CN113852499A - 量子通信网络运维可视化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种量子通信网络运维可视化方法，该方法首先对量子通信网络运维对象分类；根据网络基本数据，获取量子通信网络运维对象特征数据；形成各对象的性能、关系、故障和业务数据表，构建数据集，建立可视化所需数据库；进行数据存储，存储在数据库中；设计可视化系统、进行可视化展示，包括设计可视化界面，并进行静态展示、动态显示。本发明的量子通信网络可视化方法，实现了量子通信网络运维管理的动态表达，能够体现对象间关联性及关系、对象自身性能、故障及业务的动态变化，全面传达量子通信网络信息。

Description

量子通信网络运维可视化方法

技术领域

本发明属于量子通信网络技术领域，具体涉及一种量子通信网络运维可视化方法。

背景技术

可视化(Visualization)是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。目前正在飞速发展的虚拟现实技术也是以图形图像的可视化技术为依托的。

可视化技术最早运用于计算机科学中，并形成了可视化技术的一个重要分支科学计算可视化。科学计算可视化能够把科学数据，包括测量获得的数值、图像或是计算中涉及、产生的数字信息变为直观的、以图形图像信息表示的、随时间和空间变化的物理现象或物理量呈现在研究者面前，使他们能够观察、模拟和计算。但是目前缺少可自动和全面动态展示量子通信网络运维智能可视化方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供的一种量子通信网络运维可视化方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：对量子通信网络运维对象分类，所述量子通信网络运维对象分类包括骨干网、城域网、用户节点网络和卫星网；

步骤二：获取量子通信网络运维对象特征数据，所述量子通信网络运维对象特征数据分为静态数据与实时数据，所述静态数据是设定时间段内量子通信网络运维对象没有变化的属性特征信息，所述实时数据是设定时间段内量子通信网络运维对象的状态变化信息及业务服务信息；

步骤三：根据步骤二中获取的量子通信网络运维对象特征数据，按照量子通信网络运维对象对应的特征进行整理，每类网络运维对象对应一套数据表集，得到量子通信网络运维对象的数据集；

步骤四：将步骤三中确定的量子通信网络运维对象的数据集，存储在数据库中；

步骤五：利用存储在数据库中的量子通信网络运维对象的数据集，设计量子通信网络运维可视化系统，实现量子通信网络运维可视化展示。

在一种实施方式中，所述量子通信网络运维对象的数据集包括骨干网数据表集、城域网数据表集、卫星网数据表集和用户节点网络数据表集；每类网络运维对象的数据表集为网络性能数据表、系统关系数据表、故障信息数据表与业务信息数据表的集合。

在一种实施方式中，所述量子通信网络运维可视化系统整体功能模块包括数据采集模块，数据可视化模块和日志统计模块；所述数据采集模块实现对步骤三中的网络性能数据表、系统关系数据表、故障信息数据表与业务信息数据表的采集获取，所述数据可视化模块实施监控数据采集模块获取的数据；和日志统计模块将采集监控到的数据按设定的时间周期以特定形式进行可视化展示。

在一种实施方式中，所述量子通信网络运维可视化系统前端技术架构采取MTV框架，其中M是模型，相当于一个数据访问层负责对象和数据库的映射，是处理数据的过程；T是模板，相当于展示层将内容呈现到页面上；和V是视图，相当于一个业务逻辑层，接收浏览器的业务请求进行一个业务处理，即查找对应的模型，然后调用对应的模板生成页面，返回给客户端响应，存取模型以及调用模板。

在一种实施方式中，所述量子通信网络运维可视化系统前端流程是用户打开浏览器，输入URL发起请求，中间件收到请求后将发起路由分配，根据规定的路由地址去寻找对应的所述视图；当涉及到一些查询数据，所述视图会调用所述模型，所述模型负责与数据库进行增、删、改、查操作；和所述模型把数据交给所述视图，所述视图通过调用所述模板生成页面，然后将处理后的网页内容，响应给用户端。

在一种实施方式中，所述量子通信网络运维可视化系统后端数据模型设计采用ORM模型。

在一种实施方式中，按照统一的数据结构规范，使用RESTful风格的接口，使用JSON数据格式作为接口响应报文格式，将请求、响应报文编码统一为UTF-8编码格式，存储在数据库中。

在一种实施方式中，在步骤五中以时间轴方式实现量子通信网络运维可视化展示。

步骤一：对量子通信网络运维对象分类，所述量子通信网络运维对象分类包括骨干网、城域网、用户节点网络和卫星网；

步骤二：获取量子通信网络运维对象特征数据，所述量子通信网络运维对象特征数据分为静态数据与实时数据，所述静态数据是设定时间段内量子通信网络运维对象没有变化的属性特征信息，所述实时数据是设定时间段内量子通信网络运维对象的状态变化信息及业务服务信息；

步骤三：根据步骤二中获取的量子通信网络运维对象特征数据，按照量子通信网络运维对象对应的特征进行整理，每类网络运维对象对应一套数据表集，得到量子通信网络运维对象的数据集；

步骤四：将步骤三中确定的量子通信网络运维对象的数据集，存储在数据库中；

步骤五：利用存储在数据库中的量子通信网络运维对象的数据集，设计量子通信网络运维可视化系统，实现量子通信网络运维可视化展示

在本发明中，量子通信网络运维对象的数据集中记录对象包括：骨干网有量子、经典、传输、安全、配套等设备性能，城域网有量子、经典、传输、安全、配套等设备性能，用户节点网络有量子、经典、传输、配套等设备性能。

在本发明中，系统关系数据表中的两个对象之间关系信息，仅存储一遍，在其中一个对象的关系数据表中存储。所述系统关系数据表中，存储有关系变动时的时间点、关系状态、关联对象的唯一标识码及关系名称。

在本发明中，故障信息数据表的各网络对象的信息包括：骨干网中量子、经典、传输、安全、配套等设备故障数据，城域网中量子、经典、传输、安全、配套等设备故障数据，用户节点网络中量子、经典、传输、配套等设备故障数据。

本发明提出的一种量子通信网络运维智能可视化方法与系统，对量子通信网络运维对象分类，根据各网络基础数据，按照各网络对象对应的特征进行整理，每类网络对象对应一套数据表集，得到网络对象数据集，存储在数据库中；根据时间点的选择，从数据库中调取当前时间对应网络对象的属性、关系、性能、故障、业务信息，并根据所述信息进行动态显示，实现网络运维管理可视化，全面表达量子通信网络信息。

本发明的量子通信网络运维可视化方法，在步骤一至步骤三中通过对量子通信网络运维对象建模，得到量子通信网络运维对象数据集，来体现网络的多维动态特征，实现了网络的动态表达，能够体现对象间关联性及关系的动态变化，全面传达网络信息。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明的量子通信网络运维可视化方法示意图；

图2是本发明的量子通信网络运维可视化系统整体设计功能模块图；

图3是本发明的量子通信网络运维可视化系统前端界面响应流程图；

图4是本发明实的量子通信网络故障维修服务可视化界面展示图。

具体实施方式

为了使本领域技术领域人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合实施例对本发明作进一步说明，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请保护的范围。下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

本发明提出一种量子通信网络运维管理可视化方法与系统，整体流程如图1所示，其整体实现思路为：首先对量子通信网络运维对象分类；根据网络基本数据，获取量子通信网络运维对象特征数据；形成各对象的性能、关系、故障和业务数据表，构建数据集，建立可视化所需数据库；进行数据存储，存储在数据库中；设计可视化系统、进行可视化展示，包括设计可视化界面，并进行静态展示、动态显示。该方法的具体实现过程为：

步骤一：对量子通信网络运维对象分类，包括骨干网、城域网、用户节点网络和卫星网。

步骤二：获取量子通信网络运维对象特征数据，所述量子通信网络运维对象特征数据分为静态数据与实时数据，所述静态数据是设定时间段内量子通信网络运维对象没有变化的属性特征信息，所述实时数据是设定时间段内量子通信网络运维对象的状态变化信息及业务服务信息，例如网络运维对象的性能、故障等信息。

步骤三：根据步骤二中获取的量子通信网络运维对象特征数据，按照量子通信网络运维对象分类对应的特征进行整理，每类网络对象对应一套数据表集，得到网络对象数据集，包括骨干网数据表集、城域网数据表集、卫星网数据表集和用户节点网络数据表集，每个对象数据集为网络性能数据表、系统关系数据表、故障信息数据表与业务信息数据表的集合；所述网络性能数据表记录有网络对象的性能动态，为不同时间段各网络对象对应的性能信息；所述系统关系数据表记录有网络对象的物理环境、设备信息以及各网元之间的关系；所述故障数据信息表记录有各网络对象的故障数据及对应系统参数；所述业务信息数据表记录有各网络对象的业务信息及对应系统参数。

下面分别对各类数据表进行详细说明：

(1)网络性能数据表：

网络性能数据表中记录对象的名称、唯一标识码、产生时间、状态与各类对象的特征属性，具体的属性数据表结构如表1所示，属性数据表存储的是动态属性，分别为不同时间段对应的对象属性信息。

表1网络性能数据表

(2)系统关系数据表：

系统关系数据表中记录对象的名称、本端设备信息、互联对端设备信息与各类对象的特征属性，具体的数据结构如表2所示，系统关系数据表主要存储的是网络对象的物理环境、设备信息以及各网元之间的关系数据。

在系统关系数据表中，两个对象之间的关系信息仅存储一遍，在其中一个对象的关系表中存储即可。

表2系统关系数据表

(3)故障信息数据表：

故障信息数据表中记录的告警名称、告警ID、产生时间、恢复时间与各类故障处理的特征属性，具体的故障信息数据表结构如表3所示。

表3故障信息数据表

(4)业务信息数据表：

业务信息数据表中记录的业务名称、网络名称、业务类型、产生时间与各类业务指标的特征属性，具体的业务信息数据表结构如表4所示。

表4业务信息数据表

步骤四：将步骤三中确定的量子通信网络对象数据集，按照数据结构规范，例如表5中的数据结构规范，使用RESTful风格的接口，使用JSON数据格式作为接口响应报文格式，将请求、响应报文编码统一为UTF-8编码格式，存储在数据库中。

该数据结构记录了网络对象的属性特征以及它们之间的关系。该数据结构可以有效存储网络对象的多维动态特征，为后续的动态可视化显示提供了支撑。

表5数据结构规范(1)数据约束

(2)报文头参数

(3)报文说明

如故障信息数据表，故障维修工单环节轨迹接口的请求参数、响应参数及实例如下：

表6请求参数

序号	父元素名称	元素名称	约束	类型	描述
						1	params	tsSheetNo	1	String	故障维修工单号
2	params	provinceId	1	String	省编号
						3	params	regionId	1	String	地市编码
4	params	channelId	1	String	运维中心标识

表7响应参数

环节参数表，不同环节需要提供不同展示参数的返回值。

表8各环节参数表

步骤五：设计量子通信网络运维可视化系统，实现量子通信网络运维可视化展示。

自定义开发量子通信网络运维可视化系统，整体采取Python语言，采用MTV(ModelTemplate View)框架，针对系统进行需求分析来确定功能性需求和非功能性需求，主要对数据采集模块、数据可视化模块以及日志统计模块三项功能进行设计。

量子通信网络运维可视化系统整体功能模块如图2所示。数据采集模块能够实现对上述步骤三中的对象属性、系统关系数据、网络性能数据、网络故障数据、业务服务数据等采集获取。数据可视化模块实施监控采集获取的业务信息、网络信息及其它系统信息数据，并对这些数据进行记录分析，用于日志统计模块。日志统计模块将采集监控到的数据按照分钟、小时、周、年等时间周期以图表等形式进行可视化展示。

量子通信网络运维可视化系统前端技术架构采取MTV(Model Template View)框架，本发明的MTV框架其具有耦合性低，重用性高、生命周期成本低优点。其中M是模型，相当于一个数据访问层负责对象和数据库的映射，是处理数据的过程；T是模板，相当于展示层将内容呈现到页面上；V是视图，相当于一个业务逻辑层，接收浏览器的业务请求进行一个业务处理，即查找对应的模型，然后调用对应的模板生成页面，返回给客户端响应，存取模型以及调用模板。

量子通信网络运维可视化系统前端界面响应流程如图3所示。该框架整体流程是用户打开浏览器，输入URL(统一资源定位器)发起请求，中间件收到请求后将发起路由分配，根据规定的路由地址去寻找对应的视图(View)。当涉及到一些查询数据，视图会调用模型(Model)，模型负责与数据库进行增、删、改、查操作。模型把数据交给视图层，视图层欲将页面展示给用户要通过调用模板(Template)生成页面，然后经过中间件才能将处理后的网页内容，响应给用户端。量子通信网络运维可视化系统前端界面响应流程采用MTV框架使得各组件间保持松耦合关系，实现了重用性高、生命周期成本低优点。

MTV模式优点在于各种组件都是松耦合的，对本发明方案，量子通信网络运维可视化系统前端界面响应流程采用MTV框架也是立足各组件间保持松耦合关系，每个应用组件可独立更改而不会影响到其它的部分，将动态的逻辑处理与静态的页面展现分开。比如，更改一个应用程序中的URL而不会影响到这个程序底层的实现，改变HTML页面展示的样式而不用接触Python代码，重新命名数据表只需更改模型而无需从一大堆文件中进行查找和替换。

量子通信网络运维可视化系统后端数据模型设计采用ORM(对象关系映射)模型，可以用类的方式来操作数据库，它的原理主要是把表映射为类、行为实例、字段，可在执行过程中转为SQL语句。具体过程：首先导入模型继承的父类，然后进行实例化调用；其次导入数据字段所需的类型并且可以创建字段的类型；然后定义模型并由模型生成数据表。

日志统计模块设计统一的日志系统，开发平台的日志收集接口和处理逻辑，使监控过程中产生的日志能够集中处理并做展示和分析。创建日志统计前需要创建数据库连接会话，操作数据，存入数据。数据库连接会话主要通过引入数据库驱动、数据库连接格式、数据库连接引擎和数据块连接会话这4个步骤完成创建。定时统计日志脚本主要统计运维对象属性、关系、性能、故障、业务数据，通过定义日期时间函数以及定义保存日志函数，通过调取监控模块函数获取数据，然后创建会话导入ORM，提交至数据库，并定时收集。

量子通信网络运维系统对采集的数据日志进行可视化分析展示，如采取面积图进行展示，可以拖拉缩放时间点，把数据用不同的颜色划分区别，图表标题、属性和值等相关数据值通过调用之前采集时封装在监控文件来传入，再进行渲染，设计好后在视图模块里进行引用，并通过折线图展示出来。

进行可视化展示。量子通信网络运维可视化系统涉及到的数据主要是上述步骤三中各网络对象数据集，系统针对运维对象属性、关系、性能、故障、业务以及其他信息数据进行日志统计，并对数据以分钟、小时、天、月进行分析，进行可视化展示。

具体的，根据时间点的选择，调取当前时间对应的对象属性、关系、性能、故障及业务信息，并根据其具体特征进行显示，可以实现网络时空变化过程的回溯。

如图4所示，根据时间轴展示展示故障维修服务的特征信息，实现故障维修服务可视化。随着时间变化，展示该时间段内量子网络对象的故障维修多维动态特征变化，故障信息及性能参数也在不断改变，包括展示故障申告、故障响应、故障处理、故障修复等关键环节信息。故障申告关键环节，展示要点为故障发现、受理信息，触发系统为各网管系统、业务系统。故障响应关键环节，展示要点为故障处理人员响应情况，涉及系统为客服系统。故障处理关键环节，展示要点为故障维修过程信息，管控系统为网管系统、工单系统、业务系统。故障修复关键环节，展示要点为故障维修处理结果信息，触发系统为网管系统、客服系统、业务系统。

本发明的量子通信网络运维可视化方法，通过对网络对象化建模，得到网络对象数据集，来体现网络的多维动态特征，实现了多粒度表达，支持网络的动态表达，能够体现对象间关联性及关系的动态变化，全面传达网络信息，并且，能够支持网络对象的时空查询与分析。本发明的量子通信网络可视化方法，实现了量子通信网络运维管理的动态表达，能够体现对象间关联性及关系、对象自身性能、故障及业务的动态变化，能较全面传达量子通信网络信息。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种量子通信网络运维可视化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：对量子通信网络运维对象分类，所述量子通信网络运维对象分类包括骨干网、城域网、用户节点网络和卫星网；

步骤二：获取量子通信网络运维对象特征数据，所述量子通信网络运维对象特征数据分为静态数据与实时数据，所述静态数据是设定时间段内量子通信网络运维对象没有变化的属性特征信息，所述实时数据是设定时间段内量子通信网络运维对象的状态变化信息及业务服务信息；

步骤三：根据步骤二中获取的量子通信网络运维对象特征数据，按照量子通信网络运维对象对应的特征进行整理，每类网络运维对象对应一套数据表集，得到量子通信网络运维对象的数据集；

步骤四：将步骤三中确定的量子通信网络运维对象的数据集，存储在数据库中；

步骤五：利用存储在数据库中的量子通信网络运维对象的数据集，设计量子通信网络运维可视化系统，实现量子通信网络运维可视化展示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述量子通信网络运维对象的数据集包括骨干网数据表集、城域网数据表集、卫星网数据表集和用户节点网络数据表集；每类网络运维对象的数据表集为网络性能数据表、系统关系数据表、故障信息数据表与业务信息数据表的集合。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述量子通信网络运维可视化系统整体功能模块包括数据采集模块，数据可视化模块和日志统计模块；所述数据采集模块实现对步骤三中的网络性能数据表、系统关系数据表、故障信息数据表与业务信息数据表的采集获取，所述数据可视化模块实施监控数据采集模块获取的数据；和日志统计模块将采集监控到的数据按设定的时间周期以特定形式进行可视化展示。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述量子通信网络运维可视化系统前端技术架构采取MTV框架，其中M是模型，相当于一个数据访问层负责对象和数据库的映射，是处理数据的过程；T是模板，相当于展示层将内容呈现到页面上；和V是视图，相当于一个业务逻辑层，接收浏览器的业务请求进行一个业务处理，即查找对应的模型，然后调用对应的模板生成页面，返回给客户端响应，存取模型以及调用模板。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述量子通信网络运维可视化系统前端流程是用户打开浏览器，输入URL发起请求，中间件收到请求后将发起路由分配，根据规定的路由地址去寻找对应的所述视图；当涉及到一些查询数据，所述视图会调用所述模型，所述模型负责与数据库进行增、删、改、查操作；和所述模型把数据交给所述视图，所述视图通过调用所述模板生成页面，然后将处理后的网页内容，响应给用户端。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述量子通信网络运维可视化系统后端数据模型设计采用ORM模型。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照统一的数据结构规范，使用RESTful风格的接口，使用JSON数据格式作为接口响应报文格式，将请求、响应报文编码统一为UTF-8编码格式，存储在数据库中。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤五中以时间轴方式实现量子通信网络运维可视化展示。

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