精品课件-有线数字电视技术-第10章

第10章 有线数字电视系统的网络管理技术
10.2 网络管理的基础知识
10.2.1 网络管理的定义和功能 网络管理是对网络的性能、品质和安全进行监测和控制的
过程。 国际标准化组织(ISO)对网络管理系统建议了五项基本功
能，即配置管理、故障管理、性能管理、计费管理和安全管理。 1) 性能管理 性能管理是提供对网络设备的状态以及网络单元的有效性
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从信息结构的角度来看，TMN可看做两种模型： (1) 从操作系统(OS)的管理功能层次上可划分为五个层 次，由低到高依次是：网元层、网元管理层、网络管理层、业 务管理层和事物管理层。网元层提供管理对象的接口；网元管 理层提供网元层的控制和网元的数据管理；网络管理层提供网 元管理层的配置、性能、故障、安全管理；业务管理层负责网 络业务质量、业务提交和用户业务统计；事物管理层处理合同、 财务和资费政策。 (2) 从信息角度看，运用面向对象的概念对网络资源进 行抽象，得到管理对象(MO)模型，对管理方法进行抽象，可 得到管理者/代理模型。MO的集合组成管理信息库(MIB)，管 理者/代理模型实际上是基于当今流行的客户/服务器结构。
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目前，世界范围内比较通用的有线电视网络是光纤同轴电 缆混合网(HFC)。HFC网既能传输数字电视节目，又能传输模 拟电视节目，另外它还能传输数据以及与Internet网相接。 因此，HFC网络结构产生之后，立即显示出强大的生命力，并 在世界各国许多先进的有线电视网络中得到广泛应用。所以， 基于计算机网络的CATV网建设以及HFC有线网络管理体系构建 已经成为目前的热点。我国的有线电视网络管理通常采用与电 信管理网(SNMP)和简单网络管理协议(SNM)相近的技术建立自 己的网络管理体系。因此，本章首先介绍TMN和SNMP网络管理 的基础知识。
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4) 计费管理 计费(或账务)管理是提供网络中各种业务的使用数量并确 定使用成本的一组功能。计费管理包括账单功能和自费功能等。 计费功能主要控制有关资源的用法，面向成本和面向信息收集、 解释、处理和报告的过程。 5) 安全管理 安全管理是提供保证运行中网络安全的一组功能，包括认 证、访问控制、数据机密性、数据完整性和数据可用性等。安 全管理借助风险分析，使成本风险达到最佳搭配，实现网络安 全运行。安全管理主要用于避免如下情况的发生：网上信息传 输错误，传输信息被黑客破坏，网上信息被不该得到的人使用， 网络资源被非法占用。
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电信管理网与电信网是互连的，电信管理网通过电信网中 的接口(如交换机的监控终端)采集网管信息，网管操作的执行 也是通过电信网中的设备、设施来完成的。电信管理网也能利 用电信网来传输管理信息。
第10章 有线数字电视系统的网络管理技术 图10-1 电信管理网的组成
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2. TMN的组成 TMN的基本意图是：利用一组标准化的接口构成有组织的 体系结构，以使不同类型的网络管理系统和电信设备之间采用 统一的方式交换管理信息，从而实现电信网的自动化、智能化、 标准化的综合管理。 电信管理网是一个具有体系结构的数据网。它把一系列网 络管理功能综合起来，通过采集网络工作参数，控制相应设备， 协调整个网络，使之正常运营。此外，它还要为各种操作系统 之间及操作系统与电信网之间提供标准通信接口。电信管理网 的组成如图10-1所示。
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10.2.3 简单网络管理协议(SNMP)的基础知识 有线电视网络的复杂程度低于电信网络，因此常采用
SNMP作为网络管理的协议。SNMP协议是一种带内管理方式， 一般不会对网络的性能带来太大的影响，但其轮询制固有的缺 点限制了对网络管理接点的数量和操作响应时间，因此决定了 该体系不能用于大型的网络管理。
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网络管理的范畴非常广泛，从目前广为应用的电信网、计 算机网和有线电视网络的管理内容来看，有线电视网络的管理 问题最具代表性。因为有线电视网络的物理形态正在从同轴电 缆网向光纤电缆混合网直至全光纤网发展，传输技术正在从模 拟向数字/模拟混合方式过渡，网络结构形态正在从广播网向 通信/广播网混合过渡，网络的功能可涵盖现有的电视广播网、 电信网、计算机网，所以，有线电视网络管理已成为网络管理 范畴中难度最大、内容最广的领域。
第10章 有线数字电视系统的网络管理技术 图10-3 中断、轮询和陷阱操作
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1) 中断 图10-3(a)表示SMNP中引入的普通的中断方式。在这种情 况下，当被管对象产生一个中断给网络控制中心后，控制中心 根据收到的中断请求来作出反应，并返回回答信息。中断是计 算机中经常采用的一种方式，但是系统的设计者并不喜欢中断 这种方式，其原因是中断难以预测；同时，由于处理中断需要 占用CPU的周期，容易造成网络计算机的中央处理单元(CPU) 的过载。 2) 轮询 图10-3(b)表示出了SMNP中引入的普通的纯轮询系统方式。 控制中心连续向被管理对象发送轮询信息，从中我们看到的消 息是“希望了解你的状态，请响应”，从而迫使被管对象作出 响应。 然而轮询操作占用了网络中的开销比特，在网络中引入了
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10.2.2 电信管理网的基础知识 1. 电信管理网体系结构的概念 电信管理网的核心思想是一种网管网的概念，它将管理网
提供的管理业务与电信网提供的电信业务分开，相对于被管理 的电信网来说属于一种带外管理。
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TMN使用管理者/代理关系来完成管理活动。一般来说， 代理是一个在各个节点运行的进程。代理主要有两个功能：一 方面收集该节点的各种信息，传送给管理者；另一方面接收管 理者的指令，控制该节点的网络行为。管理者通常运行在网络 的主计算机中，它的主要任务是询问代理和收取所要求的信息， 存取MIB(管理信息库)；另一个任务是根据管理决策分析MIB， 发出控制指令给代理，指挥网络的正常运行。管理者对上一层 的管理者充当代理的作用。网络中心根据各代理送来的信息进 行统计和分析，报告所有的网络情况给管理者。现代化的智能 设备、网络设备都带有一个网络代理。如果网络设备不具有代 理的功能，则必须连接到专用的网络控制装置，在TMN中称为 中间设备，该装置充当网络代理，由该装置负责收集网络信息 和控制该设备。在这种情况下，网络的经营者要付出较大的代 价。因此，选用的网络设备最好具有代理功能，且这种功能符
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从功能结构的角度来看，TMN的体系结构可以划分为许多 功能单元，主要的功能单元有操作系统功能(OSF)、网络单元 功能(NEF)、中介协调功能(MF)、工作站功能(WSF)、适配功 能(QAF)、通信网支撑功能(SEF)、消Βιβλιοθήκη Baidu通信功能(MCF)和数据 通信功能(DCF)。这些功能单元按照一定的组合构成功能实体。 TMN中的功能实体组成了TMN的物理实体。
10.1 网络管理的重要性与必要性 现代通信网络已经成为一个极其庞大而复杂的系统，网络 的运营、组织、维护与开通已成为一门专业。实践证明，没有 有力的网络管理作为支撑，就难以保证在网络运营中有效地疏 通业务量以及提高网络资源的利用率；没有网络管理技术的保 证，就不能避免网上业务的拥塞以及通信故障等问题；没有网 络管理技术，不但会使网络经营者遭受经济损失，同时也会给 用户带来诸多麻烦与不便。先进、安全与可靠的网络管理是网 络经营者与网络用户的要求。
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1. SNMP的基本概念 SNMP提出了现代网管的三个重要概念，奠定了现代网管 的基础，几乎所有的网管系统都是基于这三个基本概念构建的。 (1) 管理信息库(MIB)。MIB采用树型结构，越靠近顶部， 越是总体方面的信息，越下面，越细化。例如，某个节点的类 别是设备，它下面可能是串口和并口，它的值就是串口和并口 的数量。ISO只定义了一个MIB树，然而树的下面可能包含与 各个厂商有关的扩展部分，例如IBM、SUN、HP都定义了自己 的MIB，尽管各自所使用的名称不同，但所包含的信息是基本 相同的。
轮询有三个方面的作用：首先，采用轮询可以使系统相对 简单化；其次，轮询是由SNMP的管理者控制的，从而能够限 制通过因特网的管理信息业务；第三，轮询管理协议严格地限 制了被管理单元作出反应的灵活性，从而限制了因特网中管理 设备的数量。
但SNMP不完全是一个轮询的协议，它也允许一种非请求 操作。图10-3是SNMP对中断、轮询和陷阱操作的比较。
SNMP具有两种管理功能：① 应用实体和管理代理互相作 用来获取变量；② 应用实体和管理代理互相作用来改变变量。 这些功能可以通过轮询操作来实现，一个SNMP的管理者能够 通过编程以一定的时间间隔向被管理设备发送轮询消息，这些 发送的时间间隔可以通过SNMP的MIB来确定。
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(1) 操作系统通常由一组计算机组成，负责处理电信网 的管理信息、发送控制指令。操作员通过操作系统实现各种管 理操作。操作系统应具备应用程序支持、提供数据库功能、用 户终端支持、数据的格式化和报表形成等功能。
(2) 工作站是网络管理中心的操作终端。 (3) 数据通信网用来传递网管信息。它可独立于电信网， 也可以利用电信网的一部分来构成数据通信网的物理连接。数 据通信网与其他模块(如操作系统)的连接是通过接入网的网络 管理接口Q3实现的。
第10章 有线数字电视系统的网络管理技术 2. SNMP的管理关系结构 SNMP的管理关系结构如图10-2所示。
图10-2 SNMP的管理关系
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该图把存在于管理网络站点、网元之中的且又按照SNMP 的标准进行通信的实体称为SNMP应用实体，而把若干对应用 实体和SNMP代理组成SNMP共同体，每一个共同体通过它的 Internet等级名进行识别。
进行评估和报告的一组功能，包括性能监视、性能管理控制和 性能分析等，以便核实所保持的服务等级，鉴别实际和潜在的 瓶颈，并建立和报告有关管理决策的实施情况。
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2) 故障管理 故障管理是提供对信息网络及其环境运行的异常情况进行 动态检测、隔离和矫正的一组功能，包括告警监视、故障定位、 故障校正、测试、故障管理等。这些操作能迅速地甄别出问题 所在以及性能是否降低，必要时可启动控制功能，包括诊断、 修理、测试、恢复、备份等。 3) 配置管理 配置管理是提供收集、鉴别、控制来自代理(Agent)的数 据，并将数据提供给代理的一组功能。这些数据主要包含软件 的运行参数和条件、路由控制、备份操作条件等。
第10章 有线数字电视系统的网络管理技术 第10章 有线数字电视系统的网络管理技术
10.1 网络管理的重要性与必要 10.2 网络管理的基础知识 10.3 有线数字电视网的管理 10.4 有线数字电视网络管理设备应用实例 10.5 有线电视HFC网的用户管理系统
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(2) 代理。一般来说，代理是一个在各个节点运行的进 程，普通的UNIX终端软件自身都带有一个代理。代理主要有 两个功能：一方面收集该节点的各种信息，传送给管理者；另 一方面，接受管理者的指令，控制该节点的网络行为。
(3) 管理器。管理器通常运行在网络的计算机中，它的 主要任务是询问代理，收取所要求的信息，存入MIB；另一个 任务是根据管理决策分析MIB，发出控制指令给代理，指挥网 络的正常运行。此外，管理器中还带有大量的共享软件。
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3) 陷阱 图10-3(c)示出了SNMP中引入的陷阱方式。这是一种轮询 的修改方式，其运行过程是：代理负责对门限值进行核对(通 常称为过滤)，仅当超过门限值时才发生报告，管理系统会根 据收到的信息，使控制机制作出相应的反应。陷阱方式仍然是 一种中断，采用这种方式的优点在于：① 仅仅在比较严重或 比较紧急的事件发生时，陷阱机制才发生动作；② 由于在陷 阱机制中发送的消息简单并短小，因此可更有效地使用媒体的 宽带和CPU周期。 查询驱动和事件驱动方式缺一不可，在管理系统中两者互 相补充，分别应用于不同的情况下。轮询是控制中心主动向被 管对象询问，由被管对象返回轮询结果；陷阱是当被管对象发 现本地发生了异常事件而主动向控制中心报告。陷阱的操作方 式和其他操作方式不一样，这里仅做一些简单比较。