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下一代网络中网络管理的研究与实现 摘要 由于i n t e m e t 革命性的发展，电信网络组网方式发生了巨大变化， 目前的网络是混合结构，既有传统的电信网，也有分组网，主要是 t c p i p 网。业务还没有充分的融合，因此管理上也基本上是各自独 立的。电信网使用r r u 的t m n 标准，而t c p ，球网采用s n m p 体系。 两者的区别主要在于被管理对象本身和通信协议。这主要是因为两种 网络采用完全不用的通信协议，因此导致网元的不同以及通信方式的 不同。t m n 体系的重要性在于它提出了网管的最一般的原则和内容。 例如它概括的性能管理、配置管理、故障管理、计费管理和安全管理 五大功能，以及它的分层管理思想，即网元管理、网络管理、业务管 理和事务管理诸层次。s n m p 则是对t m n 大大的简化。随着网络能 力和复杂度的提升，s n m p 现在也要日益向t m n 靠拢。 下一代的网络是电路交换网络和分组网络在各个层次上的融合， 网络设备在技术上可以是融合的，也可以是分立的。融合后的网络必 然引发网管方式的变化，新一代的网管也将是t m n 和s n m p 的结合， 并在网管的统一化、智能化、主动化等方面有所突破。在新的融合网 中，网管不仅包括传统t m n 和s n m p 的功能和内容，而且还包括对 各种各样业务的管理，包括业务提供、资源调配、个别参数设置、软 件升级等等。这些内容对于开发商和运营商而言，都是全新的领域。 本文第一章阐述了基于软交换技术的下一代网络的一些背景知 识；在第二章中介绍了几种常用的网络关系协议体系，重点介绍了 t m n 的结构框架，并对下一代网络管理的发展动态作了分析；第三 章中描述了网管代理模型，实现结构，着重介绍了q 3 接口；第四、 五章分别是对网管代理功能的设计与实现，是本文的重点。 关键字下一代网络软交换网络管理t m n q 3 m i b i i t h er e s e a r c ha n dr e a l i z a t i o n o fn e t w o r km a n a g e m e n ti nn g n a b s t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n t o ft h e i a t e m e t ，t h et e l e c o m m u n i c a t i o n n e t w o r kh a s c h a n g e d a l o t n o w a d a y s ，t h e c o n s t r u c t i o no fn e t w o r k i n c l u d et r a d i t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k 伊s t n ) a n d p a c k a g e - b a s e dn e t w o r k ，e s p e c i a l l yt c p b pn e t w o r k t h es e r v i c eh a s n 。t e m c e e dy e t 。s ot h e ya r ei n d e p e n d e n ti nt h em a n a g e m e n t p s t na d o p t s t m n p r o t o c 0 1 t c p i pa d o p t ss n m p p r o t o c 0 1 t h ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h e s et w o p r o t o c o li st h eo b j e c ta n d t h et e l e c o m m u n i c a t i o np r o t o c 0 1 b e c a u s et h e s e t w on e t w o r ka d o p td i f f e r e n tc o m m u n i c a t i o np r o t o c o l ，s oi tc a u s e st h e d i f f e r e n c eb e t w e e nt h en e t w o r ke e l la n dt h ec o m m u n i c a t i o nm e t h o d s t h e i m p o r t a n tp o i n t o f t h et m ni st h a ti tp r o p o s e st h eg e n e r a l p r i n c i p a lo f t h e n e t w o r k m a n a g e m e n t f o re x a m p l e ，i ti n c l u d e sp e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ， f a u l t m a n a g e m e n t ，c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e m ，a c c o u n t i n g m a n a g e m e n t ，s e c u r i t ym a n a g e m e n t a l s o i t p r o p o s e s t h e l a y e r m a n a g e m e n ti d e a ，i n c l u d i n g n e t w o r kc e l l m a n a g e m e n t ， n e t w o r k i m a n a g e m e n t ，s e r v i c em a n a g e m e n t a n dt r a n s a c t i o nm a n a g e m e n t t h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r ki st h ea l l - a r o u n di n t e g r a t i o no fc i r c u i t b a s e dn e t w o r ka n dp a c k e tb a s e dn e t w o r k ，t h en e t w o r kd e v i c e sc a nb e i n t e g r a t e d i nt h et e c h n i c a l a s p e c t ，t h e ya l s o c a nb e i n d e p e n d e n t t h e n e t w o r ka f t e ri n t e g r a t i o nm u s tc a u s et h ec h a n g eo ft h ew a yo fn e t w o r k m a n a g e m e n t t h e n e w g e n e r a t i o n n e t w o r k m a n a g e m e n t i st h e c o m b i n a t i o no ft h et m na n ds n m p , a n di tw i l lm a k eag r e a t p r o g r e s so n t h eu t i l i z a t i o n ，i n t e l l i g e n c e ，i n i t i a t i v ee t c i nt h en e w i n t e g r a t i o nn e t w o r k ， n e t w o r km a n a g e m e n tn o to n l yi n c l u d e st h ec o n t e n t so ft h et m na n d s n m p , b u ta l s oi ti n c l u d e st h em a n a g e m e n tf o ra l lk i n d so ft h es e r v i c e s u c ha ss e r v i c e s u p p l i e r , r e s o u r c ea l l o c a t i o n ，p a r a m e t e r ss e t t i n g s a n d s o f t w a r eu p d a t i n ge t c a l lt h e s ea r ev e r yn e wf o rt h er & d d e p a r t m e n t a n dc a r r i e r s i nt h i sp a p e gt h ef i r s tc h a p t e ri n t r o d u c e ss o m ek n o w l e d g ea b o u tt h e s o f t s w i t c h ，t h es e c o n dc h a p t e ri n t r o d u c e ss o m ep r o t o c o l so f t e nu s e d ， e s p e c i a l l yf o rt m n i n t h et h i r dc h a p t e gt h e r ei ss o m ed i s c u s s i o na b o u t t h en e t w o r km a n a g e m e n t a g e n t ，i n c l u d i n gt h eq 3i n t e r f a c e t h el a s tt w o c h a p t e r s i n t r o d u c et h er u n i o n d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n ，m a i n l y i n c l u d e df a u l tm a n a g e m e n ta n d c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t k e yw o r d sn g ns o f f s w i t c hn e t w o r k m a n a g e m e n t t m n q 3 m i b i v 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名日期 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日期： 日期： 北京邮电大学硕士学位论文 第一章基于软交换技术的下一代网络概述 1 1 软交换产生的背景 电信业近年来发展迅猛，以互联网为代表的新技术革命不断影响改变着传统 电信的概念和体系，在未来十年内，数据业务量将超过电话业务量，从而导致网 络体系结构的根本变化，多种网络的互通融合也己成为当今网络发展的大趋势。 另一方面。从网络发展的角度来看，用户需求以及市场需求的巨大转变，都使传 统的电信基础网络在业务量设计、容量、组网方式以及交换方式等方面无法适应 新的发展趋势。 在这一大背景下。以软交换技术为核心的下一代网络( n g n ，n e x tg e n e r a t i o n n e t w o r k ) 模型逐渐形成，并很快成为目前国内外电信界最关注的热点之一。软交 换系统以开放的架构，灵活的组网方式可以有效地实现现有的p s t n 网与分组交 换网的互通，是p s t n 逐步向i p 网络演进的关键网络产品。以提供业务为核心， 基于分组的软交换必将成为下一代网络的核心技术，它的出现是电信网络发展的 大势所趋。 下一代网络标志着人们构想中的一个不同于当代或前一代的网络体系结构， 应是一个能够提供包括话音、视频和多媒体业务的、基于分组技术的、综合开放 的网络架构。下一代网络的分层体系结构如图2 - 1 所示。这种分层的网络体系消 除了传统网络格局完全封闭的弊端，层与层之间是标准的协议或接口，使得网络 的构建方式更加灵活。 图卜l 下一代网络的分层体系 日前，软交换已经被公认为n g n 网络的核心技术，它的发展受到越来越多的 关注。软交换作为n g n 分层体系中的控制层核心，支持多种网络协议和呼叫信令， 实现了现有多种网络的无缝融合。同时软交换技术提供开放的业务接口，支持分 北京邮电大学硕士学位论文 布式的业务实施，可以为下一代通信网络提供丰富的应用业务。 1 2 软交换基本原理 软交换技术的指导思想以松绑传统电路交换机的核心功能为前提，以软件组 件的形式把这些核心功能分散跨越在一个分组骨干网上，并使其运行在商用标准 的计算机平台上来实现所谓的软交换方案。 在电路交换网中，呼叫控制、业务提供以及交换矩阵均集中在个“黑盒式” 的交换设备中，而软交换的主要设计思想则要实现业务提供与呼叫控制的分离， 以及呼叫控制和媒体传输的分离。软交换系统将呼叫控制功能从传输硬件中分离 出来，开放业务、控制、接入和交换之间的接口，各实体之间通过标准的协议进 行连接和通信，从而真正实现多厂家的网络运营环境，并可以方便灵活地在网上 引入多种业务。软交换模式与传统的电路交换模式在结构方面的对比如图卜2 所示。 图i - 2 软交换模型与传统电路交换模式的比较 更具体地讲，软交换是一种基于软件的分布式交换控制平台，它的核心是 一套独立于底层硬件和操作系统的、具有伸缩性的、分布式的软件系统。软交换 可以处理各种各样的通信协议，为下一代网络提供具有实时性要求的呼叫控制和 连接控制功能；能在基于各种不同技术、协议和设备的网络环境之间提供无缝的 互操作性，并可为第三方提供创建新业务的开放式应用编程接口。 北京邮电大学硕士学位论文 1 3 软交换的网络架构 软交换系统不是单独的某种设备，而是围绕着软交换控制设备( 或称之为 软变换) ，由一系列设备共同构建，部署于i p 网络之上的一个分布式通信系统。 软交换的网络系统结构如图卜3 所示。 圈1 - 3 软交换系统体系结构 从图中可以看出，就结构而言，软交换网络是一种分层结构，媒体接入层 主要指与现有网络相关的各种接入网关或终端设备，传输层主要指宽带a t m 交换 机或i p 路由器等骨干传输设备。业务层主要指面向用户提供各种应用和服务的 设备，控制层主要指的就是软交换控制设备：就功能而言软交换屏蔽了物理层和 核心层的实现，也就是说，无论网络采用何种物理介质构建，采取何种方式传输， 都对软交换的功能没有影响。 目前的普遍观点认为，软交换系统主要由下列设备组成： ( 1 ) 软交换设备： 完成对网关和域终端设备的控制、呼叫接续过程的处理( 如号码的解析、路 由的选择、用户属性的判别等) 、网络公共资源的管理、与业务平台接口的实现 以及与对等实体的互联互通等。 ( 2 ) 媒体网关： 在软交换设备的控制下完电路交换网与分组交换网之间成媒体流的变换和 处理。 北京邮电大学硕士学位论文 ( 3 ) 信令网关： 提供七号信令网络与分组网络之间的信令格式转换和传送的能力。 ( 4 ) 多媒体终端： 与软交换设备配合，完成媒体流和信令流的处理，同时还可以完成与网络无 关的终端业务特征。 ( 5 ) 媒体服务器： 为业务提供网络资源支持，如语音信号音的提供、声音的混合和图像的切 换等功能。 ( 6 ) 业务平台： 完成新业务生成和提供功能，主要包括两种：s c p 和应用服务器。s c p 是传统 i n 中的设备，通过i n a p 和软交换控制设备互通：而应用服务器是新引入的设备， 实现业务逻辑，并通过a p i 接口与软交换控制设备交互 ( 7 ) a a a 服务器： 完成用户认证、设备鉴权和呼n q 业务计费等功能。 ( 8 ) 位置数据库： 完成用户业务数据的管理、移动用户的归属定位等。 ( 9 ) 其它设备： 如计费服务器、策略服务器等，它们为s o f t s w i t c h 系统的运行提供必要的 支持。 1 4 软交换的基本功能 作为下一代网络的核心设备之一，软交换为具有实时性要求的业务提供呼叫 控制和连接控制功能，它独立于底层承载协议，主要完成呼叫控制、媒体网关接 入控制、资源分配、协议处理、路由、认证以及计费等主要功能。并可以向用户 提供现有电路交换机所能提供的所有业务和多样化的第三方业务。概括她说，软 交换主要实现以下功能： l 、接入功能 各种媒体网关可以接入软交换，如p s t n i s d n 中继媒体网关、a t m 媒体网关、 用户媒体网关、无线媒体网关和综合接入网关等：支持m g c p ，m e g a c o h 2 4 8 协议， 实现对媒体网关的控制、接入和管理；支持s i p 终端通信接入：支持h 3 2 3 协议 及对h 3 2 3 域的管理。 2 、呼叫控制功能 这是软交换的核心功能，它对基本呼叫的建立、维持和释放提供控制，包括 4 北京邮电大学硕士学位论文 呼叫处理、连接控制、资源控制、智能呼叫触发等。提供支持多方呼叫控制、二 次拨号等功能。 3 、业务提供功能 软交换能够提供传统交换机所能提供的全部业务，以及与智能网相配合提供 智能业务。此外，软交换提供可编程的、开放的a p i 接口，实现与外部应用平台 的互通，从而易于新业务的引入和开发。 4 、互联互通功能 在现有网络向n g n 的发展演进过程中，不可避免的要实现与现有多个网络的 互联互通( 包括p s t n 网、s s 7 信令网、v o i p 网、智能网等) 。软交换设备支持相 应的信令与协议( 如i s u p ，i n a p ，m a p 等) ，从而完成与上述网的互通，实现网络 融合。 5 、网管与计费功能 支持本地的维护管理以及实现与外部网管中心的互通，实现对软交换系统的 管理、配置、统计、告警以及计费信息的采集等功能。 1 5 论文的主要工作 本文阐述了下一代网络中网络管理的理论，重点对t m n 进行了描述。同时 在基于t m n 体系的基础上，对网络代理的功能进行了设计，并实现了其中部分 功能一配置管理和故障管理。 北京邮电大学硕士学位论文 第二章网络管理技术概述 在传统电信网络向下一代网络迈进的同时，伴随着网络体系结构的改变和网 络规模的急剧扩大，网络的管理问题将日益突出。网络管理作为网络运营的重要 支撑系统，是软交换网络能否成功实施的关键之一。经验证明，在考虑软交换网 络建设问题的同时，还应考虑软交换网络的管理问题。 2 1 网络管理的概念 国际标准化组织( i s o ) 是最早进行网络管理体系结构方面研究的组织。按照 i s o 的定义，网络管理是指规划、监督、控制网络资源的使用和网络的各种活动， 以使网络的性能达到最优。网络管理涉及到以下内容： 被管对象本身：指网络中的硬件、软件以及所提供的服务等； 被管对象的表示：网络管理系统必须将被管对象表示出来，才能对其进行管 理； 网络管理信息的表示：对网络的管理主要是通过传递网络管理信息来实现 的： 通俗一点来讲，网络管理就是通过某种方式对网络状态进行调整，使网络能 正常、高效地运行。其目的很明确，就是使网络中的各种资源得到更加高效的利 用，当网络出现故障时能及时报告、处理和协调，保持网络的高效运行等。 第一个关于网络管理体系结构的提案是在八十年代早期。到现在，已有大量 的关于网络管理体系结构( 包括协议和服务) 的标准和建议存在。其中最为人熟悉 的是“o s l 系统管理框架”。o s i 的管理框架规定了能够采用o s l 管理解决问题 的范围。o s i 系统管理的任务划分为五大管理功能域，这五个功能域分别完成不 同的网络管理功能。0 s i 系统管理标准定义的五个管理功能域是：故障管理、配 置管理、计帐管理、性能管理和安全管理( 简称f c a p s ) 。 l 、性能管理 主要考察网络运行的好坏，提供对网络设备的状态以及网络和网络单元 的有效性进行评估和报告的一组功能。包括性能监视、性能管理控制和性能 分析等。 2 、故障管理 提供对信息网络及其环境运行的异常情况进行动态检测、隔离和校正的 一组功能，包括告警监视、故障定位、故障校正、测试、故障管理等。这些 操作能迅速地甄别出问题所在以及性能是否降低，必要时启动控制功能，包 北京邮电大学硕士学位论文 括诊断、修理、测试、恢复、备份等。 3 、配置管理 提供网络运行所需要的各项参数，主要包含软硬件的运行参数和条件、 路由控制、备份操作条件等。 4 、帐务管理 提供测量网络中各种业务的使用数量并确定使用成本的一组功能。包括 帐单功能、资费功能等，主要控制有关资源的用法，面向成本和面向信息收 集、解释、处理和报告的过程。 5 、安全管理 提供保证运行中的网络安全的一组功能，对网络资源及其重要信息访问 的约束和控制，包括认证、访问控制、数据机密性、数据完整性和数据可用 性等，避免不应有的操作对网络造成破坏。 o s i 管理中定义的五个功能域只是网络管理最基本的功能，这些功能需要通 过与其他的开放系统交换管理信息来实现。 2 2 网络管理的相关标准体系 网络管理技术中最重要的部分就是网络管理体系和协议。当前有包括i s o 、 i t u l 和i e t f 在内的几个国际组织和协会进行网络管理体系结构、协议和业务 的研究，并推出了大量关于网络管理体系结构( 包括协议和服务) 的标准和建议。 下面，我们简单介绍几种有代表性的网络管理体系和协议。 2 2 1 8 n m p 管理体系 简单网络管理协议( s n i 。i p ) 首先是由i n t e r n e t 工程任务组织( i e t f i n t e r n e t e n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 的研究小组为了解决i p 网络管理的问题而提出的。到 目前为止，共有三个版本的s n m p 规范，其中使用最广泛的是s n m p v 2 。s n m p 的 特点是简单、易于实现，因此在计算机网络应用非常广泛，己经超越传统的 t c p i p 环境，受到更为广泛的支持，成为事实上的计算机网络管理的标准。 相对于o s i 标准，s n m p 简单而实用。目前，市场上绝大多数网络设备和网 管产品都提供对s n m p 的支持，其中最流行的是i b m 公司的n e t v i e w 。c a b l e t r o n 公司的s p e c t r u m 和h p 公司的o p e n v i e w 。除此之外，许多其他生产网络通信设 各的厂家，如c i s c o 、c r o s s c o m m 、p r o t e o n 、h u g h e s 等也都提供基于s n g p 的实 现方法。 7 北京邮电大学预士学位论文 s n m p 是开发最一旱、应用最广泛的一个管理协议，在整体上，s n m p 的特点 是简单、易于实现，因此在计算机网络应用非常广泛。但是s n m p 仍有许多缺点 是它自身难以克服的： ( 1 ) s n m p 协议最初作为i n t e r n e t 上使用的一种管理协议，从简单性出发， 忽略了很多特性，比如安全机制，可靠的传输等，随着s n m p 协议的不断扩充， 它的功能逐渐变得完善，但是它的协议体系也变得复杂起来，越来越背离当初简 单性的初衷。 ( 2 ) 各个厂商对于管理信息库( m i b ) 的扩充，使得各个不同s n m p 管理域的互 联变得困难。管理者必须面对太多的管理对象类型，没有好的功能结构去划分和 管理这些对象，使得网络管理变得十分烦琐。 ( 3 ) 协议和体系结构上的问题，如s n m p 的轮询机制有严重的性能问题，不适 合真正大型网络管理；s n m p 不适合查询大量的数据；缺乏管理者特定的功能描 述，仅仅定义了每个独立的管理操作。 2 2 2t m n 管理体系 t m n ( t e l e c o m m u n i c a t i o nm a n a g e m e n tn e t w o r k ) 是i t u t 在2 0 世纪8 0 年代 提出的概念，它是一个提供管理型业务的开放网络结构，研究和开放网管系统， 提供网管系统平滑过渡以及软件重用的机制。它的目标是为电信管理提供一种框 架，通过引入管理的通用网络模型的概念，采用通用的信息模型和标准接口，实 现对各种完全不同的设各的通用管理。 2 2 ，2 1 概述 t m n 的基本概念是提供一个有组织的网络结构，以取得各种类型的运行系统 之间、运行系统与电信设备之间的互连。它是采用商定的、具有标准协议及信息 的接口进行管理信息交换的体系结构。从理论和技术的角度来看，t m n 就是组原 则和为实现原则中定义的目标而制定的一系列技术标准和规范。从逻辑角度来 看，t m n 是一种开放的网络结构，是各种不同应用的管理系统，与电信网是管与 被管的关系。t m n 与电信网的总体关系图如下： 北京邮电大学硕士学位论文 图2 - 1t m n 与电信网的总体关系 如图2 - 1 所示，t m n 和电信网的接口点由交换机和传输系统组成，交换机 和传输系统通过一个数据通信网络连接到一个或多个运营管理系统，运营管理系 统负责处理电信网的网管数据，发送对电信网设备的控制指令，支持各种电信管 理功能的实现。数据通信网在几个运营管理系统之间交换管理信息。工作站提供 操作终端与t m n 之间的通信，工作站相当于网管中心的各操作终端。 2 2 2 2 硼n 的体系结构 从管理功能的划分这个角度，t m n 定义了它的功能体系结构，t m n 的功能体 系结构不涉及物理细节、通信单元和接u ，而是从逻辑上描述t 硎内部的功能分 布。它包括运行系统功能( o s f ：o p e r a t i n gs y s t e m f u n c t i o n ) 、网络单元功能( n e f n e t w o r ke l e m e n tf u n c t i o n ) 、q 适配器功能( q a f ：qa d a p t e rf u n c t i o n ) 、工作 站功能( w s f ：w o r ks t a t i o nf u n c t i o n ) 和协调功能( m f ：m e d i a t i o n f u n c t i o n ) 以及 信息交互参考点。 i 一一一一一一一一一一一一一一j i t i l 北京邮电大学硕士学位论文 运行系统功能o s f 处理与电信管理相关的信息，支持和控制电信管理功能的实现。 中介功能m f 在o s f 与n e f 之间进行信息的传送，以保证各功能块对信息模式的需求， 并使网元到o s f 的结构更加灵活。 网元功能块n e f 只有一部分属于t m n ，网元为了被管理而向t m n 描述其通信功能，该部 分属于t m n ，而n e f 的其他功能则在t 州之外。 适配器功能q a f 实现t m n 网元与非t f f n 网元的连接。 工作站功能w s f 提供t 州与用户之间的交互能力。 参考点 在t m n 功能体系结构中，参考点指的是两个非重叠的功能连接处的概念 点，通过它来识别在这些功能之间交互的信息类型。其中为了描述各功能块 之问的关系，引入了q 、f 和互参考点，为了描述t m n 与外界的关系，引入 了g 和m 参考点。参考点与功能块之间的关系见下表。 i n e fo s fm f q a f q 3q a f q x w s fn o n - t f i n 【n e f q 3q x o s f q 3x 木，q 3q 3 q 3 f m f q 3q x q a f q 3q xq 3q x f q a f q xq x m w s fffm n o n t 删mm g 丰术g 丰丰 通过对管理需求的分析，t m n 提出了分层管理的概念即t m n 的逻辑分层体系 结构。分别是网元管理层( e m l ：e l e m e n tm a n a g e m e n tl a y e r ) ，网络管理层( n e l ： n e t w o r km a n a g e m e n tl a y e r ) 、业务管理层( s m l ：s e r v i c em a n a g e m e n tl a y e r ) 、 事务管理层( b m l ：b u s i n e s sm a n a g e m e n tl a y e r ) 。t 硎的逻辑分层结构表示了各 种管理活动的分层情况，每层都由相应的功能实体来完成。分别为事务管理o s f 、 业务管理o s f 、网络管理o s f 和网元管理o s f 。 目前，t m n 的研究重点集中在对网络层以下的管理，网管系统的实现途径是 l o 北京邮电大学硕士学位论文 从下向上的发展，即从网元管理到网络管理，全网要实现t m n 管理，网元首先必 须实现t m n 技术。 2 2 2 3 t m n 的主要功能分析 对于网管系统的实现来讲，明确它的功能需求是非常重要的。t 支持的网 络管理功能，根据管理的目的分成性能管理、故障管理、配置管理、记帐管理和 安全管理五个分支。t 州各个逻辑层的o s f 都包括故障管理、配置管理、帐务管 理、性能管理、安全管理，也就是上面提到的f c a p s 。各层f c a p s 所完成的具体 功能有所不同，比如性能管理，在网元管理层它是针对网元的话务量容量进行分 析，在网络管理层是针对全网话务量分析，在业务管理层是综合分析。我们以网 络管理层的f c a p s 具体功能需求为例，分析如下。 1 ) 性能管理( p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ) 提供对本地电话网和网元的有效性进行评估和报告的一组功能。包括性 能监视、性能管理控制和性能分析功能。 性能监视：近实时地收集本地电话网的话务负荷、流量流向和设备利用 的数据，监视本地电话网的话务负荷状况，检测本地电话网的话务异常 现象。 性能管理控制：当发生话务异常时，在判明产生异常的原因后，与配置 管理配合，实行话务控制和网络调度措施。 性能分析功能：实时调查分析本地电话网的话务负荷、流量流向和设备 利用数据，判明产生话务异常的原因，定期分析本地电话网的性能数据， 评估本地电话网及网元的运行状况、性能水平。 2 ) 故障管理( f a u l tm a n a g e m e n t ) 提供对本地电话网及其环境的异常运行情况进行检测、隔离和校正的一 组功能，包括告警监视、故障定位、测试和其他管理功能。 告警监视功能： 实时接收告警信息并进行提示，监视网络、网元及其环境设施的运行状 况和失效情况，确定故障性质和严重程度。 故障定位功能： 当网络、网元及其环境设施发生故障时，指出发生故障的位置。 故障校正功能： 具备集中远端操作功能，包括远端操作、数据集中修改和辅助维护功能， 与配置管理相配合，对网元发出倒换至备用设备的指令，对故障修复和维护 进行协调管理。 北京邮电大学硕士学位论文 测试功能： 指挥并控制网元进行内部测试和分析，报告测试结果。 其他功能： 故障历史监测，定期或按需形成故障统计报告。 3 ) 配置管理( c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) 提供收集、鉴别、控制来自网n 的数据和将数据提供给网元的一组功能， 包括保障、状况和控制、安装功能。 4 ) 帐务管理( a c c o u n t i n gm a n a g e m e n t ) 提供测量本地电话网中各种业务的使用数量并确定使用成本的一组功 能。包括帐单功能、资费功能。 帐单功能： 从交换机收集用户的计费数据，准实时地处理数据。形成用户收费的总 帐单，负责资费的局间分摊和网问分摊处理。 资费功能： 按照业务类型、通信的起止地点。目前，在我国电信网管理中，此项帐 务功能由计费中心完成。 5 ) 安全管理( s e o u r it ym a n a g e m e n t ) 提供保证运行中的网络安全的一组功能，包括授权机制、访问控制、数 据机密性及安全日志等功能。为了配合网络层管理实现f c a p s 五大功能，网 中的交换机网管系统需完成的功能要求如下： 话务管理：统计话务负荷流量流向和设备运行数据。按照要求将统计信 息发给上级网管中心，当交换机全局话务过负荷时，立即h 报网管中心： 接收井执行网管中心话务控制指令，监视执行情况，上报执行结果。当 交换机内部出现拥寒时，立即动态响应进行控制，当拥塞状态消失时迅 速撤离。 告警管理：监视交换机及其环境的运行情况，当出现故障或环境告警时， 确定故障性质和严重程度，并立即向网管中心报告告警信息。 维护测试管理：具备维护测试的配合功能。 安全管理：提供日志管理和访问控制功能。 尽管t m n 作为一种网络管理体制，具有技术先进、接口标准化等优点，但在 发展过程中仍然暴露出许多问题，如目标太大、抽象化程度太高、m i b 的标准化 进程太慢等，概括说有以下的不足之处： ( 1 ) t m n 是基于网元立场的，并没有从全程全网的角度来为系统建模。t m n 只对网元管理层的管理信息模型进行了标准化，对网络层和业务屡的管理信息模 北衷邮电大学硕士学位论文 型仍在讨论中。 ( 2 ) t m n 的接口十分复杂，管理信息模型很难满足实际网管系统开发的需求。 ( 3 ) t m n 的信息体系结构缺乏对分布式管理的全面支持。 t m n 由于其自身局限性不能在网管领域得到充分的应用，但并不是说t m n 己 经过时，它的些原则己被广泛接受，在制定具体网管项目的技术规范时都采用 了t 州的分层思想和五大管理功能的概念。t m n 在网元层信息模型、故障管理、 性能管理方面都有了规范的方式和信息模型，对实际应用有很好的指导作用。管 理信息描述功能很强，特别是对网络管理系统和管理系统之间的x 接口做了详细 定义，这些特性都是未来网络系统所必需的。本文正是鉴于t m n 的思想对下一代 网络的网络管理进行一些分析和实现。 2 3 软交换网管技术的研究动态 近几年来，网络管理技术成为一个十分热门的技术领域，许多标准机构、学 术或论坛组织都在参加这方面的研究，提出了各种可能的管理体系结构和规范。 随着下一代网络概念的提出和发展，相应的网络管理技术也将同步发展，新技术 的不断出现，使不断地丰富网络管理的功能、提高网络管理的质量成为可能。在 当前阶段，针对n g n 网络管理技术的研究有若干值得关注的趋势。 2 。3 1 基于o o r b a 的分布式网络管理技术 c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ) 是o m g 组织为解决异 质软硬件平台互相通信提出的一套体系结构，它为分布及异构计算机环境下的应 用软件开发提供一个公共的框架。 2 3 1 。1c o r b a 体系结构 c o r b a 的核心思想就是采用标准的接口定义语言( i d l ：i n t e r f a c e d e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 描述对象的操作和属性接e 1 ，使对象行为和对象实现相分 离。c o r b a 提供一种机制将i d l 映射成为具体的编程语言，使得开发者可以使用 不同的语言实现一个分布式系统的不同部分。这也是c o r b a 实现异构环境互操作 的关键。 c o r b a 的对象调用分为静态调用和动态调用两种。静态方式中，存根( s t u b ) 和框架( s k e l e t o n ) 事先由i d l 接口文件编译生成。存根是客户端函数，允许请求 调用作为本地函数调用；框架是服务器端函数，允许由服务器接收到的请求调用 北京邮电大学硕士学位论文 被调度给合适的伺服程序( s e r v a n t ) 。动态方式下，涉及请求的结构和调度是在 运行时进行的，而不是在编译时产生。运行时请求的创建和解释需要访问服务程 序，由它们来提供接口和类型的相关信息。这些信息可以通过编程的方式从接口 仓库( i n t e r f a c er e p o s i t o r y ) 中获得，该仓库是一个提供在运行状态下访问i d l 定义的服务程序。 o r b 体系结构分为客户方接口和对象实现方接口两大部分，客户方接口由静 态i d l 存根、动态调用接口、o r b 接口组成，客户通过该接口可以得到o r b 及对 象实现方提供的服务。对象实现方接口将对象实现和o r b 连接起来，使o r b 可以 对对象实现中的方法进行调用。它包括静态i d l 框架、动态框架接口、对象适配 器、o r b 接口等。 图2 3 为c o r b a 的体系结构模型。 豳 与 * 胤搬 圈堋枘脯- 如一悱口4 弦 薯黼千对遣雌 口等钠嚷翮鲐糍口 图2 - 3 公用对象请求代理体系 o r b 接口是o r b 内核给出的接口，它同时为客户方和对象实现方所见，提供 了一些只能由o r b 内核提供的服务，分为以下几个方面： 对象引用操作：提供对象引用的串化和反串化及对象引用复制、删除、比较 及判断对象引用是否存在等操作。 o r b 初始化：为使一个应用能在c o r b a 环境中运行，该应用必须得到指向o r b 和对象适配器的对象引用。因此在安装一个应用对象时需要首先调用o r b 初始化 函数。 对象适配器初始化：同样，应用对象在调用o r b 初始化函数后还需调用对象 适配器初始化函数。 获取初始对象引用：o r b 规定了客户对象在o r b 初始化时获取初始对象引用 的方法。 1 4 北京邮电大学硕士学位论文 2 3 1 2c o r b a 网络管理 对于传统网管技术而言，c o r b a 技术的优势十分突出，如可在应用中支持多 利，语言混用，支持对象分布性以及对象间的互操作等等，适用于开放的电信市 场环境下业务的快速构造及资源和业务的有效管理。而且c o r b a 体系结构中包含 较全面和完善的对象服务设施，使得c o r b a 技术非常适合用于网络管理系统中。 o m g 已经提出了基于c o r b a 的电信网络系统的体系结构，这种新体系结构的 目的是重用i t u t o s i 标准的系统管理概念，同时保证管理系统能够适应s n m p ， c m i p 和c o r b a 接口的网元系统。在探讨c o r b a 在电信网管系统中的应用时，一 般认为c o r b a 技术可以在以下几个方面发挥优势： 1 ) c o r b a 可以为组成网管系统的内部功能单元间的交互提供通信方式，即 利用c o r b a 分布式软构件技术来构建网管功能服务对象，利用c o r b a 软总线技术 达到不同构件之间的协同工作，来满足网管分布式应用的需要。 2 ) 在不同网管系统之间互操作时，c o r b a 作为标准的中间件，支持与编程 语言无关的接口定义。由于o m gi d l 具有标准的语言映射和有多厂商支持的特性， 因此非常适合不同系统之间的互操作。 3 ) c o r b a 作为管理系统和被管资源间的通信接口，即在o m c 层次上提供标 准的c o r b a 接口，满足上层规范化管理的需要。 4 ) 在c o r b a 与t m n 的关系问题上，c o r b a 的优点正是t m n 管理机制所缺乏的， t 州中的q 3 接口对于网元层之上的管理并不合适，o m g 建议采用c o r b a 作为网元 管理层以上的接口。 应该说，c o r b a 技术对于网络管理，尤其在网络服务层提供了一种理想的解 决方案，同时在提供标准应用接口( a p i ) 上也提供了种很好的选择。因此c o r b a 技术在未来的网络管理，特别是面向业务层和事务层的管理中将大有所为。 23 2 基于策略的网络管理技术 随着对网络管理的深入研究，现在人们认识到仅仅依赖于通信协议和设备导 向数据库是不足以对具有复杂分层服务的网络进行协调和配置的。因此基于策略 的管理就应运而生了。 概括地说，策略是一组规则，每条规则由一组条件和动作组成。在策略管理 系统中，网络管理人员通过制定策略，并使这些策略自动转换成设备特有的指令， 从而控制和管理网络。 北京邮电大学硕士学位论文 基于策略的管理基本原理如图2 4 所示。 硇孓。臻话控科系统体系诗鞠 幽2 4 策略控制体系结构 基于策略的管理标准体系结构由策略执行点、策略服务器、策略库以及策略 管理工具组成。策略的角色就是定义一个设备或接口在特殊条件被满足时如何实 现一个动作。用户通过策略管理工具输入策略，策略存储在形式为目录服务器或 数据库的策略库中。策略服务器负责接收策略执行点发来的请求和策略条件，从 策略库中检索策略，做出决策，并将决策结果发送给策略执行点。策略执行点根 据返回结果具体执行策略操作。策略决策点通过l d a p 协议访问目录服务器，策 略执行点与策略决策点之间用c o p s ( c o m m o no p e np o l i c ys e r v i c e ) 协议通信。 应用策略对网络进行管理的好处是能够真正提供网络管理的优势，其中包括 对对刻交化的业务量增加控制能力、使管理经营更易于伸缩、简化设备配置、对