第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.1.1 背景
随着中国移动“互联网+”经济发展，集团提出“大连接”战略，成都移动分公司围绕省公司“深化转型”要求，大力发展全业务，网络资源需求日益急迫，用户对网络质量要求也越来越高[1-3]。但业务开通效率、用户故障处理的流程和管理方法、资源管理、综合调度能力、突发安全事件处置能力等却没有得到相应优化，无法满足用户需求，具体体现如下[4]：
1) 故障处理流程复杂，装维人员接到故障通知后，必须先确保用户端无异常，比如去现场确认用户路由器、光猫工作正常后，才能联系后台工程师（OLT(Optical line termination光线路终端）、城域网、传输）进行查看和处理，时间浪费严重，效率低。
1.1 研究工作的背景与意义
1.1.1 背景
随着中国移动“互联网+”经济发展，集团提出“大连接”战略，成都移动分公司围绕省公司“深化转型”要求，大力发展全业务，网络资源需求日益急迫，用户对网络质量要求也越来越高[1-3]。但业务开通效率、用户故障处理的流程和管理方法、资源管理、综合调度能力、突发安全事件处置能力等却没有得到相应优化，无法满足用户需求，具体体现如下[4]：
1) 故障处理流程复杂，装维人员接到故障通知后，必须先确保用户端无异常，比如去现场确认用户路由器、光猫工作正常后，才能联系后台工程师（OLT(Optical line termination光线路终端）、城域网、传输）进行查看和处理，时间浪费严重，效率低。
2) 全业务建设时，需要申请PON（Passive Optical Network无源光网络）口、OLT资源、传输资源、IP（Internet Protocol网际互连协议）资源、端口资源等端到端资源，设计院需要分别找不同部门多次申请不同资源，并等待不同部门审批并划拨资源后，方可进行建设，导致建设迟缓，用户不满意。
3) 先期资源管理系统采用人工录入方式，且更新不及时，导致大量资源信息错误，在分配资源进行建设时，发现资源已占用情况时有发生。
4) 集团要求安全事件 5 分钟内处理完成，按现有模式，接到安全事件通知后，需通知维护人员，维护人员进行分析，再登陆设备进行查看和处理，时间已严重超时。
3) 先期资源管理系统采用人工录入方式，且更新不及时，导致大量资源信息错误，在分配资源进行建设时，发现资源已占用情况时有发生。
4) 集团要求安全事件 5 分钟内处理完成，按现有模式，接到安全事件通知后，需通知维护人员，维护人员进行分析，再登陆设备进行查看和处理，时间已严重超时。
针对以上问题，成都移动数据城域网调度系统提供故障自动定位和调度、资源管理、安全管理等功能[5]。目前随着互联网的发展，各个传统行业正在进行着变革。针对依靠城域网架构提供的业务和生产也需要进行变革。用互联网的思维方式代替传统的人工处理，是数据城域网管理走向自动化[6]。
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1.2 国内外研究动态
1.2.1 网络调度系统现状
传统的数据城域网调度系统已遍及各大运营商，管理者通过调度系统，实现对数据城域网网络资源的管控和对网络故障的处理。在一定程度上，这些网络调度系统增强了管理者对于资源、故障的自动化管理能力。
现有的数据城域网调度系统主要包括网络设备管理、资源管理和业务调度功能，业务调度通常由人工手动实现，设备管理通常通过SNMP(simple network management protocol简单网络管理协议）)实现，而资源管理则以人工录入资源为主。调度人通过资源管理系统获取资源信息，并通过SNMP实现与设备的信息获取和数据下发，以实现半自动的调度能力。
1、 设备管理
现有的设备管理通常由一些网络管理软件实现，但其功能几乎限于设备本身指标的监控和告警，通过传统的声音、画面闪烁等方式提醒现场值班人员，再由值班人员通知相应现场人员进行处理[7]。
这些软件通常采用SNMP协议作为数据采集的基础，SNMP由一组网络管理的标准组成，包含一个应用层协议（application layer protocol）、数据库模型（database schema）和一组资源对象[8-9]。该协议能够支持网络管理系统，用以监测连接到网络上的设备是否有任何引起管理上关注的情况[10]。
Telnet协议是TCP/IP协议族中的一员，是Internet远程登录服务的标准协议和主要方式。它为用户提供了在本地计算机上完成远程主机工作的能力。在终端使用者的电脑上使用telnet程序，用它连接到服务器。终端使用者可以在telnet程序中输入命令，这些命令会在服务器上运行，就像直接在服务器的控制台上输入一样。可以在本地就能控制服务器。要开始一个telnet会话，必须输入用户名和密码来登录服务器。Telnet是常用的远程控制Web服务器的方法[21]。
2.1.1 工作过程
使用Telnet协议进行远程登录时需要满足以下条件：在本地计算机上必须装有包含Telnet协议的客户程序；必须知道远程主机的IP地址或域名；必须知道登录标识与口令[21]。
Telnet远程登录服务分为以下4个过程[21]：
1) 本地与远程主机建立连接。该过程实际上是建立一个TCP连接，用户必须知道远程主机的Ip地址或域名；
2) 将本地终端上输入的用户名和口令及以后输入的任何命令或字符以NVT（Net Virtual Terminal）格式传送到远程主机。该过程实际上是从本地主机向远程主机发送一个IP数据包；
3) 将远程主机输出的NVT格式的数据转化为本地所接受的格式送回本地终端，包括输入命令回显和命令执行结果；
4) 最后，本地终端对远程主机进行撤消连接。该过程是撤销一个TCP连接。
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第三章 系统需求分析 ............................. 14..........................
1.2 国内外研究动态
1.2.1 网络调度系统现状
传统的数据城域网调度系统已遍及各大运营商，管理者通过调度系统，实现对数据城域网网络资源的管控和对网络故障的处理。在一定程度上，这些网络调度系统增强了管理者对于资源、故障的自动化管理能力。
现有的数据城域网调度系统主要包括网络设备管理、资源管理和业务调度功能，业务调度通常由人工手动实现，设备管理通常通过SNMP(simple network management protocol简单网络管理协议）)实现，而资源管理则以人工录入资源为主。调度人通过资源管理系统获取资源信息，并通过SNMP实现与设备的信息获取和数据下发，以实现半自动的调度能力。
1、 设备管理
现有的设备管理通常由一些网络管理软件实现，但其功能几乎限于设备本身指标的监控和告警，通过传统的声音、画面闪烁等方式提醒现场值班人员，再由值班人员通知相应现场人员进行处理[7]。
这些软件通常采用SNMP协议作为数据采集的基础，SNMP由一组网络管理的标准组成，包含一个应用层协议（application layer protocol）、数据库模型（database schema）和一组资源对象[8-9]。该协议能够支持网络管理系统，用以监测连接到网络上的设备是否有任何引起管理上关注的情况[10]。
一个SNMP管理的网络由下列三个关键组件组成：
1) 网络管理系统（NMS，Network-management systems）；
1) 网络管理系统（NMS，Network-management systems）；
2) 被管理的设备（managed device）；
3) 代理者（agent）。
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第二章 相关技术基础
2.1 Telnet 技术介绍3) 代理者（agent）。
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第二章 相关技术基础
Telnet协议是TCP/IP协议族中的一员，是Internet远程登录服务的标准协议和主要方式。它为用户提供了在本地计算机上完成远程主机工作的能力。在终端使用者的电脑上使用telnet程序，用它连接到服务器。终端使用者可以在telnet程序中输入命令，这些命令会在服务器上运行，就像直接在服务器的控制台上输入一样。可以在本地就能控制服务器。要开始一个telnet会话，必须输入用户名和密码来登录服务器。Telnet是常用的远程控制Web服务器的方法[21]。
2.1.1 工作过程
使用Telnet协议进行远程登录时需要满足以下条件：在本地计算机上必须装有包含Telnet协议的客户程序；必须知道远程主机的IP地址或域名；必须知道登录标识与口令[21]。
Telnet远程登录服务分为以下4个过程[21]：
1) 本地与远程主机建立连接。该过程实际上是建立一个TCP连接，用户必须知道远程主机的Ip地址或域名；
2) 将本地终端上输入的用户名和口令及以后输入的任何命令或字符以NVT（Net Virtual Terminal）格式传送到远程主机。该过程实际上是从本地主机向远程主机发送一个IP数据包；
3) 将远程主机输出的NVT格式的数据转化为本地所接受的格式送回本地终端，包括输入命令回显和命令执行结果；
4) 最后，本地终端对远程主机进行撤消连接。该过程是撤销一个TCP连接。
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2.2 数据库介绍
2.2.1 数据库简介
常见数据库有：MySQL、MariaDB、MongoDB、SQL Server、SQLite等，但出于各方面综合考虑，MySQL体积小、速度快、总体拥有成本低，开源，支持多种操作系统，核心程序采用完全的多线程编程，线程是轻量级的进程，它可以灵活地为用户提供服务，而不过多的占用系统资源。用多线程和C语言实现的mysql能很容易充分利用CPU（Central Processing Unit / Processor中央处理器），所以，此次选用高性能关系型数据库：MySQL。
MySQL是由瑞典MySQL AB 公司开发，目前属于 Oracle 旗下公司。MySQL 最流行的关系型数据库管理系统，在 WEB 应用方面MySQL是最好的 RDBMS (Relational Database Management System，关系数据库管理系统) 应用软件之一[25],它能够快捷、有效和安全地处理大量的数据。相对于Oracle等数据库来说，MySQL的使用非常简单。MySQL主要目标是快速、便捷和易用[26]。
2.2.1 数据库简介
常见数据库有：MySQL、MariaDB、MongoDB、SQL Server、SQLite等，但出于各方面综合考虑，MySQL体积小、速度快、总体拥有成本低，开源，支持多种操作系统，核心程序采用完全的多线程编程，线程是轻量级的进程，它可以灵活地为用户提供服务，而不过多的占用系统资源。用多线程和C语言实现的mysql能很容易充分利用CPU（Central Processing Unit / Processor中央处理器），所以，此次选用高性能关系型数据库：MySQL。
MySQL是由瑞典MySQL AB 公司开发，目前属于 Oracle 旗下公司。MySQL 最流行的关系型数据库管理系统，在 WEB 应用方面MySQL是最好的 RDBMS (Relational Database Management System，关系数据库管理系统) 应用软件之一[25],它能够快捷、有效和安全地处理大量的数据。相对于Oracle等数据库来说，MySQL的使用非常简单。MySQL主要目标是快速、便捷和易用[26]。
MySQL所使用的 SQL（Structured Query Language结构化查询语言） 语言是用于访问数据库的最常用标准化语言。MySQL 软件采用了双授权政策，分为社区版和商业版，由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，一般中小型网站的开发都选择 MySQL 作为网站数据库[27-28]。
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3.1 功能需求 .............................. 14
3.1.1 资源自动分配 ........................ 14
3.1.2 安全管理 ......................... 14
第四章 系统设计 ............................... 16
4.1 系统构架设计 ............................ 16
4.1.1 整体架构 .......................... 16
4.1.2 技术实现方式 ....................... 16
第五章 系统功能实现 ............................. 39
5.1 资源自动分配 .......................... 39
5.1.1 资源采集 .......................... 39
5.1.2 资源更新 ........................ 41
第六章 测试及数据对比
6.1 测试环境
6.1.1 硬件环境
系统服务器采用华为 1288H V5 高性能计算型服务器，配备 2 颗至强处理器铜牌 3106，8*16G 内存，2 个 480GB 的固态硬盘及 2 个 4T 机械硬盘，并配备阵列卡，以实现硬盘冗余。无论是计算能力、存储能力还是系统安全性，都得到有效满足。
6.1.2 软件环境
操作系统： windows server 2008 R2。
数据库：MySQL 7.0。 客户端：IE 6.0 以上。
6.1.1 硬件环境
系统服务器采用华为 1288H V5 高性能计算型服务器，配备 2 颗至强处理器铜牌 3106，8*16G 内存，2 个 480GB 的固态硬盘及 2 个 4T 机械硬盘，并配备阵列卡，以实现硬盘冗余。无论是计算能力、存储能力还是系统安全性，都得到有效满足。
6.1.2 软件环境
操作系统： windows server 2008 R2。
数据库：MySQL 7.0。 客户端：IE 6.0 以上。
6.1.3 网络环境及性能测试
系统服务器部署于数据城域网下，与数据城域网实现全连接，能通过特定跳板设备，登录所有需采集数据的网络及接入设备。在与城域网互联中串接防火墙设备，以隐藏服务器内部地址，提高设备及系统安全性。
此次性能测试选择高新分公司，通过沟通协调，高新分公司的一线维护人员（包含专线维护、家庭宽带维护）、工程设计人员、分公司管理员均参加测试，提前将高新区设备数据进行采集，分公司进行资源申请、故障查询、故障受理等操作。最终，参与此次测试人员数量为 23 人，一线维护 16 人，工程设计人员 3 人，分公司管理员 2 人，测试结果高于预测结果，性能满足。
此次性能测试选择高新分公司，通过沟通协调，高新分公司的一线维护人员（包含专线维护、家庭宽带维护）、工程设计人员、分公司管理员均参加测试，提前将高新区设备数据进行采集，分公司进行资源申请、故障查询、故障受理等操作。最终，参与此次测试人员数量为 23 人，一线维护 16 人，工程设计人员 3 人，分公司管理员 2 人，测试结果高于预测结果，性能满足。
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第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
成都移动数据城域网调度系统的最终目标是降本增效、对网络资源的精准管理、设备性能监控、突发安全事件的高效处理、提升全业务管理的精度与效率。为实现最终目标，主要采用便捷的 WEB 端的形式进行实现，通过 WEB 端进行资源可视化呈现、资源自动分配、拓扑自动更新、故障自动分析、安全事件自动处置以达到对网络的资源的有效管控、设备性能监控、突发安全事件的及时处理，并通过移动端微信公众号的方式提供便捷的操作，以 WEB 加移动端的方式有效降低人工成本和提升全业务管理的精度和效率[40]。
但是，在系统试用的过程中，也暴露出一些问题，需要后续进行优化处理，
7.1 全文总结
成都移动数据城域网调度系统的最终目标是降本增效、对网络资源的精准管理、设备性能监控、突发安全事件的高效处理、提升全业务管理的精度与效率。为实现最终目标，主要采用便捷的 WEB 端的形式进行实现，通过 WEB 端进行资源可视化呈现、资源自动分配、拓扑自动更新、故障自动分析、安全事件自动处置以达到对网络的资源的有效管控、设备性能监控、突发安全事件的及时处理，并通过移动端微信公众号的方式提供便捷的操作，以 WEB 加移动端的方式有效降低人工成本和提升全业务管理的精度和效率[40]。
但是，在系统试用的过程中，也暴露出一些问题，需要后续进行优化处理，
具体如下：
1) 系统过于专业，一线维护人员使用有难度现有的一线维护人员，对于后端的技术不明白，而系统呈现的专业术语以及叙述方式，给一线维护人员带来理解上的困难，需要电话咨询技术人员方可明白，增加了处理难度和人力资源消耗。
2) 系统升级频繁，后端维护压力大，城域网设备众多，包括不同厂家、不同类型、不同型号、不同版本的各类设备几千台，所以相应的命令集会有所不同，设计者需要针对各种设备型号和版本制定对应的命令集，由于设备及版本更新过快，后端的维护压力增加[41]。
3) 数据存储量大，服务器负荷重由于每日进行大量的数据采集、分析和呈现，服务器上存储的数据量越来越大，导致数据库运行缓慢，甚至影响系统使用体验。
通过对以上问题进行分析，开发团队找到了相应的解决办法，针对一线维护人员的实际困难，系统将过于专业化的术语转换成维护人员的日常用语，以便于他们理解和处理，并在系统上挂在各类专业名称的解释，以便于他们提升自己的能力；对于系统升级给后端带来的压力，系统设计了自动升级和更新程序，每天进行全网设备的版本扫描，当设备版本出现变化时，会自动将程序中对应的命令集进行更换，以确保下一次数据采集和分析时，调用正确的命令集，无需后端维护人员人工干预，彻底释放后端压力；针对数据储存量大的问题进行了数据库优化，减少了无关的数据，并将超过 3 个月的数据及对应的工单，自动备份到远端存储设备，以确保本地服务器的快速高效运行。
1) 系统过于专业，一线维护人员使用有难度现有的一线维护人员，对于后端的技术不明白，而系统呈现的专业术语以及叙述方式，给一线维护人员带来理解上的困难，需要电话咨询技术人员方可明白，增加了处理难度和人力资源消耗。
2) 系统升级频繁，后端维护压力大，城域网设备众多，包括不同厂家、不同类型、不同型号、不同版本的各类设备几千台，所以相应的命令集会有所不同，设计者需要针对各种设备型号和版本制定对应的命令集，由于设备及版本更新过快，后端的维护压力增加[41]。
3) 数据存储量大，服务器负荷重由于每日进行大量的数据采集、分析和呈现，服务器上存储的数据量越来越大，导致数据库运行缓慢，甚至影响系统使用体验。
通过对以上问题进行分析，开发团队找到了相应的解决办法，针对一线维护人员的实际困难，系统将过于专业化的术语转换成维护人员的日常用语，以便于他们理解和处理，并在系统上挂在各类专业名称的解释，以便于他们提升自己的能力；对于系统升级给后端带来的压力，系统设计了自动升级和更新程序，每天进行全网设备的版本扫描，当设备版本出现变化时，会自动将程序中对应的命令集进行更换，以确保下一次数据采集和分析时，调用正确的命令集，无需后端维护人员人工干预，彻底释放后端压力；针对数据储存量大的问题进行了数据库优化，减少了无关的数据，并将超过 3 个月的数据及对应的工单，自动备份到远端存储设备，以确保本地服务器的快速高效运行。
参考文献（略）