网管系统中TR069协议的应用研究

摘　要：利用TR069协议，可以对广域网上支持该协议的终端设备进行管理。利用这一特点，设计实现了广域网终端管理系统。系统由前端与后台两个部分组成，主要功能包括自动配置终端设备、分发业务任务、管理终端软件等。基于Java Reflect技术、JGroups技术、JasperReport技术等，实现了平台之间通信、数据模型映射、报表生成等各类功能。系统可对广域网中终端设计的硬件与软件实现管理和监控，操作简便，实用性较强。

关键词：TR069协议； 广域网； 网管系统

1.引言

 互联网的发展使得普通的家庭中出现了越来越多的IP终端设备，传统的简单网络管理协议（SNMP）适用于对局域网规模的网络进行管理和监控，而对于大规模的互联网络则管理能力有限。家庭中网络设备的管理需求及监控需求较大：在设备安装阶段，需要配置各类参数；而每当数据业务发生变化，则要升级设备的软件系统；当设备产生故障时，需要进行维护和处理工作。用户终端广域网管理协议，即TR068协议，提供了一个通用的对家庭网络设备进行有效管理的通用框架，该框架定义了广域网管理配置的消息规范、数据模型以及管理方法等，目的是为了能够有效地实施对互联网中大量网络终端设备的管理，保证其处于正确的工作状态。

2.基本理论与技术基础

2.1 TR068协议

 TR068协议是一类技术规范，它是由数字用户线路（Digital Subscriber's Line，DSL）论坛制定的。Hibernate对SQL语句进行了封装，并提供了自己的数据库操作语言，使程序员对数据库的操作更加灵活和高效。

3.系统设计

　　以TR068协议为基础，利用Spring+Struts2+Hibernate开发框架为系统架构模型，设计并实现了广域网终端管理系统。该系统应具备的功能特点包括：一是以TR069协议为基础，能够对支持这一协议的所有网络终端设备提供管理服务；二是该系统应基于浏览器/服务器的架构模式，管理员可以通过浏览器实现对系统所管理设备的配置、管理以及监控；三是能够实现在广域网上的分布式部署和运行，由于该系统的目的是对所有连接到互联网上的终端设备进行管理，因此其本身应具有分布性。

　　根据TR068协议所支持的功能，结合对广域网终端设备管理的需求，系统主要设计和实现了五大功能模块，分别是终端设备资源管理模块、终端设备配置管理模块、故障与错误信息报警管理模块、报表生成与管理模块以及系统管理模块。根据实现使用的需求，系统分为前端与后台两个部分。前端部分主要实现系统各个模块的功能，后台部分则主要是负责接收前端的配置与任务分发请求，并对这些请求进行响应，按照配置文件调用业务逻辑组件建立对应的任务，并与终端设备建立通信链接，将相关信息传送到终端，并接收其返回的信息在前台显示。

 利用SSH开源框架对系统的总体架构进行设计，如图 1所示：

3.1终端设备资源管理模块的设计

 终端设备资源管理模块主要是管理广域网中所有支持TR068协议终端的基本信息。具体的功能包括增加终端设备、终端设备的导入与导出、对设备进行分组操作、获取设备类型信息等。除此之外，该功能模块还可以配置终端设备的业务，具体包括设备的故障诊断、广域网管理、局域网管理等。

3.2终端设备配置管理模块设计

 广域网终端管理系统具备对终端设备中的配置文件与软件进行管理的功能，这一功能包含于终端设备配置管理模块中，具体的功能包括配置模板文件管理，主要是管理用 于终端设备配置的文件；终端设备软件库管理，主要用于管理终端设备所需的软件；配置与软件部署向导功能，主要用于进入终端配置与软件部署的操作入口；配置与部署任务管理，主要是建立终端的配置文件或者是软件部署的任务；设备配置信息管理，主要是对系统所管辖的所有终端设备信息进行管理；设备备份信息管理，主要是将终端的配置信息与软件部署信息备份到数据库中，以备出现故障后及时恢复；终端配置与部署历史信息管理，主要是用于记录所有终端的配置历史信息。其中，对于配置与部署任务的建立，又分为两种不同的任务形式，一种是临时任务，这一类型的任务建立完成后立即通过后台发送到终端设备执行，另一种是周期性任务，这一类型的任务建立后保存在数据库中，按照一定的时间周期发送到终端设备执行。

3.3故障与错误信息报警管理模块设计

 广域网终端管理系统除了能够对系统进行配置和部署外，还应监控终端设备的运行情况，及时捕获终端设备的故障与错误信息，并以这些信息为基础生成报警信息，通知系统管理员。根据设备所出现故障严重程度的不同，可以将报警信息分为重要、次要、普通三种级别，而对于报警信息的处理状态可以分为已恢复、未恢复两种。

3.4报表生成与管理模块设计

 报表生成与管理模块主要是为了能够使系统的管理员能够更加方便和高效地了解系统中各个终端的状态，报表具有一定的统计功能，可以根据管理员的实际需求，对数据库中的记录进行处理，并将处理的结果以报表的形式展现给管理员。与配置与部署任务建立类似，报表根据使用目的的不同，可以分为即时生成报表和周期生成报表两类。即时生成报表是根据管理员的要求，读取设置的参数，通过对终端设备或者是数据库中相关记录的查询，生成管理员所需的报表；周期生成报表是根据配置文件中的要求，周期性地将固定的内容生成报表，存储到数据库中，供管理中统计和查阅。

3.5系统管理模块设计

 系统管理模块的主要任务是对广域网终端管理系统进行维护与管理，具体的功能包括用户的身份认证、配置系统的基本功能以及相关属性等，如数据库的链接设置，周期性报告的生成时间间隔、报告内容等。

 广域网管理系统后台的设计主要是对前端的指令进行响应，再通过与终端设备建立通信连接，将配置指令与任务部署发送到设备中，再将终端执行的情况返回到前端进行显示。因此，后台模拟功能的设计具体包括生成消息、接收终端设备返回的消息、解释前端指令、接收前端配置与任务、建立到设备终端的通信连接等。

4.系统的实现

4.1终端设备资源管理模块的实现

 该模块主要涉及到的技术实现包括两个方面，一是查询数据库，并显示返回的结果，二是将后台模块获取的终端设备状态在前端显示。

 利用Hibernate框架，程序员可以采用面向对象的方式操作数据库。模块提供了不同的查询方式组合，并以列表的形式对返回的数据库记录进行显示。

 显示后台通信返回结果的信息，主要包括终端设备的诊断信息、广域网的管理信息、局域网的管理信息等。以终端设备的诊断信息为例，其操作的时序图如图 2所示：

 前端平台发送任务的指令，后台模块接收指令后对其进行解释和分析，再以SOAP报文的形式，通用远程调用，将信息发运到终端设备，终端设备执行完成后将结果返回给后台模块，在经过了相关信息查询后，再刷新前台，以展现返回的信息。整个过程是一个同步执行的过程，也就是在前端发出指令后，一直要等到结果的返回才能够进行下一步的操作。

4.2终端设备配置管理模块实现

 这一模块主要是对设备进行终端设备中的配置文件和软件进行管理与部署。配置文件和软件可以在系统中存储，从而提高配置的效率。从技术角度看，所有的业务功能可以分为两类，一类是部署，另一类是备份。

 部署功能包括对终端设备配置文件的部署和对设备软件的部署两个方面。对配置文件的部署是后台模块通过SOAP报文，将配置文件保存的信息传递给终端设备，由终端设备到指定的地址获取配置文件对设备进行设置，然后通过自我重启操作实现配置文件的加载。

　　对终端设备软件的部署与对配置文件部署流程基本一致，其程序流程图如图 3所示：

图 3 任务部署的流程图

 备份功能的实现，其流程与部署功能的实现基本一致，先是建立配置文件的备份任务，由前端系统发送给后台模块要求执行，后台模块将指令发送到各个网络终端设备，设备根据报文包中提供的地址，将数据备份到指定的地址。

4.3故障与错误信息报警管理模块的实现

 故障与错误信息报警主要是在系统对广域网中各个终端设备进行监控的过程中，当发现设备出现故障或者问题时，及时发出报警，提醒管理员注意。这一功能的实现主要是基于TR069协议所定义的报文格式中EventCode这一字段的值，该字段记录了当前终端设备的状态。

 每一个网络终端设备的返回消息中，都有一个事件的集合，集合中元素的数据结构是EventStruct，其中记录了事件编码及其对应的名称。在集合中存在着一些事件是允许用户自定义的，可以利用该类事件定义特殊的监测需求。

 报警分为重要、次要、普通三个级别，这一功能的实现，是将EventCode中的级别与系统定义的报警级别相对照，将转换表存储在数据库中，在消息交互时通过转换表，确定报警的等级。报警的等级并不是一成不变的，根据实际的工作需求由管理员进行修改。

 EventCode并没有提供设备是否连接正常的回报机制，因此，系统在实现的过程中采用轮询的机制对其进行判断，每隔一定的时间向设备发出连接请求。如果第一次没有反馈，则将故障等级设为普通，二次则设为次要报警，三次则设为重要报警。

4.4报表生成与管理模块实现

 系统对于报表生成与管理的实现是基于iReport和JasperReport两个组件来实现的。报表的数据一方面来自终端设备返回的消息，另一方面来自数据库中保存的数据。报表的格式支持PDF、Excel和Html三种格式。根据报表中内容的不同，系统设计了终端设备信息统计报表、设备连接状态统计报表以及设备工作状态详细统计报表三类。

4.5系统管理模块的实现

 系统管理模块主要实现了对系统使用人员的管理以及对系统各类配置参数的管理。在用户申请登录系统时，该模块将对其身份进行验证，然后根据其身份分配不同的操作权限。系统采用的是基于角色的权限管理模式，具体分为管理员、维护人员、普通查看人员三类，并将每一类角色的权限信息写入 数据库的权限表。对于系统参数的配置，主要是将配置参数保存到数据库相应的表中，在系统启动时从数据库中读取参数值对系统进行初始化。

5.总结

 广域网终端设备的管理，由于其分布广、拓扑结构复杂、数量巨大，传统的管理协议较难提供高效安全的管理机制。TR069协议是专门为管理广域网中的终端设备而设计的，以该协议所支持的功能为基础，广域网终端设备管理系统可以实现对广域网终端设备的有效管理，提高工作效率。

参考文献：

. U.S:MANNING, 2007:16-18.