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SNMP协议在测控网远程监控中的应用研究

来源:纷纭教育
飞行器测控学报第30卷 第6期Vol.30 No.6

               

2011年12月Dec.2011JournalofSacecraftTT&CTechnolo    pgy

SNMP协议在测控网远程监控中的应用研究

赵海庆1,姜宇鸣2

()中国电子科技集团公司第二十七研究所·郑州·4河南省轻工业学校·郑州·41.50047;2.50006

/摘 要:简要介绍了S简单网络管理协议)管理模型,基于测控设备C客户/服务器)监控模式现状,分析NMP(S(了测控设备监控信息传输的特点,对现有监控信息传输协议与S从传输可靠性、传输效率与NMP协议进行了研究,并开展了基于S基于协议操作应用等方面进行了比较,NMP协议的远程监控信息传输试验。试验结果表明,SNMP协议可实现测控设备参数与状态监视信息的传输。关键词:测控站;远程监控SNMP协议;

中图分类号:V55;TN915.04     文献标识码:A

()文章编号:16745620201106005505---AlicationofSNMPProtocolinTT&CNetworkRemote       pp

andControlSstemsMonitorin  yg 

12

ZHAO HaiinJIANGYumin qg,g

(,)1.ResearchInstituteNo.27,CETC,Zhenzhou450047;2.HenanLihtIndustrInstituteZhenzhou450006      ggyg 

:)maerAbstractThisintroducesSNMP(SimleNetworkManaementProtocolanaementmodelandanalzesthe          pppggyoftransmissionofmonitorinandcontrolinformationofTT&Ceuimentbasedonthecurrentsituacharacteristics              -gqp /tionofCSmonitorinandcontrolmode.Thecurrenttransmissionrotocolofmonitorinandcontrolinformation            gpg  ,rotocolSNMParestudiedandcomarisonsaremadeabouttransmissionreliabilittransmissionefficiencandand            ppyy alicationoftransmissiontransmissiontestiscarriedoutonremotemonitorinandcontrolinformarotocols.A             -ppgp tionbasedonSNMProtocol.TheresultindicatesthatTT&Ceuimentarametersandmonitorinandcontrolin              -pqppg formationcanbetransmittedwithSNMProtocol.      p

:;;KewordsTT&CStationSNMPProtocolRemoteMonitorinandControl    gy 

0 引  言

近几年,以地面测控系统建设为契机,我国建成系统自动化运行能力强的地面测控了具有一定规模、

网。各站测控设备基于中心测站计划驱动机制自动执行日常卫星长管任务,已实现测站“有人值守,无人操作”的建设目标,提高了测控网的自动化水平,减少了测控站人员因设备数量增加而带来的工作压力。

随着我国航天技术的发展,新型号试验任务对信息传输、信息共享、资源重组等提出了许多新需求,我国试验信息系统将逐步向开放式、网络化的新

1]

。新一代测控网充分考虑一代试验信息系统转型[

网的运行管理与试验任务指挥能力。目前,我国测控网全网I本文分析了SP化改造正逐步推进,NMP

(简单网络管理协议)技术在测控设备远程监控与运并开展了基于S行管理中的应用特点,NMP协议监控信息传输的试验。

1 SNMP协议简介

[]

/对网络中支SNMP基于TCPIP协议工作2,

持S一个NMP协议的设备进行管理。利用SNMP,

管理工作站可以远程管理所有支持该协议的网络设包括监视网络状态、修改网络设备配置、接收网备,

络事件告警等。1.1 SNMP管理模型

)在S见图1中有3个基本组成NMP管理模型(

基于成熟的I今后试验任务多样化需求,P网络进行构建,可提高测控网系统的互联互通能力,提高测控

;修回日期:2011051720110614*收稿日期:----,:_第一作者简介:赵海庆(男,硕士,高级工程师,主要从事航天测控卫星总体研究;1973-)E-mailzh27@yahoo.com.cnq

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飞行器测控学报

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),)部分:管理者(管理代理(和管理ManaerAentgg

[3]

。信息库(MIB)

.3.6.1.4。rivate的对象标识符是1p

管理站是网络管理员和网络管理系统的接口,通过S获得即时的NMP操作直接与管理代理通信,对网络设备进行远程配置管理或者操作。设备信息,

整个管理站的管理工作是通过轮询代理来完成的。SNMP管理代理指的是用于跟踪监测被管理

设备状态的特殊软件或硬件,每个代理都拥有自己通过直本地的MIB。代理翻译来自管理站的请求,

接与相应的功能实体通信来执行信息处理任务,同时向管理站返回响应信息。

图2 管理信息库对象标识Fi.2 ObectidentifierofMIB   gj

1.3 SNMP的消息类型

与其他网络管理协议不同的是,SNMP使用一种称作“取-存”的范例来实现各种操作。SNMP,GeteuestGeteV1中定义了5种消息类型:-R-R-q

,,,sonseGetexteuestSeteuestTra-N-R-Rpqqp。图3是SNMPV1的操作示意图。 

图1 SNMP管理模型Fi.1 SNMPmanaementmodel  gg

/客户/服务器)模型的特殊SNMP采用了CS(

——代理/管理站模型。对网络的管理与维护形式—

是通过SNMP管理站与SNMP管理代理间的交互工作完成的。每个SNMP代理负责回答SNMP管理站关于MIB定义信息的各种查询。1.2 管理信息库MIB

网络管理中用对象来表示被管理的资源,每个对象表示被管理资源的某方面属性,这些对象的集

]45-。管理站通过读取和设合就构成了管理信息库[

图3 SNMPV1的五种操作 Fi.3 FivetesofSNMPV1oeration     gypp

新增SNMPV2保留了SNMPV1的5种操作,  

加了2个操作:GetBulkReuest与InformRe-q

[]

uest2。GetBulkReuest用于管理站向代理读取qq表中若干行的操作,InformReuest用于管理站向q另一个管理站报告状态或数据。1.4 协议传输机制

按照SNMP协议标准,SNMP管理站与SNMP代理之间的信息传输采用轮询机制,对于状态变化或事件提供了Trap报文进行主动上报;因为

所以在SSNMP是工作在UDP上的协议,NMP应用实体间通信时,无需先建立连接,这样虽降低了系统开销,但UD它不保证报文是P传输是不可靠的,否正确到达。为此,网络管理站采取了相应的超时和重发策略。

置这些MIB对象的值来完成对设备的监测和控制。

(管理信息结构)规定的,MIB的数据结构是由SMI)详细定义了MSMI协议(RFC1155IB库的组成结

构,并规定了描述和标识MIB变量的一组规则。在所有MSMI中,IB变量都必须用ANS.1语法来定义,每个M而这个名IB变量都要用一个名称来标识,称用对象标识符来表示。对象标识符之间相互关联,构成了一个树型结构,如图2所示。在这个树型结构中,一个对象的标识符是从根出发到对象所在节点的

]6

。图2中,途中所经历的各个节点标号系列的集合[

2 测控设备远程监控系统现状

/新建测控设备监控管理体系结构都是采用CS

第6期赵海庆,等:SNMP协议在测控网远程监控中的应用研究

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结构,包括监控客户机和监控服务器2部分。监控服务器负责站内设备的控制、监控信息采集、存储与数据管理、运行控制等,监控客户机提供人机交互接口。监控客户机可以配置在任一节点,通过网络与实现对设备的监控管理。通过在监控服务器通信,

中心部署每套测控设备的监控客户机,可以实现远控制、信息查询、浏览等功能。程对各站设备的监视、

通用远程监控系统实现对各站的统一远程监控。3.3 SNMP协议信息传输特点

SNMP作为应用层的一个网络管理协议标准,

适应性与可扩展性较强,其协议传输帧格式不仅描而且还对数据类型、内容顺序、结构述了数据本身,

等方面进行了定义,基本编码SNMP采用的BER(于计算机平台、编程语言和实现时的具体规则)

表示方式,可准确地描述数据格式。BER编码可将协议数据单元)中承载的参数或状态SNMPPDU( 

数据进行编码,将数据编码为二进制数据流以在网

2]

。络上传输[

3 基于SNMP协议远程监控信息传

输可行性分析

3.1 测控设备监控信息传输特点  

以某测控设备为例,测控设备主要包括测控数据与设备监控信息2类。设备监控信息主要包括用户管理信息、设备工作参数、测试结果数据、设备状监视测量数据、频谱波形监视数据、远程控态信息、

制命令、数据库浏览信息等。

用户管理信息、设备工作参数、测试结果等数据监视测量数据与设备对信息传输实时性要求不高;

状态信息需要定时向中心进行传输,其实时性一般;要求为1次/这2种类型信息一般均为固定长度。s

频谱波形监视数据包括2种类型,①测试结果包含的测试结果频谱波形数据,其数据量大,但固定传输一次即可;②任务中实时监视的信号频谱数据,需要实时向远端进行传输,此时,频谱数据的数据量大且需要连续传输,以达到远程实时监视信号频谱的目的。

远程控制命令一般在任务前或任务中通过远端客户端发送到测站服务器,实现对设备的控制,一般用于战前系统配置与参数设置。

数据库浏览信息一般是在平时由操作人员进行查询浏览显示,该类信息对实时性要求不高,但数据数据量较大。查询结果为批量数据,3.2 现有监控信息传输协议

根据测控设备不同类型信息的传输特点及对传对传输可靠性要求高的采用T输性能的需求,CP协议传输,对传输可靠性要求不高但对数据传输实时性具有较高要求的采用UDP协议传输。所有测控设备与中心的测控数据传输均遵循统一的数据帧格式信息交换传输协议。设备类型监控信息均按照应用层定义的固定格式数据帧进行传输。但由于测控设备分别由不同单位研制,测控设备远程监控信息接口不统一,各单位采用了自定义的固定格式数据帧进行设备监控信息传输。因此,在中心没有形成

且用途主要用于网SNMPV2仅支持7种操作, 

络设备管理,应用特点是:被管理对象参数的查询与修改,支持的信息传输类型与应用特点有限。SNMP协议支持传输信息主要为有限数量的设备参数或状态,对实时性要求不高,对传输可靠性要求也不高。3.4 两者比较

3.4.1 协议传输可靠性

即无连接的报文SNMP基于UDP协议传输,

通信方式。现有测控设备监控信息也是基于UDP协议传输,应用层采用自定义固定格式的数据帧传输协议。

由于UDP协议的传输特点,SNMP协议报文传输采用了轮询、事件、超时确认与重传等机制,对用户提SNMP协议对这些处理机制进行了封装,

用户不必在软件内部进行相供了透明的访问接口,

而现有监控信息传输协议也都是基于应的处理;

只是监控软件在应用层实现轮询、主动UDP协议,

上报、超时确认、重发等机制。因此二者都能够保证信息传输的可靠性要求。3.4.2 协议传输效率

SNMP协议与现有监控信息传输协议都基于

因此从网络UDUDP协议传输,P协议传输效率上

比较,二者应该是相同的。但与自定义的数据帧信息传输方式相比,SNMP协议对传输的监控信息处理多了一层编码解码的处理。因此,进一步从协议由于S传输承载的有效数据传输效率上分析,NMP传输的每一个参数变量信息都要进行B以ER编码,类型,长度,值)结构形式表示数据信息,对相TLV(

同一个参数或状态数据来讲,自定义固定格式数据传输帧比SNMP协议PDU占用的UDP中的有效

即相同信息的传输,自定义DATA字段长度要小,

数据帧传输效率要高于SNMP协议。

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3.4.3 协议操作应用

如前所述,测控设备监控信息类型较多,现有远/程监控采用C远程监控客户机与本地监控S,客户机具有完全相同的监控界面与功能,表现形式不仅包括设备的状态与参数,还包括测试频谱丰富,

与波形监视数据,批量的数据库浏览信息等。)对于测试频谱数据、波形数据,其数据传输1

特点为典型的数据流传输,为达到较好的显示效果,对数据传输实时性与可靠性要求较高,一般使用适于数据流传输的TCP协议。而SNMP协议的设计是为适应网络设备管理信息传输,并不适用数据流的可靠传输。

)客户机与服务器之间传输的不仅仅是设备2

的参数或状态数据,还有数据库访问操作。从也支持对表格的操作,但SNMPV2协议操作来讲, 

与基于数据库系统数据表的访问操作不同的是,只支持标量的读取,SNMPV2不支持整表的读取, SNMPV2协议对表的读取是通过标量的逐个读取 

实现的。基于SNMP协议不适宜进行数据库操作结果的批量数据的传输。

通过上述分析可以看出:NMP协议本身是①S用于网络管理设备的信息传输,从应用层定义了传输协议,主要用于传输设备的参数与状态信息;②SNMP协议不适于传输数据流;NMP协议不支③S持对数据库的访问操作。

因此,在中心实现对多个测控设备的远程监控,可基于SNMP协议进行测控设备参数与状态的数据传输。从S相对于现有NMP协议传输特点分析,文件传送协议)等协议,从实现复杂性、TCP、FTP(

传输的可靠性以及传输效率上比较,不适用于频谱波形传输、数据库操作、视频数据流传输、软件远程下载等功能的实现。

行监控信息传输试验,通过在不同带宽条件下的试验情况,统计不同类型监控信息传输的实时性,数据传输的可靠性,并根据远程监控对设备监控性能的需求,评估SNMP协议能否满足远程监控的需要。

图4 基于SNMP远程监控系统组成

Fi.4 Comositionofremotemonitorinsstembasedon     gpgy 

SNMProtocol p

如图4所示,监控客户软件安装到监控客户机,分机模拟软件安装到分机模拟计算机,监控服务软件和SNMP代理安装到监控服务器,SNMP管理软件安装到中心计算机。

基于SNMP协议传输的远程监控信息类型包括状态监视信息、设备工作参数、测试命令、测试结果、频谱波形数据、用户管理信息等。

通过SSNMP管理软件接收用户命令,NMP协

发送测试命令与用户管议SET命令设置工作参数,理信息等;通过GET命令查询设备工作状态与测试结果。

SNMP代理软件接收SNMP管理软件发送的命

令,发送到监控服务软件完成对设备参数的设置,状态的采集,并通过SNMP协议Trap命令完成对命令的响应,定时上报设备的工作状态以及频谱波形监视数据。基于SNMP远程监控工作原理如图5所示。

4 基于SNMP协议远程监控信息传

输性能评估

4.1 试验原型系统组成  

基于SNMP协议的信息传输在局域网环境下可以很好地实现,而测控试验网基于广域网建设,必须考虑广域网不同信息传输带宽条件下对SNMP信息传输性能进行评估。

为更好地分析SNMP协议在设备监控中的传输性能,在现有测控设备基础上搭建基于SNMP协议。该原型系统着重进的远程监控原型系统(见图4)

图5 基于SNMP远程监控工作原理

Fi.5 Princileofremotemonitorinsstembasedon     gpgy 

SNMProtocol p

第6期赵海庆,等:SNMP协议在测控网远程监控中的应用研究

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4.2 SNMP协议信息传输试验评估

基于上述原型系统进行SNMP协议远程监控//信息传输试验,分别仿真100Mbits和256kbits传输网络。试验环境组成包括:SNMP代理软件、网络分析工具ISNMP管理软件、RIS。

下面以设备状态信息传输为例说明试验方法。每秒发送1SNMP代理生成设备状态信息Trap包,

。通次,统计1Tra65个数据节点,0sp包内包含3过I验证代理软件发送TRIS软件抓包,rap包的正确性。检查管理软件是否正确接收到10次设备状态信息数据。

经试验统计,代理软件发送第1个Trap包时间为13:59:8:937,TraP包发送,p包被分成5个UD

。每个Tra500×4+299=6299bte  p包长度为1y10s发送50个UDP包。

第10个Tra3:59:17:937。p包发送时间为1

实际观察发现,每隔110s内发送了10个Trap包,s发送1次。代理软件状态上报功能满足要求。

根据管理软件对接收的Trap包进行统计与数据解析,界面显示参数正10s内接收到10次数据,确。因此,管理软件接收状态信息正确,满足1次/s的数据监视性能要求。试验结果见表1。

表1 SNMP协议传输试验结果

Tab.1 TestresultoftransmissionbasedonSNMProtocol       p序号

指标要求

试验结果

1 信息刷新率1次/s 满足2 命令响应不小于1.5s 满足

/56kbits网络环境 远程用户数不小于 在2

下,最多支持2个用户10个

 固定帧协议效率高于

4 频谱数据传输

/SNMP协议,约为56741247=4.6倍

5 角度上报信息20次/s 满足

控制命令频谱曲线状态信息

数据NMP协议: S

长度45btey固定帧协议:数据长度26btey

数据NMP协议: S

长度5674bte y 固定帧协议:1200bte y

NMP协议: S

6299bte y

 固定帧协议:1482bte y

5 结束语

基于IP网络技术将是我国新一代一体化试验信息系统建设的重要途径,本文对测控设备本并开展了基于S身信息传输需求进行了分析,NMP协议的远程监控信息传输试验。从试验结果可看基于S出,NMP可实现测控设备参数与状态监视信息的远程传输,满足远程监控的需求。各个测站设备通过SNMP协议可以实现各站设备远程监控信息传输协议的统一。另外,通过进一步开展设备监控信息标准化工作,可以在中心建设基于SNMP协完成对各站测控设备统一议的通用设备运管系统,的状态监视与参数设置。

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6 传输效率

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