（通信与信息系统专业论文）基于服务等级sla的铁路业务服务质量监控系统的研究与应用.pdf

中文摘要 摘要：为了解决我国经济发展与铁路运输的突出矛盾，近年来高速铁路尤其 是客运专线的建设进入了一个大发展的时期。随着g s m r 系统的大规模建设，基 于g s m r 网络的各种铁路业务也渐渐丰富起来，这些业务对保障铁路运营的安全 性和可靠性发挥着至关重要的作用。因此需要一些方法来保证铁路业务的服务质 量，在g s m r 综合网络管理系统中引入业务管理的功能也就迫在眉睫。但是由于 缺乏建设经验，g s m r 综合网络管理系统的开发研究还是集中在网元和网络层面， 对业务层面的管理很少涉及，难以满足铁路业务高速发展的需求。为了解决这一 问题，我们可以采用服务等级s l a ( s e r v i c el e v e la g r e e m e n t ) 管理的相关技术， 对铁路业务的服务质量进行分等级管理。本文就是围绕基于s l a 的铁路业务服务 质量监控系统的研究与应用展开研究的。 在g s m r 综合网络管理系统中实施s l a 管理的过程可以分为三个阶段：业 务数据的准备阶段、s l a 管理的执行阶段和业务管理的保障阶段。本论文就是在 对s l a 管理做了相关理论研究和技术探讨后，从这三个方面来分别进行研究。首 先业务数据的准备阶段对业务数据进行分析整理，以便s l a 管理功能的实施。本 部分分析了g s m r 系统承载的各类铁路业务，按照承载方式进行分类，根据业务 要求划分为不同的等级，为每类业务选取相应的s l a 指标并且设定阈值或取值范 围。在s l a 管理的执行阶段将s l a 管理的相关技术引入业务管理，实现业务服务 质量管理系统的管理功能。本部分提出了g s m r 系统中质量参数的测量方法，分 析研究了s l a 参数的计算处理流程和监控算法，并且设计了s l a 管理系统的功能 体系结构，对各个模块的功能和总体操作流程进行了分析。然后以列控数据传输 业务为例说明s l a 管理的执行过程。最后业务管理的保障阶段，系统对网络性能 和服务质量进行监测和评估，以便及时诊断故障原因并实施相应的措施。本部分 针对基于资源模型的业务性能预警技术设计了g s m r 系统的网络资源模型，对业 务与业务承载设备的逻辑关系进行分析提出业务数据模型的设计思路，然后研究 了网络告警对承载业务影响的分析方法并设计了业务影响分析模块的处理流程。 本论文对基于s l a 的铁路业务服务质量监控系统各个方面进行了全面的研究和设 计，对未来该系统的开发有重要的指导意义。 关键词：g s m r ；业务管理；s l a ；资源模型；业务性能预警 分类号：t n 9 1 5 0 7 a bs t r a c t a b s t r a c t ：i no r d e rt os o l v et h ec o n f l i c tb e t w e e ne c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n d r a i l w a yt r a n s p o r t a t i o ni n0 1 1 1 c o u n t r y , h i g h - s p e e dr a i l w a y sc o n s t r u c t i o nh a se n t e r e da p e r i o do fg r e a td e v e l o p m e n t , e s p e c i a l l yi np a s s e n g e rs p e c i a ll i n e w i t h l a r g e s c a l e c o n s t n j c t i o no fg s m r ，s o m er a i l w a yb u s i n e s s e sb a s e do ng s m rn e t w o r kh a s g r a d u a l l ye n r i c h e da n dp l a y sa ni m p o r t a n tp a r ti ne n s u r i n gs a f e t y a n dr e l i a b i l i t yo f r a i l w a yo p e r a t i o n s t h e r e f o r e ，i ti sn e c e s s a r yt op r o v i d es o m ew a y st og u a r a n t e et h e q u a l i t yo fs e r v i c eo fr a i l w a yb u s i n e s s e s a tt h es a m et i m e ，i tw i l lb ei n e v i t a b l ea n d i m m i n e n tt oi n t r o d u c et h ef u n c t i o no fb u s i n e s sm a n a g e m e n ti ng s m - ri n t e g r a t e d n 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 , d u et ot h el a c ko fc o n s t r u c t i o ne x p e r i e n c e ，t h e r e s e a r i ma n dd e v e l o p m e n to fg s m ri n t e g r a t e dn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e ms t i l l 窳l c u s0 nt l l el e v e lo fn e t w o r ke l e m e n ta n dn e t w o r ka n di n v o l v e s l i t t l eb u s i n e s s m a n a g e m e n t t h a ti st h er e a s o nw h y i ti sd i f f i c u l tt om e e tt h ed e v e l o p m e n t sn e e d so f r a i l w a yb u s i n e s s e s i no r d e rt os o l v et h i sp r o b l e m ，w e c a nm a n a g et h eq u a l i t yo fs e r v i c e o fr a i l w a yb u s i n e s s e sb yu s i n gt h et e c h n o l o g yo f s l a ( s e r v i c el e v e la g r e e m e n t ) t h e p a p e xi sm a i n l ya b o u tt h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fm o n i t o r i n gs y s t e mo f t h eq u a l i t y o fs e r v i c ef o rr a i l w a yb u s i n e s s e sb a s e do nt h es l a t h ep r o c e s so fs l am a n a g e m e n ta p p l i e d i ng s m ri n t e g r a t e dn e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m c a nb ed i v i d e di n t ot h r e ep h a s e s ：t l l ep r e p a r a t o r yp h a s e o fb u s i n e s s d a 饥t h ei m p l e m e n t a t i o np h a s eo fs l am a n a g e m e n ta n dt h em a i n t e n a n c ep h a s eo f b u s i n e s sm a n a g e m e n t a f t e rt h ed i s c u s s i o no f t h e o r i e sa n dt e c h n o l o g i e sa b o u ts l a ，t h e p a p e rs t u d i e st h r e ep h a s e so fs l a m a n a g e m e n tr e s p e c t i v e l y f i r s to fa l l ，t h ew o r ko f p r e p a r a t i o np h a s e i sa n a l y s i sa n da r r a n g e m e n to ft h eb u s i n e s s d a t as ot h a ti ti s c o n v e n i e n c et oi m p l e m e n ts l am a n a g e m e n t t h ea r t i c l ea n a l y z e sk i n d so f b u s i n e s s e s o fg s m rs y s t e ma n dc l a s s i f i e st h e s eb u s i n e s s e sa c c o r d i n gt ob u s i n e s sr e q u i r e m e n t s e v e r yb u s i n e s sh a si t sa p p r o p r i a t ei n d i c a t o r so fs l a w h i c hi ss e tt h r e s h o l d sv a l u eo r r a n g e s s e c o n d l y ，t h et e c h n o l o g i e sr e l a t e dt os l am a n a g e m e n t i si n t r o d u c e dt ob u s i n e s s m a n a g e m e n ti nt h ei m p l e m e n t a t i o np h a s e , i no r d e rt oa c h i e v et h em a n a g e m e n to f t h e q u a l i t yo fs e r v i c eo fr a i l w a yb u s i n e s s e s t h ea r t i c l ep r e s e n t sam o n i t o rm e t h o do f q u a l i t yp a r a m e t e r si nt h eg s m rs y s t e m ，s t u d i e st h ep r o c e s so fc a l c u l a t i n gt h es l a p a r a m e t e r sa n dm o n i t o r i n ga l g o r i t h m s ，d e s i g n sa r c h i t e c t u r e o ft h es l am a n a g e m e n t s v s t e m ，a n da n a l y z e sf u n c t i o n so fe a c hm o d u l ea n do p e r a t i o n a lp r o c e s s t h ep a p e r t a k e s v 缸a i nc o n t r o ld a t at r a n s m i s s i o ns e r v i c ef o re x a m p l et od e c l a r et h ee x e c u t i v ep r o c e s so f s l a m a n a g e m e n t f i n a l l y , t h eb u s i n e s sm a n a g e m e n ts y s t e mp r o v i d e st h ef u n c t i o n so f m o n i t o r i n ga n de v a l u a t i n gt h ep e r f o r m a n c eo fn e t w o r ka n d t h eq u a l i t yo fs e r v i c e a n di t c a ng i v et h er e a s o no ff a u l t sa n do f f e rm e a s u r e so fs o l v i n gt h ef a u l t si nt i m e t h ea r t i c l e d e s i g n st h en e t w o r kr e s o u r c em o d e lo fg s m rs y s t e ma n dp r o v i d e sd e s i g n i n gi d e a so f b u s i n e s sd a t am o d e l ，a f t e ra n a l y z i n gl o g i c a lr e l a t i o nb e t w e e nb e a r e rb u s i n e s s e sa n d n e t w o r ke q u i p m e n t s t h e n ，i ts t u d i e st h ea n a l y s i sm e t h o do ft h ei m p a c to fn e t w o r k a l a n no nb e a r e rb u s i n e s s e sa n dd e s i g n sp r o c e s s i n gp r o c e d u r e so ft h ea n a l y s i sm o d u l e a b o v ea 1 1 ，t h i sp a p e rt o t a l l ys t u d i e st h ea l la s p e c t so fm o n i t o r i n gs y s t e mo f t h eq u a l i t y o fs e r v i c ef o rr m l w a yb u s i n e s s e sb a s e do nt h es l a a n dh a si m p o r t a n tg u i d i n gm e a m n g f o rt h es y s t e md e v e l o p m e n ti nt h ef u t u r e k e y w o r d s ：g s m r ；s e r v i c em a n a g e m e n t ；s l a ；r e s o u r c e sm o d e l ；s e r v i c e p e r f o r m a n c ea l a r m c l a s s n o ：t n 9l5 0 7 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，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交通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已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：刍良及及 签字同期：眇绎钼i , i h 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：己妖圾q 签字日期： 0 9 铜f 珀 导师虢辛弓角 签字慨伊尸年石月西 致谢 本论文的工作是我在北京交通大学网络管理研究中心的项目实践中完成的， 网管中心给我提供了很多的机会和支持。在此衷心感谢两年来网管中心对我的培 养。 感谢我的导师杨芳南老师。感谢杨老师悉心指导我完成了实验室的科研工作 和论文的撰写，导师的求实与敬业精神将激励着我更加努力的学习和工作。感谢 杨芳南老师给予了我很好的学习和实践的机会，让我得到了系统的科研实践机会， 培养了我将理论和实践紧密结合的能力，让我对科研丌发和工程项目有了全面认 识，并树立了信心。 感谢实验室的刘真、刘强、孙延涛老师，感谢他们在我研究生期间，给了我 悉心的指导和热情的帮助。刘真老师对于我的科研工作和论文都提出了许多指导 和宝贵意见，在此表示衷心的感谢。 感谢网络管理研究中心的刘峰、李红辉、李秋莎、黄兴荣等老师，感谢他们 在我生活、学习、工作上给予的关心、指导和帮助，从他们身上，我学习到了很 多。 在实验室工作及撰写论文期间，马飞、逯晓鹏、彭丽娟、尚云云、杨光、陈 晋鹏、刘涛等同学给予了我热情的帮助，在此向他们表达我的感激之情。 尤其感谢我的父母和亲人，感谢他们把我养育长大，他们的理解和支持使我 能够在学校完成我的学业，给予我奋斗的动力和战胜困难的勇气。 1 引言 1 1研究背景介绍 铁路专用通信是指直接为铁路运输生产服务的通信网络，是组织铁路运输、 指挥列车运行、编解列车、维护设备运转、提高服务水平、抢修意外事故的铁路 运输基础装备，可以说铁路专用通信是铁路运输极其重要的一部分。随着我国铁 路事业的迅猛发展，铁路正朝着信息化自动化方向前进，更大的客运量，更科学 的列调列控手段，更人性化的服务，更加安全的运输，这些都是需要一个先进的 通信系统来支持。作为一种新兴并且先进的铁路专用通信系统，g s m r 通信系统 完全可以满足我国铁路通信发展的需要。 g s m r 通信系统可以为铁路通信运营提供电路域和交换域的多种业务，然而， 铁路运营的特殊要求，使得铁路通信对网络和业务服务质量的要求比普通公众无 线网络高得多。同时，对于影响列车安全的列控、调度、安全监控等通信业务， 应重点监控，提供质量保障。 g s m r 系统本身的重要性提出了对g s m r 网络进行网络管理的需求，从而 来保证g s m r 网络运营的可靠、安全和实时。g s m r 网络管理不仅包括设备和 网络资源的管理，还包括对业务的监控和业务资源的管理。但由于我国的g s m r 通信网络运用起步较晚，特别是综合网络管理如何更好的应用于g s m r 的运营调 度、列车控制、业务提供目前在国内还属空白。 1 2g s m r 网络与g s m r 网管系统 铁路综合数字移动通信系统( g s m r ) 是基于g s m 平台专门为满足铁路应用 而开发的数字无线通信系统，它汲取了g s m 网络多年来的发展成果，又专门针对 铁路的各种不同需求开发了许多专用功能。一方面，g s m r 在g s m 标准基础之 上，通过在g s mp h a s e2 + 标准中引入支持集群通信的高级语音呼叫项目( a s c i ) ， 包括语音组呼业务、语音广播业务、增强多优先级与强拆业务等，实现点对多点 语音通信的业务；另一方面，g s m r 实现了铁路特定业务，包括功能寻址、基于 位置的寻址、接入矩阵、基于位置的呼叫限制等。g s m r 网络能满足列车运行速 度为0 - - ，5 0 0 k m h 的无线通信要求，安全性较好。 g s m r 通信技术起源于欧洲，并已在欧洲许多国家的铁路运营中得到商业运 用。由于g s m r 系统在安全性、覆盖特性、系统集成能力等方面的优势更适合铁 路通信，2 0 0 2 年，铁道部决定选择g s m r 作为铁路专用通信系统，为铁路运输服 务。2 0 0 4 年开始在青藏铁路、胶济铁路、大秦线电气化改造和京沪高速铁路的建 设中进行g s m r 铁路专用通信网络的规划、建设和试运营。 1 2 1g s m r 网络结构 g s m r 移动通信系统网络结构基于g s m 移动通信网络，主要由基站子系统 ( b s s ) 、交换子系统( s s s ) 、通用分组无线业务( g p r s ) 子系统、移动智能网 ( i n ) 子系统、操作与维护子系统( o s s ) 等部分组成。其基本结构如图1 1 所示 【l 】【2 1 图1 1g s m - r 系统网络结构 f i g u r e1 1g s m rs y s t e mn e t w o r ks t r u c t u r e 1 、b s s 子系统 b s s 主要由基站控制器( b s c ) 和基站收发信机( b t s ) 组成。通过无线接口 ( u m ) 与移动台( m s ) 相连，a 接口与n s s 相连。b t s 是网络固定部分与无线 部分之间进行通信的中继，m s 通过空中接口与b t s 进行连接，是移动通信网络 的无线接入部分。一个或几个b t s 连接到一个b s c 上，b s c 主要提供在其覆盖区 域内的无线电资源管理与移动性管理的功能，以及提供无线电网络的运营与维护 功能。b s s 还有可能存在编码速率适配单元( 矸认u ) ，实现编码速率转换。 2 2 、s s s 子系统 s s s 一般由如下功能实体组成：移动交换中心( m s c ) 、归属位置寄存器( h l r ) 、 拜访位置寄存器( v l r ) 、鉴权中心( a u c ) 、设备识别寄存器( e i r ) 、组呼寄存 器( g c r ) 等。多个功能实体可能合设在一个物理实体上。s s s 主要负责端到端 的呼叫、用户数据管理、移动性管理和与固定网络的连接。其中m s c 是s s s 的核 心，用于建立业务信道和在m s c 之间或与其他网络之间交换信令消息。v l r 管理 在一个m s c 区内漫游移动用户信息的动态数据库。h l r 存储在网络中永久注册的 移动用户的静态信息。a u c 完成对用户的鉴权及为移动台与网络之问的无线通信 进行加密。e i r 用来存储i m e i ( 国际移动设备识别符) 。作为g s m r 网络的特有 组件g c r ，用于存储移动用户的组i d 、移动台发起语音组呼( v g c s ) 和语音广 播( v b s ) 参考的小区信息及发起呼叫的m s c 是否负责处理呼叫的指示等信息。 3 、g p r s 子系统 g p r s 子系统包括网关g p r s 支撑节点( g g s n ) 、服务g p r s 支撑节点( s g s n ) 、 分组控制单元( p c u ) 等。g s m r 网络的g p r s 子系统，在现有电路交换网络中 引入了分组网，用于支持铁路控制的数据传输，以便实现综合信息服务。由于基 于g s m r 的g p r s 网络建设在全国尚处于初期，g p r s 子系统尚不完善。 4 、i n 子系统 。 i n 子系统由业务交换点( s s p ) 、业务控制点( s c p ) 等部分组成。s s p 具有 呼叫处理功能和业务交换功能。s c p 是智能网的核心功能部件，存储用户数据和 业务逻辑，接收s s p 送来的查询信息并查询数据库，进行各种译码。 5 、o s s 子系统 o s s 由网元管理系统( e m s ) 、综合网络管理系统( i n m s ) 组成，实现了系 统的集中操作与维护，完成包括移动用户管理、移动设备管理及网络操作维护等 功能。e m s 被称为操作维护中心( o m c ) ，包括无线网络子系统操作维护中心 ( o m c - r ) 、交换子系统操作维护中心( o m c s ) 、通用分组无线业务子系统操作 维护中心( o m c d ) 、智能网子系统操作维护中心( o m c i ) 等。各个o m c 可通 过网络管理接口，统一接入更高层的综合网络管理系统( i n m s ) 。 在g s m r 网络中，b s s 为无线接入网部分。s s s 为核心网电路域( c i r c u i t s w i t c h i n g ，c s ) 部分，g p r s 为核心网分组域( p a c k e ts w i t c h i n g ，p s ) 部分。g s m r 核心网包括m s c 、h l r 、v l r 、a u c 、e i r 、g c r 、i w f 、g g s n 、s g s n 等功能 实体。 g s m r 网路结构满足铁路运输行车指挥的需求。为使网路结构简单、层次清 晰、便于运行维护管理，全网划分为移动业务汇接网和移动业务本地网两级。 2 2 g s m r 综合网络管理系统框架结构和现状 g s m r 移动通信咐的综合网络管理系统足面向铁路运骨维护及业务保障的支 撑系统，它不仪要解决刚元设备川、子网问的互连互通，及其与其它相关系统( 如 列车控制等) 的通信问题还要解决与运营服务棚芙系统( 如运输综台讲9 度系统) 的信息交换。 g s m r 综合网管系统框架结构包括数 i ! ：适配层，数捌持久崖，业务逻辑层， 应用构建层。数挺适配层实现由j 向各个设备州管r 系统的南向接口，将底层设备 信息通过特定协议适配成旧管系统的数据格式；数据持久层则实现数据的规划整 理，建立一些觑则和资源模型对从数掘适配层获得的兀数掘进行重新整理，使数 据的存在形式更便于网络管理系统的功能实现：业务逻辑层是g s m r 网络管理系 统的重要部分，它建立一个与网络业务相关的处理平台，从网络提供业务的角度 建立一些模型，对g s m r 业务的管理提供支撑；应用构建层将网管系统的实现功 能以组件形式划分，每个组件实现项管理功能，形成完善的管理体系。g s m r 网络管理系统作为铁路通信网管的个子网管，还应垓实现向铁路综合通信刚管 的北向接口，使g s m r 网管融 铁路通信的管理体系。g s m r 综合网络管理的 框架结构如图l2 所示【3j 。 i 慨j ? # 盈区噩习匾五丑习 幽12g s m r 综台网络管理的框架结杜j f i g u r e l 2 g s m o r i n t e g r a t e d n e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e ms t r u c t u r e 日前g s m r 附络管理对于刚络设备和网络链路的管理引入了公网网络管理的 经验和方法。传统的公热电信嘲都是封闭网络，并且业务比较单一，所咀把主要 的研究重点都放在业务管理层之下，通过良好的网络管理来保证网络运营的质量 要求，可满足铁路通信网对网元管理和网络管理的需求。 随着列车运行速度的提高，对运输的质量、安全、人性化要求更高，就增加 了对自动化和网络化的依赖性，要求业务网络具有很好的安全性和健壮性。因此， g s m r 网络管理也需要管理g s m r 网络能够提供的公务通信、调度通信等基本 的铁路生产业务，并能对跨不同专网的业务进行端到端的管理，以便及时发现故 障并定位故障原因。铁路发展对基于通信的铁路业务需求越来越强烈，对通信和 铁路业务的一体化管理需求也越来越迫切。 如何保障各种铁路业务的服务质量，增强g s m r 网络管理对新业务的适应能 力以满足各种业务管理的需求，成了当下最为关注的问题。传统的网络管理的体 系结构和技术在一定程度上无法满足上述需求，因此业务管理的概念和研究日显 重要。 1 3s l a 的引入 1 3 1业务管理综述 为了便于对复杂的电信网进行管理，t m n 将管理功能划分为不同的逻辑层次 结构，通过分层将复杂问题简单化。t m n 逻辑分层体系结构是对t m n 功能体系 结构的扩展，它将网管系统的管理功能分为多个管理层次，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 m l ，n e t w o r km a n a g e m e n t l 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 s m a n a g e m e n tl a y e r ) ，t m n 的逻辑分层结构如图1 3 所示【4 j 。 f 。犷一事务管理层b m l 一7 一灞爹7事务管理层。、，镬 錾 。业务管理层s m l ，。、，镧 萝网络管理层n m l ，一镬 良。 网元管理层e m l 。， 。、凄 簖蔹兹溉。崩自# 钯熟，施蔬渤澎赶搋批澎施出 流勰蕊撬赢赢妇皑施觑觚崩幽旅彩自缓 图1 3 删的逻辑分层结构 f i g u r e1 3t e l em a n a g e m e n tn e t w o r kl a y e r e ds t r u c t u r e 5 各层所完成的具体功能有所不同，以性能管理为例，在网元管理层它是针对 网元的话务量进行分析，在网络管理层是对全网话务量分析，在业务管理层是综 合分析用户的话务性能，在事务管理层侧重话务量预测并做出性能概述的建议。 从技术发展的角度来看，由于未来通信网络是业务驱动的网络，其业务生成 机制和网络结构体系都发生了巨大的变化：业务与控制分离，控制与承载分离， 使得业务能够独立于网络，快速而灵活的产生。这就使得传统的网络管理不能兼 顾业务管理的需求。这些都促成了业务管理的发展，同时构成了业务管理主要内 容。 在业务管理系统中，按照网络业务的相关性，对整个网络系统按照业务进行 划分和重组，将管理对象变为“业务 而非“设备”，转换视角，以业务级管理的 目标实时监测网络业务。如： ( 1 ) 监测与业务相关的设备和应用：主要监测与业务相关的硬件设备和软件 应用是否可用。如果某设备或应用不可用，则系统会自动标识故障的硬件设备及 软件应用，并报告该业务故障。管理员通过点击故障的业务进一步发现故障的设 备或应用，在拨号业务中，系统检测的相关设备有n a s ( 拨号服务器) ，相关的应 用有b a d i u 8 认证服务器。设备、应用与业务的这种逻辑关联，很容易通过故障 的业务找到故障的设备或应用。反之，如果某些设备或应用的故障又很容易发现 它们会影响哪些业务。 ( 2 ) 通过一些测量手段，监测端到端的业务服务质量。业务正常与否，只有 从客户端才能真正判定。因此业务管理系统通过软件模拟真实用户从客户端使用 某种服务，从而实现自动、准实时地测量网络服务的可用性。例如：在拨号业务 中，可以通过一个普通拨号帐号周期性地进行拨号接入，从而测试网络服务的可 用性。 业务管理包括了业务规划与开发、业务配置、问题管理、质量管理和费率与 折扣管理多方面的内容。以往的业务管理多集中于q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e ) 保障 这一模块上，而现在的业务管理的研究工作开始辐射到策略模型、s l a 信息模型、 告警模型、业务影响分析这些和q o s 保障具有信息交互的功能模块上。 1 3 2s l a 的引入和意义 随着列车运行速度的提高，对基于g s m r 通信网络的铁路业务需求越来越强 烈，这就要求业务网络应该具有很好的安全性和健壮性。为了确保业务的服务质 量达到既定的要求，必须明确如何去监控和管理业务流程，如何准确有效的了解 业务的服务质量，如何在服务质量下降之前就能够做出判断并采取措施。 6 业务的发展促使网络提供商除了定义所提供业务的可用性外，还需要向用户 提供服务质量q o s 和安全性等业务保证。另一方面，越来越多的用户也开始介入 业务的管理和监测中，确认服务质量。由此使得铁路通信业务提供者必须要引入 s l a ( s e r v i c el e v e la g r e e m e n t ) 服务等级协议来进行服务等级管理，以满足铁路 通信不断增长的需求和列车运行的高可靠性要求。实施一定的s l a 管理后，可以 通过技术手段优化网络资源的使用，提高对铁路运输的保障能力。用户可以根据 对业务q o s 的需求选择不同的服务等级，结合网络提供的服务能力，从而达到铁 路通信的安全通畅。 s l a 服务体系为了有效的为用户提供高质量的分等级服务，建立了服务质量 管理体系，提出了一系列的性能参数对提供的业务进行评价。综合网络管理系统 作为s l a 的技术支撑体系之一，提供了其中的主要性能参数，为网络服务的质量 评价作了重要的支撑作用。 实施s l a 管理要求使用者能对当前运行的网络性能进行准确的评价和实时监 控，获得s l a 规定的网络性能参数，由此对网络性能和服务质量进行监测和评估。 如果网络出现故障，业务管理系统应该能够及时诊断故障原因。 本文的应用部分就是在g s m r 综合网络管理系统( g s m ri n m s ) 中，针对 业务服务质量监控和业务性能预警技术的设计与实现。 i 4 论文主要工作和结构 本文以铁道部科技研究开发计划重点课题“g s m r 技术研究面向多厂商 设备的g s m r 综合网络管理关键技术研究”为项目背景，以研究g s m r 所提供 铁路业务的服务质量监控方法为基础，完成了基于服务等级( s l a ) 的铁路业务服 务质量监控系统和基于资源模型的业务性能预警技术的研究与应用。 论文分为如下六章： 第一章：介绍了本文的研究背景，以及g s m r 网络结构、g s m r 网络管理 的现状、业务管理的研究现状和在业务管理中引入s l a 的意义。 第二章：介绍了s l a 服务等级管理相关理论，并详细研究了在综合网络管理 系统中业务管理部分引入s l a 所涉及到的核心技术问题。 第三章：针对g s m r 网络所提供的铁路业务，应用s l a 相关理论对铁路业 务进行分类，在分类业务识别的基础上，根据业务的重要程度制定不同类别业务 的服务等级，对各类业务的监测参数进行了研究和分析，包括参数选取和参数阈 值设定。 第四章：研究了基于s l s 的服务质量( q o s ) 监测机制，提出了g s m r 系统 7 中服务质量参数的测量方法；分析了s l a 参数的计算处理流程和监控算法；而后 研究了g s m r 业务服务质量管理子系统的功能体系结构和总体设计方案，并设计 各个模块及其关联关系，分析s l a 管理的操作流程；最后以电路域的列控数据传 输业务为例说明了s l a 业务管理的执行过程。 第五章：对基于模型的业务性能预警技术进行了详细研究和设计，提出了 g s m r 系统的资源模型，设计业务数据模型；分析了网络告警对业务的影响，并 研究了业务影响分析的处理过程。通过点对点呼叫业务对告警分析规则进行说明。 第六章：对本文的工作进行总结，并指出下一步的研究方向。 8 2s l a 在业务管理中的应用 2 1 s l a 管理技术 信息化使得网络r 益繁荣起来，网络每天创造着数以亿计的财富，因此，网 络服务的质量已经成为人们选择网络服务供应商的一个重要指标。为了满足老用 户的需求、不断吸引新的用户，从而在整个通信市场上占有一席之地，越来越多 的网络提供商都在他们的服务中引入了服务等级协定s l a 的概念，为用户提供一 些他们关心的q o s 性能数据。 2 1 1s l a 的定义 s l a 是服务提供商和它的消费者之间通过协商在服务质量、优先权和责任等 方面达成的协议，即服务提供商承诺向用户提供与其支付的费用相对应的服务性 能和可靠性保证。一个完整的s l a 就是一份合法的合同协议，其中指明了当事人 双方，即服务提供商和服务的消费者；包括了协议的条款，服务提供商提供的应 用和业务及相应的服务等级；明确了服务等级指标的监测方法、监测范围和监测 结果分析处理技术；详细规定了违反协议条款的惩罚措施、费用；也规定了服务 质量的衡量标准、条款的修正、报告( 包括生成报告的周期和报告的具体细节) 及当事人双方的职责等【5 l 【6 】。s l a 还说明了服务提供商对用户在工作负载和资源使 用方面的要求【7 j 。 一个s l a 由多个服务等级对象( s e r v i c el e v e lo b j e a ，s l o ) 组成。每个s l o 包括一个或多个服务部件的性能测量参数，每个参数又规定了相应的约束条件， 即阈值。如果比较重要的测量参数值落在了指定的阈值范围内，那么就称该s l o 是适合的。s l o 在到达适合状态之前可能需要一段时间，称为操作时期。由于网 络不可能时时都保证正常的服务质量，为此在s l a 中定义了运行周期和适合比例， 适合比例表示s l a 处于适合状态的时间占整个运行周期的比例。例如，在工作负 载 9 5 。 s l a 覆盖用户和服务提供商之问关系的很多方面，如服务性能、用户服务处 理、服务指配等。虽然s l a 可以覆盖这些方面，但是对服务等级的协定仍然是s l a 9 的主要目的。 2 1 2s l m 与s l a s l a 是一个动态的概念，其生命周期包括以下五个阶段：生产服务开发，协 商出售，实现，执行，评赳引。为了对s l a 生命周期内的五个阶段进行综合性的 管理，人们引入了s l m 的概念。服务等级管理( s e r v i c el e v e lm a n a g e m e n t ，s l m ) 是依据服务等级协议s l a 为了保证服务质量按照协定的等级提供给用户而对服务 质量实施的管理。s l m 是对各种s l a 的创建到评估进行管理的综合性方法。当前 的电信市场，不同的服务提供商和用户需要不同的s l a 。服务提供商分为三类： 网络服务提供商( n s p ) 、i n t e r n e t 服务提供商( i s p ) 以及应用服务提供商( a s p ) 。 用户也分为三类：个人、团体以及公司。服务提供商所提供的某种服务与其它服 务相关联。从这种意义上来说，服务提供商可能是另个服务提供商的用户，于 是他们相互签订合约。因此，有效的综合性的s l m 必须支持复杂多样的s l a 9 】。 图2 1 业务管理功能 f i g u r e2 1b u s i n e s sm a n a g e m e n tf u n c t i o n s l m 主要分为七大功能：s l a 的创建、协商、准备、监测、维护、报告和评 估，如图2 1 所示。s l a 的创建为指定的服务建立了一个s l a 模版。s l a 协商对 s l a 中的q o s 参数进行适当选择并商议在违反s l a 时的处罚过程。s l a 准备指 1 0 服务的提供商配置网元和拓扑结构，为服务的提供做好准备。准备完毕后，服务 提供商必须验证与用户签订合约中的s l a 保证的程度。为了监视q o s 参数，需要 进行s l a 监测。当发现违反了某q o s 参数时，s l a 维护分析哪个q o s 参数出现 了降级及其产生的原因，然后通知s l a 准备对服务进行恢复。s l a 报告按用户要 求或者定期的提供服务性能信息。最后，出现违规时，s l a 评估对用户进行赔偿 或者处罚。 在上述的功能中，s l a 准备和s l a 监测是在网络管理层实现s l a 支持的服务 的关键。s l a 准备配置了确保质量的服务网络和系统结构。在网络服务领域内， 已经提出了许多新的流量工程方法( 例如：数学证明学习系统、区分服务) ，并且 针对基于q o s 的流量控制做出了大量的有价值的研究。s l a 监测按照s l a 中协定 的q o s 参数为用户监测服务状态，并且为账单和报表系统提供基础。虽然已经明 确了网络监测对s l a 监测的必要性，并且在网络监测方面做出了大量的研究，但 是很少考虑如何将网络监测的结果应用于s l a 监测中。另外许多服务提供商采用 自己私有的s l a 监测方法。因此，应当考虑建立一个标准的s l a 监测方法，这对 于一个新投入基于s l a 服务的服务提供商是必需的。 2 1 3s l a 管理过程 s l a 管理过程涉及s l a 生命周期的全部五个阶段：产品服务开发、协商和销 售、实现、执行和评估【引。 ( 1 ) 产品服务开发 产品服务开发功能支持服务规划和开发行为，预测、定义以及创立可用服务 产品目录。根据功能性、特点和相关的s l a 模板创建服务产品。对于产品服务开 发的应用支持帮助服务提供商决定提供怎样的服务，提供什么类别的服务，每个 服务类别用哪些参数进行测量，对于每个服务类别保证怎样的指标水平。同时指 出新服务的引入对于已存在服务运行的影响也是很重要的。 ( 2 ) 协商和销售 在协商和销售阶段使用开发阶段创建的服务产品目录对服务选项、服务类别 和s l a 参数值进行协商。协商范围依赖于所提供的服务和客户的类型。例如，服 务提供商可能只会向住宅用户或是小型办公室用户提供预先定义的服务等级，但 是可以允许大型集团客户对服务等级进行个别协商。 在销售和预定阶段，服务提供商捕获对于特定服务的客户相关信息并核查这 些订单的可行性。服务提供商需要在这个阶段确认自身的可用网络资源以及确认 自己是否有能力达到所协定的服务等级。 ( 3 ) 实现 一旦确认了一个订单，服务提供商需要设计服务实例并请求或是预定需要的 网络容量。这可能引起新的网络或是服务资源的重新部署，或是仅仅需要