1、 硕 士 学 位 论 文（专 业 学 位）无线网络设计工具的分析与设计院 系： 软件学院专 业： 软件工程无线网络设计工具的分析与设计 目 录I目 录摘 要 .1ABSTRACT.2第一章 绪 论 .31.1 本文的项目背景及选题意义 .31.2 无线网络设计工具的发展现状 .41.3 无线网络设计工具存在的问题 .61.4 本文的主要内容及篇章结构 .8第二章 系统核心技术 .102.1 XML.102.2 Python语言 .122.3 Visio嵌入式控件 .142.4 Sqllite数据库 .15第三章 系统需求分析 .173.1 业务场景分析 .173.1.1 新开局网络设计场景分析
2、 .173.1.2 扩容网络设计场景分析 .183.1.3 搬迁网络设计场景分析 .183.2 业务流程分析 .193.2.1 数据导入 .203.2.2 组网设计 .213.2.3 设备配置设计 .223.2.4 数据导出 .233.3 功能需求分析 .243.4 非功能需求分析 .29第四章 系统设计 .314.1 系统总体架构设计 .314.1.1.系统上下文 .314.1.2.系统架构设计 .324.2 系统主要功能模块设计 .334.2.1 数据管理模块 .344.2.2 绘图管理模块 .354.2.3 GSM业务模块 .374.3 系统设计特点 .41无线网络设计工具设计 目 录I
3、I第五章 关键技术问题 .435.1 基于 XML的数据交互设计 .435.1.1 系统与外部数据交互问题分析 .435.1.2 基于 XML的网络元素定义 .435.1.3 基于 XML的网规数据接口定义 .455.2 树形结构的网元布局 .465.2.1 网元布局问题分析 .465.2.2 采用树形结构管理网元布局 .475.3 Python规则库的管理 .485.3.1 Python规则库管理问题分析 .485.3.2 Python规则库的组织 .485.3.3 Python规则库参数的传递 .495.4 数据库接口规划 .505.4.1 系统数据库接口设计问题分析 .505.4.2 双
4、层数据库接口实现数据库对业务层的透明 .50第六章 结 论 .526.1 工具使用前后效果对比 .526.2 与同类系统比较 .536.3 不足与展望 .54参考文献 .55致 谢 .56无线网络设计工具的分析与设计 摘 要1摘 要本文首先分析了目前无线网络设计工具的发展状况，然后分析无线网络设计工具的业务需求，在此基础上对系统的整体架构和主要子系统进行了详细的分析和设计。其中采用 XML 实现网络元素和网规数据接口的定义；采用树形结构实现绘图时网元布局的管理；结合业务特点组织 Python规则库，并采用中间文件实现业务驱动和设计规则之间的数据交互；设计双层数据库接口使得数据库类型的变化对业务
5、层透明。无线网络设计工具在分析业界已有工具的基础上，取长补短，针对用户的TOP 需求,建立了 GSM、CDMA、WCDMA 三网合一的设计平台，为网络设计提供了端到端的服务。系统提供固化的专家经验，实现通讯产品规格对设计过程的自动约束和规范；提供准确的物料清单指导设备报价；提供典型组网图和设备配置图指导后期施工。无线网络设计工具解决了当前需要经过系列工具配合才能解决的问题，使得无线网络设计过程的效率大大提高。关键词 网络设计，话务模型，GSM，CDMA，WCDMA，PYTHON，SQLITE无线网络设计工具的分析与设计 ABSTRACT2ABSTRACTThis article first a
6、nalyzes the developments of wireless network design tools in the current situation, and then analyzes the business needs of the tool, and on this basis, a detailed analysis and design will be carried out for the overall structure of the system and major sub-systems. Use XML to define the network ele
7、ments and network plan data interface. Use tree-like structure to management the layout of network elements when drawing maps. Organize the python rules on the basis of business analysis, and use a middle file to achieve data interaction between business and rules. Design two layer database interfac
8、e to makes the changes of database type be transparent for business layer.After the analysis of similar tools, wireless network design tools focus on the users top needs, established a common design platform for GSM, CDMA, WCDMA and so on, in order to provide end-to-end network design services. Prov
9、ide fixed expertise to auto-bound the design results. Provide an accurate list of materials to for the price count of equipments, and also provide typical network design maps and equipment configuration pictures to guide the latter works. Instead of multi tools work together, the wireless network de
10、sign tool makes the wireless network design process greatly enhanced and efficient.Keywords WND, Traffic Model, GSM, CDMA, WCDMA, PYTHON, SQLITE 无线网络设计工具的分析与设计 第一章 绪 论3第一章 绪 论随着通讯网络和通讯技术的高速发展、通讯行业竞争的日益激烈，以及通讯设备成本差距的日趋缩小，各大设备及解决方案供应商争先恐后谋求新的创收出路，本着让“通讯丰富人们的沟通与生活”的愿景，从服务中谋效益将成为一个必然的趋势，而服务的效率又是体现公司竞争力的
11、重要指标。伴随着 3G时代的到来，新型网络设计管理模式从传统的以解决问题为驱动的状况，逐渐地转向了网络的前期规划和持续优化，以期达到“防胜于疗”的效果。无线网络设计与通讯网络自身的特点、通讯产品的差异以及客户群特征等等因素紧密相关，因此也导致了到目前为止没有一套通用的网络设计工具可以端到端，甚至跨厂商推广应用。国内的情况更加不容乐观，网络设计基本还停留在很传统的手工设计阶段，面对庞大的客户群，作为通讯界的后起之秀们，迫切需要有一款量身打造的设计系统来辅助其快速准确地响应客户的需求。因此本文将展开描述国内某通讯公司无线网络设计工具的分析和设计。1.1 本文的项目背景及选题意义本文涉及的项目来自国
12、内的一家通讯公司，该公司从做设备起家，在短短的十几年时间内发展到今天全球 Top级通讯网络解决方案供应商的地位，在国内以及海外占有大量的市场份额，在 2G、3G 以及 4G通讯网络中均有很可观的客户群。其无线侧的网络产品及配套的解决方案在其中扮演着重要的角色，尤其是 2G市场存量的维护和 3G新市场的开辟这两块业务。随着订单数量的增加，设备需求海量增长，如何合理地规划网络布局、准确地预算成本，从而最大程度降低生产浪费，并合理地给客户提供报价成了该公司在网络竞标和规划阶段最棘手的问题。基于目前手工设计和人为管理，常常出现流程上下游相应速度慢、信息误差多，无论是从时效还是成效方面都已远远不能满足日
13、益增长的业务需求。另一方面，为了提高客户满意度，公司建立全球网络分析设计中心，为对客户网络提供持续的优化服务，而优化是要基于对现有网络数据的详细分析，但是由于客户网络状况往往会与最初的设计出现很大的差异，之前又没有建立起来对应的分析通道，这样就导致了信息断层，要进行优化分析无异于将设计重来一遍。再一方面，由于公司网络类型覆盖广泛，不同网络的产品独立研发，互相透明，对应的辅助工具也是各自起家，这无线网络设计工具的分析与设计 第一章 绪 论4从很大程度上浪费了研发的资源，也降低了工具的整体作战能力，不成体系。当网络规划部门的同仁在 2G、3G 间流动支持时，不得不重新接触一个工具，工作经验不能得到
14、较好的传递。基于以上原因，一款能够兼容 2G、3G 网络类型，并预留 4G甚至 5G的扩展接口；能够快速分析客户现网状况，提供差异化列表；能够操作便捷，并提高研发资源利用率的无线网络设计工具在该公司内呼之欲出。无线网络设计工具就是在这样的背景下应用而生。它志在解决以上提到的目前网络设计过程中存在的问题，建立无线网络设计的体系化平台，提高无线网络设计需求的相应速度，减少甚至避免网络设计过程中人为造成的信息偏差，固化网络设计专家的经验，挖掘无线网络的可优化信息，打造端到端的无线网络设计通道，提高公司无线网络设计领域的整体能力，从而提升公司在无线网络设计领域的竞争力。1.2 无线网络设计工具的发展现
15、状关于无线网络设计，业界公司很早就展开了系列辅助软件的规划和开发，诺基亚、爱立信等行业先行者均已推出与各自主打产品配套的系列支撑工具以提高服务质量，部分供应商已经能够做到支持网络方案设计和随客户需求及时更新的响应能力，以下是业界已有的同类工具的相关信息。Nokia NetAct：是对语音与数据网络进行规划的一套综合工具，同时也兼顾移动互联网络。无论是用于无线网络还是传输网络, Nokia NetAct Planner都包括拥有先进的网络设计和优化能力的软件辅助来达成业务、实施与运营方面的目标。诺基亚网络运营解决方案(Nokia Operations Solutions，OS)将诺基亚 NetA
16、ct TM的强大功能与专业运营服务相结合，致力于优化网络质量和提高网络运营效率，使先进解决方案融于运营商现有环境。诺基亚 OS通过在以下方面提供量身定做的解决方案，协助运营商应对当前环境的挑战：改善无线业务质量，提高运营效率，保证技术和业务的平滑过渡。通过持续不断地对 OSS解决方案的大力投资，诺基亚开发了 Nokia NetAct TM。Nokia NetAct TM在一个体系架构上提供了一套完整而多样的网络和无线业务管理解决方案。基于诸如下一代网管系统(NGOSS)、3GPP、电信管理论坛的 eTOM模型和开放接口等业界标准，Nokia NetAct TM明确地专注于在运营商业务的各个方面
17、降低成本和增加收益。在 Nokia NetAct TM中，技术与处理相对独立，从而造就了 2G/3G无线网络设计工具的分析与设计 第一章 绪 论5的一体化管理，使得运营商能够从现有投资中充分开发收益潜力。这种技术独立性的优势还使得 Nokia NetAct TM成为一个具备对未来技术的支持能力、能够运营整个网络(包括无线接入、核心和传输网络)的可扩展的解决方案。Nokia NetAct TM是运营商提升无线业务和高效运营的重要手段。Nokia NetAct TM通过提供网络和无线业务的相关信息，使运营商得以保证其业务的成功 1。SIEMENS-ASON：根据网络实现与运行的需要，分析与 ASO
18、N相关的网络管理、节点技术、数据通信网、路由波长分配以及生存性等问题，并提供信令、路由、资源管理和自动发现等单元技术。保护机制比较成熟，但是恢复机制存在较大差异，国际标准对于保护恢复方式尚无规范。ASON 网络节点设备均支持比较成熟和完善的 SDH网络保护功能，如 2纤复用段共享保护环、SNCP 和1+1/1:1MSP，保护倒换时间均满足小于 50ms的标准要求。基于控制平面的保护功能：支持 1+1保护，倒换时间小于 50ms，可保证重要信令网和话音业务。基于控制平面的分布式动态重路由恢复功能：实现抗多重故障能力，恢复时间在几百毫秒到秒级，其中商用程度较高厂家的动态恢复功能的稳定性和完善程度较
19、高。保护与恢复的结合，多数厂家支持传统的 SDH保护方式与 ASON动态恢复的结合，以及基于控制平面的保护和动态恢复的结合，可实现抵抗多重故障的生存能力，增强了网络的健壮性。ASON 网络可提供多种业务等级（SLA），SLA等级可与多种保护恢复方式对应，为客户提供差异化服务 2。TEMS CellPlanner Universal：是一款由爱立信研发无线电网络规划工具。能够帮助运营商有效地规划、优化和部署高性能的网络，无论选择哪种网络技术，都可最大程度地提高网络效益。分析覆盖范围和信号干扰状况，利用“实际数据”-基础设施接口和话务数据，审查网络容量规划中的通话和数据业务，跨越网络技术，分析话务
20、和话务分布，利用质量预测指标，计算和分析服务质量。对于无线网络设计来说，TEMS CellPlanner Universal 是一种多技术工具。它支持 GSM、GPRS、EDGE、WCDMA 和 CDMA2000。它是目前业界唯一一款专为进行网络扩容和网络过渡规划而开发的网络规划工具。爱立信在提供全面的商用CDMA分析工具方面走在了业界最前沿，其 IS95分析算法已获得美国专利，并在 TEMS CellPlanner Universal使用。CDMA2000 分析算法也已申请了专利。TEMS CellPlanner Universal具有许多必要的功能，可在运营商小区规划活动的每个阶段提供支持
21、，可帮助运营商根据现有的信息和数据来创建标称小区计划。OpNet：OPNET 网络仿真软件是 MIL3公司的产品，是一款用于网络仿真的软件，它主要面向网络设计专业人士，能够满足大型复杂网络的仿真需要，为技术人员提供一个网络技术和产品开发平台，以帮助他们设计和分析网络、网无线网络设计工具的分析与设计 第一章 绪 论6络设备以及通信协议。OPNET Modeler具有三层建模机制、离散事件驱动、完备的模型库、基于数据包的通信等特点，大大提高了网络仿真的方便性和灵活性 3。OPNET 网络仿真软件是目前世界上最先进的网络仿真开发和应用平台，近两年被第三方权威机构（如 NETWORK WORLD等）评
22、选为“世界级网络仿真软件”第一名。OPNET 网络仿真软件是 MIL3公司的产品, MIL3公司是由 MIT(麻省理工学院)的几位教师在 1986年创建的,他们把在 MIT 的研究成果产品化,开发出了 MIL3公司的第一个产品 Modeler,并在随后将其扩充、完善为 OPNET产品系列。目前，该产品系列主要包括四个产品，Planner，亦称 IT DecisionGuru，是一个独立的网络规划设计工具，不具有网络节点和协议建模功能，仅限于基于基本模型库的网络建模和模拟。 Planner 与 HP OPENVIEW 中的NNM（Network Node Manager）和 Netmetrix（
23、Network Traffic Monitor System）有最紧密的接口，能够自动地读入网络的拓扑结构和流量数据 4。而且，在最新的 Netmetrix软件中已经将 Planner OEM包括进来，称为 ervice Simulator。ItDecisionGuru 适合最终用户，它只有仿真、分析功能。Modeler，MIL3 公司起家的拳头产品，是一种功能十分强大的网络 R在扩建阶段要考虑客户的已有网络及设备是由本公司部属的还是其他友商公司部署，因为扩建意味着设备的升级或者更换以及增加等;二优化和高效化的工作与前期的规划效果紧密相关。目前网络设计领域的大多工具没有对这些业务特点作全面的分
24、析，所以还不能称作完整的网络设计。设计的全流程支持不够良好的设计是实现一个稳定而高效的通讯网络的前提，为了实现最大的覆盖范围和承受更大用户容量,运营商需要统筹考虑网络布局、设备配置和服务组合。前期的设计结果是后续网络布局、设备预算、竞标报价、工程实施等一系列复杂任务的依据，前一环节的一个小误差往往会造成后期的巨大返工，甚至直接导致项目延期。所以少了对全流程信息的管理和传递的考虑，网络设计的效果会大打折扣。缺少专家经验知识库的管理无线网络设计工具之所以能够大幅度提高设计效率，靠的不仅是操作流程的自动管理，更重要的是在底层做支撑的一套专家经验库。根据客户网络特征的关键指标如何确定所需要的通讯设备类型和数量，根据设备类型及特性指标如何计算得到设备归属关系以及最终报价需要的物料清单。界面上一个简单的点击操作，对应着系统后台一些列的复杂计算。而一款无线网络设计工具最重要的功能之一就是能够把专家经验固化下来，不断积累形成知识库从而实现对网络设计需求的灵活相应。对用户群的特点考虑不全传统无线网络设计和业界已有的设计工具有一个共同的特点就是对用户的要求太高，基本上都是需要专家级别的人在充分而透彻地理解网络设计相关原理和技术的基础上才能上手。这种情况就导致了网络设计工程的培养工作相当
