结构化布线智能管理系统的实现和发展方向

莫仕商贸（上海）有限公司    安  伟    金海涛

 

    随着网络技术的成熟和大规模地应用，结构化布线技术得到了很大的发展。由于智能建筑使用功能分割的不确定性，结构化布线系统的点位数量通常可达到交换机端口容量的2倍甚至更多，这就对结构化布线系统的管理提出了新的要求。传统的蓝图、点表、系统图、跳线表的方式显然已经不能满足实际管理工作的需求。针对这一现状，各个厂家提出了各自的解决方案。本文力图通过系统原理级的分析，从硬件和软件两个方面，理清布线管理系统发展的脉络和实现方法。
    结构化布线系统的管理包含两个层面，逻辑层面和物理层面，如图1所示。对于一个规范的结构化布线管理系统而言，逻辑层面的信息可以理解为对一个结构化布线系统的描述，它在系统施工前就已经存在了；物理层面可以理解为系统的现状。结构化布线系统的管理其实就是记录、追踪、管理逻辑层面和物理层面的差异，并以树状结构辅以建筑图纸，显示系统现状，以报表、报警、事件记录、工作流程规范将这些差异告知用户，从而达到系统可管理、可追踪、快速排障、快速查询等目标。

图1  两个管理层面

    实时布线管理系统可分为管理中心、现场区域和通信网络三部分。当然，根据需要，还可以通过网络，远程登录管理中心，实施管理工作。
    管理中心分为软件和硬件两大部分。硬件部分为管理计算机；管理软件运行在管理计算机上，软件部分为操作系统和布线管理软件，软件架构可以采用C/S或B/S模式。后台通常采用MS ACCESS、MS SQLServe、SQL Anywhere等关系数据库。
    现场区域分为监控软件、采集设备和接口设备三大部分。监控软件运行在现场信息采集设备中，采集设备一般采用嵌入式操作系统或更加低级的方式；接口设备完成管理系统和结构化布线系统的耦合。
    管理软件和监控软件以硬件为支撑，通过通信网络交换信息。
    根据布线管理系统和结构化布线系统信道耦合的方式，可以将其分为独立式管理系统和接入式管理系统两种模式，如图2、3所示。

图2  独立式管理系统

图3  接入式管理系统

    在独立式管理系统中，结构化布线系统的信道中没有任何检测用电信号；在接入式管理系统中，结构化布线系统的信道中存在检测用的电信号，当然，此信号功率十分微弱，不会影响系统的使用。
    按照行业习惯，我们将现场区域的采集设备和监控软件合称为网络分析仪，将接口设备称为传感器，并将能够与管理系统协同工作的配线架称为电子配线架，称管理计算机为服务器。
    现有结构化布线管理产品，都是由网络分析仪和电子配线架组成。所谓的网络分析仪，通常是运行嵌入式Linux操作系统的微型计算机系统，如采用ARM内核架构的芯片。嵌入式系统用途十分广泛，像手机、数字摄像机、机顶盒、高清电视以及网络交换机、路由器、数控设备或仪表等都是典型的嵌入式系统。在布线管理系统中，它的作用是提供更好的Ethernet和LCD支持，用户可以通过浏览器直接管理、配置网络分析仪。网络分析仪的主要功能是存储现场数据，并将监测到的系统结构变化发送到服务器。
    根据各个厂家解决方案的不同，我们将电子配线分为两类：智能电子配线架和普通电子配线架。两者的结构如图4所示。

图4  智能电子配线架和普通电子配线架

    以上两种架构的主要区别在于配线架是否含有单片计算机。显而易见，不含单片机的系统原理很简单，这是它的优势，但缺点也很明显：每个端口都要对应一个检测器件的信号线，甚至还要对应一个显示器件的信号线。这就造成了一个尖锐的矛盾，随着系统点位数量的增加，管理系统的可管理性大大降低，维护成本大幅度增加，甚至出现布线管理系统故障难于排除的状况。引入单片机后，所有显示和信息采集的信号可由单片机预先处理，然后，通过RS-422/485通信总线，发送给网络分析仪。采用此种方案后，无论是24口还是48口的电子配线架，只要通过4根线，就可实现串行通信和电源供给，如图5所示。

图5  智能电子配线架

    两种配线架的差别，如表1所示，最重要的是可管理性和可维护性。智能电子配线架更接近于布线管理系统设计的初衷。
表1  配线架应用性能比较

    布线管理系统需要检测跳线的状况，按照检测方式，可以分为端口式和链路式两种。端口式检测技术如图6所示。在每个RJ45端口内，有一个检测开关。当跳线的RJ45插头插入端口后，触点状态发生变化，检测电路可以检测到这个开关量。其优点是对跳线没有要求，采用普通跳线就可以了。

图6  端口技术原理图

    链路检测技术如图7所示，跳线采用非标跳线，即在原有跳线上附加一根检测线，并在RJ45插头上引出弹性探针。个别厂家直接将跳线做成9芯或10芯，使用非RJ45配线架。这样的好处是传感器电路连接更简单，缺点是必须采用双配线架结构。第9芯跳线和传感器构成回路，当跳线插拔时，会产生一个开关量的变化。监测电路很容易检测到这个变化并进行相应的处理。

图7  链路技术

    这两种技术虽然都采用了开关量检测技术，但实际应用时差异很大，如表2所示。
.表2  端口检测和链路检测比较表

    在电子配线架系统中，对系统成本影响最大的是所谓的双配线架结构和单配线架结构，有的布线厂家称其为交叉连接和直接连接。两者的区别从表象上看，是配线架的数量不同，但实质上是跳线管理的位置不同，如图8所示。

图8  双配线架结构

    产生这一区别的主要原因是传感器的安装方式。在单配线架系统中，传感器采用贴装方式，安装在交换机和配线架上，因此，配线架可在传统配线架的基础上，升级为普通电子配线架，如图9所示。更重要的是，在交换机上，也是贴装传感器条，这样，就省去了一个配线架。

图9  贴装传感器条

    在双配线架系统中，由于显示设备、检测方式不同，必须要使用跳线将每个交换机网口引到电子配线架模块的背面。跳线的管理是在两个电子配线架之间完成的。
布线管理系统技术发展趋势分为三个方向。一是管理范围的延伸，二是软件功能的改进，另外一个方向是硬件集成度的提高。
    现有的布线管理系统，通常只是针对跳线区进行管理，但是，对永久链路的状态只能进行间接的检测，例如，通过Ping 对方IP地址的方式。采用这种方式时，需要两个必要条件，一是工作区的网络设备如交换机、计算机网卡必须在工作状态中，且允许Ping操作，在设备断电状态下，永久链路的状态是无从知晓的。二是需要在计算机中存在一张二维基本表，记录IP地址和永久链路的对应关系。这无疑增加了管理难度，而这部分管理负担却是布线管理系统带来的，这显然不符合布线管理系统设计的初衷。因此，采用其它不影响链路测试、使用的解决方案是最先进的方法。目前，已经有布线厂家做到了这一点，并已进入了商用阶段。
    作为应用软件，现有布线管理软件的功能已经很全面了，但结构化布线系统为网络服务的根基，对IT管理的支持却仅仅停留在计费、设备列表的水平上，这显然是很大的设计缺陷。随着网络技术的成熟和大规模地应用，IT管理所肩负的责任和使命越来越重大。我们看到，IT管理的指导标准已然经历了三代的变革，并演进到了一个全新的阶段，作为网络命脉的铜缆布线系统，也从10M发展到了100M,1G,10G。结构化布线系统作为网络服务的最底层设备，提供了物理连接，这就造成了绝大多数的网络问题，都出在了结构化布线系统上，正可谓水能载舟，亦能覆舟。为了改变这个现状，布线管理软件提出了智能基础设施管理系统的概念。
    智能基础设施管理系统的理念是“处理明天的问题”。根据相关资料统计，在重要信息传输中，80%的网络中断，是在改变中，人为或处理不当直接造成的；70% 的网络中断是与布线问题相关的；40% 的员工在一年中会有工作位置的变化；IT 经理39%的时间用在了错误管理上, 其中80%的时间是诊断, 只有20%的时间用在错误修复上；数据中心由于糟糕的文件管理丢失2～3%的容量；没有使用的网络设备，比例高达40%。智能基础设施管理系统是一套在线信息管理系统，适用于数据、语音、安全、电气、楼宇自动化及电信基础设施的计划、采购、开发、改变的管理及文件整理,将IT 经理的注意力，转移到处理明天的问题上。
    智能基础设施管理系统的核心是IT服务管理，它是一套协同流程，融合了系统管理、网络管理、系统开发管理等管理活动，以及变更管理、资产管理、问题管理等许多流程的理论和实践经验。其管理活动可归纳为一项管理功能和十个核心流程，分别是服务台、服务支持、配置管理、变更管理、发布管理、事件管理、问题管理、服务级别管理、财务管理、能力管理、可用性管理。其中，服务台是一种服务职能，它经常与事件管理紧密结合，用来连接其他的服务管理流程。最终用户对网络所有的要求，都要通过服务台传递，同时，所有要求的执行结果，也会通过服务台回馈给最终用户；配置管理是将一个系统中硬件等配置项资源进行识别和定义，并记录和报告配置状态和变更请求以及检验配置项的正确性和完整性等活动构成的过程。配置信息包括了所有的结构化布线语言，如系统图等；变更管理是要确保在服务变动的过程中能够有标准的方法，以有效地监控这些变动，降低或消除因为变动所造成的问题。它的目的并不是控制和限制变更的发生，而是对业务中断进行有效管理，确保变更有序进行。移动、增加、修改跳线的配置，是最艰巨的管理问题；发布管理是指对经测试后导入实际应用的新增或修改后的配置项进行分发和通知的管理流程，以确保只有经过完整测试的正确版本得到授权进入正式运行环境。如工作区的最终状况。
    事件管理指的是突发事件管理或意外事件管理，处理IT的危机并要从中恢复运行。即在出现事故的时候，能够尽可能地恢复服务的正常运作，避免业务中断，以确保最佳的服务可用性级别。如何实现故障的快速追踪、定位、辅助排障，是结构化布线管理系统的核心价值；问题管理是指负责解决服务运营的过程中遇到的所有问题的流程。问题管理的主要活动实质上就是分析以被列出问题的事件的根本原因，找出解决方案，把事件的影响最小化，并通过找到已发生事件或潜在事故的根本原因来减少事件的数量或消除事件的再次发生；服务级别管理是定义、协商、订约、检测和评审提供给客户的服务质量水准的流程。财务管理是在了解服务管理流程的基础上，对系统恢复运行的费用重新分配并进行正确管理的程序，其目标是帮助IT部门在提供服务的同时加强成本效益核算，以合理利用资源、提高效益及财务资源使用的有效性。
    可持续性管理是指确保发生灾难后有足够的技术、财务与管理资源来确保系统能持续服务的管理流程。
    能力管理是指在成本和业务需求的双重约束下，通过配置合理的服务能力来确保服务的持续提供和系统资源的正确管理，以发挥最大效能；以合理的成本及时提供有效的服务，以满足企业当前及将来的业务需求。
    可用性管理是在正确使用资源、方法及技术的前提下保障服务的可用性和实践可用性要求。目标是确保服务的设计符合业务所需的可用性级别。可用性管理具有超前性，更加符合“解决明天问题”的理念。财务管理是结构化布线系统外包的基础。另外，系统还增加了知识库，使成功的经验可以应用到新的系统。智能基础设施管理系统的理论基础虽然已经从1.0升级为3.0，并诞生了相应的国际标准，但是，其精髓是不变的。结构化布线管理系统的软件设计，必须实现智能基础设施管理系统的理论和理念，并体现到管理软件平台上。
    综上所述，结构化布线的管理，必将融入IT服务管理的范畴。