基于VOLTE端到端系统拓扑图生成方法的研究和实现

附件1：科技创新成果上报申请书
一、基本信息
二、项目简介
VOLTE网络通信在当今4G信息技术中占据重要的地位，为了维护VOLTE网络的正常运行和保证网络服务质量，需要提供具有强大功能的网络管理系统来支撑。

目前网络管理在通信中发挥着越来越重要的作用。

一般情况下，网管系统的结构由管理服务器和客户端两部分组成，其中，服务器对管理信息进行分析和处理，客户端则将分析处理后的到的网络运行结果显示在计算机屏幕上。

显示方式常用的有两种，一种是列表显示，另一种是图形显示。

在图形显示中，图形界面需要直观地反映出网络的拓扑信息以及各网元、链路的工作情况，如果发生异常，则应及时给用户已清晰易明的视觉提示。

为了达到这一要求，网络拓扑图的生成是关键，本文将对网络拓扑图在系统中的生成进行研究。

在当前大多数的网络管理系统中，所提供的是固定的抽象的网络拓扑图，基于底层硬件服务器采集数据，固定的MAP模型，然后再上传到网管上层应用中。

随着网络业务的增长，网络的拓扑结构经常会发生变化，因此，需要在网管界面上及时将各网元间连接的拓扑结构作出修改和更正。

当系统所管理的网络结构出现变化，要进行网元的增删及修改连接关系时，通常方法是在服务器端采用大量复杂的程序代码来实现，或者通过专业的程序人员对系统源程序进行修改以适应其变化，网管界面人机交互的能力有限。

这样既提高了管理成本，又缺乏实效性，不能适应当前由于网络扩展而出现的网络结构经常变化的特点。

本文针对VOLTE端到端网管系统的界面设计，提出了网络拓扑图生成的总体设计思路、逻辑结构表与图形生成算法，形成了一套VOLTE网元拓扑图自动生成功能，有效的补充了VOLTE端到端网管，该功能具有图形自动化，后期网元修改维护简便等特点。

三、项目详细内容
1、立项背景
伴随VOLTE网络在4G通信中的重要作用，一个好的VOLTE网管系统对日常的网络监控与维护作用越来越大，同时网络拓扑图对网管系统又是一个有力的补充。

网络拓扑图功能开发的初衷是方便维护人员查看网络结构，分析网元的上下层关系，快速的定位故障发生点，所以网络拓扑图在VOLTE端到端系统中有着举足轻重的作用。

伴随着VOLTE网络网元的逐步入网，网络拓扑图也随之变化，如果人工去修改拓扑图的话，那需要修改大量的网络基础数据，增加网管的维护成本。

以自动化生成拓扑图，成为了本次VOLTE端到端网管的一个重要功能，主要实现方法在网络拓扑图生成算法的大前提下，修改逻辑表内容以达到增加和删除网元的目的。

维护成本降低，无需配置专业网管人员，网管使用者通过填写逻辑表结构内容即可修改VOLTE网络的拓扑图。

2、拓扑图的核心算法
基于网络拓扑图自动生成思想，并减少后期网管人工维护成本，采用了较为成熟的PLDA算法。

普片的PLDA 算法拓扑图的连通性得不到保证，图中的一些集散 AS 节点 会出现出度过剩现象，针对这些缺点，PLOD 对拓扑建模的效果总是不能令人满意。

本文针对PLOD 的 这些缺点，进行了 2 个方面的改进：
(1)在 AS 节点连接时添 加连通性检测，从而保证了生成的拓扑图是全连通的。

(2)在 AS 节点对连接的过程中加入概率判断，对出度大的AS 节点 实行优先连接，如此可以很好地解决出度贷款过剩的现象。

(2)PLDA 按照幂率2给每个AS 节点分配了出度贷款(credit) 之后，随机选取一对节点，若它们的 credit 有剩余就将这对 节点连接。

这样做虽然简单、易于实现，但容易造成一些集 散节点的 credit 过剩的现象。

PLDA 在节点间的连接时实行 优先连接，即剩余 credit 大的节点对可以获得较大的连接概率：
c =C M -C D
c 表示节点的剩余 credit ；C M 表示节点分配的初始credit ；C D 表示节点已使用的credit 。

在 PLDA 算法中，先选取A,B 两点，若A,B 两点间不存 在连接，且A,B 都有credit 剩余，则A,B 两点间的连接概率 P 与 A,B 两点的剩余credit 之和线性相关。

P =（C A +C B ）/ ∑Ci N i=1
其中，C A 和 C B 分别表示 A 和 B 的剩余 credit ； ∑Ci N i=1表示图中各节点的剩余credit 的总数。

这样，PLDA 通过连接概率P 对剩余credit 大的AS 节点 实行优先连接，有效地解决了credit 过剩的现象。

具体算法步骤如下：
TopologyGenerate(M, N, α, β, A)
Begin
For i: 1…N
x=random(1, N)
C Mi =βx −α
V=∅
Select a random node u
Select a node v ≠u
Cu --, Cv—
Au,v=1, Av,u=1
V={u,v}∪V
For(each node n ∉V)
{
WHILE 1
Select a random node m ∈V
If Cm
P=（C m +C n ）/ ∑Cj N j=1
z=random(1/M, β/M)
if p>z
C m --,C n --
Am,n=1,An,m=1
V={n}∪V
BREAK
}
For i: N -1…M
WHILE 1
r=random(1,N) q=random(1,N)
if r ≠q AND C r AND C q AND ! A r,q
P=（C r +C q ）/ ∑Cj N j=1
z=random(1/M, β/M)
if p>z
C r --, C q —
A r ,q=1, A q ,r=1
BREAK
End
3、拓扑图的逻辑表结构
通过建立逻辑表结构，在核心PLDA 算法基础上生成拓扑图，而使用VOLTE 端到端网管人员只需要改变逻辑表内容就能达到拓扑图的修改，为了使修改工作简单方便，逻辑表结构定制了两张表格，分为中心云标示表和云标示网元列表，两张表的关系为：
中心云标示表把组成POOL 池或者主备关系的网元当做是一团云，建立起以中心云为焦点，与周边云的连接关系的组网图。

云标示网元列表是把现网的网元对应云标示名称，映射到组网图中，具体的表结构内容与逻辑关
系以ISBG网元为例：
最终生成的ISBG网元拓扑图如下：
4、主要技术创新点
（1）、区别于大多数网管固化的拓扑图，本文创新性提出拓扑图自动生成，免去的工人作图的程序，即使后期有网元入网和退网，也只需改变表结构内容达到拓扑图调整的目的。

（2）、改进了PLDA算法连通性不足的缺点，对AS 节点和幂率2概率进行了精简，使生成的拓扑图精准性提高。

（3）、创新性的简化了逻辑表结构，只需两张表结构，可覆盖VOLTE全网组网关系，同时简化后期维护表结构的难度。

5、应用情况
（1）、基于网元告警打点分析
在VOLTE端到端网管中，会实时的追踪VOLTE网元当前的告警数量，通过拓扑图网元名称与OMC 网元名称对比，告警数据会标注到拓扑图网元图标上，让网管使用者实时了解VOLTE网元的健康状况和运行情况。

（2）、基于组网结构的故障分析
VOLTE端到端网管有对故障基本的预判分析，通过追踪用户的信令，下钻分析，解析到失败的信令，提取用户错误码，打点定位在对应拓扑图的网元图标中，便于网管使用者根据当前的组网结构分析故障原因和业务影响。

6、自主性说明（请说明本成果的自主性情况，例如软件开发、硬件合作等）
（1）、硬件合作：在VOLTE端到端系统搭建过程中，均全程参与系统对接及相关硬件设备部署。

（2）软件开发：拓扑图生成的算法模型、逻辑表结构等核心环节均与厂家联合研发完成。

“成果上报申请书”的填写说明：
1、中国移动科技创新成果领域-专业分类表。