郁楠 周易鑫 王薇薇

摘要：针对时间频率同步网不同厂商和类型设备网管的分散管理，导致业务操作复杂、设备性能参数获取及故障定位难的问题，本文重点研究论证同步网功能升级的技术可行性，探索构建联合化、立体化的时频同步网络管理解决方案，为优化完善同步网骨干层网络建设、提升用户接入层时频信号保障质量提供技术支撑。

关键词：时间；频率；同步网；网管功能升级

近年来，上级大力推进综合网管建设与完善，根据综合网管“能管尽管”“应管尽管”的纳管要求，同步网设备也必将走向纳管之路。本项研究旨在为同步网集约管控提供理论依据，通过研究高精度同步网统一管控平台，探索同步网网管结构、技术实现和系统功能要求，为联合协同作业时频网络组织运用提供技术支撑。

一、时频同步网网管现状和存在的问题

（一）同步网网管现状

时间频率同步网由骨干节点和用户接入节点构成，经过了几次扩容和新建，部署了不同厂家的时钟设备，分别为各自厂家专业网管纳管。

（二）同步网网管存在的问题

当前，同步网各厂商网管的分散管理导致全网视图不直观、网络结构不明确、关键信息不透明、资源底数模糊不清、跨厂商设备的业务调度和故障处置效率低、服务保障不顺畅等问题，影响了高精度时间服务和统一稳定频率保障质量。

二、时频同步网网管升级的必要性

（一）同步网发展的需要

随着异地协同作业和资源高效调度等应用场景的信息化发展，用户对时频信号的需求越来越多，对时间同步和时频信号的精度要求也越来越高。因此，提升同步网网管功能，有效解决同步网各厂商网管分散管理带来的问题显得尤为重要。

（二）同步网管理的需要

目前，存在的问题包括各厂商网管分散管理、信息不通，导致时频设备存在管控漏洞、资源底数不清、跨厂商设备参数对接难、配置复杂、性能监控盲区多、业务调度和障碍处置效率低等。为了解决这些问题，需要将SDN技术引入到时钟设备的管理中，实现不同厂商时频设备的统一管控。

（三）高质量时频信号保障的需要

同步网为各种类型、不同场景的用户提供服务，直接、高效地感知同步网信息服务质量非常重要，而各厂商网管分散管理无法高效进行障碍处置和准确获取用户服务信息，因此，打破不同厂家的管理隔阂，实现统一管理势在必行。

三、时频同步网网管升级的原则

升级应以综合网管建设规划为指导，并从同步网的骨干层用户需求和接入层用户需求出发，根据同步网安全等级、后期扩容以及经济实用等原则，结合最新的网管建设理念进行。

（一）先进性的原则

SDN是当前网络领域最热门和最具发展前途的技术之一。因此，在同步网领域引入SDN技术进行网管升级，将大大提高同步网的管控质效。

（二）安全性的原則

网管升级采用的硬件设备应采用国产设备，并通过安防检测，有效防范同步网设备统一管控可能存在的漏洞。

（三）经济性的原则

积极与相关厂家对接，开放现网设备功能标准和接口规范，开发同步网统一管控平台，后续新增的同步网设备应按平台要求的功能标准和接口规范进行采购，对于无法纳管的老旧设备，应进行有序地淘汰，平台可以集中经费进行常用功能开发，对于一些不迫切的功能可以延后。

四、时频同步网网管升级的目标

通过对同步网网管升级，构建一个易使用、易管理、易扩展的同步网统一管控平台，使网络不受硬件设备的控制和厂家品牌的约束，增强整个同步网的直观性、灵活性和全局性。

五、高精度同步网统一管控平台研究

软件定义网络SDN（Software Defined Network）能够将网络设备上的控制权分离出来，由集中的控制器管理，无须依赖底层网络设备，屏蔽了底层网络设备的差异，实现了不同厂商网络设备的统一管理。基于上述情况，提出将SDN技术引入时钟设备的管理中，并发现SDN技术在时钟设备控制面和转发面解耦是存在可行性的。

（一）SDN同步网管理系统结构

在SDN同步网管理系统的结构中，协同器是重要组件，由数据库和控制终端组成，负责信息（网元同步状态、性能数据、告警信息等）的接收、转发和存储，协同器还承担了统一管控平台与各厂家同步网管系统的同步状态传递的任务。在结构中，同步网统一管控平台位于控制层，通过北向接口连接至协同器，同时，各厂家同步网管系统也通过北向接口连接至协同器。综合网管中常用的北向接口是CORBA接口，开发者根据这种接口的标准编写相应的北向接口通信协议，以实现远程调用机制。简而言之，北向接口决定了各个协议之间的关联方式，它是一组协议和调度。另一方面，统一管控平台通过南向接口与支持Openflow协议的SDN交换机进行互联，运用Openflow协议向SDN交换机下发用户控制操作的流表，SDN交换机再通过SNMP协议或者TL1语言对接各厂家的同步网设备进行接口对接，并对设备进行管理、控制和维护操作，以实现统一管理。SDN同步网管理系统结构如图1所示。

利用上述结构对不同厂商时钟设备统一管控，需要满足两点要求：第一，南向接口所对应的厂家设备必须支持Openflow协议，否则用户无法通过OpenFlow的安全路径传送管理或控制指令；第二，应用层同步网的设备管理软件需要支持CORBA协议的API接口，并按统一标准提前对北向接口进行编译。

（二）SDN同步网统一管控平台数据采集方式

当SDN同步网统一管控平台需要获取数据时，网管用户可以手动或通过设置数据采集策略定时使用简单的调用指令，通过北向接口发送给协同器，协同器接收指令后，将从数据库中调用从各厂家同步网管系统服务器所获取的各类信息和性能数据，然后，协同器将数据返回给SDN统一管控平台的数据库。数据库接收数据后，可以在管控平台展示网元同步状态、性能数据、告警信息等内容。命令转发设备可以使用常规的指令代码，例如put、get、delete等类型，完成对数据库中数据的增、删、改、查操作，协同器通过带动各厂家同步网管系统的实时更新，实现了SDN统一管控平台信息获取流程，如图2所示。

（三）SDN同步网统一管控平台可视化界面的开发

同步网统一管控平台可视化界面的开发可以运用Eclipse IDE for Java EE开发工具，采用现在流行的程序设计语言Javascript，搭配SSM框架进行编程设计，北向接口主要采用Corba集成技术进行编译。

1.同步网统一管控平台SSM框架的定义

SSM框架是“Spring+Spring MVC+MyBatis”。Spring负责管理业务对象并帮助实现类的初始化和类的装配工作。Spring MVC即M（model），V（view），C（controller），是Spring框架中的一员，它负责接收请求并转发给控制层，在请求接收数据处理和业务处理后返回给用户。MyBatis则是一个与数据库打交道的框架，它会将数据库中的表翻译成类，将字段翻译成类的字段，将记录翻译成对象。

2.同步网统一管控平台SSM框架的结构

SSM框架将整个系统分为四层编译模块，分别是持久层（Dao层）、业务层（Service层）、控制层（Controller层）、视图层（View层）。

持久层使用MyBaits技术，主要工作是维持数据持久化，使得数据能被反复调用，进行数据管理以及更新，同时将与数据库联络的一些任务封装在这里。持久层首先设计的是该层的接口，进行接口实现类的设计，将实现类关联在Spring的配置文件中。在处理数据的过程中，可以在模块中调用这个接口，而接口的具体表现类并不需要知道，使整个构造更加简明。持久层连接数据库的各类参数以及数据源都在Spring的配置文件中进行配置。

业务层使用Spring技术，主要工作是接口的编译，便于表現层调用，负责关于业务模块逻辑应用的设计。在实现接口编译后，再进行接口实现类的设计，将实现类关联在Spring的配置文件中，以此调用所编译的接口来处理业务。已定义的持久层的接口被调用来实现业务层的业务。进行封装的业务层业务逻辑让各个业务逻辑独立开来，使整个程序更加简明。

控制层使用SpringMVC技术，主要工作是控制具体的业务流程。族控制层中，需要使用业务层的接口来完成具体的业务逻辑。在Spring配置文件中，还要进行控制指令的配置，根据不同的业务流程来匹配相应的命令转发设备，并对整个流程进行抽象地划分和整理，创建子单元流程模块，并且可以进行反复调用，从而提高了编码的效率，也使整个结构更加简明。

视图层使用SpringMVC技术，主要工作是对数据库相关内容以及网管操作的可视化应用，它与控制层协同工作，相互结合。

3.基于SSM框架的SDN网管系统模块

把网管系统根据其作用分为三大功能模块，分别是展示层、逻辑层、数据层。同步网统一管控平台为展示层，主要是面向网管用户，后端是逻辑层和数据层，主要面向开发人员和运维更新人员。

（四）技术要求

1.软硬件平台的技术

后台操作系统应采用国产操作系统，并应支持数据库管理，平台软件应满足后向兼容性，运用分布式计算技术，采用多层开放体系结构模块化设计，并支持用户的本地和远程接入。

2.管理能力

根据现网体量需求，平台应满足客户端同时接入数量、同时操作用户数量、可纳管同步网网元数量、日志存储量、告警数目存储量等。

3.管理范围

应支持管理所有同步网设备，并通过其北向接口向协同器上报选择性的网管系统信息、配置信息、告警信息、性能监控管理、心跳管理等数据。

4.可靠性要求

通用网管服务器应支持“1+1”热备用配置，故障时间应控制在1%以下。在出现故障时，对视频业务应不产生任何影响。当用户客户端程序异常停止时，不应影响服务器端和其他用户客户端界面的正常运行。当通用网管服务器与同步网网元或各厂家同步网网管服务器连接中断时，网管系统应在一定时间内自动尝试重建连接，如果连接失败，应以告警形式提示用户。

5.数据同步

通用网管服务器应具备数据同步机制，能够按时自动或手动刷新，以实现网管系统与同步网网源或各厂家同步网网管服务器数据的一致性。

（五）系统功能要求

根据同步网运行维护管理的需求，网管系统应同时具备网元管理和网络管理功能，其基本功能应包括告警管理、性能管理、数据配置、监视维护、拓扑管理、数据库管理、NTP管理、PTP管理、用户管理、日志管理、数据统计等。同步网网管基本功能如图3所示。

告警管理：同步网网管应支持对同步网网元当前告警的查询与实时同步、一定时间段历史告警的查询、告警屏蔽、告警门限设置、告警展示方式（级别、声音、颜色、确认与否、消失与否）的设置等功能。

性能管理：同步网网管应支持对同步网网元进行性能监控管理，包括在指定的时间范围内对同步网网元进行时间间隔误差（TIE）、最大时间间隔误差（MTIE）、时间偏差（TDEV）、频率偏移（FREQ）、通道状态等监测，并能够实时获取同步网网元的性能状态。

数据配置：同步网网管应支持用户对同步网网元进行系统参数配置、频率参考源配置、时间参考源配置、闰秒设置、通道信号类型设置与使能、实时配置数据的查询等。

监视维护：同步网网管应支持用户对单板软件版本、单板状态、参数信息、时间源时间、跟踪状态、跟踪通道状态及类型、电源状态、卫星卡类型及状态、天线状态、卫星信噪比、卫星工作模式及跟踪颗数、卫星日期时间、卫星卡位置信息等查询操作，并支持单板复位和主备倒换操作。

拓扑管理：同步网网管应支持物理拓扑管理和逻辑拓扑管理功能，包括同步网网络拓扑管理应支持时钟分级连接视图、连接关系标注、子网分区管理、网络浏览、网络监视、拓扑信息同步、拓扑信息存储、拓扑图编辑、图例管理等功能。

数据库管理：同步网网管应支持数据库备份与恢复、通信链路监视、软件远程维护管理等功能。

NTP管理：同步网网管应支持服务器IP设置、密钥设置、时间服务器主备设置、时区设置、允许偏差、时间差门限、未同步时间等功能。

PTP管理：同步网网管应支持时钟ID、优先级、光模块使能、1588V2使能、1588域号、端口状态（MASTER、SLAVE）、一步两步选择、延迟测试机制、Sync报文间隔、Announce报文间隔、Delay报文间隔的设置。

用户管理：同步网网管应支持对网管的用户账号、权限级别、管理对象、操作集、账号有效期、用户密码策略、最大在线用户数量等进行设置。

日志管理：同步网网管应支持安全日志、系统日志、操作日志的管理，并支持日志的查询和备份功能。

数据统计：同步网网管应支持同步网网元分类信息统计报表、端口（频率、时间）资源统计报表、跟踪运行状态报表、网元增量报表等功能。

六、结束语

SDN技术作为一种新的网络架构理念，其集中控制、可编程、控制和转发分离的特性，为业务灵活开通、网络实时可重构、资源灵活调度提供了无限可能。针对同步网络设备灵活接入、统一纳管、高效使用等需求，将SDN技术引入同步网络中具有重要意义。基于SDN的集中控制理念，可以更加方便地进行多层级复杂网络运维管理；基于SDN的可编程理念，可实现底层硬件屏蔽，上层通信资源的灵活调度，多厂家设备统一纳管；基于SDN的控制和转发分离思想，可以实现各类同步网设备的统一化，提高故障排查效率，丰富同步网网管功能，提高用戶接入层时频信号保障质量。

作者单位：郁楠 周易鑫 王薇薇 中国人民解放军31121部队

参  考  文  献

[1]张首刚 《国家授时体系建设部分进展》

[2]滕玲，高强，汪洋，等.电力频率同步网与时间同步网两网合一可行性研究[J].电网技术，2015，39（01）：294-298.

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[4]石黎云. 软件定义网络规划系统研究与开发[D].北京邮电大学，2018.

[5]赵良，张贺，潘皓等.高精度同步网SDN统一管控平台研究与应用[J].通信世界，2022（03）：38-40.