【摘要】网络管理系统是日常运维重要的辅助工具，是提高运维质量、强化运维管控的重要手段。本文介绍了广电网络网管系统建设的两种模式，分析了网络管理系统集中式部署和分布式部署的特点，给出了系统建设模式的选择建议及具体实施案例。
【关键词】网络管理系统，集中式，分布式
0引言
网络管理系统是日常运维重要的辅助工具，是提高运维质量、强化运维管控的重要手段。通过网络管理系统的建设，可以进一步提升网络智能化管控水平，更加有力的保障网络的安全运行。网络管理系统的作用主要体现在：实现对网络全程全网管控，实时监控网络运行状况，确保故障在发生前得到预防，在发生后得到处理；帮助一线运维人员及时发现网元运行问题，准确定位故障，提高故障处置精度和效率；通过数据采集、数据分析、数据统计，使运维管理部门能够准确的掌握网络性能的变化规律以及变化趋势，为业务的升级、网络的扩容提供科学合理的依据；运维由被动变为主动，无需等业务用户投诉业务中断再发现问题、寻找问题、解决问题，从而转换为主动发现问题、自动定位问题、快速解决问题的运维模式，最终减少网络故障，提高用户满意度，提升产品的竞争力。随着科技的不断进步，有线电视网络承载的信号已完成模拟向数字化演进，并向4K超高清、5G方向加速发展。随着三网融合工作的不断向前推进，有线电视网络运营商的业务也从单一的广播业务向点播互动、数据宽带以及未来的5G移动等多业务融合转变。业务的转变，也对有线电视网络的基础网络及运维管理提出更高的要求。因此，构建和开发适应有线电视网络特点的各类网络管理系统，以实现全网复杂业务的高效开通、保障、管理、运维、资源管理优化是十分必要的。近年来，广电网络各类网络管理系统不断完善，各大专业陆续建设了相应的网络管理系统，如接入网网管系统、传输网网管系统、光平台网管系统等，有力的支撑了日常运维工作，对业务的发展起到积极正面的推动作用。
1网络管理系统建设模式
从现有的网络管理系统建设模式来看，主要有集中式部署和分布式部署两大模式。集中式部署，即所有的服务器、软件集中部署在一地，所有的网元通过城域网络集中接入。从网络的层次结构上看，集中式部署的系统为扁平的两层架构。分布式部署，即从物理界面上看，系统的服务器、软件功能各模块分布在各个地区，通过内部专用网络互联互通，构成一个地理上分散、功能上统一的网络管理系统。
1.1集中式部署
由于软件和硬件资源集中部署在中心端（如图1所示），因此不管是从地理上还是系统上看，都是一个有机的整体。从系统功能上看，中心端的软件系统具备了数据采集、集中监控、设备管理、资源呈现、运维管理等所有功能，系统的功能非常完善，系统规划设计的网元接入能力非常强大；从服务器资源上看，中心端所有的服务器集中在一个机房，可以实现硬件资源的集中化运维管理，同时也能实现硬件资源利用的最大化。通过集中式部署，可以进一步强化上层对整个网络管理系统的管控能力。不过集中式部署也存在一定的问题。首先是风险集中化。集中式部署的系统，其运维功能模块和管理功能模块全部集中一地，一旦中心系统、硬件出现异常，会影响全省的运维管理，影响面大且广。其次是性能要求高。集中式系统对服务器的性能以及系统的设计能力要求很高，以接入终端设备的网管为例，接入100万个终端和接入20万个终端，系统的性能参数要求就存在很大的差异，对系统的架构设计能力要求通常不是按比例增长而很可能是呈几何式增长。最后是前期投入大。由于涉及面广且性能要求高，对系统设计能力、开发能力、保障能力提出了更高的要求，因此集中式部署的系统前期开发建设上需要投入更多的资源、更大的精力，鉴于此，其前期所需的投入一般较大。
1.2分布式部署
与集中式部署相对应的是分布式部署。通常来说，网络管理系统主要有两大功能，一是面向一线客户侧的运维，是一个运维支撑工具；二是面向管理侧的管控，是一个统计分析手段。因此，在系统的设计上，我们可以把起到运维支撑工具功能的系统模块及所需的服务器部署在地市机房，把起到管控分析的系统模块及所需的服务器部署在省中心机房。系统分布式部署的情况下，服务器和系统功能模块可以分布在多地，从网络的层级上来看，系统一般分成三层架构（如图2所示）。在分布式部署方式下，可以将与内部BOSS系统、工单系统等系统接口对接以及与外网互联的移动端工具等统一部署在中心端机房实现；在地市机房部署服务器用于数据采集和WEB服务，地市子系统负责具体的运维数据采集、监控、处理、分析、运维管理，同时将关键数据推送到中心端服务器。在具体的网络设计上，中心端网络与地市网络之间可以建立MPLSVPN，通过MPLSVPN实现省中心端服务器与地市服务器互联。地市服务器向上与中心端服务器互联，向下与被监控设备互联，所有对外数据接口服务统一由中心端实现，由中心端统一管控。中心端负责将网络与内网各类系统打通，建立外网连接端口，并做好相关安全防护工作。一般来说，分布式部署遵循的建设思想是统一规划、分批建设。因此，相对于集中式部署，分布式部署往往可以先行在一地做试点，其前期投入会相对较少。另外，分布在各地的运维管理子系统，其所需管理的终端数量远少于集中式系统所管理的数量，运维管理子系统的系统设计、软件开发的难度有所降低，管理100万个终端的系统和管理20万个终端的系统在性能设计要求上，差距还是比较大的。分布式部署风险会相对较小，特别是运维工具模块部署在各地，各地市子系统相互独立，如A地出现大故障，不会影响B地的正常使用，只影响到中心端对A地关键数据、关键指标的采集监控。不过与集中式部署一步到位、集中管理不同，分布式部署需要做更多协调和管理上的工作，对网络的要求更高。由于通过网络互联，分布式系统的响应时间可能会相对变长。并且分布式部署的系统，其分布在各地的子系统技术可以很多样，一定程度上也提高了整个系统后续运维的复杂度。
2网络管理系统建设模式的选择
一个网络管理系统的规划建设一般从以下几个方面考虑：建设的目的、系统的功能、系统的性能、投入的预算、建设的周期。因此，在网络管理系统的建设过程中，要根据实际情况进行总体规划，既要避免过度超前设计，造成资源浪费；也要避免考虑不周，造成功能不全。满足以下几种情况下（如图3所示），建议可以选择集中式部署：系统成熟，已在其他单位或行业运行多年，功能和性能得到有效验证；原有设备缺乏网络管理系统，特别是存在一定数量级的设备需要接入系统管理；有充足的预算可以覆盖大规模系统的开发；中心端有资源虚拟化平台，服务器资源扩容和保障能力较强。特别是中心端资源的虚拟化，与单机服务器资源相比，能够提供一个很好的部署条件。中心端资源的虚拟化一方面在前期数据量较少的情况下，可以节省服务器资源，避免计算能力的浪费；另一方面在后期为了应对更大的数据量及系统性能，可以方便的上升到更高配置如CPU、存储、内存等，满足系统运行到设计能力的需求。满足以下几种情况下（如图4所示），建议选择分布式部署：各地市已建设有独立的网络管理系统，可以通过系统比对，选取一个作为模板进行改造试点升级，让其能够覆盖各地市系统的功能，满足各地市运维的需求，而后在中心端部署省级数据管控平台；在省级层面规划的基础上，如果各地基于本地化管理有很多自己的独立需求，可采用分布式部署，分布式部署可以让各地市子系统具备一定的扩展、扩容、自主开发的能力，减轻中心端升级的压力；省市分工明确，省级层面只把控关键数据、关键指标，地市注重具体运维；前期预算有限，无法实现一步到位，这种情况下建议可优先采用分布式部署；部署的系统较不成熟，在其他公司或行业未经过长时间验证，还处于迭代完善阶段。
3建设案例
3.1建设背景
为进一步加强全省运维管控，为运维考核和管理提供可靠的分析数据，福建广电网络集团决定部署一套全省CMTS网络管理系统，将全省CMTS设备全面纳入到省网运维管控，在集团层面实时展示全省CMTS网络的运维数据，从而快速、准确的掌握全省CMTS网络运行情况及网络运行质量。
3.2模式选择
为确定系统最佳建设方案，对系统的建设背景进行了梳理。首先是各地已独立建有网络管理系统。在省级系统建设前，集团下属福州、厦门、泉州分公司已经按照各自的运维理念建设有CMTS网络管理系统并运行多年。其次是各地市网管功能差异较大。从功能数量上看，福州网管功能197项，厦门网管功能162项，泉州网管功能97项。虽然福州网管功能相对较全，但也未能完全覆盖厦门和泉州网管功能。最后是省级和市级对系统功能的诉求不同。省级层面偏向管理，以数据汇总分析、考核为主；地市层面偏向具体运维，要求数据分析功能和运维功能兼顾。根据上述情况，考虑广电网络先天具备的遍布全省可靠、稳定、高速的传输网络，最终决定全省CMTS网络管理系统采用分布式架构部署。地市子系统参考福州CMTS网管系统进行开发设计，最终要能覆盖现有福州、厦门、泉州网管功能。各地市子系统通过内部网络与省级子系统互联互通，构成一个完整的系统平台。各地市子系统间相互独立，可根据地市特色需求做二次开发。
3.3具体方案
从系统架构来看，系统平台采用分布式部署，由1个省级CMTS运营监测子系统及3个地市CMTS运营监测子系统组成。省级子系统部分主要由省级报表、数据分析、安全管理、接口管理、APP应用、系统管理模块构成；地市子系统主要由数据采集、设备管理、故障管理、地市报表、性能管理、配置管理模块构成（如图5所示）。硬件方面，根据系统平台性能和功能要求在全省部署7台PowerEdgeR630服务器，其中省中心机房部署1台，福州、厦门、泉州机房各部署2台；网络方面，省中心网络与福州、厦门、泉州建立MPLSVPN，省中心服务器通过MPLSVPN与福州、厦门、泉州的服务器互联互通，地市服务器通过各地市专网与被管理的CMTS设备互联互通；接口方面，省级子系统负责与省BOSS系统对接，同时通过特定端口与互联网联通，为移动端应用服务提供访问入口（如图6所示）。接口管理省级报表安全管理系统管理APP应用数据分析故管理地市报表设备管理性能管理数据采集配置管理地市CMTS运监测子系统省级CMTS运营监测子系统全省CMTS网络管理系统图6全省CMTS网络管理系统部署示意图防移动端PC端省中心子系统州CMTS设备州子系统门子系统州子系统BOSS系统门CMTS设备州CMTS设备省中心服务器州服务器门服务器州服务器由于采用分布式部署方式，整个系统平台上线分两阶段进行。第一阶段先行部署省中心子系统、福州子系统。经过一段时间试运行成熟、功能完善后，第二阶段部署厦门子系统、泉州子系统。系统平台上线以来，各子系统组成的系统平台整体运行稳定,达到分布式部署的预期目标，极大的增强了省级运维部门对全省CMTS网络的运维管控能力，有力的推动了各分公司网络优化改造工作，为各方面决策提供了全局、可靠、准确的依据。
4结束语
不论是集中式网络管理系统的建设还是分布式网络管理系统的建设，目的都是为了持续提升网络的管理水平。传统的电信运营商很早就建立了各种层级、各种类型的网络管理系统，有效的把控了全程全网运行的质量，为市场竞争提供有力支撑。广电行业由于网络整合起步晚，资金规模小，各类网络管理系统近几年才陆续完成建设并完善。但从现状来看，网络的智能化管控水平和传统的电信运营商还存在一定的差距，特别是5G时代的到来，网元规模将呈现爆发式的增长，未来需要进一步推进相关系统的建设。通过各类网络管理系统的建设完善，搭建一个强大的有线电视网络智能化管控平台，能够进一步推进各类网络资源的标准统一、规划统一、建设统一、运维统一工作。
参考文献：
［1］陈晓江.分布式系统软件体系结构建模与开发方法研究[D].西安：西北大学，2010.
［2］孟洛明.网络管理研究中的问题、现状和若干研究方向[J].北京邮电大学学报,2003,26(2)：1-7.
［3］林曼筠.可扩展的计算机网络管理系统技术研究[D].北京：中国科学院研究生院（计算技术研究所），2002.
［4］孟洛明,亓峰.现代网络管理技术[M].北京，北京邮电大学出版社,2001.
作者:黄飞 单位:福建广电网络集团