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文档内容摘要
ppt 网络管理与控制技术,,第1节 绪 论,1.1网络管理与控制的重要性 网络管理与控制的重要性: 第一,网络设备的复杂化要求网络管理与控制必须采用先进有效的方法。 第二,网络的经济效益越来越依赖网络的有效管理与控制。 第三,网络用户要求网络管理与控制能够先进和可靠。 网络管理与控制领域的现实问题: 1.由于网络高速发展,网管网控在理论和方法上处于滞后状态; 2.缺少网络管理与控制方面的专门人才。,第1节 绪 论,1.2网络管理与控制的目标和任务 网络管理与控制的目标是要满足网络经营者以及用户对网络的基本要求: 1.网络应是有效的,要能准确及时地传递信息。即网络业务要保证质量。 2.网络应是可靠的,能够稳定地运转,不能时断时续。 3.现代网络要有开放性。即网络要能够接受多厂商生产的异种设备。 4.现代网络要有综合性。即网络要提供综合业务。 5.现代网络要有很高的安全性。 6.网络要有经济性,这种经济性不止是对网络经营者而言的,也是对用户而言的。,第1节 绪 论,网络的管理与控制的任务: 1.状态监测:通过状态监测,可以获得分析网络各种性能的原始数据。 2.数据收集:要了解网络的状态,还需要将分散监测到的有用数据收集到一起分析处理。 3.状态分析:状态分析就是利用各种模型根据收集到的监测数据对网络的状态进行分析判断。 4.状态控制:状态控制就是根据状态分析的结果对网络采取控制措施。,第1节 绪 论,1.3 现代网络管理与控制理论 1.3.1网络性能分析理论 网络的性能分析的作用: 在网络规划阶段,需要根据网络的成本和性能要求选择网络的结构和技术,通过性能分析排除网络中的瓶颈。在运营阶段,通过性能分析发现网络性能的异常。 网络性能分析指标:业务量、业务量强度、时延、呼损、吞吐量。 网络性能分析的理论基础是排队论和马尔科夫链理论。 网络性能分析要按电路转接、信息转接和多址接入三种典型系统采用不同的模型和方法进行。,第1节 绪 论,1.3 现代网络管理与控制理论 1.3.2 网络控制理论 网络控制理论主要包括差错控制、路由选择、流量分配、流量控制和带宽控制等内容。这些内容对于网络来说是十分重要的,它不但直接关系到网络的性能,而且还是充分利用网络资源,提高利用率的主要手段。作为网络控制理论的基础理论有图论、编码理论和线性规划理论。,第1节 绪 论,1.3 现代网络管理与控制理论 1.3.3 网络的可靠性理论 网络的可靠性问题是一个十分重要的问题,随着通信在生活的各个领域的重要性越来越被人们所认识,网络的可靠性要求也越来越高。 为了提高网络的可靠性,可以增加备用信道和设备,但这必然会增加成本。同时,即使有足够的备用信道和设备,也无法保证网络是绝对可靠的,因为获得高可靠性,在技术上有很大的难度。 因此,不能追求网络的绝对可靠性,而只能在成本和技术的可行性的限制条件下来讨论网络的可靠性。,第1节 绪 论,1.3 现代网络管理与控制理论 1.3.4 网络故障诊断与自愈理论 网络的故障诊断一般分为故障检测和故障定位两个阶段。故障检测的目的是进行警报监测和故障相关数据的收集,以便及时发现故障。故障检测的理论基础是检测理论。故障定位的目的是迅速准确地找出故障的根源,以便进行隔离和修复。在故障定位中,传统的是采用可靠性理论中的故障树方法。 为了使故障修复时间足够短,需要有高速的控制机制。这种要求集中控制方式难以满足,因此SHN多采用分布控制方式。90年代以来,分布式故障修复(DR)理论得到了发展和应用。在DR理论中,包括分布式故障修复算法(DRA),路由选择理论,替代路由评价理论等等。,第1节 绪 论,1.3 现代网络管理与控制理论 1.3.5 网络信息安全理论 信息安全的理论基础是密码学。按加密和解密算法所用的密钥是否相同,将密码分为对称密钥密码体制和非对称密钥密码体制。对称密钥密码体制加密和解密的密钥相同,非对称密钥密码体制加密和解密的密钥不同,而且加密密码可以公开,因此也称为公开密钥密码体制。 目前在网络安全管理方面,数据加密标准DES和公开密钥密码体制得到了广泛的应用。如通信线路上的数据流加密,数据库中的数据文件加密,访问者的身份认证,数字签名等。 除密码学之外,模式识别的方法也在网络信息安全方面也得到应用。如指纹识别、面容识别在身份认证中具有很好的作用。,第1节 绪 论,1.3 现代网络管理与控制理论 1.3.6 网络优化理论 网络的优化包含两个方面的内容,一个是在现有网络设备条件下,通过采取合理的控制措施,如前述的路由选择、流量分配、流量控制等,提高网络的性能和利用率。另一个含义是进行合理的规划和设计,达到网络建设规模适当、结构合理、投资节省等优化目标。 在网络的规划设计中,首先要进行业务需求预测。通过业务需求预测,可以估算出未来各类业务的总的增长情况以及各局间的业务量。这种预测结果,便是确定网络的建设规模和网络合理结构的基础数据。进行业务需求预测可以采用多种方法,但最常用的两种方法是时序外推法和相关回归法。,第1节 绪 论,1.3 现代网络管理与控制理论 1.3.7人工智能与模式识别理论 人工智能与模式识别在网管网控将发挥越来越大的作用。 人工智能是研究用计算机模拟人的智能行为的理论。主要目标是模拟人的问题求解、感知、推理、学习等方面的能力。 以人工神经网络、遗传算法为代表的基于结构演化的智能理论近年来得到很快的发展。这种理论在自组织、自适应、自学习、并行计算等方面明显优于传统的人工智能。 模式识别是应用计算机模拟人的认识机能对事物进行辨别分类的理论。识别的对象可以是文字、声音、图像等具体对象,也可以是状态、程度等抽象对象。这些对象与数字形式的对象相区别。,第1节 绪 论,1.4 现代网络管理与控制技术 1.4.1 面向对象的分析与设计技术 面向对象的分析与设计技术是解决现代网络管理与控制问题的最有力的工具。 面向对象技术克服复杂问题的关键因素: 1.抽象性:这对于网络管理中大型复杂对象的管理具有决定性的意义。 2.封装性:利用这一特性,不但多厂商多类型的同类网络设备可以用共同的被管对象描述 3.继承性:这种派生能力可以非常方便地表达事物从一般到特殊,从简单到复杂的层次关系。 4.同质异构性:同一个对象,在不同的应用场合表现出不同的结构或特性。当远程管理者发来旧版本的操作命令时,对象就按旧版本的结构的结构和特性应答,发来新版本的操作命令时,就按新版本的结构和特性应答。,第1节 绪 论,1.4 现代网络管理与控制技术 1.4.2 数据库技术 数据库是网络管理系统的心脏。在OSI标准中这个数据库被称为管理信息库(MIB)。网络操作员在管理和控制网络时,只与MIB打交道。实际对物理网络的操作由数据库系统控制完成。 数据库不是简单的数据的堆积,为了满足多个用户共享数据的需要。 网络MIB中的数据可大体分为三类:感测数据、结构数据和控制数据。 感测数据表示测量到的网络状态。 结构数据描述网络的物理和逻辑构成。 控制数据存储网络的操作设置。,第1节 绪 论,1.4 现代网络管理与控制技术 1.4.3 计算机仿真技术 计算机仿真技术在网络性能分析预测中发挥十分重要的作用。 用计算机仿真方法进行性能分析预测,网络由计算机程序来模拟,通信协议为程序的算法,对网络资源的随机需求,利用随机数发生器来模拟。这样的模型称为概率模型。这样的模型可以忠实地模拟现实网络,将有关网络动作的大量信息包含进来,而无须进行解析法中的简化。 网络计算机仿真中的3要素: 1.网络业务需求和网络资源需求模型; 2.系统对这些需求的处理模型; 3.在模型中采用的关于性能分析预测的统计方法。,第1节 绪 论,1.4 现代网络管理与控制技术 1.4.4 智能技术 人工智能中的专家系统技术在网络管理与控制中得到了广泛的应用。专家系统能够利用专家的经验和知识,对问题进行分析,并给出专家级的解决方案。 在网络管理与控制中运用的专家系统按功能大致分为3类:维护类、开通类和管理类。维护类专家系统提供网络监控、障碍修复、故障诊断功能,以保证网络的效率和可靠性。开通类专家系统辅助制订和实现灵活的网络发展规划。管理类专家系统辅助管理网络业务,当发生意外情况时辅助制订和执行可行的策略。 高速网络的控制和管理对技术提出了更高的要求: 1.高速网络的控制要求高度的实时性; 2.多媒体业务需要同步业务保证; 3.一些新业务(如WWW业务)推翻了传统的使用数据网络方法中的一些假定。,第1节 绪 论,1.4 现代网络管理与控制技术 1.4.4 智能技术 这些要求对现有的管理与控制方法提出了挑战。因此人们提出了采用先进智能技术解决问题的方案。所谓先进智能技术首先必须具有高速运算机制,其次,还要有自学习、自适应等机制。人工神经网络、模糊技术、遗传算法等技术在此问题上有较好的应用前景。 国际标准化组织(ISO)提出了网络管理与控制的基本模型--系统管理模型。系统管理模型的核心是一对系统管理实体:Manager(管理者)和Agent(代理者)。 在这个模型中,Agent的管理操作完全由远程的Manager控制,管理操作命令和操作结果的传递造成了网络业务量的升高,同时网络管理的实时性也受到了限制。解决这一问题的一个有效方法是采用分布式人工智能中的智能Agent来代替现有模型中的Manager和Agent,使得各个管理实体都自治地、主动地、实时地,同时又相互协同地工作。 因此,人们提出了基于智能Agent的网络管理与控制体系结构,为网络管理与控制的智能化提供基础和平台。,第1节 绪 论,1.4 现代网络管理与控制技术 1.4.5 国际标准 ISO在80年代末提出了OSI管理框架(management framework)。它确定了OSI基本参考模型与OSI通信资源的管理信息通信方式之间的关系,提供了与通信资源有关的管理信息模型。这些信息被存放在一个为通信资源提供本地接口的管理信息库(MIB)中。 OSI管理框架将管理及其标准划分为5个功能域:故障管理、配置管理、计费管理、性能管理和安全管理。 管理信息标准提供了定义通信资源管理的公共的抽象视图。在抽象视图中,采用面向对象技术将通信资源表示为被管对象。被管对象的接口定义了被管对象可执行的操作和用来报告产生的随机事件的通报。,第1节 绪 论,1.4 现代网络管理与控制技术 1.4.5 国际标准 系统管理概览中的管理体系结构被抽象为一对管理应用实体间的通信体系。管理过程通过与一个远程系统相互作用实现对远程通信资源的控制。 在这种简单的体系结构中,一个系统中的管理过程担当管理者角色,而存在于另一个系统中的对应的实体担当代理者角色,管理信息服务(CMIS)完成管理者与代理者之间的通信。管理通信是由公共管理信息协议CMIP完成的。 与OSI管理标准相对应,在基于TCP/IP的网络中,采用的网络管理标准是简单网管协议(SNMP)。SNMP的网络管理模型包括以下元素:管理站、管理代理、管理信息库、网络管理协议。 国际电信联盟电信标准化部门ITU-T提出了电信管理网(TMN)建议,作为管理现代化网络的基盘。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.1 业务量控制 2.1.1 过负荷及其影响 网络过负荷:是指网络在流入的业务量大于设计业务量时所进入的低性能(无效呼叫增多、时延增大等)状态。 网络过负荷的条件: 1.用户可以不受限制地随时发出呼叫(包括发送数据等), 2.网络具有自动选择路由的能力。 发生过负荷的原因:如网络故障、自然灾害、重大节日、电子投票等等。在这些情况下,由于被叫不通(故障或正被占用),主叫会反复呼叫,这些反复呼叫绝大多数是接不通的无效呼叫,这些无效呼叫又进一步占用交换机及电路设备,使得接通率进一步下降,从而产生恶性循环,使流入网络的业务量猛增,网络进入过负荷状态。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.1 业务量控制 2.1.1 过负荷及其影响 过负荷的控制措施: 周期性地收集网络的负荷信息和设备利用信息;实时地对收集的信息进行汇总处理,计算交换机和电路群的负荷,判断负荷等级;在出现过负荷时采取业务量控制措施。 过负荷控制的两种策略: 1.扩散策略:临时增加迂回路由,减轻拥塞区域的压力。实施扩散策略是需要条件的,也即网中有可被临时调度的电路。这种策略一般在过负荷初期应用。但如果严重过负荷甚至出现了拥塞,扩散策略不但不能减轻网的负担,还会使拥塞现象扩散。 2.保护策略:在严重过负荷状态下只能采取保护策略。保护策略就是限制流入网中的业务量,尤其是那些接通可能性较小的业务量。这种策略是有效解决网络过负荷的最终策略。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.1 业务量控制 2.1.2 电路交换网的业务量控制 网络管理原则: 1. 充分利用一切可使用的电路; 2. 将电路尽量提供给接通可能性大的呼叫占用; 3. 在无电路可进一步调度使用时,优先接通串接电路数少的呼叫; 4. 抑制交换拥塞,防止拥塞扩散。 电路交换网中的两种业务量控制方法: 呼叫量控制和路由选择控制。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.1 业务量控制 2.1.2 电路交换网的业务量控制 呼叫量控制的具体办法有: 1.号码闭塞:阻止或限制对特定目的地的呼叫。这种控制用于目的地发生集中过负荷,以控制对该目的地的呼叫次数。 2.间歇呼叫控制:在单位时间内只允许有限次数的对特定目的地的呼叫通过交换机,使选择路由的呼叫次数不超过设定的上限值。 3.限制直达路由:限制进入一电路群的直达路由的业务量。通常用于减少业务量进入发生拥塞的电路群或者没有迂回路由的交换局 4.电路定向化:将若干双工电路改为单工电路。通常用于加强灾害地区向外呼叫的能力,而限制呼入业务量。 5.电路关闭/示忙/闭塞:暂时停用一部分电路。通常是在交换局出现拥塞现象,又无法采取其他控制措施解决时应用。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.1 业务量控制 2.1.2 电路交换网的业务量控制 路由选择控制的具体办法有: 1.取消迂回路由:这项控制有两项内容,一是阻止业务量从被控制的电路群溢出,用以在网络拥塞状态下限制多段链路连接;二是阻止溢出的业务量进入被控制的电路群,以减少对经过拥塞交换机的迂回路由的试占。 2.跳跃路由:使业务量跳过指定的电路群进入下一路由。用于跳过拥塞的电路群或交换机,用下一路由接续呼叫。 3.临时迂回路由:将拥塞电路群的业务量改送到有空余容量的其他电路群。通常用于在电