基于TMN層次結構的網絡管理課程教學研究論文
引言
網絡管理的教學目標是使學生能夠熟練掌握聯網系統的運營、管理、維護和供應相關的活動、方法、規程以及工具，運用相關專業知識描述和表達問題，具有熟練的系統分析與應用能力。該課程是一門專業課程，需要計算機網絡原理、網絡工程設計、網絡應用編程等相關課程的基礎知識。雖然只是一門實踐性強的專業課程，但是網絡管理的教學內容選擇性較大。從網絡管理生命周期的角度，學生需要絡管理的基本概念、基本原理和基本方法;從系統工程的角度，學生需要學習規范化的、可定量的網絡管理方法和模型;從網絡管理技術發展的角度，教師需要講授一些新技術和新方法，開拓學生視野和培養創新意識，使學生更好地適應現代網絡發展。此外，學生類型不同，學習目標也不同。網絡工程專業學生希望深刻理解網絡管理的必要性，系統掌握網絡管理的相關標準和模型，為網絡管理系統開發打下良好的基礎;培訓班學生希望系統掌握網絡管理工具，能夠定位和排除網絡常見故障。因此，整個教學設計的選擇性較大，如何適應學生實踐能力的培養是一個值得研究的問題。
“先易后難”是常用的教學設計模式，首先介紹簡單的、基礎性的、容易理解的概念，然后學習比較復雜的、能夠使用簡單概念描述的抽象概念，最后學習那些綜合性的、依賴于前面概念的知識信息。TMN層次結構是一個明確定義的網絡管理層次結構，該層次結構中，網絡管理可以分為網元、網元管理、網絡管理、服務管理、業務管理，因此教師可以結合TMN層次結構，按照“先易后難”方式，實現網絡管理課程的教學設計。
1TM N層次結構
TMN是由國際電聯(ITU-T)針對電信管理網絡規范而制定的標準，其優點在于提供了一個明確而且廣泛接受的術語學，有利于討論網絡管理的相關主題。TMN層次結構模型中描述了一系列網絡管理層次，每個層次建立在另外一個層次之上。
TMN層次結構，整個網絡管理內容劃分為網元、網元管理、網絡管理、服務管理和業務管理5個層次:①網元層，對應于單個網元內部部署的管理代理，涉及設備自身所支持的、與任何管理系統無關的管理功能;②網元管理層，實現單個設備的遠程管理，功能包括遠程查看、修改配置、報警監控等;③網絡管理層，基于網元管理層進行功能分析和掌握網絡基礎設施的整體運行情況;④服務管理層，管理對象是網絡為最終用戶提供的服務;⑤業務管理層，核心目標是實現網絡服務的支撐和統計，如計費和定價、業務預測等。
經過仔細分析，服務管理層和業務管理層面向具體的網絡服務，在實際操作中有較大的靈活性，而網元層、網元管理層和網絡管理層定義了網絡管理的公共內容，是提供網絡業務的基礎性支撐。因此，教師在教學設計中可以按照網元層、網元管理層和網絡管理層進行組織。
2教學實施設計
作為一門網絡專業課，網絡管理要求學習多種專業工具，掌握相關網絡管理協議;在專業工具方面，需要介紹設備管理器和維護終端、網絡分析器、網元管理器、管理平臺等;在網絡管理協議方面，需要介紹簡單網絡管理協議SNM命令行接口CLI等內容。為了讓學生全面理解網絡管理功能，教師需要介紹網絡管理基本模型FCAPS, OAM&P，講授一些新技術和新方法，開拓學生視野和培養創新意識，使其更好地適應現代網絡發展。因此，整個教學設計需要進行合理組織，按照一種先易后難、逐層推進的方式進行。
2.1教學設計基本思路
結合TMN層次結構參考模型，通過分析各種網絡管理工具、管理協議可得其所對應的管理層次。
其中，網元層重點介紹網絡設備自身的管理功能，可以選擇常見的超級終端接口進行講解。對于服務器設備，教師可以介紹專門的自檢工具或者類似于Windows資源管理器的工具。網元管理層方面要求學生重點學習SNMP協議。作為工業界事實上的標準，SNMP的支持和應用極為廣泛，整個介紹內容需要涉及SNMP自身優勢、運行原理、MIB信息等內容。網絡管理層方面要求學生重點學習管理平臺。作為一種網絡管理集成方式，管理平臺得到當前業界的普遍認可。教師可以在教學中選擇一種應用較為廣泛的系統作為學習案例。
整體教學內容包括相關教材選擇、課堂教學設計和實驗設計。在教材方面，選擇AlexanderClemm編寫的Network Management Fundamentals作為參考教材，也可以選擇其他具有類似知識結構的教材，要求是系統介紹網絡管理的概念和原則，試圖從一個整體的、系統的觀點介紹網絡管理，同時闡述網絡管理中使用的各種技術之間的關系。教學的課堂設計以TMN層次結構為主體內容，同時增加必要的概述章節和總結性內容。教學對象可以分為網絡工程專業學生和培訓班學生，針對不同的教學對象類型，教師需要設計不同的教學計劃。
2.2網絡工程專業教學設計
網絡工程專業學生普遍掌握網絡原理，但缺乏網絡故障嚴重性認識和網絡管理工具的使用經驗。學習目標是深刻理解網絡管理的必要性，系統掌握網絡管理的基礎知識。因此，教學目標是理解和應用網絡管理相關標準和模型，為網絡管理系統開發打下良好的基礎。網絡工程專業的教學課時為20+20(小時)。
第1部分是網絡管理概述，主要介紹網絡管理的必要性以及網絡管理有關的功能、工具和活動。通過相關案例介紹，學生首先能夠對網絡管理的用途、基本概念及重要性有一定認識，從整體上對這門課程有直觀認識。
第2部分是網絡管理模型，通過這部分內容的教學，進一步深化學生的網絡管理基礎知識，學生在面臨巨大的網絡管理系統時，應采用“分而治之”的方式逐個分解并解決，同時理解網絡管理功能的分類方法。在該章節，教師可以初步介紹TMN層次管理模型和FLAPS等管理功能模型。這部分內容配套安排了一個實驗，使用常用工具Ping測量網絡中設備的響應時延并進行系統分析。通過該實驗，學生進一步認識到通過適當的網絡管理能夠定量了解網絡運行狀況。
第3部分是網元管理層，主要介紹基于SNMP的網絡管理。這一部分是教學重點之一，首先需要分析比較CLI和SNMP兩種管理協議，分析各自的優點并介紹SNMP的管理模型組成;然后需要學習SNMP的MIB相關知識，掌握基于SNMP的開發方法，為實現網絡管理系統開發打下良好基礎;最后是介紹常用的MIB庫，學習SNMP瀏覽器的相關使用。在實驗環節方面，教師可設計SNMP瀏覽器的.實驗內容。通過使用SNMP瀏覽器，學生既能直觀理解SNMP工作機理，又能夠用該工具解決一些網絡管理問題，培養這兩方面的能力。
第4部分是網絡管理功能集成，主要絡管理功能集成的目標和原理并通過Manage- Engine OpManager系統進行實踐。管理平臺的開發實踐是可選內容，介紹WebNMS的開發框架。這一部分的實驗環節和課堂教學相對應，重點是學習使用ManageEngine OpManager和WebNM的開發框架。實際過程中所花費的實驗時間要超過6課時，可以選擇只學習其中一個軟件。
第5部分是新技術的學習，介紹基于OSSIM的安全事件管理集成。OSSIM是開源安全信息管理系統(Open Source Security Information System)支持多種開源軟件系統的信息集成并實現事件關聯。實驗環節側重引導學生安裝和使用OSSIM系統平臺，了解系統集成在安全事件方面的應用。OSSIM的網站上提供了較多的視頻文件，學生可以選擇其中的安裝和使用視頻進行學習。
第6部分是課程總結，教師可以按照具體情況有選擇地實施。
以上是對于網絡工程專業的課程設計，主要突出如下特點:①整個教學中注重整體介紹網絡管理，強調網絡管理是一個系統工程;②按照TMN層次結構介紹多種管理工具，使學生能夠系統掌握網絡管理工具;③側重于學生進一步開發能力的培養。教師通過介紹當前的學習資源，進一步培養學生的資料查找和自我學習能力。
2.3培訓班教學設計
培訓班的學生來源于實踐崗位或者是即將參加具體崗位的本科畢業生，整個學習時間很短，學生特點是對系統開發興趣較低，但是對于網絡故障認識深刻，明確網絡管理的必要性。此外，大部分學生有網絡管理工具的使用經驗，其學習目標是系統掌握網絡管理的相關工具，為實際工作服務。因此，教學目標側重分析網絡管理工具的原理，能夠從整體上理解網絡管理工具的選擇;一旦需要解決網絡故障，能夠準確選擇網絡管理工具，具有定位和排除網絡常見故障的基本技能。網絡工程專業的教學課時為10+10(小時)。
整個教學設計中側重實際應用學習。其中，第1, 2部分內容和工程專業教學設計基本一致，目標是理解網絡管理所必要的基礎知識。由于培訓班的大部分學生對網絡管理已經有感性認識，因此不安排實驗。
第3部分是網元管理層，主要介紹基于SNMP的網絡管理相關原理、MIB瀏覽器的使用以及常用的MIB庫信息。在實驗環節方面，教師可設計SNMP瀏覽器的實驗內容。
第4部分是網絡管理功能集成，主要介紹管理平臺的集成方法，學生絡管理平臺的基本功能和選擇依據。實驗環節是學習使用ManageEngine_ OpManagero
第5部分是新技術的學習，學習內容和網絡工程專業一致，介紹基于OSSIM的安全事件管理集成。實驗環節側重引導學生安裝和使用OSSIM系統平臺，了解系統集成在安全事件方面的應用。
以上是針對培訓班的課程設計，主要突出如下特點:①整個教學中注重整體介紹網絡管理，強調網絡管理是一個系統工程;②側重培養學生對網絡管理工具的實際使用能力，通過介紹當前的學習資源，進一步培養學生的資料查找和自我學習能力。
3教學效果分析
整個教學計劃目前已經在兩個培養對象類型上實施。網絡工程專業的教學對象為解放軍理工大學指揮信息系統學院的網絡工程專業學生，共計40人;培訓班的教學對象為解放軍理工大學指揮信息系統學院的設備維修培訓班學員，共計42人。
3.1考核指標安排
對于網絡工程專業的培養對象。
兩種考核指標中，網絡工程專業的培訓人員理論知識更為豐富，考核的內容中包含部分開發方面的內容。培訓班的考核指標側重于實際應用能力，由于授課時間較少，整個考核的知識點相對集中，應用能力方面重點考核實際操作能力。
3.2考核結果分析
經過教學實施，我們最終統計出兩個班級的知識點掌握情況分布。其中，網絡工程專業學生參加考試40人，理論成績最高分為91分，最低分為60分，平均成績為75分;實驗成績中，最高成績為90分，最低成績為60分，平均成績為78分。培訓班學生參加考試42人，理論成績最高分為81分，最低分為60分，平均成績為68分;實驗成績中，最高成績為85分，最低成績為60分。
兩者的培訓成績中，在偏重理論的知識點方面，兩者差距不是很大。大部分知識點中工程專業的掌握情況比培訓班的掌握情況要好，差距最大的是第3 ( TMN層次結構)、第5 CSNMP的管理模型)和第7(管理平臺)3個知識點，差距在10%以上。在實踐操作方面，如第4 C SNMP操作)和第8(管理平臺操作)兩個知識點，培訓班的學生掌握情況更好，這可能是因為網絡工程專業的學生需要學習SNMP的相關開發內容，要求掌握更多內容，另外一個原因是培訓班的學生操作任務比較明確，更有利于集中時間學習。
總體上，整個測試成績說明教學設計方案有利于掌握網絡管理的相關原理和實際操作，尤其是能夠較好掌握SNMP和管理平臺的基本操作步驟。
4結語
網絡管理系統是一個對規模因素、魯棒性、可伸縮性和可維護性具有苛刻要求的復雜系統，包含廣泛的功能，在實際應用中面臨許多挑戰，因此網絡管理課程的教學設計對于培養學生具有良好的業務能力起到不可替代的基礎性作用。筆者提出基于TMN層次結構的網絡管理教學設計，注重在整體上介紹網絡管理的相關功能，并針對不同的教學對象制定了教學實施方案。對于網絡工程專業教學對象，除了學習管理工具的使用之外，還介紹了相關的開發方法;對于培訓班的教學對象則側重于原理性知識和實際工具的結合。總體教學設計中都考慮了學習資源的介紹，進一步培養學生提高自我學習能力。
網絡管理教學中另一個重要問題是實驗環境的建設，一個典型性的網絡環境對于教學兩方面都有巨大的促進作用。然而，如何實現低成本的實驗環境建設是一個需要研究的問題，筆者下一步將在這方面進行研究。
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