广播电视网络的监控与管理

江苏省广播电视监测台 高级工程师 李元康 　工程师 郑洁 朱磊
摘要：

　　本文阐述了广播电视网络建立网管系统的必要性和迫切性，介绍了ISO网管标准的五大管理功能和网管协议——简单网络管理协议（SNMP）和公共管理信息协议（CMIP）。

　　一、广播电视网络管理的必要性

　　现代化的广播电视网正成为一个技术复杂、规模庞大的系统。人们对广播电视的依赖日益加深，提高广播电视网络的可靠性与效率不仅是保证满足信息社会对广播电视网络良好服务的要求所必需，也是提高广播电视网络自身经济效益的要求。

　　由于广播电视网络的规模不断扩大，复杂性也不断增加，各种新技术、新设备在网络中应用，国家广播电视骨干网、省网、市网、县网的联网，使我国有线电视网已经形成一个世界上真正的最庞大的网络，但这个网络错综复杂，各种技术体制并存，国家网、省网主要以数字传输系列SDH网传输为主，各省网虽基本上是SDH传输系统，但设备生产商不同，各省的信源编码又有MPEG-1和MPEG-2两种格式，市、县网有SDH同步数字传输，有PDH准同步数字传输，近年许多市、县又建成了ATM交换传输网或IP网等；本地网大部分以HFC网络为基础，但传输带宽又各不相同，在早期的市、县网建有300MHz系统、450MHz系统、550MHz系统，近年来不少市、县正在把本地网改造为750MHz系统、860MHz甚至1000MHz系统。

　　面对这样一个大规模、复杂和异构的多厂商产品连接的广播电视网络，若不能很好地进行管理，则该网络就很难充分发挥整体效益和作用。只有在广播电视网络中，运用先进的网络管理系统，对广播电视网络全网进行监视、控制，网络日常维护和运营等多个方面的管理，广播电视网络才能可靠的运行和发挥其优势。随着广播电视网络联网的市、县越来越多，网络上增加更多的构件、更多的功能和更多的用户，管理这些资源的难度显然就更大。因此，在进行广播电视网络管理时，需要有公共的网络管理协议，才能对庞大的、异构的、多厂商产品构成的异构网络进行有效的管理。

　　广播电视的网络管理，就是对实行运行中的网络状态和性能进行监视和测量，采用适当的技术手段对网络设备和设施进行干涉和控制，以提高全网资源的利用率，发挥最大的运行效益，为用户提供更好的服务质量。
　　二、广播电视网络管理的主要任务

　　广播电视网络正深入到千千万万个家庭，直接影响着人们的生活、工作和娱乐活动，最近几年广播电视网络飞速发展，网络变得越来越复杂，网络的容量以及网络用户数在急剧地扩大。网络己成为现代生活中的重要部份，如家庭、学校、办公室、商业、医疗、科技等等，提高网络的运行质量和网络服务质量，减少网络的维护工作量，及时地监测到网络故障，准确地判别故障地点、故障性质，快速地处理，解决各类故障已经成为广播电视网络工作者的重要工作。

　　广播电视网络运营管理部门很希望通过某些视像观察到网络的轮廓、装备及系统的运行情况，所有这些迫切需要有一套具有监测和控制的系统，对广播电视网络进行管理，网络管理系统的重要任务是收集网络中各种设备和设施的工作参数、工作状态和网络用户信息，显示给网络管理人员，网络管理人员根据网络汇总的信息，向网络中的设备、设施和网络用户发出控制指令，用以改变网络工作状态或工作参数和网络用户管理，同时还监测所发指令的执行情况，保证网络设备、设施和网络用户按照管理系统的要求进行工作。
　　广播电视网络的管理过程实际上是一个计算机信息处理过程，它是利用一定数据格式描述网络元素的参数及状态，然后在计算平台上按一定的策略和数学模型进行计算，显示计算结果和输出控制数据。通过网络管理系统能随时了解到网络中任何部门的状况，如哪条线路有问题，哪个结点出了故障等，网络管理应设有监测系统、故障定位和恢复系统、用户管理系统等。

　　三、广播电视网络管理的功能

　　网络管理是一个解决方案，目的是保持全网正常运行和充分提高每个网元（如传输设备中的光发射机、光接收机、放大器、编解码器、复用器、交换机等）的利用率，确保网络不发生故障或减少故障及快速处理故障，充分发挥网络性能，提高网络的服务质量和安全性。国际标准化组织（ISO）一直致力于网络管理标准化工作，在网络管理的相关标准和建议中，它定义了网络管理的故障、配置、性能、财务和安全五大OSI（开放系统互连体系结构）管理功能区域。网络管理功能不是孤立的完成某项管理功能，往往需要其他管理功能的配合，网络管理部门、网络设备供应厂商、网络用户和各项管理功能之间都存在着密切的关系。作为一个完整的网络管理系统，应包含网络规划、资产和人员管理。

　　l、网络故障管理的功能

　　网络故障管理是监测和确定网络环境中异常现象所需要的一组措施。故障管理设施通过监测网络中异常事件来发现故障、记录故障，并根据故障现象采取相应的跟踪、诊断、测试、控制、修复措施。

　　故障管理的四项主要活动为：

　　故障监测

　　故障诊断

　　故障修复

　　故障记录

　　2、网络配置管理功能

　　网络配置管理功能支持为了网络服务的连续性而对管理对象进行的控制、鉴别，从中收集数据和向它提供数据。

　　网络配置管理功能包括资源配置和业务配置两个方面

　　3、网络性能管理功能

　　网络性能管理是一组评价管理对象行为和活动有效性的措施。它通过收集统计数据，并按照一定的算法来分析网络的运行情况，以获得网络的性能参数。网络性能管理功能包括下列主要功能：

　　监测对象和方式的选择；

　　收集统计数据；

　　维护和检查网络状态历史日志，以便用于规划和分析；

　　提供实时的网络性能报告；

　　4、网络的安全管理性能

　　网络安全管理性能负责提供一个安全政策，根据安全政策确保只有授权的合法用户才可以正常接收信号和访问，同时也可以享受网络其它的服务功能。安全管理将涉及所有网络管理功能。安全管理功能提供的服务包括：

　　支持身份鉴别，规定身份鉴别的过程；

　　控制和维护访问权限；

　　控制和维护授权设施；

　　维护和检查安全日志；

　　5、网络财务管理功能

　　网络财务管理功能，负责监视和记录广告收入情况和广播电视基本业务收费情况；扩展业务经费情况和增值业务经费情况，以及经费分配给节目使用费、网络运行费的情况。其主要功能有：

　　收集计费记录；

　　分配经费使用，包括节目使用费和网络运行费；

　　网络经营预算；

　　四、广播电视网络管理的模型

　　广播电视网络的运行管理中，网络管理人员通过网络管理系统对整个网络进行管理，包括查阅网络中设备或设施的当前（ 或历史）工作状态和工作参数，对设备或设施的工作状态进行控制，对工作参数进行操作等。为了快速处理网络元素的管理信息和减少数据的传送量，网络管理系统中必须有管理信息库。网络管理系统从逻辑上可认为由管理对象、管理进程、管理协议三个部分组成，一个最简单的网络管理系统模型如图8所示：
　　1　管理对象：是经过抽象化了的网络元素，对应于网络中具体可以操作的数据，如记录设备或设施工作状态的状态变量、设备内部的工作参数、设备内部用来表示性能的统计参数等。

　　2　管理进程：是负责对网络中的设备和设施进行全面的管理和控制的软件，根据网络中各个管理对象的变化来决定对不同的管理对象采取不同的操作，比如调整工作参数和控制工作状态的打开或关闭等。

　　　管理信息库（MIS）可以认为是管理进程的一部份。管理信息库用记录网络中管理对象的信息，如状态类对象的状态代码、参数管理的对象的参数值等。它要与网络设备中的实际状态和参数保持一致，能够真实地、全面地反映网络设备或设施的情况。

　　3　管理协议：是负责在管理系统与管理对象之间传递操作命令，负责解释管理操作命令。实际上，网络管理协议就是保证管理信息中的数据与具体设备中实际状态、工作参数保持一致。

　　　网络管理是一项系统工程，网络中可能分布若干个网络管理系统，它们之间可以按地域、功能和管理层次分工合作。每一项网络管理功能通常需要由分布在不同地点的若干管理应用来支持。从受管设备到各管理层次结构中的管理设备都将参加管理工作。从网络管理功能的应用角度来看，网络管理系统（NMS）由两部份组成：管理应用和为之提供服务的下层结构软件系统。管理应用包括：故障管理、性能管理、配置管理、安全管理、账务管理以及其他相关网络管理功能等。下层结构软件包括网络通信接口（NCI），管理信息库（MIS），管理信息通信服务（MICS）和图形化用户接口（GUI）。它们通过一组应用编程接口（API）向应用程序提供服务。

　　　在这个体系结构中，网管系统通过各种管理应用提供的管理能力来实现网络管理功能；网络操作员利用图形化用户接口界面与网管系统进行交互通信，从网络系统获得网络所处状态的各种信息和向网管系统提交管理意图的表达；而网管系统通过网络通信接口来实现与网络单元及其他网管系统间的信息传递和交换，以及网管系统内部的信息传递和交换。

　　五、广播电视网络管理工作方式

　　网络管理从大的方面可划分为集中式网络管理和分布式网络管理。

　　1、集中式网络管理

　　广播电视网络如采取集中式网络管理，宜采取以省级广播电视网络中心设置一个网络控制中心，用于集中监控省至市广播电视骨干网、市至县干线网和市及县的本地网络的运行，收集网络的运行数据及网络传输通道的利用率等。国家广播电视网络中心设置全国广播电视网络数据中心，该中心与各省级广播电视网络管理数据服务器相联，通过共享网络管理数据库， 从而构成全国广播电视网络管理系统，同时，国家广播电视网络管理中心对国家至各省市的广播电视骨干网络进行管理。

　　集中网络管理的特点是：通过对整个网络的监视，能有效地检验出网络中所发生的问题；能够对整个网络作出有效地和适当地控制决策（如对传送的加扰电视节目的控制等）；网管中心可以将控制作用同时施加到各个结点，集中化的网管中心加强了网络负荷管理的鉴别，网络操作员易于观察和掌握全网的情况。集中式网络管理的不足之处，在于随着各市、县广播电视网络的不断改造、升级，网络的规模、容量、制式等又不统一，网络中的设备或设施各市、县的网络不是同一生产厂家，设备性能不尽相同，有些设备还不具备网管监控条件，这些给以省级广播电视为单位集中式网络管理增加复杂度，实现起来较为困难。

　　2、分布式网络管理

　　在分布式网络管理环境下，网络的管理功能分布到每一个管理对象，从而减轻了网络管理设备的负担。网络管理设备可以按地区、设备类型和功能来布。广播电视网络管理，通常应以省级广播电视网络中心为核心管理，按照省级光纤干线网和市、县广播电视网划分区域，将网络管理应用分布到每个管理区域中，在各分布的网络管理区域，每一台网络管理设备负责本区域范围的广播电视网络管理任务，在各分布的网络管理区域上设置单独的网络管理数据服务器， 通过共享网络管理数据库的管理，从而实现由省广播电视网络对全省广播电视网络的管理功能。

　　(1)应用编程接口(API),用以请求公共信息管理服务、存储和检索管理信息，并与本地或远程系统中的管理对象交换管理信息。

　　(2)用户，管理应用的用户接口将支持字符和图形两种界面方式。它为所有管理应用提供一致的易于使用的界面。

　　(3)管理应用，分布式网络管理系统，应提供管理任何一开放系统所需的基本手段的各种应用。

　　(4)公共管理服务，它依靠提供管理应用所使用的编程接口来支持管理框架。这些服务包括：管理通信，事件管理与登录，对象管理功能，并允许异构系统间的操作。

　　(5)管理对象，对网络中计算机环境的计算资源或任何其他被管实体的抽象表示。

　　六、网络管理协议

　　网络管理过程，实质上就是利用计算机对广播电视网络中各网络单元的运行参数信息进行数值处理的过程。网络管理系统必须依据网络管理协议，进行收集网络单元的运行参数，发布对网络单元的控制和管理命令，以使广播电视网可靠地、有效地运行。协议是数字设备与面向软件的环境之间相互作用的方法。

　　国际标准组织(ISO)制定的开放系统互连基本参考模型(OSI)是网络的通用模型，它不仅适用于计算机网络，电信网络，同样适用于广播电视网络。基于ISO的OSI模型，网络管理功能可划分为配置管理、故障管理、性能管理安全管理、和财务管理，这五大管理功能全部或部分地实施于不同的OSI网络层次。

　　图11说明了管理信息库(MIB)与(OSI)七层协议的关系，在每一层中，层管理实体(LME)通过抽象管理对象与相应层的实际数据和事件的影射来管理活动，系统管理应用实体之间通过CMIP（公共管理信息协议）或SNMP（简单网络管理协议）交换管理信息，并向系统管理应用进程提供服务，系统管理应用进程实现各种管理功能。

　　网络管理协议提供了一种访问由任何生产厂商生产的任何网络设备，并获得一系列标准值的一致性方式。对于网络设备的查询可包括：

　　●设备的名字；

　　●设备中软件的版口；

　　●设备中的接口数；

　　●设备中一个接口的数据流量；

对于网络设备可以设置的参数包括：

　　●设备的名字；

　　●网络接口的地址；

　　●网络接口的运行状态；

　　●设备的运行状态；

　　1、简单网络管理协议(SNMP)

　　简单网络管理协议的基本功能包括监测网络性能，检测分析网络差错和配置网络设备等，SNMP具有一种全方位的管理手段，并提供对互连系统的实时维护，在网络正常工作的情况下，SNMP可实现统计、配置和测试等功能；而在网络出现故障的情况下，可实现各种差错检测和恢复功能。SNMP是在TCP/IP基础上的管理协议。

　　SNMP的网络管理共有三个部分：

　　(1)管理信息的结构(SMI)—被管理对象是如何定义的以及如何表示在管理信息库中。

　　(2)管理信息库MIB—存放各种被管对象的管理参数。

　　(3)SNMP本身—提供在网络管理站和被管理的设备之间交互管理信息的方法。

　　SNMP只提供几个管理命令和响应：

　　●.get操作用来提取特定的网络管理信息；

　　●.get-net操作通过遍历活动来提供强大的管理信息提取能力；

　　●.set操作用来对管理信息进行控制（修改和设置）；

　　●.trap操作用来报告重大事件；

●.get-response最简几个命令都用get-response报文返回操作结果；

　　2、公共管理信息协议(CMIP)

　　公共管理信息协议是国际标准化组织(ISO)制定的网络管理协议，它属于OSI七层参考模型的应用层协议。包括三个关键元素： 公共管理信息服务元素(CMISE)，联系控制服务元素(ACSE)，和远处操作服务元素(ROSE)。

　　CMISE提供的信息传送服务有七类，可分为二部分：

　　(1)管理通报服务，服务原语是M-EVENT。

　　(2)管理操作服务，服务原语是M-GET,M-SET,M_ACTION,M-CREATE, M-DELETE和M-CANCEL-GET。

　　CMISE另外还有三个直接调用下面层的服务。ROSE提供四个服务。ACSE提供四个关联控制服务，并调用三个表示层的服务。CMIP是一个考虑全面的管理信息通信协议。OSI网络管理协议意在为所有设备在ISO参考模型的每一层提供一个公共的网络结构；同样的公共管理信息协议／ 公共管理信息服务(CMIP/CMIS)意在提供一个用于所有网络设备的完整网络管理协议簇。为了提供位于许多不同网络机器个计算机结构之间上所需的网络管理协议特征，CMIP/CMIS的概念和结构远远不同于SNMP。SNMP是按照简单和易于实现的原则设计的。OSI网络管理协议并不象SNMP一样简单化，它们能提供支持一个完整的管理方案所需的功能。

　　CMIP协议模型是基于客户／服务器体系结构，客户是指管理系统(发起操作和接收通知),而服务器是被管理系统（接收管理指令、执行命令和发送事件通知）。

　　7、结束语

　　网络管理已成为计算机网络、电信网络和广播电视网络等系统管理和建设中的一个非常重要且必不可少的部分，它决定着网络资源的利用率和效益的发挥。网络管理系统是网络维护的主要手段，也是网络正常运行的根本保证，是各种网络之间互联互通的准则。

　　随着广播电视网络不断扩展与升级改造，特别是广播电视网络增值业务（主要为数据业务等）的开展，以及广播电视网络、电信网络、计算机网络三网融合的需要，网络管理系统的建设势在必行，网络管理技术的推广和应用迫在眉睫。

摘自《广播电视网络技术》