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北京邮电大学硕士学位论文 u m t s 网络管理关键技术的研究 u m t s 网络管理关键技术的研究 摘要 近年来，移动通信飞速发展，数据业务层出不穷，对网络和业务 的有效管理日显重要。电信管理论坛对网络管理体系和业务管理方法 进行了大量研究，提出的电信运营图( t o m ) 被网络运营商所广泛 采纳，成为移动网络运营事实上的标准，指明了网络管理的发展方向。 随着全球范围内对第三代移动通信u m t s 网络的普遍关注，u m t s 网络管理中大量有待解决的问题愈发凸显。本文对u m t s 网络的管 理机制进行了系统化的研究，并针对网络管理层和业务管理层的若干 难点问题提出了切实可行的解决方案。 本文首先研究了u m t s 网络运维管理体系的设计方法。基于对 t o m 流程的深入理解，结合国内移动运营商的现实需求，笔者优化 了u m t s 网络的运维管理体系，提出了u m t s 网络管理系统在整个 移动网络运维支撑系统中的定位，进而对移动网络管理系统中各管理 流程间的职能关联进行了建模分析，这可应用于u m t s 网络管理系 统，有助于提高u m t s 网络管理系统的需求提取效率，并可对作为 移动网管系统神经中枢的电子运维系统的建设起到指导作用。 其次，本文深入研究了移动网络管理中的网络优化技术。笔者在 高度概括移动网络优化原则和优化流程的基础上，结合中国移动的 g p r s 网络进行网络优化实例分析，提出了g p r s 网络优化过程中常 见技术问题的解决方案，改进了g p r s 网络的性能评估指标和关键性 能参数，并从理论层面指出了u m t s 网络的优化内容和优化方法， 这将进一步提高u m t s 网络管理系统的需求分析效率。 最后，本文研究了u m t s 网络中端到端业务管理的实现与应用。 笔者基于对开放业务平台实现方案的分析，指出了运营商建设业务平 台时应注意的若干关键因素，并对面向s l a 的业务管理及s l a 管理 在u m t s 网络中的具体应用实例进行了建模分析，这为在我国u m t s 网络中实施业务管理做了必要的准备和技术积累。 关键词：u m t s 网络管理网络优化业务管理业务等级协定 第1 页 j ! 塞塑垒苎堂堕主堂垡堡茎 竺塑! ! 堕堡笪堡茎堡垫查塑婴壅 r e s e a r c ho nt h ek e yt e c h n o l o g i e s 0 fu m t sn e t w o r km a n a g e m e n t a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fm o b i l en e t w o r k sa n dd a t as e r v i c e s t h ed e m a n df o re 陌c i e n t m a n a g e m e n t o nn e t w o r k sa n ds e r v i c e s i s i n c r e a s i n gd r a m a t i c a l l y t m f ，h a v i n gr e s e a r c h e do nt h ea r c h i t e c t u r eo f n e t w o r k m a n a g e m e n t a n dm e t h o d so fs e r v i c e m a n a g e m e n t ，b r o u g h t f o r w a r dt o mw h i c hi s a d o p t e dl a r g e l yb y c a r r i e r sa n dh a s a c t u a l l y b e c o m eo p e r a t i o ns t a n d a r d h o w e v e r , t h e r es t i l le x i s t sa g r e a td e a l o f u m t s m a n a g e m e n t i s s u e sn e e d e dt ob es o l v e d t h i s t h e s i s s y s t e m a t i c a l l y f o c u s e so nu m t sm a n a g e m e n tm e c h a n i s m a n d p u t s f o r w a r de f f e c t i v es o l u t i o n st ot h ed i f f i c u l t i e s o c c u r r i n g i nn e t w o r k m a n a g e m e n t a n ds e r v i c em a n a g e m e n t f i r s t l y , t h eu m t so p e r a t i o na n dm a n a g e m e n ts y s t e mi si n v e s t i g a t e d c o m b i n i n gt o m w i t ht h er e q u i r e m e n t so fn a t i v ec a r r i e r s ，io p t i m i z e st h e o p e r a t i o n a n d m a n a g e m e n ta r c h i t e c t u r e ，l o c a t e su t m sn m si n t h e w h o l e0 s s ，a n ds e t su pm o d e l so nn e t w o r km a n a g e m e n tp r o c e s s e si n n m s t h o s ea c h i e v e m e n t sh e l pt oi n c r e a s et h ee f f i c i e n c yo fo b t a i n i n g d e m a n da n d b u i l d i n ge l e c t r o n i co p e r a t i o ns y s t e mo f u m t s t h e n ，t h eo p t i m i z i n gt e c h n o l o g yi nm o b i l en e t w o r km a n a g e m e n ti s l u c u b r a t e d a f t e ra n a l y z i n gt h eo p t i m i z i n gp r i n c i p l e sa n dp r o c e s s e s ，a n e x a m p l eo fg p r so p t i m i z i n gi s s u e s o nc m c c sn e t w o r ki s p r o v i d e d a f t e r w a r d s ，ia m e l i o r a t e sp e r f o r m a n c ee v a l u a t i n gp a r a m e t e r sa n dk p io f g p r s ，r a i s e st h eo p t i m i z i n gc o n t e n t sa n dm e t h o d so fu m t s ，w h i c hc a n i m p r o v et h ee f f i c i e n c yo f a n a l y z i n gd e m a n do f u m t sn m s f i n a l l y , t h ee n d t o - e n d s e r v i c e m a n a g e m e n to fu m t sn e t w o r ki s e x p a t i a t e d o nt h eb a s i so fa n a l y z i n gt h eo s aa n ds l ao r i e n t e ds e r v i c e m a n a g e m e n t ，ar e a lm o b i l es e r v i c ei ss e l e c t e dt op r e s e n tt h ec o n t e n to f s l a m a n a g e m e n ti nu m t s ，w h i c hp r e p a r e sf u n d a m e n t a lm a t e r i a l sf o r t h ea p p li c a t i o no fs e r v i c em a n a g e m e n t i nu m t so fc h i n a k e y w o r d s ：u m t s ，n e t w o r km a n a g e m e n t ，n e t w o r ko p t i m i z i n g ， s e r v i c em a n a g e m e n t ，s l a 第1 i 页 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已在论文中 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：习i , t - - 日期：炒啦埠6 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) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权 书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：习# t - 导师签名： 日期：2 , o 口4 l 酿 日期：加如啦 ! ! 室坚皇_ 丈堂堡主堂垡笙塞 望坚! ! 堕堑笪燮壁堕查! ! ! ! 墨 1 1研究背景 第一章绪论 中国的移动用户从2 0 0 1 年7 月开始超过美国，成为世界第一大移动通信市 场，2 0 0 2 年市场份额占全球的1 5 ，预计到2 0 0 5 年将达到2 3 。随着移动通 信的普及，人们已不再满足于现有的以话音为主的移动业务，而希望享受更为丰 富的数据业务：同时作为第三代移动通信主流方案之一的u m t s 网络也已日趋 成熟，它可提供更高的容量、更清晰的话音、更快的传输速率和更丰富的移动数 据业务，是移动通信技术的极大迸步。 一方面，u m t s 网络的多业务开展模式为移动数据业务开拓了更为广泛的空 间；另一方面，u m t s 网络的个性化特点对网络的规划和优化以及业务的开发和 管理提出了新的要求。随着u m t s 网络商业化步伐的日益临近，u m t s 网络管 理系统的准确定位、流程建模、网络优化等关键问题显得尤为突出，直接关系着 高质量的端到端数据业务的发展。 业务是未来移动运营商进行竞争的关键点之一，如果运营商推出的业务能够 充分利用新技术的优势、满足更多用户的需求、具有更精彩的内容和更高的质量， 就有可能获得更大的市场份额，取得领先优势。因此，业务平台的建设、业务管 理模型的制定等工作已成为发展u m t s 网络移动业务的关键环节。 可以说，市场需求和技术发展召唤着新型移动业务的推出，而新型移动业务 的推出又需要高效的网络管理系统、业务开发平台和业务管理系统做支撑。 基于上述背景，笔者在充分把握u m t s 网络特点和业务需求的基础上，结 合对电信运维图( t o m ) 的理解，从理论层面对u m t s 网络管理进行了系统化 研究，并针对网络管理层和业务管理层中若干难点问题提出了切实可行的方案。 在论文期间笔者有幸参与了北京邮电大学p c n & c a d 中心和中国电信、中 国移动等单位合作的关于o p r s 网管体系、g p r s 网络优化、u m t s 网络面向业 务的网络管理等的若干研究项目。通过理论学习和项目实践，笔者对移动网络管 理系统的定位、流程建模、网络优化和业务管理模型有了更为深入的认识。 这些研究实践了从网络管理到网络优化再到业务管理的全过程，总结了 u m t s 网络管理相关技术的研究方法和实施步骤，为建设我国移动网络管理系统 做了必要的准备和技术积累。 第1 页 北京邮宅大学硕士学位论文u m t s 网络管理关键技术的研究 1 2 论文期间所做工作以及成果 本论文是笔者对自己在攻读硕士期间所完成的主要研究工作的一个总结。笔 者通过对t o m 图的深入分析，将研究方向定位于t o m 在u m t s 网络建设中的 具体实现环节，对在实践中易于混淆的若干概念和难于实现的技术进行了深入的 分析，这些问题包括： 1 目前的移动运营商缺乏高效的u m t s 网络运维管理体系框架和具体的网 络管理流程，对u m t s 网络管理系统在整个运维支撑系统中的定位不清晰，对 u m t s 网络优化的对象和方法不明确； 2 刀。放性的移动数掘业务平台建设滞后，对u m t s 网络业务管理的概念存 在混淆，缺乏实现业务管理的有效途径。 针对以上问题，笔者迸行了相关的研究，包括网络运维体系定位、网络管理 流程分析、网络优化工作实施、业务平台的建设和业务管理的开展等，这些主要 研究点之间的关系如图1 一l 所示。 图1 - 1 本文的主要研咒点之间的层次关系 通过对国际标准的深入理解和把握，并结合实验室课题组的相关研究项目， 笔者对以上问题提出了若干切实有效的建设策略和实施方案，其中大部分成果已 被相关的移动运营商所认同或采纳。笔者在论文中的主要成果包括： 1 在对u m t s 网络演进的深入理解的基础上，优化并论证了r r 两级管理、 三级运维、监控为主”的移动网络运维管理体系。该建议已经被中国电信的相关 部门所采纳。 第2 页 北京邮电大学硕士学位论文u m t s 网络管理关键披术的研究 2 明确指出了u m t s 网管系统在整个移动网络运维支撑系统中的定位，并 对移动网管系统的管理功能和具体管理流程进行了功能分析和抽象建模。 3 深入分析了移动网络优化技术，并结合中国移动的g p r s 网络提出了 g p r s 网络优化过程中可能出现的技术问题的解决方案，改进了g p r s 网络的性 能评估指标和关键性能参数，并从理论层面指出了u m t s 网络的优化内容和优 化方法。这些已经取得中国移动、中国电信的相关部门的认同或采纳。 4 提出了运营商建设移动业务平台时应考虑的关键因素，对面向s l a 的业 务管理及s l a 管理在u m t s 网络中的具体应用实例进行了建模分析，这将对在 u m t s 网络中实现端到端业务管理起到一定的借鉴作用。 笔者在论文期间，参与了北京邮电大学p c n & c a d 实验室同中国电信、中 国移动、瑞典爱立信等企业的多个重要合作项目。主要包括： i 2 0 0 i 0 7 2 0 0 2 1 0 4 中国移动g p r s 网络优化研究报告( 中国移动) 我的工作：分析中国移动现有g p r s 网络的服务现状，制定g p r s 无线网络 的优化原则，研究g p r s 网络优化的具体过程，优化相关的计数器计时器系统 消息描述，并对优化研究报告得到的结论进行深入的探讨，尝试从理论上解释各 种优化过程中遇到的问题。 2 2 0 0 i 0 9 2 0 0 2 1 2 中国移动g p r s 网络及网络管理体系的研究( 中国移 动& e r i c s s o ns w e d e n ) 我的工作：分析中国移动现有g s m 和g p r s 网络的发展现状及网管体系结 构，提出适合中国移动的g p r s 网络管理体系和网络管理流程模块，并定义了 g p r s 网络管理中所需的报表、报表内容以及k p i 。 3 2 0 0 2 1 2 - 2 0 0 3 1 2 中国电信3 g 业务开展策略研究( 中国电信) 我的工作：针对中国电信的业务开展状况，重点研究中国电信开展3 g 业务 的总体策略及具体业务，分析中国电信开展3 g 业务的具体步骤及建议时间表， 并提出了中国电信业务平台的建设策略和实施方案。 4 2 0 0 2 1 2 2 0 0 3 1 2 中国电信3 g 网络业务网管系统研究( 中国电信) 我的工作：针对中国电信的网络现状和发展需求，研究中国电信未来的3 g 网管系统结构、管理功能和建设目标，阐明网管系统在整个移动网络运维管理体 系中的定位，并最终提出了中国电信3 g 网络管理系统的规范体系架构。 第3 1 北京邮电火学硕士学位论文 u m t s 网络管理关键技术的研究 1 3 作者在攻读硕士期间发表的论文 1 s il i n h ub o ，s h a n g j i n g ，s o n gm e i ；s o n gj u n d e ，“t h ee v o l u t i o no f e n d t o e n d q o s a r c h i t e c t u r ef o ru m t s ”，f t c 2 0 0 3 ， b e i j i n g ，c h i n a 2 】h ub o ，s il i n ，s o n gm e i ，s o n gj u n d e ，“s o r s w i t c hi nn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k e f f i c i e n ts o l u t i o nf o rs e r v i c ep r o v i s i o na n dm a n a g e m e n t ，f t c 2 0 0 3 ，b e i j i n g ，c h i n a 1 4 论文的组织 本文是笔者在硕士学习期间，对u m t s 网络管理系统有关的技术研究成果 的总结，论文结构共分为四个部分： 第一部分( 即绪论) 介绍了论文的研究背景，并总结了笔者在攻读硕士期间 所完成的主要研究工作以及研究成果。 第二部分( 即第二章) 是对u m t s 网络以及移动网管系统相关理论的概要 介绍。本部分概述了u m t s 网络和移动网管体系的演进，进而解释了其中的若 干重要概念，并阐明了目前该领域的研究热点及笔者着重关注的难点问题。 第三部分( 即第三、四、五章) 是本文的重点，分别对u m t s 网络管理层 和业务管理层的相关问题进行了深入分析和研究。 第三章：u m t s 网络管理体系的研究与设计。本章通过对国内运营商网 络建设情况的分析，优化并验证了“两级管理、三级运维、监控为主”的网络运 维管理体系，提出了u m t s 网管系统在运维体系中的定位。然后基于对t o m 图 的理解，对移动网络管理系统的管理流程模块进行了详细的分析与设计。 第四章：网络管理中网络优化问题的研究。本章在高度概括移动网络优 化原则和优化流程的基础上，结合中国移动的g p r s 网络进行了实例化分析，对 g p r s 网络优化过程中可能出现的技术问题进行了深入研究，提出了g p r s 网络 的性能评估指标和关键性能参数，最后研究了u m t s 网络的优化问题。 第五章：u m t s 网络端到端业务管理的研究与建模。本章分析了o s a 的 总体实现方案，并结合根据国内运营商的业务平台建设状况，提出了建设业务平 台时的若干关键策略。进而对业务管理问题进行了深入的研究，并对面向s l a 的业务管理及s l a 管理在u m t s 网络中的具体应用实例进行了建模分析。 第四部分( 即结束语) 是对整个论文的总结，并指出了u m t s 网络管理技 术的下步研究方向。 第4 负 ! ! 室坚皇查堂堕主堂垡堡塞 兰竺! ! 旦笪篓堡叁堡垫查堕婴至 第二章u m t s 网络及网络管理概述 本章概述了u m t s 网络的发展现状以及网络结构的演进，介绍了移动网络 管理体系从t m n 发展到t o m 直至e t o m 的演进历程，进而解释了其中的若干 重要概念，并阐明了目前该领域的研究热点及笔者着重关注的难点问题。 2 1 关于u m t s 网络 2 1 1u m t s 网络发展现状 u m t s ( u n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，通用移动通信系统) 是采用w c d m a 空中接口技术的第三代移动通信系统。迄今为止，全球共颁发 了1 1 7 张w c d m a 牌照，欧洲的运营商、北美t d m a 和g s m 运营商、日本和 韩国各两个运营商以及其他g s m 运营商都决定采用w c d m a 技术，且已有几 十个运营商铺设了w c d m a 网络。此外，目前有三个运营商正式商用了u m t s 网络，用户数超过2 0 0 万，他们是n t t d o c o m o ( 2 0 0 1 年l o 月开通，用户超过 1 0 0 万) 、j - p h o n e ( 2 0 0 2 年1 2 月开通，用户约1 0 万) 、和记“3 ”( 2 0 0 3 年3 月， 用户约1 0 0 万) 。 我国信息产业部在分析了国内外u m t s 网络的发展形势之后，果断地提出 了“积极跟踪、先行试验、培育市场、支持发展”的原则，并在2 0 0 1 年6 月正 式启动了对u m t s 网络的测试工作。通过第一阶段对w c d m a 技术的二次测试 ( 基于r 9 9 标准) ，专家组经过全面总结和评估，得出如下技术结论f 2 1 ： 从系统的角度看，大多数厂商系统的功能、性能、稳定性较好，测试项 通过率普遍较高，平均通过率达到9 4 4 ：2 g 3 g 的漫游成功率较高。 但是，不同终端和系统制还存在兼容性问题；系统间切换，特别是不同 厂家的系统问切换很难实现；手机和系统互操作存在定问题。 人终端的角度看，基本功能和业务都已具备，但成熟度与系统之间还存 在差距：外观和人机界面已达到或趋近商用水平，但电池性能有待提高。 从l o t ( 互连互通测试) 的角度看，u u 接口互操作测试中，绝大多数 组合已经满足基本功能的互通，但不同品牌终端间视频电话的互通仍需 改善；i u 接口互操作测试的结果良好。 从以上测试结果可见，除了在网间切换、终端性能等方面需要进一步的提高 第5 页 ! ! 窒塑皇奎堂翌主堂垡笙奎 旦! 坚! 里丝篁里薹壁垫查堕! 堑墨 外，采用w c d m a 技术的u m t s 网络整体标准已经比较成熟，大规模商用的时 机即将到来。 2 1 2u m t s 网络结构的演进 u m t s 网络分为核心网( c n ) 、u m t s 陆地无线接入网( u t r a n ) 和用户 设备( u e ) 三大部分，并通过两个丌放的接口i u 和u u 相连接，如图2 - l 所示。 图2 - 1u m t s 网络总体结构 通过3 g p p 的标准化工作，u m t s 网络的相关技术正在不断地更新和完善， 并形成了r 9 9 、r 4 、r 5 、r 6 等一系列版本，其网络结构的演进历程详见图2 2 。 图2 - 2u m t s 网络结构的演进 r 9 9 版本于1 9 9 9 年1 2 月发稚，其接入部分采用5 m h z 载频的w c d m a 技 术，无线接入网络的i u b 、f u r 和i u 接口基于a t m 传输，数据速率理论上可达 2 m b i t s 。核心网采用分组域和电路域共存的方式，分别接入公用数据网和p s t n 。 r 9 9 的主要优点在于：技术成熟：多厂商供货环境己形成；互连互通测试基本完 成。其主要缺点在于：核心网的传输资源利用率低；核心网采用过时的t d m 技 术，不利于长远发展；分组域和电路域两网并行，不仅增加投资，而且提高网络 管理的复杂度；全网新业务部署仍需逐点升级，耗时且成本高。 第6 页 ! ! 壅】堕皇查堂堡主堂堡垒苎婴! 竖! 坚塑墼墅塑鲎壁查! ! ! ! 至 r 4 版本于2 0 0 t 年3 月发布，其无线接入网络的结构没有改变，改变的只是 一蝗接口协议的特性和功能，而核心网中电路域的变化较大。r 4 的新特性主要 体现在：网络由t d m 中心节点交换型演进为典型的分组话音分布式体系结构； 电路域中引入软交换的思想，将业务控制与底层承载相分离；优化了话音编解码 转换器，提高了话音质量和核心网传输资源的利用率：话音采用统计复用的方式 传递，提高了传输网的效率，实现了网络带宽的动态分配。由于r 4 中网络结构 和功能并没有实质性的飞跃，故目前暂无商业部署，且互连互通性能有待测试。 r 5 版本于2 0 0 2 年3 月发布，其主要特点在于引入了i m s 和h s d p a 的概念。 i m s ( i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ，i p 多媒体予系统) 以分组域作为承载，可瞄更 好地实施对多媒体业务的控制；h s d p a ( h i g hs p e e dd o w n l i n kp a c k e t a c c e s s ，高 速下行分组接入) 支持高速的下行分组数据接入，峰值数据速率可达1 0 m b p s 。 此外，r 5 中提出了c a m e l 4 标准和宽带a m r 的新型编码方式，并引入l u - f l e x 的概念，即一个r a n 节点可以同若干c n 节点连接。但总体而言。r 5 只是对 r 4 的补充和满足i p 多媒体业务需求的第一阶段版本，仍有待于进一步完善。 r 6 版本将于2 0 0 4 年上半年发布，主要目的是健全网络互通、安全性等方面 的内容，同时制定i m s 消息业务的相关规范。r 6 针对业务功能设立了一些新的 技术规范，如m b m s 、s p e e c he n a b l e ds e r v i c e 、p r e s e n c e 、d i g i t a lr i g h t sm a n a g e m e n t 等。此外，r a n 部分的新特性将包括对天线倾角的远端控制，u t r a n 中传输的 演进，无线接口的改进，m i m o 技术的引入等。 u m t s 网络标准各版本的主要特征和区别可参见图2 3 。 u 【偈r 珀u l r sr 4u m r s r 5u m t sf 酶 拄d ：匮登：毪：丘匣络；拄! 丘匠轻：点一l ：一匝络： l u 路置 聚用粜、p m s g 电路域i j _ i 进为抒却式增加1 f 惦应用域；制定1 f 惦消恩业丹柑 和原g g 雕? - l i t i 控制：m s c 的较交抉技术i n s 的呼叫控制西议关规范： 什纽碱沁g d r s 地强版为s i p完磐呵绻互通车安全 挂曰盥； 琏目羟：拄回盎i接厶匣盗： 一 集十式眦：错q 0 增规管理) s 衙踯基站藏持f 精i p 和a 1 瓶操作； a 础输m a 的功能输能力l 门r a j 传1 输 立哇0 上一 2 圭整旦：空生搓旦：王皇立h l w e d m af d d 在n o g 的基础上新增新增高逮数据分组接研究其它工作颂段 支持t 凸s c d m a 技术h s d 户aj l m m 0 等技术 1 9 9 9 q ! 2 胃 2 1 7 0 1 年0 3 月2 0 0 2 年0 3 月2 0 0 4 上半年 图2 - 3 u m t s 网络标准各版本的主要特征 随着u m t s 网络技术的发展，电子商务、网上交易等需要高质量保证的移 动业务相继出现，用户对于移动业务端到端q o s ( q u a t i t yo f s e r v i c e ，服务质量) 第7 页 北京邮电大学硕士学位论文 u m t s 网络管理关键技术的研究 的期望促使他们与服务提供商进行协商，商定服务提供商对不同等级业务的支持 和保证，这些要求可以通过对s l a ( s e r v i c el e v e la g r e e m e n t ，业务等级协定) 的有效管理来实现。此外，运营商为了给用户提供端到端q o s 分级的业务，必 须对u m t s 网络建立起有效的网络管理系统和业务管理系统，t m f 的t o m 很 好地解决了这一问题，并提出了面向s l a 的业务管理模型。 在下一节中，笔者将简要介绍移动网络管理体系从t m n 发展到t o m 直至 e t o m 的演进历程，并详细解释其中的若干重要概念，进而阐明目前该领域的研 究热点及笔者着重关注的难点问题。 2 1 2 关于移动网络管理 2 2 1 移动网络管理体系的演进 1 9 8 6 年，i t u t ( 国际电信联盟) 提出了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 t n e t w o r k ，电信管理网) 框架，用于对电信网实施统一的综合维护管理。t m n 定 义了一个分层的管理结构，该结构从底向上分为四层，呈金字塔形分布，分别是 网元管理层、网络管理层、业务管理层和商务管理层，如图2 - 4 所示。同时，t m n 将网管功能划分为五大部分，即告警管理( f m ) 、配置管理( c m ) 、计费管理 ( a m ) 、性能管理( p m ) 和安全管理( s m ) l j j ，详见 4 1 。然而，t m n 把研究 重点放在业务管理层之下，对商务管理层和业务管理层没有做出清晰的界定。 图2 - 4基本t m n 模型【5 i 9 0 年代末期，随着业务的迅速发展，人们意 ： ： 到只有提供符合用户需求的 业务，才能吸引更多的用户，从而带动整个电信产业的发展。在这种背景下， t m f ( 电信管理论坛) 基于t m n 的层次思想，弥补了t m n 在业务管理层和商 第8 页 北京邮电大学硕士学位论文 u m t s 网络管理关键技术的研究 务管理层中的不足，提出了自顶向下、以客户为中心、基于功能的t o m ( t e l e c o m m u n i c a t i o no p e r a t o i nm a p 电信运营图) 的概念，如图2 - 5 所示。这个 模型被国际电信运营公司和设备制造商以及电信o s s 系统开发商所广泛接受， 成为国际标准与事实上的行业规范。 图2 - 5 t o m 业务流程模型【6 根据t m f 的描述，t o m 可分为横向视图和纵向视图。横向视图用于描述电 信运营生产过程的三个层次，自顶向下依次为客户服务管理过程、业务开发及管 理过程、网络管理过程。纵向视图用于描述o s s 系统的三个主要功能，从左到 右依次为业务实现( f u l f i l l m e n t ) 、业务保证( a s s u r a n c e ) 和业g - 计费( b i l l i n g ) ， 可简称为f a b 。业务实现负责及时和正确地处理客户订单；业务保障负责及时 和正确地处理客户和网络的问题，实施对业务的有效保障；业务计费负责及时和 正确地处理客户帐单。纵向视图中的每项功能都与横向视图中的三个运营层次 密切相关，如图2 5 中虚线所示。 2 0 0 1 年r 随着电子商务和c r m ( c u s t o m e r r e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ，客户 关系管理) 的兴起，t m f 又基于t o m 建立了e t o m ( e n h a n c e dt e l e c o m mo p e r a t i o n 第9 页 些室堂皇奎堂堡主兰焦笙茎 型! ! 翌塑笙篁垄鲞壁墼查塑! 堡塞 m 。口，增强型电信运营图) 模型，如图2 - 6 所示。e t o m 中强调了客户关系管理， 覆盖电信运营活动中的客户服务、业务支撑和运行维护等方面的公共功能，并加 入了c ，战略、基础架构与服务”部分，指出了市场、产品和资源的前期研究的重 要i 生和方法论，使业务运营更加成熟。图2 - 6 中的纵向流程群组代表端到端的业 务流程视图，如对客户的计费中所涉及的流程：而横向流程群组代表与业务功能 流程相关的功能视图，如管理供应链中涉及的流程。其中t o m 中的f a b 仍然处 于e t o m 的核心位置，并将运营支持与就绪流程从f a b 实时流程中分离出来 以增强对f a b 自动化的支持。 客户 战略，基础设旌和产品 战略与 基础设施生产品生命 承诺 命周期管理周期管理 f 营销与供应关系 f j 服务开发与管理 l 资源开发与管理 i 供应链开发与管理 i 运营 i 运营支持开通保障计费 与就绪 客户关系管理 服务管理与运营 资源管理与运营 供应商，台作伙伴关系管理 企业管理 图2 - 6e t o m 业务沉程模型f 1 从移动网管体系的演进可以看出，移动网络的管理正在由“面向网络”的管 理方式向“面向业务”的管理方式进行蕾转变，这既是移动网络运营商的管理需 求，也是移动网络的发展趋势。 从电信企业的管理需求来看，移动网络运营商需要逐步采用面向业务的网络 管理方式。运营商正在致力于提高业务服务质量，增加自身的市场竞争力，挖掘 潜在用户和业务，提高网络资源利用率，增加发现问题和解决问题的能力，减少 运维成本，逐步缩小在经营模式、服务内容、服务水平等方面与国外运营商之间 的差距，面向业务的网络管理方式将有助于解决这些问题。 从移动网络的发展趋势来看，先进的网络技术需要面向业务的网络管理作为 第1 0 负 ! ! 塞坐皇查兰耍主堂垡鲨茎 旦塑! ! 旦丝篁望茎堡墼查! 堕! 兰壅 支持。g s m 网络是基于电路交换的，主要可提供语音业务及增值业务，因此业 务运行状况与网元和网络的关系较为明显。而对于u m t s 网络，其网络结构正 向着全i p 的方向演进，网络形态和功能朝着复杂和融合的方向发展，网络所承 载的业务类型和数量也在急剧增长，业务和网络的关系变得异常复杂。为了提供 向用户承诺的端到端q o s ，u m t s 的网络管理系统必须把业务管理也纳入进来， 实现面向客户的和操作一体化的管理体系。网络管理系统不再作为独立的运维系 统，而是作为电信企业的整个运营管理中的与其他运营支撑系统不可分割的组成 部分。 2 2 。2 网络管理与业务管理的关系与说阴 从t o m 图中可以看出，网络管理和业务管理既有区别又有联系，笔者现将 两者之间的关系总结如下： 两者所处的层次不同 业务管理承载于网络管理之上，通过网络管理层采集到的数据来进行业务性 能分析、需求分析和故障定位等工作，业务管理更贴近用户管理层，直接为用户 管理层提供服务。同时，业务需求分析直接影响到网络管理的规划和配置，是网 络优化的重要依据，可以用于指导网络的建设和扩容。 两者的管理对象不同 网络管理的对象是网络实体或网络节点，如g p r s 网管，u m t s 网管，i s m o 网管，7 号信令网管等等。而业务管理的对象是网络实体所能提供的电信业务， 如话音业务，短信业务w a p 业务等等。一个业务的提供可能会同时使用或跨 越多种不同类型的网络，而同一网络可能承载不同种类的业务。 两者的被认知程度不同 终端用户关心的是其所使用的电信业务，感受到的是服务质量的差异，而并 不关心该业务承载于何种网络或网管技术。针对同一业务，用户根据自己的需要 在不同的时段定制不同等级的服务，服务质量可能是多个网络综合影响的结果， 这可以通过端到端的业务管理进行实现。 两者的管理目标相同 移动运营商经营移动网络，对上通过移动业务平台提供业务开发接口，对下 综合使用网络层的资源。网络管理和业务管理的最终目标都是提供令用户满意的 端到端的服务，提高网络的综合利用率和业务的a r p u 值。 第 i 页 北京邮电大学硕士学位论文u m t s 网络管理关键技术的研究 为了便于读者理解，笔者现将本文中出现的若干易于混淆的术语概念进行说 明如下： 业务管理 为了便于区分，将网络运营商的业务管理称为业务级的网络管理或业务级网 管，把服务提供商的业务管理称为应用管理。如果没有特殊声明，本文中的业务 管理是针对网络运营商面占的。 对于业务管理的理解，一种针对各种业务提供环境，即独立业务提供平台或 综合业务平台的业务管理：另一种针对网络层到业务层的关联和映射，即业务质 量管理。这两种理解分别对应于t o m 中的业务开通c f ”) 和业务保障( “a ”) 。 如果没有特殊声明，本文中的业务管理针对后者，即业务质量的管理。 业务平台 本文中的业务平台可以从两个方面进行理解：一方面，业务平台是网管系统 的管理对象，可实现端到端的业务监控和管理：另一方面，业务平台可以通过和 网络管理系统接口实现业务资源的配置。 2 2 3 目前研究的热点及难点问题 随着u m t s 网络商用化的i 涵近，以及移动业务发展的新需求，面向u m t s 网络和网络管理体系的研究逐渐成为近些年来的研究热点。 热点一：u m t s 网络结构的研究。3 g p p 正在制定u m t s 网络的r 6 版本规 范，该版本旨在优化u m t s 网络性能，更好地解决业务提供和网络安全等问题。 热点二：u m t s 网络规划和优化的研究。随着u m t s 网络大规模商用的临 近，各大网络运营商都在紧锣密鼓地开展网络测试、规划等工作，而出于没有广 泛的现网运营经验，u m t s 网络的优化问题也已成为研究热点。 热点三：u m t s 网络管理框架的研究。3 g p p f 在制定u m t s 网络面向业务 的网络管理模型，涵盖网管信息模型、接口定义等方面内容。但是，如何基于 t o m 图来定位u m t s 网管系统，解决信息网的综合管理问题仍然是网络管理体 系结构研究的主要内容。 热点四：网络层管理和业务层管理融合的研究。u m t s 是一个电信级可运营、 可管理、可盈利的业务网络。业务和网络的先天不可分离性迫切要求网络层管理 和业务层管理灵活有效地进行融合，这样做既可以充分利用已有的投资，又可以 加大业务管理的力度。研究的重点集中在两层之间的接口定义和交互关系。 第1 2 页 北京邮电人学硕士学位论文u m t s 网络管理关键技术的研究 热点五：s l a 管理的研究。s l a 管理是实现端到端业务管理的核心，除了 客户等级、服务水平等要素以外，s l a 管理还包括前后端服务流程执行、市场 预测、网络成本预算、风险保护等要素。如何定义、细化和管理s l a 生命周期 的5 个阶段是主要研究点之一。 热点六：面向s l a 的业务管理模型的研究。s l a 管理和业务管理既有区别 又有联系，其中任何一个环节的改变，都可能引起其相关联部分的改变。如何细 化s l a 在t o m 中的定位，并将s l a 管理应用于业务管理的全部过程是业务管 理的关键研究点。 在对u m t s 网络和网络管理体系进行研究的过程中，笔者主要关注了以上 研究热点中的若干难点问题，并提出了相应的解决方案。 难点一：u m t s 网络管理框架的建立。移动通信运营商对u m t s 网管在整 个移动网络运维支撑系统中的定位缺乏清晰的认识，且随着作为网管神经中枢的 电子运维系统的建设需求的变化，对网络管理流程的建模问题有待进一步优化。 难点二：u m t s 网络优化问题的研究。由于没有大规模的现网运维经验，故 而对u m t s 网络优化的研究仅仅停留在表面。许多问题有待进一步解决。 难点三：移动业务平台的建设。3 g p p 引入p a r l a y a p i 的思想，提出了o s a ( o p e ns e r v i c e a c c e s s ，开放业务平台) 的概念，但是移动运营商在具体建设o s a 的过程中，缺乏有效的建设策略。 难点四：业务管理的建模分析。s l a 管理是端到端业务管理的核心环节， 如何对面向s l a 的业务管理进行建模，并在u m t s 网络中具体应用s l a 管理的 思想是在u m t s 网络中实现业务管理的难点之一。 针对这些难点问题，笔者贯彻“提出问题、分析问题、解决问题的研究方 法，并结合大量的理论研究和具体实践，对相关问题提出了解决或优化的方案， 主要研究成果将在后面的章节中陆续给以介绍。 第1 3 页 j e 京邮电大学硕+ 学位论文 u m t s 网络管理关键技术的研究 第三章u m t s 网络管理体系的研究与设计 对于u m t s 移动网络运营商而言，规划怎样的网络管理系统，构建怎样的 网络运维体系，以及两者的关系定位是实现高效运维管理的关键性问题。在本章 中，笔者通过对国内运营商网络建设情况的分析，优化并验证了“两级管理、三 级运维、监控为主”的网络运维管理体系，提出了u m t s 网管系统在运维体系 中的定位。然后基于对t o m 图的理解，对移动网络管理系统的管理流程模块进 行了详细的分析与设计。 3 。1 移动网络运维管理现状 移动网络运维管理体系是移动网络建设管理的重要组成部分，是端到端业务 保障的前提和基础。对于t o m 的纵向f a b 功能而言，运维管理是业务实现、业 务保障和业务计费的基础和核心环节；对于t o m 的横向层次而言，运维管理是 面向客户、面向业务和面向网络的关键因素，是贯穿于环环相扣的电信运营流程 的中枢。高效的网络运维管理体系可以使各个运维支撑系统更加紧密地配合，向 用户提供更高质量的服务，从而获取更加丰厚的市场效益