网络管理平台——拓扑自动布局算法的研究与实现

论文摘要

纵观近年来网络的发展,规模越来越大,分布越来越广,管理越来越自动化和可视化已是大势所趋。任何一个网络的正常运行都离不开一个完善的网络管理系统。而拓扑显示又是网络管理的基础和重要参考,良好的网络拓扑图能够直观的反映整个网络的组织结构和运行状况。网络拓扑自动布局以其有效、快捷、可靠的特点,逐渐成为拓扑可视化的最佳选择。本文以适用于不同网络拓扑结构的自动布局算法作为研究重点。基于对自动拓扑布局的思想、模型及算法的深入研究,对本地网及城域接入网的基本拓扑结构采用环形、星型、树形的布局算法,并根据实际需要提供了适合环切环、环交环型拓扑的布局算法;对于节点数量较多、连接情况复杂的省级以上骨干网,引入了物理中的力学模型,通过初始化和多次迭代,构造网状结构或蜂窝结构的拓扑图。为了使算法更符合实际应用,对目前基于力学模型的多种布局算法的优势和不足进行研究和评价,实现了并改进了FR算法,区分网络设备和子网的不同类型,对参数进行动态配置,允许在一次布局的基础上进行编辑和部分锁定,解决在实际应用中出现的部分结点密集的问题。为了提高在不同网络环境下的适应性,支持多种布局算法,并采用管道过滤器机制对网络拓扑图进行分析和预处理,使之能自动匹配最佳的自动布局算法,适应多种拓扑结构的布局需要。所有实验数据均源于网络拓扑自动发现,为网络管理系统提供了一个经过实践证明的、可行的网络拓扑自动布局解决方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 网络管理系统的发展与应用
• 1.3.2 网络拓扑自动布局算法简介
• 1.4 研究内容
• 1.5 论文结构
• 第2章 网络管理系统简介
• 2.1 网络管理
• 2.1.1 网络管理概述
• 2.1.2 网络管理的五大功能
• 2.2 网络管理系统
• 2.2.1 网络管理系统的任务
• 2.2.2 网络管理系统的组成
• 2.3 电信网络管理系统
• 2.3.1 TMN标准化架构
• 2.3.2 网络管理系统的分类
• 2.3.3 子网级网络管理平台
• 2.4 本章小结
• 第3章 网络拓扑可视化研究
• 3.1 网络拓扑图形理论
• 3.2 网络拓扑可视化原则
• 3.3 自动布局及显示的逻辑结构
• 3.4 基于根节点的布局算法
• 3.4.1 网格布局
• 3.4.2 总线布局
• 3.4.3 星型布局
• 3.4.4 环型布局
• 3.4.5 树型布局
• 3.5 基于力学模型的布局算法
• 3.5.1 物理力学模型
• 3.5.2 相关布局算法比较
• 3.5.3 基于力学模型的FR算法
• 3.6 本章小结
• 第4章 网络拓扑自动布局算法设计
• 4.1 自动布局用例分析
• 4.2 数据存储模型
• 4.3 算法设计
• 4.3.1 自动布局流程
• 4.3.2 基于管道过滤器的预处理算法
• 4.3.3 基于根的布局算法
• 4.3.4 基于力学模型的改进FR算法
• 4.4 拓扑可视化方案
• 4.4.1 分层可视化
• 4.4.2 自动布局和人工布局相结合
• 4.4.3 拓扑可视化开发工具
• 4.5 本章小结
• 第5章 算法实现
• 5.1 基于根的布局算法
• 5.1.1 星型布局算法的实现
• 5.1.2 环型布局算法的实现
• 5.1.3 树型布局算法的实现
• 5.2 基于力学模型的布局算法
• 5.2.1 改进FR布局算法的实现
• 5.2.2 改进FR布局算法的应用
• 5.3 基于管道过滤器的实现
• 5.3.1 线性过滤器LineFilter的实现
• 5.3.2 层次过滤器HierarchyFilter的实现
• 5.4 本章小结
• 第6章 系统测试
• 6.1 功能测试
• 6.2 非功能测试
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文