发，具体包括：（1）网格绘制：在资源管理系统C/S“新增设施”中，增加“网格”项，实现各种网格的增删改功能，维护网格的属性。对初始的大量网格绘制时，一般通过SuperMap的桌面工具Deskpro进行，相对于C/S中提供的网格绘制功能，桌面工具使用起来更为便捷，然后同步到C/S系统中，完成网格绘制。（2）网格的关系处理：包括网格数据关系处理和网格隶属关系处理。网格数据会存在动态更新，因此，通过网格数据关系处理功能可定时刷新网格内各种相关数据信息。各种网格存在隶属关系，片区网格隶属于对应网格1.1 网格模型根据江苏有线南京分公司的实际情况，系统网格以地理上的一个楼栋为最小单元，按照运维的三条主线来进行各类网格的划分和整合。从客户管理角度可划分为管理站网格-片区网格-楼栋；从资源管理角度可划分为局间站网格-二级站网格-光机（光交）网格-楼栋；从行政区划角度可划分区县网格-社区网格-楼栋。此外，系统还支持任意划分的网格如圆形、矩形及多边形网格等。各网格关系如图1所示，各类管理站网格局间站网格区县网格片区网格二级站网格社区网格空地网格1 网格化分析展示应用 实现功能网格化分析展示应用功能充分利光机网格楼栋图1 各网格关系图75技术前沿●广电网络●数字电视●广达新网专栏●东方有线专栏●歌华有线专栏●管理站网格，光机网格隶属于机房网格，社区网格隶属于区县网格，在C/S中，增加自动匹配各级网格隶属关系，如图2所示。 选择要处理的关系，系统自动处理相应的隶属关系。（3）设备落网格：对资源管理系统中设备与对应的网格建立对应关系。主要考虑的设备有：光机、ONU、放大器、分支器、分配器等。各种设备分别落入片区网格、光机覆盖网格和社区网格。在C/S中，增加“设备落网格”工具，进行自动落入网格操作，如图3所示。分别选择设备和网格，系统自动处理对应的设备和网格的关系，将设备落入到对应的网格中。社区网格：名称、编码；楼栋标志：地址。（3）各类网格信息展示：通过与综合运营支撑系统、运维支撑系统以及网管系统的接口，可获取展示数据，对每类网格可展示、分析、统计的具网格类别管理站网格片区网格机房覆盖网格光机覆盖网格区县网格社区网格空地网格网格说明管理站管辖的范围体内容如下。①详细信息：可查看各类网格的属性信息；比如片区网格的负责人，联系方式等信息。②资源信息：可查看网格中资源的情况，比如网格中光机、ONU、放网格编码4位数字，前2位为城市编码，后2位为管理站，如01013位数字，属性中包含所属管理站网格以机房编码作为编码表1 各类网格说明及编码网格的划分以管理站所管理的范围为界限以各片区所管理的范围为界限运维管理1.3 网格化分析展示网格化分析展示功能主要以B/S方式实现，采用Java结合SuperMap Iserver6R Flex开发，综合运用了Struts 2+Spring+Hibernate+Dwr等技术架构。目前可实现的功能如下。（1）新增网格地图在NRM系统的B/S客户端，增加“网格地图”项，地图包括：道路地图、房屋地图、光缆网、管道网、电缆网、宽带网、社区空地网格、管理站网格、片区网格、机房覆盖网络、光机覆盖网格、楼栋标志等，可进行图层管理，包含放大、缩小、漫游、刷新、量距、图层打开或者关闭等基本功能。（2）网格搜索定位在NRM系统的B/S客户端，“专题搜索”项，包含管理站网格：名称，编码；片区网格：编码、名称、经理；机房网格：名称，编码；光机网格：编码、地址；区县网格：名称、编码；楼栋网格运维部门各管理站按片区进行的划分以机房为单位，根据连接关系、信号传递得到以机房覆盖范围为界限的覆盖范围以光机为单位，根据连接关系、信号传递得到以光机覆盖范围为界限的覆盖范围行政区划中区县以区县边界为界限管辖范围社区（小区或村）的以社区范围为界限，根据围范围墙等参照物为界进行划分现有的非绿化带的以空地范围为界限，根据围空地地块墙等参照物为界进行划分系统中，以楼栋标志作为以一个楼栋为单位一个楼栋网格，不单独绘制网格以光机编码作为编码，属性中包含所属机房网格4位数字，前2位为城市编码5位数字，属性中包含所属区县5位数字，属性中包含所属区县5位数字，属性中包含所属片区网格、所属社区网格、所属光机覆盖网格76● 图2 C/S中的网格关系处理界面图3 设备落网格界面《有线电视技术》 2016年第2期 总第314期河北广电网络专栏●NGBLab实验室技术专栏●运维管理●节目制播●实践应用●行业动态●大器、分支器、分配器的资源统计以及资源明细表。③楼栋信息：可查看网格中楼栋的情况，楼栋设计覆盖客户数及实际使用客户数，某片区覆盖的楼栋个数及楼栋详细信息等。④客户信息：可查看网格中客户图4 接口数据模型的情况；包括客户类型、状态、等级，统计某片区下客户数量及详细信息。⑤用户信息：可查看网格中用户的情况；包括用户状态、用户套餐，统计某片区下用户数量及详细信息。⑥故障信息：可查看网格中历史故障的情况，统计某片区下的月故障率及故障详细信息。⑦光机网格的网络状态信息展示：CMTS上行端口SNR值的展示通过Webserver接口的方式，从综合网管系统中实时调入各CMTS各上行板卡端口的SNR值，通过光接收机网格可展现该网格内的SNR值情况，可从上行信噪比这个指标来实时形象化的的展示当前网络的情况。（4）网格报表：在系统中增加网格报表，对以上的网格可展示内容进行报表统计。2 实现网格化分析展示 应用的难点和技术实现如何从其他系统获取网格化分析展示应用所需的数据，相应的接口规范如何实现；设备和资源如何落入到相应的网格；资源管理系统中的地址信息与其他系统中的地址信息有差异，如何通过不同地址信息获取客户的相关信息与资源关联以及如何保证系统在大数据量时的性能，这些都是在实现网格化分析展示应用的难点。2.1 接口层实现NRM系统一开始就注重建设标准接口层，与多系统进行数据对接。系统中单独提供一台接口服务器，可与其他系统进行数据对接。NRM系统平台作为后台支撑系统，必须提供开放、标准、规范的接口，实现与现有的广电各系统之间的接口，还可以供系统扩充与在建、未建系统之间的接口。接口数据模型如图4所示。接口数据模型定义了本系统与其他系统进行交互时，需传递的数据信息及其相互关系。接口数据包括两个方面。（1）资源管理系统可对外发布的共享数据：各类物理、逻辑和业务资源信息、地址特征信息。（2）资源管理系统需使用的来源于其他系统的数据：客户基本信息、客户故障信息、网络设备信息、运行状态信息等。在设计接口时，需要考虑到接口的标准性、安全性和易操作性。在系统中使用了SOA的思想，其中使用的Web服务描述语言（Web Services Description Language，WSDL）是受到广泛支持的方法，调用者不知道也不关心服务究竟是由 Java 代码、C#、COBOL，还是由某种其他的程序设计语言编写的。由于它的扩展机制，它也可以定义其他类型的交互，比如通过JMS提交的XML内容、直接方法调用、由管理遗留代码的适配器处理的调用（CICS）等，因此可以非常方便地与其他系统集成。在本系统中，与BOSS系统和综合网管系统，均使用了Web Service实时接口，与运维支撑系统采用了DBLINK方式。通过与综合网管系统的Web Service接口，可定期（目前系统中暂定的时间为15min重新取一次CMTS上行端口的NOISE的值，也可根据需要缩短或者延长读取时间。）获取系统中全部CMTS上行接口的信噪比（NOISE）值，获取的信息读到图5中，其中NOISE为取值时点的上行端口NOISE值，DYANOISE为当日的平均NOISE值；CMTS的管理地址为MANAGERIP，上行端口的编码为IFNAME，同时在NRM系统中，有的光接收机和CMTS的上行接口关联关系，具体内容见图6所示。其中RECEIVERCODE即为光机编码，其等同于光机网格的编码，IPB为CMTS的管理IP，UPSIDEB为上行端口的编码，CMTS上行端口的编码在NRM系统和综合网管系统需要事前约定表达方式，这样才好进行数据匹配。根据事前的设置，NOISE值大于等于28的为网络质量好的区域图中绿色填充；NOISE77技术前沿●广电网络●数字电视●广达新网专栏●东方有线专栏●歌华有线专栏●值介于25~28之间为网络待改进地区，图中黄色填充；NOISE值低于25的为网络质量急需改进的地区图中红色填充。通过网格化展示应用平台，可以直观、便捷的进行展示，部分展示截图如图7所示。NRM系统标准地址的建设，采取了现场核查的外业工作及内业处理入库工作，完成了南京城区的楼栋地址信息入库。在运营支撑系统中，对应地形图中一个地理位置（某楼栋）的信息，可能存在多个地址描述，通过多对一的地址映射匹配（自动方式加人工方式），将NRM系统中的标准地址信息与运营支撑系统中的客户地址进行匹配，最终将运营支撑系统中的客户定位到资源管理系统的某楼栋中，同时获取客户基本信息及相关业务信息。客户一旦定位，可以利用资源管理系统中的各种网络设备之间的关联关系，获知某客户的网络线路信息，当客户报障时可展示故障位置、可统计分析出哪些设备可能出问题。2.2 设备和客户落网格的处理设备落网格的目的是形成资源的地址、客户的安装地址与物理坐标的对应关系的网格综合地址库，为地址定位奠定基础，如何有效地建立网格与设备的关联关系是系统成败的关键。78● 运维管理由于资源录入时已经和物理坐标相对应，当特定规则网格的划分后，通过GIS平台功能，设备可自动关联进网格。基于NRM系统的网格化应用中工作量比较大的工作是如何将客户的安装地址与GIS平台的物理坐标相对应，从而与相应网格关联上，因为客户的地址来源于BOSS系统，而NRM系统中的资源设备地址来源于资源入库时命名的地址，两者在某些地点会有较大的差异。因此，在网格化展示应用功能开发过程中，NRM系统的地址规范和与BOSS系统客户地址的匹配工作是非常重要和不可或缺的。在NRM系统中，每一个楼栋有一个唯一地理标识，为了能够根据地理楼栋分析客户信息及与之相关的系列应用，需要根据地理属性，以楼栋为单位，建立一个统一、标准、唯一的地址来描述相应的楼栋属性信息，并将运营支撑系统中的客户信息和相应的标准地址关联映射。参照邮政、公安及测绘部门的相关地址，制订了资源管理系统的标准地址描述规范，主要的字段包括省、市、区县、街道、道路名、小区名（单位名）、楼名共七级，具体字段信息如表2所示。表2 到栋地址的字段属性描述字段名PROVINCIALNAMECITYNAMEDISTRICTNAMEINT_BUILDING_IDSTREETNAME1STREETNAME2ROADNAME1字段描述省名市名区县名称楼栋ID街道名称1街道名称2道路名1数据类型VARCHAR2(30)VARCHAR2(16)VARCHAR2(16)NUMBER(38)长度可空约束缺省值16否江苏省16否南京市16否38否是是是是是是是是是备注图7 CMTS上行端口SNR的展示图6 NRM系统中的光机网格与CMTS的管理信息表图5 综合网管获取的数据表VARCHAR2(32)32VARCHAR2(32)32VARCHAR2(32)32ROADNAME2道路名2VARCHAR2(32)32VILLAGENAME小区（村）名VARCHAR2(32)32VILLAGENAMEALIAS小区（村）别名VARCHAR2(32)32BUILDINGNAME楼名VARCHAR2(32)32COMPANYNAME公司名称VARCHAR2(32)32NOTE备注VARCHAR2(64)64主键地标名称或者街道名预留小区所属道路名称预留小区名称预留楼栋名单位信息《有线电视技术》 2016年第2期 总第314期河北广电网络专栏●NGBLab实验室技术专栏●运维管理●节目制播●实践应用●行业动态●通过资源管理系统与其他系统的数据接口，结合地址信息的关联，可以比较顺便地完成网格化分析功能的实现。系统中，添加了多个物化视图，将一些比较复杂的查询结果保存下来，这样当涉及到这些查询时，可以快速的提取结果。对物化视图的更新，可以采用手工刷新和自动刷新两种方式，每晚定时通过JOB调用存储过程来进行物化视图的全量或者增量数据的刷新；对涉及到物化视图中数据的数据库表，一旦这些数据库表中有数据的更新，则在物化视图中通过触发器去触发系统级存储过程，来保证物化视图与数据库表的数据一致，这样保证在网格化分析展示应用中的数据是最新的系统数据。了网格化分析展示应用功能的开发，通过标准地址的建设匹配及系统接口标准的规范统一，通过客户地址获取了相关系统（如运维支撑系统的报修故障信息和综合业务计费系统的客户、用户和收入信息等）的各类信息。地址信息是关联客户、业务和资源的一个至关重要的信息，同时，结合资源管理系统的地理信息和资源信息优势，分析各类网格中的网络资源、客户、用户、收入、故障统计等信息。通过此类数据挖掘，最终可实现客户的精细化运维管理，提升网络资源配置及合理规划。参考文献2.3 系统性能的保证网格化应用展示是通过B/S架构实现，需要在Web上发布海量地理图形数据，对系统性能提出了很大的挑战。硬件设备与网络条件的好坏是影响系统性能的重要方面。另外，GIS系统平台的功能也很重要，本系统采用超图Iserver平台，具备高速的动态缓存机制，利用并行切图技术，可以提升地图缓存切图的性能，从而保证系统的地图展示性能不受影响。由于网格化分析展示应用需要用到多个表的数据的关联查询，因此在3 结束语在广电行业，基于NRM系统进行[1] 黄克等.标准地址在广电行业资源与业务交互中的实践演进与展望[J].江苏科技信息，2014(10).CATV上接第74页figure;plot(SNR,C1_2,'k',SNR,C1,'m',SNR,C2,'g',SNR,C4);grid on title(' Mr=Mt=4 Nakagami');xlabel('SNR/dB');ylabel('C/bps/hz');3.6 Mr=Mt=4的Nakagami信道遍历性容量仿真曲线由图5可知，发送天线与接收天线数固定时，Nakagami信道的遍历性容量随着信噪比的增加而增加；同时，在同一信噪比下，衰落系数下小Nakagami信道的遍历性容量要高于衰落系数大的Nakagami信道的遍历性容量。量的仿真分析过程得出以下结论:（1）在理论上系统遍历性信道容量随天线数、信噪比的增加而增加。（2）对于Rician信道和Nakagami信道，信道衰落系数也对信道遍历性容量产生影响。相同信噪比时，衰落系数越小，信道遍历性容量越大。（3）当Rician因子k=0时，不存在从发送端到接收端的视距分量，因此，此时的Rician信道就是Rayleigh4 结论从MIMO系统出发，编程对Rayleigh，Rician，Nakagami三种衰落信道的遍历性信道容量进行了Monte-carlo仿真，从实验所得的仿真结果来图5注：从上向下看，第一条为衰落系数m=1/2,第二条为m=1，第三条为m=2，第四条为m=4信道。（4）当Nakagami因子m=1时，不存在从发送端到接收端的视距分量，因此，此时的Nakagami信道是Rayleigh信道。（5）Nakagami分布中同时包含Rayleigh分布和Rician分布，且Nakagami模型在各种无线通信环境下更接近实验数据。CATV看，本文的仿真准确地验证了信道容量的近似公式，并得出了综合性能比较。通过对MIMO系统遍历性信道容79