（信号与信息处理专业论文）基于corba的综合网管南向接口设计与实现.pdf

哈尔滨丁程大学硕士学位论文 捅斐 目前我国各移动通信运营商大都拥有一个规模宏大的网络，并且在不断 的扩大，网络设备的种类和数量也在不断地增加，整个网络的复杂性日益提 高，多厂商问题非常突出，尽管每个厂商都提供了对自己设备的网络管理系 统，然而这些网络管理系统无法提供统一的接口和数据指标，更重要的是网 络管理作为一个整体却被这些相互独立的网管系统划分开来，这显然是不合 理的。 论文针对中国联通黑龙江分公司管理的c d m a 网所存在的上述网络管 理的问题，提出了在目前分散的网管系统基础上建立n m c ( 综合网管系统) ， 以实现全网的综合管理，包括：集中监控、分析、优化，及时掌握全网运行 情况并进行有效控制，从而提高运营商信息化管理水平，最终提高移动通信 的服务质量和运营效益。又由于不同的o m c ( 厂商网管系统) 采用不同的技 术和协议研制缺乏统一的接口标准和规范，从而为其接入综合网管以及未来 的系统扩容都带来巨大困难。因此，我们需要提出一个统一接入的解决方案， 这个方案的目标就是让o m c 能象组件一样被纳入到n m c 中，即论文设计实 现的南向接口。 本论文就是讨论如何利用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 r a r c h i t e c t u r e ) 来实现这个统一接入的方案。设计思路大体如下：首先，分析 n m c 的基本功能需求，按照划分的功能模块对接入点进行对象建模。然后用 i d l ( i n t e r f a c ed e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 对接e l 描述，再由i d l 映射( m a p ) 出c l i e n t s e r v e r ( c o m c ) 的框架c + + 代码。最后加入相应的业务代码 编译调试产生应用程序，便实现o m c 作组件为n m c 提供网管底层数据及 操作的服务。从接口测试的结果中可以看出，该接口达到了预计的指标要求， 满足了客户的需求。 关键词：综合网管；c o r b a ；南向接口 哈尔滨工程大学硕士学位论文 a b s t r a c t n o w a d a y s ，i n o u rc o u n t r ye v e r ym o b i l ec o m m u n i c a t i o n o p e r a t o rp o s s e s s e sa 、析d en e t w o r k w i t ht h ed e v e l o p i n go fn e t w o r k , t y p ea n dn u m b e ro fd e v i c e i n c r e a s i n g ，n e t w o r k sc h a n g em o r ea n dm o r ec o m p l e xt h a tl e a d sm u l t i v e n d o r - t r o u b l e ，i nw h i c he v e r yv e n d o rp r o v i d e si t so w nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ， h o w e v e r , u n f o r t t m a t e l yt h o s es y s t e m sc a n tp r o v i d eu n i f o r mi n t e r f a c ea n dd a t a s t r u c t u r e ，t h ew o r s ei st h a tt h en e t w o r km a n a g e m e n t , a saw h o l e ，i ss e p a r a t e di n t o p a r t sb yt h o s es y s t e m s i t so b v i o u s l yu n r e a o n a b l e t h et h e s i sa i m e da tt h ep r o b l e mt oa b o v e m e n t i o n e dn e t w o r km a n a g e m e n t e x i s t e do fc d m an e t w o r ko fm a n a g e m e n to fc h i n au n i c o r nh e i l o n g j i a n gb r a n c h ， p u tf o r w a r da n ds e tu pn m co nt h es c a t t e r e ds y s t e m a t i cf o u n d a t i o no fn e t w o r k m a n a g e m e n ta tp r e s e n t ，i no r d e rt or e a l i z et h ec o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n to ft h e w h o l en e t w o r k , i n c l u d i n g ：c o n c e n t r a t eo nc o n t r o l l i n g ，a n a l y z i n g ，o p t i m i z i n g ， m a s t e r e dt h er u n n i n gs i t u a t i o no ft h ew h o l en e t w o r ka n dc o n t r o le f f e c t i v e l yi n t i m e ，t h u si m p r o v eo p e r a t o r si n f o r m a t i o n - b a s e dm a n a g e m e n tl e v e l ，i m p r o v e s e r v i c eq u a l i t ya n do p e r a t i o nb e n e f i to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o nf i n a l l y b e c a u s e t h ed i f f e r e n to m c a d o p t , sd i f f e r e n tt e c h n o l o g ya n da g r e e m e n tt od e v e l o pa n dl a c k u n i f i e di n t e r f a c es t a n d a r da n dn o r mt om a s t e r , t h u si tb r o u g h tt h ee n o r m o u s d i f f i c u l t yt oi n s e r tc o m p r e h e n s i v en e t w o r km a n a g e m e n ta n df u t u r es y s t e m a t i c d i l a t a t i o n s o ，w en e e dp u tf o r w a r das c h e m et h a ti n s e r ti nu n i s o n , t h eg o a lo ft h i s s c h e m ei st ol e to m cb eb r o u g h ti n t on m ca sa s s e m b l y , n a m e l yd e s i g n e da n d r e a l i z e ds o u t h i n t e r f a c ei nt h et h e s i s t h et h e s i sd i s c u s s e dh o wt or e a l i z et h es c h e m et h a ti n s e r ti nu n i s o nb yu s i n g c o r b a t h em e n t a l i t yo fd e s i g n i n gi sa sf o l l o w so nt h ew h o l e ：f i r s to fa l l ， a n a l y z e dt h eb a s i cf u n c t i o nd e m a n df o rn m c ，c a r r i e do nt a r g e t sm o d e l i n gt ot h e a c c e s sp o i n ta c c o r d i n gt ot h ef u n c t i o nm o d u l et h a td i v i d e s t h e nd e s c r i b e dt h e i n t e r f a c eu s i n gi d e ，a n ds h i n eu p o n ( m a p ) f r a m ec + + c o d e so fg e t t i n go f f 、c l i e n t s e r v e r ( n m c 0 m c ) b yi d la g a i n f i n a l l y , j o i n e dt h ec o r r e s p o n d i n g b u s i n e s sc o d ec o m p i l e sa n dd e b u g g e da n dp r o d u c e dt h ea p p l i c a t i o np r o g r a m m e ， i i 哈尔滨工程大学硕士学位论文 r e a l i z e dq m ca s s e m b l em a k e ss e r v i c et h a to f f e r sd a t ao fg r o u n df l o o ro ft h e n e t w o r km a n a g e m e n ta n do p e r a t i o nf o rn m c f r o mt h ei n t e r f a c et e s tr e s u l tt h a t c a nb ef o u n do u t ，t h i si n t e r f a c eh a sm e t r e q u i r e m e n t sf o ri n d e x e dt h a ti se s t i m a t e d ， h a sm e tc u s t o m e r sd e m a n d s k e yw o r d s ：n e t w o r km a n a g e m e n tc e n t e r ；c o r b a ；s o u t h b o u n d i n t e r f a c e 哈尔滨工程大学 学位论文原创性l 声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导 下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文 献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已 注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己 经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明法律结果由本人承担。 作者( 签字) ：邋 日期：d 口舀年3 月7 日 哈尔滨工程大学硕七学位论文 1 1 研究背景 第1 章绪论 二十世纪末期以来，电信技术以前所未有的速度迅速发展，电信网络的 规模在不断扩大。而且随着新业务的不断出现，各厂商的设备和新产品不断 的涌入，使网络变得越来越复杂，用于网络的运营，管理和维护( o a m ) 方面 的投资也在逐年递增，传统方法对网络的管理己显得力不从心。如何保证网 络能够高效、可靠、灵活的运行，保证网络的各个环节能够统一协调的工作， 成了网络管理的一个迫切需要解决的问题。 我国移动通信事业经过十几年高速发展，网络规模已处于世界前列，但 总的来说，移动通信现有的网络管理体制与手段仍处于一个低水平、缺乏组 织管理和整体联系的阶段。随着基础建设高速发展、网络规模迅猛扩大，网 络管理和维护捉襟见肘，网络质量、维护水平难以保证，网管问题更加突出。 能否实现科学化、规范化、迅速高效的通信网络管理已经成为影响我国移动 通信持续、高速、健康发展的重大问题。研究和探索科学、高效并且适合我 国移动通信自身发展特点的网络管理体系，应成为目前重要发展任务；向管 理要效益将成为当前乃至以后相当长一段时期内的主要增长点。 为此各电信运营商都希望能够在目前分散的厂商网管( o m c ) 的基础上 建立综合网管系统( n m c ) ，以实现全网的综合管理。这就产生了综合网络管 理系统的需求，即把现有的独立存在的各专业网络系统综合成一个功能齐全、 而向未来的综合网络管理系统。综合网管系统通过一个网管工作站就能够对 互连的不同网络实施各种管理和控制，从而实现对全网的综合管理，包括全 网故障分析和故障定位、全网性能综合分析等功能。这样既便于维护、使用， 也可以提高该系统的利用率。而且更重要的是，以后新的网管需求将可以直 接纳入该综合网络管理系统之中。 然而，在综合网管系统的研发过程中，通常会遇到的困难是接口不开放， 厂家不提供数据结构。非标准的网管接口给上层应用系统的开发造成了巨大 哈尔滨工程大学硕士学位论文 的困难，接口问题已经成为开发多厂家综合网管时遇到的最大的难题。 c o i 国a 是o m g 为解决不同软硬件产品之间互操作而提出的一种解决 方案。简单的说，c o r b a 是一个面向对象的分布式计算平台，它允许不同 的程序之间可以透明的进行互操作，而不用关心对方位于何地、由谁来设计、 运行于何种软硬件平台以及用何种语言实现等。随着人们对构件技术的关注， c o r b a 技术日趋成熟，并得到了世界范围内各行业的支持和认可。许多计 算机厂家都推出了符合c o r b a 规范的产品。目前，c o i 氇a 已经在电信、 金融、制造等领域得到了广泛的应用。因此，自然而然c o r b a 被想到用来 解决综合网管的接口问题。 1 2 移动网管的发展现状及面临的问题 目前，互联网和电信网中的绝大多数网络被两种管理系统所管理：即 o s i 管理系统和s n m p ( 简单网络管理协议) 来管理的。这两种网络管理系统采 用的都是一种高度集中化的管理模式，即所谓“管理者代理 模式。在这种 模式下，由一个单独的管理系统来控制大量的被管设备。但是，基于集中化 模式的管理系统存在着很多缺陷和问题，不能满足对复杂的、大规模的网络 管理的要求。现在高速电信设备、移动网络及宽带传输系统需要一种更有效 的、灵活的和分布式的网络管理模式。 现在，已经提出了几种新的管理模式和方法，如智能网和分布式管理， 用以替换传统的集中化的管理模式。同时，在计算机科学领域，新的技术f 3 】 和编程语言( 如c o r b a 和j a v a ) 的出现也使这些模式具有可行性。在这些模 式中，分布式网络管理凭借它的非集中式和灵活性正逐渐得到广泛的接受。 在我国，中国移动通信网单就网络规模而言【1 0 】，目前已是世界第一大网。 但与世界上先进的移动通信运营者相比，我们在网络管理和设备维护方面仍 存在着相当大的差距，在管理和运行维护手段上仍很落后，移动网管的建设 和应用仍很薄弱。目前移动通信技术仍在不断发展，随着技术的更新，新的 设备和业务不断涌现，移动通信网的维护和管理变得日趋复杂。中国移动的 核心竞争力来自于优秀的网络质量，而在通信网建设超前，管理网建设滞后 的情况下，就根本无法保证网络优势，加强对移动通信网的网络管理问题的 哈尔滨工程大学硕士学位论文 研究，并加快网管系统的建设，是一项迫切的要求。 在九十年代，国内的一些高校和研究单位开始对移动网络管理技术进行 研究，并借鉴了大量国外的先进的网络管理技术，通过资料来看，国外的网 络管理技术比我国要成熟的多，尤其是在数据库、分布式处理、中间件交换 平台等上的应用技术比我国成熟的多。 近几年来，国内移动运营商的规模不断扩大，也逐渐加大了对网管技术 的研究，目前在3 g 网管的接口标准化方面的研究己得到许多国际标准化组 织的承认。经过十多年的网管建设，我国在网管标准化方面取得了很大的成 绩，同时也有一些深刻的教训。总结过去的经验和教训，同时借鉴1 1 r u t 和 其它国际、区域、专业性标准化组织的成果，目前我国己经基本完成了网管 标准化体系的建设。在电信管理网理论方面，确定了电信管理网标准化研究 的内容和方法论，在此基础上，先后制定了一系列行业标准和企业标准，并 承担了r r u - t 的建议制定任务，在标准的实施方面，提出了一整套保证措施， 所有这一切都己经产生了较好的社会效益和经济效益。 移动通信网络管理是对移动通信网络的性能、品质、进行监测和控制的 过程。随着各种先进技术，尤其是计算机技术的不断发展进一步推动了移动 通信网络管理的发展和演变。移动通信网络发展到目前，经历了一个由人工 到自动，由单项到综合、由单台工作站到网络化的发展过程。 随着网络整体规模的不断增加以及新业务的不断出现，网络管理功能变 得更加复杂。又由于我国移动通信网的建设是分阶段进行的，在移动通信网 络中使用的设备来自多个厂商，使移动通信网成为一个异构型网络。 虽然移动通信网络管理发展非常迅速，但是由于长期以来，在移动通信 网络的发展中，尤其是在我国，人们重视硬件设备而忽视软件设备、重视局 部而忽视全部、在网络的设计、规划以及网络运行质量优化等方面重视不够， 造成了移动通信网络管理比移动通信网的发展相对滞后的局面。 1 。3 课题主要工作 本文主要完成以下工作： 1 阐述c o r b a 接口的实现过程 哈尔滨工程大学硕士学位论文 c o r b a 是面向对象的。因此，首先把网管底层功能划分成各个功能集 合，每个集合对应一个c o r b a 对象。然后，将每个集合具体提供的功能和 数据分别抽象成c o r b a 对象中的方法和数据结构。再用接1 2 1 定义语言( i d l ) 描述出这些方法和数据结构。最后，用i d l 编译器将i d l 分别生成接口的 c l i e n t s e r v e r 框架c + + 源码并在接口函数中加入各自的业务逻辑代码编译成 最终的应用程序。 2 阐述南向接口的实现功能 从移动网管中心用户角度来讲，南向接口实现了将o m c 以组件方式被 纳入进了n m c ，从而实现了全网络统一管理。从开发者角度来讲，o m c 用 标准的c o r b a 对象方式把网管底层功能作为服务提供给讧c ，讧c 调用 这些对象提供的外部接口( 南向接口) 来请求其提供的服务。 3 实现南向接口跟网管底层功能的映射 采用对象建模方法首先根据网管底层最主要的三部分功能，即配置管 理、故障管理和性能管理，分别抽象出南向接口的三个对象，即配置管理功 能集、故障管理功能集和性能管理功能集。再次拟出功能集下具体的功能点 作为对象中的方法，最后用i d l 描述出这些方法，实现了功能需求到对象方 法的转换。 1 4 论文结构 本文共分为五章，第一章为绪论，介绍了了本课题的背景及主要任务。 第二章介绍了移动通信网络管理的基础知识，其中最后特别介绍了综合网管 南向接口下面的接口设计提供专业背景知识。第三章节介绍了综合网管的主 要功能，让读者对综合网管的业务有所了解，并由建设上的难题引出南向接 口。第四、五章根据综合网管的需求对南向接口的功能进行设计再到接口的 详细定义，完成了整个课题最重要的一步。 4 哈尔滨工程大学硕士学位论文 第2 章移动通信网络管理系统概述 2 1 网络管理概论 随着电信网络技术和电信管理网所采用的计算机技术的不断发展，对于 网管理论的研究也在不断深入，目前这方面的研究内容主要包括以下几个方 面： 2 1 1 网络管理框架介绍 当前最典型的网络管理体系结构主要有i n t e m e t s n m p 管理体系结构i t m n 管理体系结构和t i n a l 2 1 】体系结构三种。随着理论研究和实际应用的不 断深入，t m n 通过吸收其它两种结构的某些思想而不断完善，在电信网络管 理领域逐渐占据了主导地位。 t m n 的核心思想是一种网管网的概念，它将管理网提供的管理业务与 电信网提供的电信业务分开，相对于被管理的电信网来说属于一种带外管理。 t m n 通过对网管接口的引入，将业务网和管理网分开，在保持接口相对稳定 的同时，尽量屏蔽了电信网络技术和网络管理技术的发展对彼此的影响。同 时，t m n 通过引入信息模型管理功能和软件体系结构的重复使用，以及开发 方法的重复使用等软件重用的思想，缩短了网管系统的开发周期，提高了网 管软件的质量。 相对于t m n 管理体系结构，t i n a 体系结构将管理业务和电信业务统 一考虑，更像是一种带内管理方式，从理论上来说更容易满足网络管理实时 性的要求，特别适合处理高层网络管理问题。但是，它所要求的计算技术较 高，在短时间内还不可能达到实用化的程度，在没有得到市场认同的情况下， 其影响力会逐渐丧失。 i n t e m e t s n m p 管理体系结构在计算机网的网络管理领域取得了巨大成 功。根据计算机网管理信息较少的特点，采用这种带内管理的方式一般不会 对网络的性能带来太大的影响，但是，其轮询机制所固有的缺点限制了被管 哈尔滨工程大学硕士学位论文 节点的数目和操作响应时间，决定了该体系结构不可能用于大型网络的实时 管理。在传统的电信网和m 网融合趋势日益明显的今天，在t m n 管理体系 结构基础上，如何解决信息网的综合管理问题是网络管理体系结构标准化研 究的一个重要内容。 2 1 2 网络管理接口研究的方法论 在t m n 管理框架内，网管标准化研究的核心问题是网管接口问题。 1 1 1 j t 在m 3 0 2 0 6 1 建议中给出了电信管理网接口规范标准化研究应该遵循的 方法论，据此，可以从三个方面定义网络管理接口，它们分别是管理业务定 义指南( g d m s ) 。管理功能定义指南( g d m f ) 和管理对象定义指南( g d m o ) 。 其基本思想是将网管接口定义过程划分为一系列的任务( t a s k ) ，每一阶段的 任务具有相关联的任务信息库( t i b ) ，t i b 描述了关于完成该任务所必须具备 的知识和方法以及完成该任务后产生的结果。在按照一定的时序完成指定的 任务序列后，根据生成的t i b 就可以得到满足用户需求的网管接口规范。1 9 9 5 年版的m 3 0 2 0 建议的图1 0 中详细描述了网管接口方法论中定义的两类共1 4 个任务、与每个任务相关联的t i b 以及完成整个网管接口定义的流程。 该方法在基于q 3 接口的网管接口规范【2 5 2 6 】制定过程中起到了很好的作 用，按照该方法论，i t u t 先后完成了一系列通用的网管接口建议。在此基 础上，我国也制定了一系列关于特定业务网的网管接口规范。但是，传统管 理信息建模方法存在一些不足。首先，g d m o 本身的描述能力不足，例如模 型中对行为的描述采用自然语言，这无法清楚定义对象的具体行为，因而可 能引起二义和歧义；其次，在信息建模过程中缺少需求、分析和设计阶段的 可溯性，无法体现信息建模的全过程；再次，往往最终给出的只是静态的信 息模型，无法描述被管对象的动态特性；最后，得出的信息模型只适用于本 管理框架，无法在其他管理框架中得到直接的重复使用。 随着基于c o r b a ( 公共对象请求代理体系结构) 平台管理应用的出现， 越来越要求信息模型在不同管理框架下实现互通，如传统的基于q 3 的信息 模型可以在基于c o r b a 的平台中应用。目前j i d m 工作组提出的静态和动 态g d m o i d l 2 3 l 映射作为一种方案在一定程度上可以解决信息模型的互通， 6 哈尔滨工程大学硕士学位论文 但是在模型翻译过程中存在不可避免的语义丢失。因此，只有从管理信息建 模方法本身入手，找到一种可以得到与管理框架无关的信息模型的建模方法， 才能解决这个问题。 为此，i t u t 在1 9 9 9 年3 月决定简化网管接口规范制定的方法论，提 出了r a d ( r e q u i r e m e n t s ，a n a l y s i s ，a n dd e s i g n ) 方法。与传统管理信息建模不 同，r a d 方法将整个建模过程分为需求、分析和设计三个阶段。但是，这三 个阶段并不是严格的从上到下的过程，而是一个反复的逐步求精的过程。需 求阶段主要涉及问题域空间、系统策略和外部系统与该系统所扮演的角色的 定义，它可分为事务( b u s i n e s s ) 需求定义和详述( s p e c i f i c a t i o n ) 需求定义。事务 需求从宏观的角度完整地定义被解决的管理问题的需求；详述需求则给出在 分析和设计阶段可以直接使用的详细的需求细节，详述需求是最终分析和设 计结果的来源。分析阶段主要根据需求阶段的结果，定义实体与实体间的关 系以及实体所支持的接口，分析阶段的工作独立于具体设计的要求。在分析 阶段的信息主要包括对象类的描述、类中数据的定义、对象类间的关系、类 中的动作以及类间相互交互的脚本的描述。设计阶段主要是依据需求和分析 阶段的工作，基于特定的管理框架，如q 3 或c o r b a ，将需求和分析结果映 射为与特定管理框架相关的管理信息模型。例如，q 3 采用g d m o 描述， c o r b a 则采用i d l 描述。 通过将建模过程分为r a d 三阶段，可以做到模型在需求和分析阶段的 结果与具体管理框架无关，而在设计阶段才使之与特定管理框架相关联，这 就使信息模型与管理框架无关，从而实现了信息、模型间的互通。 在r a d 三阶段中均融合了o d p 的企业视点、信息视点和计算视点。在 建模的全过程中使用的主要描述语一言是u m l 。在设计阶段，与具体管理框 架相关的建模语言是g d m o 或i d l 。 目前，r r u t 内部各个网管标准化工作组正在评估r a d 方法论的提出 对过去己经完成的工作带来的影响。对于我国己经制定的标准，也应该重新 审查，消除引进新的方法论带来的影响；同时，应该直接在新方法论的指导 下进行新标准的制定工作。 哈尔滨工程大学硕士学位论文 2 1 3 网络管理接口研究的内容 作为网管标准化工作的核心，网管接口标准化主要包括三个方面的内 容：接口通信协议、接口信息模型和接口的测试。 对于接口通信协议，目前，已普遍接受的是基于q 3 接口的c m i p 、基 于c o r b a 接口的h o p 以及基于i n t e m e t s n m p 框架结构的s n m p 。对于接 口信息模型，与以上三种接口相对应，分别采用g d m o a s n 1 、d 删l 和 m i b i i 方式进行信息模型的描述。对此，有关各方已达成共识，未来的工作 主要集中于如何完成具体业务网的信息建模工作。 但是，以上两部分工作的贯彻实施必须有足够的技术保证，正如电信网 的设备入网需要测试一样，电信管理网的建设也必须遵循同样的方法论。网 管标准的制定应该着重于网管接口的标准化，相应地，网管系统的测试也应 该着重放在网管接口的测试方面。 从纯技术角度来看，与电信网中的其它测试一样，厂家提供的产品与规 范并不总是一致。相对而言，网管接口包含的内容更复杂，包括通信协议测 试、信息模型测试和接口功能等，要想解决网管接口的标准化问题，接口测 试是必不可少的。 从网管产品的市场角度来看，厂家为了达到广告效应，对网管接口的承 诺与产品的实现往往不一致，从测试的结果来看，这种不一致性也是必然的。 业务运营商只有通过对产品供应商的网管接口进行测试，才能做到知彼知己。 从我国电信管理网建设的现状来看，我们己经尝到了沉痛的历史教训， 对于已经建成的部分重要的电信基础网，由于没有能够在网管接口方面进行 规范、测试，导致了后续网管建设的被动。其客观原因在于，对网管建设应 该遵循的方法论理解不深刻，对网管标准应该规范的内容认识不足，而且没 有对厂家的所谓标准接口进行测试。 目前，在信息产业部和中国电信的共同努力下，一套指导网管接口测试 的方法论己经形成；在此指导下，多个企业级的测试规范已经完成，相关的 测试系统已经具备。承担测试任务的北京邮电大学网络管理系统测试中心已 经能够对外提供0 3 接口、c o r b a 接口和传统的基于t c p i p 码流【4 】的测试 业务，并在国内外产生了很大影响，引起世界各大产品供应商的高度重视。 哈尔滨工程大学硕士学位论文 2 2 电信管理网( t m n ) 随着网络信息技术的飞速发展，网络设备日趋先进，网络业务日趋丰富， 网络结构日趋复杂，电信网( t l o 正变得智能性更强，分布更广和更为庞大。 这一切都需要一个智能化的网络管理系统来加以管理。可以预料，电信网终 将朝着以软件为基础的网络方向发展。因为如果没有适当的基础结构，要运 行和管理这些智能网是不可能的。出于电信网管的复杂性及难以互通性， n t u t ( 国际电信联盟一电信部，前为c c i t t ) 和i s o ( 国际标准化组织) 从二十 世纪7 0 年代末，8 0 年代初即开始联合研究开发o s i 参考模型并逐渐趋于完 善。从8 0 年代中期着力研究和定义电信管理网络( 孙删一系列的标准。1 9 8 8 年公布了电信管理网( t e l e c o m m u n i c a t i o n sm a n a g e m e n tn e t w o r k ，简称t m n ) 标准，用标准的协议和接口使各个维护系统及电信设备互连成网，规范了基 于o s i 参考模型的网络管理框架。这种电信管理网将成为未来网络的适合的 管理基础结构，对如何构建电信网管提供很详尽的标准和依据。 2 2 1t m n 的产生背景、概念和目标 1 、背景 随着世界电信技术的飞速发展，业务层出不穷，网络规模日益增大。为 降低网络成本，网络运营者纷纷引入多厂家设备，使电信网络管理越来越复 杂。另外，为向用户提供高质量、高可靠的电信服务，运营者也需要先进的 技术和自动化的管理手段进行支撑。因此，电信网络管理的重要性日益突出。 传统的电信网络管理系统没有标准的互联接口，形成许多“孤岛 系统， 互相之间难以协议互通，不能共享网络及信息资源。如此复杂的网络和多种 多样的电信业务已经不能适应现代电信网络运营管理的需要。在此情况下， 电信管理网( t m n ) 应运而生。在早期，t m n 更多的是一种理论化的设计， 近年随着计算机技术的快速发展，很多t m n 规范中结构和方法逐步得以实 施，比如t m n 思想中多层次多粒度的软件复用技术由面向对象语言实现， t m n 的互操作性极强的体系结构由分布式对象技术实现。 2 、概念【1 7 】【2 2 】 。 t m n 提供了一种有组织的体系结构，实现各种不同类型的运营 9 哈尔滨t 程大学硕士学位论文 系统( o p e r a t i o ns y s t e m ) 与电信网络设备之间的互联，通过包括协议和消息在 内的标准化接口来交换各种管理信息。 t m n 是一种标准，是o s i 网络管理方案在电信领域的应用和发展。o s i 对系统的管理提出了概念模型，而t m n 则突出了网络管理这一概念，通过 业务对网络进行管理，实现了管理网与被管的通信网的业务分离，营造了网 络管理可持续发展的环境。 t m n 是一个指导思想，它定义了可遵循的、基于q 3 c m i p 的标准接口， 以及q 3 适配器，以便接入系统的人机管理终端和非t m n 标准的设备，实现 了后向兼容；同时，它又可以通过关口的方式，与完全面向对象的网络管理 平台，例如o m g ( 开发管理组) 制定的通用对象请求代理结构( c o r b a ) ，进行 综合，以支持前向兼容。另一方面，t m n 提出的逻辑分层体系结构，不仅针 对电信网络的管理，而且也是电信运营公司用以构造业务运营支撑系统以及 构建企业信息支持系统的指导原则。近年来，在t m n 演进的过程中，由网 络管理论坛( n m f ) 所知道的电信运营图( t e l e c o mo p e r a t i o nm a p ) 就是t m n 指 导思想的发展。 t m n 是一个框架，它定义了电信网络管理系统的功能体系结构、逻辑 分层体系结构、物理体系结构和信息体系结构。 3 、目标 t m n 的目标是支持电信运营部门的各种管理需要，对电信网及其业务 进行规划，提供安装、维护、运营和管理。t m n 能使运营部门对网络事件做 出最迅速的反应，优化管理信息流，进行地域分布控制，提高对业务的支撑 力度，以及改善与用户的交互渠道，逐步实现以用户为中心的管理模式。 2 2 2 电信管理网体系结构 在m 3 0 1 0 中定义了t m n 的体系结构，包括不同的t m n 实体以及实体 间的通信。体系结构可以从4 个方而进行描述：功能体系结构、物理体系结 构、逻辑分层结构和信息体系结构。 1 、电信管理网功能体系结构 1 ) 功能块 i o 哈尔滨工程大学硕士学位论文 t m n 功能体系结构描述的是t m n 中的功能分配。共分为以下几个功能 块： a ) o s f ( 0 p e r a t i o ns y s t e mf u n c t i o n ，运行系统功能块) ：0 s f 的主要任务 是对管理信息进行处理，以实现各种管理功能。0 s f 在逻辑上可以划分为不 同的层，从上到下为：事务层、业务层、网络管理层、网元管理层和网元层； b ) m f ( m i d d l ef u n c t i o n ，中间功能块) ：m f 介于o s f 和n e f ( 或q h v ) 之间，起协调或中介作用。它按0 s f 的要求，对来自n n f ( 或q a f ) 的信息进 行适配、滤波和压缩处理。否则让大量原始信息进入o s f 将导致其过载。 m f 可以级联应用。既可以由一个单独的设备实现，也可以作为网元q m ) 的 一部分实现，完全由具体应用决定，m f 有五类主要处理功能： 信息转换：例如信息模型之间，被管理对象之间的信息转换和翻译； 高层协议之间的互通：例如连接的建立，协议的确定，通信内容的维 护； 数据处理：例如数据的惧收集、压缩、编辑、格式化和翻译； 制定决策：例如工作站接入，门限设置，预选路由，故障区段的定位 测试，电路选择和测试接入，电路测试分析； 存储数据：例如网络配置数据，设备和网络识别数据的存储； c ) n e f ( n e t w o r ke l e m e n tf u n c t i o n ，网络单元功能块) ：n e f 提供电信处 理功能( 如交换，传输) 和电信支持处理功能( 如故障定位，保护倒换) ： d ) w s f ( w o r ks t a t i o nf u n c t i o n ，工作站功能块) ：w s f 主要是管理用户 终端。例如终端的安全接入和注册，确认输入，格式化输入，确认输出，支 持菜单和窗口显示，信息的显示，传送用户命令等： e ) q a f ( qa d a p t o rf u n c t i o n ) q 适配器功能块) ：q 进行标准t m n 和非 标准t m n 管理接口之间的接口适配。例如，将现有电信设备适配入t m n 。 2 ) 参考点 参考点是指功能块之间的边界，是表示两个功能块之间进行信息交换的 概念上的一个点，类型于接口的概念。t m n 的功能体系结构中主要有以下几 种参考点： a ) q 参考点：q 参考点是t m n 中功能块间的参考点，用来连接o s f 、 m f 、q a f 、n e f 。通常将连接n e f 和m f ，o a f 和m f ，以及m f 和m f 的 哈尔滨工程大学硕士学位论文 参考点称为q x 参考点。而将连接n e f 和o s f ，q a f 和o s f ，m f 和o s f ， 以及o s f 和o s f 的参考点称为q 3 参考点； b ) x 参考点：x 参考点是不同t m n 间的参考点； c ) f 参考点：f 参考点是w s f 和t m n 内部功能块间的参考； 另外还有两种参考点：g 参考点和m 参考点。g 参考点是w s f 和使用 者间的参考点，m 参考点是q a f 和非t m n 功能块间的参考点。这两种参考 点不属于t m n 范围。t m n 的功能体系结构及参考点如图2 1 所示。 图2 1t m n 功能体系结构及参考点 2 、电信管理网物理体系结构【2 4 】【2 7 】 1 ) 物理实体 t m n 的物理体系结构描述的是t m n 的物理实体及其接口。物理实体是 t m n 网络管理系统的基本元素，是人们可以看到的实际系统，包括计算机系 统和在计算机系统上运行的各种软件系统。组成t m n 的基本物理实体有： a ) o s ：o s 是执行o s f 的系统，实际上是管理网络资源的系统程序； b ) m d - m d 是执行m f 的设备。主要完成o s 与n e 间的协调功能； c ) n e - n e 是执行n e f 的电信设备和支持设备组成。它可以包含t m n 中其他的功能块，如m f 。通常n e 具备一个或多个标准q 接口，也可以有f 接口。 1 2 哈尔滨丁程大学硕士学位论文 d ) w s ：w s 是执行w s f 的设备。主要完成f 参考点信息及g 参考点显 示格式间的转换功能。简单的w s 可以是键盘或是显示器，复杂的w s 可以 是智能处理器控制的可视终端； e ) q a ：q a 是完成n e 或o s 与非t m n 接口适配互连的设备。数据通 信网( d c 是t m n 内支持数据通信功能的通信网，它是由不同类型的子网互 连而成的。 2 ) t m n 的接口 为了简化多厂商设备互通的问题，需要规定标准的t m n 接口，这是实 现t m n 的关键之一。标准接口需要对接口互通的协议，以及协议所拾的信 息做出统一的规定，也就是说，不同厂商的设备不仅要采用统一的o s i 参考 模型协议栈，而且要有统一的信息模型。t m n 定义了以下几种接口： a ) q 接口：q 接口对应t m n 功能体系功能中的9 参考点，是物理实体 间的互连接 2 1 。同样的，q 接口又分为q x 接口和q 3 接口，其中q x 接口互 连m d 和m d ，n e 和m d ，q a 和m d ，以及n e 和n e ( 其中至少有一个n e 含m f 功能) ；而q 3 接口则将m d ，q a ，n e 和o s 经d c n 与o s 互连； b ) x 接e 1 ：x 接口对应t m n 功能体系功能中的x 参考点； c ) f 接口：f 接口对应t m n 功能体系功能中的f 参考点，用来将远端的 w s 经d c n 连至o s 或m d 。 另外，还有g 接口，它是对应g 参考点的接口。t m n 物理体系结构如 图2 2 所示。 3 、电信管理网信息体系结构【5 】【7 】 t m n 信息体系结构用来描述功能块之间交换的不同类型的管理信息。 电信网络的多样性要求t m n 功能齐全、灵活和可扩展，这需要t m n 能兼容 不同的观点和模型。信息体系结构通过定义一系列的接口规范和理论，使各 种电信网络的管理能够纳入t m n 的范畴。信息体系结构由以下三个基本模 型来描述： 1 ) 管理层模型 管理层模型将管理活动归纳入一系列的域，每个域在o s f 控制之下， 称之为o s f 域。所有域的交互都发生在q 参考点。这些域构成了管理层模型 的不同层次，从上到下为：事务管理层、业务管理层、网络管理层、网元管 哈尔滨工程大学硕士学位论文 图2 2t m n 的简化物理体系结构 理层和网元层。 幻网元层 网元( n e ，n e t w o r ke l e m e n t ) 是指网络中的元素。网元层负责网络元素 内的原子单元和功能的管理。 b ) n 元管理层 网元管理层管理若干个网元的组合，例如一个子网。它关心的往往是与 具体网元相关的状态和操作等，提供最基本的非集中式的底层管理功能，如 性能数据的收集、筛选和分析、告警收集及协议，其作用是为高层提供获取 系统资源的手段。因此网元管理常常与某一特定的厂商相关。 c ) 网络管理网 它管理的是整个网络，从范围上讲，它涉及整个网络中所有的网元以及 网元之间的连接，例如交换设备和传输设备：从内容上讲，它关心的是独立 于具体厂商的带有普遍意义的指标和信息。它还提供对网络中各种业务的支 持。 d ) 业务管理层 它管理的是对用户提供的各种业务，例如处理各种业务定单、投诉、计 1 4 哈尔滨工程大学硕七学位论文 费和q o s 测量等。同网元管理和网络管理相比较，它对网络上具体应用技术 的依赖较小。 e ) 商务管理层 这是网络管理的最高层次，它管理的往往是一个电信运营公司的决策者 所关心的事务。它应该支持电信企业对资金投入的决策过程，包括需重点提 供的业务，主要的市场范畴及资金效率；它也应该支持企业发展日标的确定 过程，如成本、利润、增长率等，甚至包括人力资源协调等功能，是企业的 管理信息系统( m i s ) 。“b u s i n e s sm a n a g e m e n t ”也可以翻译为事务管理，但 商务这个词更能体现与业务的联系和区别。 从网元层到商务管理层，所管理的由微观到宏观由操作层面到规划层 面，相应的，使用者也在发生变化。在分层的概念中，每一个逻辑层面都向 上一层提供信息，上一层拥有比下一层更高的信息抽象。一个具体的网管系 统可以全部实现这4 个层次的管理，但目前的网管产品大多集中在实现前3 个管理层次上。从实现的角度讲，层次越高，实现就越复杂，只实现其中的 一个网元层的系统称为网元管理系统。 t