（计算机科学与技术专业论文）wcdma系统北向接口的研究、实现与测试.pdf

w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 摘要 目前w c d m a 网络在中国即将投入商用，作为确保w c d m a 网络正常运行的网络管理系统，也正在紧密的建设筹备中。w c d m a 网络的网管系统从功能上分为两层，底层是厂家网管即操作维护中 心( 下文简称o m c ) ，直接与网元设备交互，负责网元数据采集和 对网元维护命令的执行；上层是综合网管即网络管理中心( 下文简 称n m c ) 负责对厂家网管采集到的数据进行面向系统维护人员和客 户的处理，辅助移动网络运维人员完成网络规划、网络维护、性能 评估、决策支持和优化分析。在w c d m a 系统中，：网络设备是由多 个不同厂商提供的，各厂商自行开发提供的o m c 提供给n m c 的接 口也各不相同。为了解决由多厂商设备带来的网管系统建设的困难， 3 g p p 在t s 3 2 系列标准里定义了北向接口( 下文简称i t f _ n ) ，将 o m c 向n m c 提供的接口统一转化为一个标准接口，从而使n m c 可以通过北向接口连接任何厂商的o m c 来实现网络管理功能。 本文首先阐述了移动通信领域中w c d m a 、网管系统以及 c o r b a 等论文相关的基本概念，再从网络管理接口的概念中引出北 向接口，从中引出北向接口在网管系统中的概念和位置。之后再采 用i t u t 定义的u t r a d 方法学来定义n m c - o m c 北向接口，将接 口的定义分为接口功能需求定义阶段、接口分析阶段和接口设计阶 段三个阶段，对北向接口进行了事务需求分析，再以性能模块为例 进行了详细需求分析和接口分析，并完成了对北向接口的设计。在 此基础上，以性能模块为例对北向接口的实现作了描述，最后介绍 了北向接口的测试工作，验证了整个方案的可行性和高效性。 关键词：w c d m a 北向接口网络管理中心操作维护中心 r e s r e a r c h ，r e a i ，i z a t i o na n dt e s t f o rw c d l s y s t e mn o r t h b o u n d i n t e r f a c e a b s t r a c t t h ew c d m aw i l lp u ti n t ou s ei nc h i n a ，n e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e m t ob eam o s ti m p o r t a n ts y s t e mt oi n s u r et h ew c d m a n e t w o r k r u ne x a c t l y , i su n d e rd e v e l o p m e n t w c d m an e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e mc a nb ed i v i d e di n t ot w ol a y e r s t h eb o t t o mo n ei so p e r a t i o na n d m a i n t e n a n c ec e n t e r ，i ta l t e r n a t e sw i t hn e t w o r ke l e m e n td i r e c t l y ，o m c i s r e s p o n s i b l e f o rn ed a t ac o l l e c t i o na n dt h ee x e c u t i o n o fn e m a i n t e n a n c ec o m m a n d ；t h et o pl a y e ri si n t e g r a t e dn e t w o r km a n a g e m e n t c e n t e r , i ti sr e s p o n s i b l ef o rt h ep r o c e s s i o no fd a t aw h i c hi sc o l l e c t e db y 0 m cf o r s y s t e mm a i n t e n a n c ep e r s o n s ，h e l pt h e m t o p r o g r a m m i n g n e t w o r k ，m a i n t a i nn e t w o r k ，p e r f e i r m a n c ee v a l u a t i o n ，m a k i n gd e c i s i o n a n do p t i m i z a t i o na n a l y z e i nw c d m an e t w o r ks y s t e m ，t h en e t w o r k e q u i p m e n t sa r ep r o v i d e db yd i f f e r e n tm a n u f a c t u r e r s ，e v e r ym a n u f a c t u r e r w i l ld e v e l o po m ca n di n t e r f a c e so m c sp r o v i d et on m ca r ed i f f e r e n t i t b r i n g ss o m ed i f f i c u l t i e si nn m cb u i l d i n g i no r d e rt o s o l v et h i s p r o b l e m ，3g p pd e f i n e st h en o r t hb o u n di n t e r f a c ei nt h et s 3 2s e r i e s s t a n d a r d ，i tt r a n s l a t e st h en m c o m ci n t e r f a c ei n t oas t a n d a r df o r m ，s o o n en m cc a nm a n a g em a n yd i f f e r e n to m c s f i r s t t h ep a p e rd e s c r i b e st h eb a s i cc o n c e p t ：w c d m aa n d n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e ma n dc o r b a t h e nt h ec o n c e p to f n e t w o r km a n a g e m e n ti n t e r f a c e ，t h ec o n c e p ta n dp o s i t i o no ft h ei t f - n s e c o n d ，a d o p tt h eu t r a dm e t h o dd e f i n e db vi t u tt od e f i n et h e n m c o m ci t f _ n w h i c hd i v i d e t h ei n t e r f a c ed e f i n i t i o ni n t ot h r e e p e r i o d s ：f u n c t i o nr e q u i r e m e n ta n a l y z e ，i n t e r f a c ea n a l y z ea n di n t e r f a c e d e s i g n f o l l o wt h i sm e t h o d ，t h ep a p e ra n a l y z e st h eb u s i n e s sr e q u i r e m e n t ， t h e nd op a r t i c u l a rr e q u i r e m e n ta n di n t e r f a c ea n a l y s i st a k i n gt h e p e r f o r m a n c em o d u l ea se x a m p l e b a s e do nt h e s ew o r k ，t h ep a p e rt a k e t h ep e r f o r m a n c em o d u l ea se x a m p l et od e s c r i b et h er e a l i z a t i o no fi t f - n l a s t ，t h ep a p e ri n t r o d u c e st h et e s tw o r ko fi t f - n ，t ov a l i d a t et h a tt h e p r o i e c ti sf e a s i b l ea n dh i g he f f i c i e n c y k e yw o r d s ：w c d m l ai t f - nn m co m c 声明 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：丝止堑 日期：呈! 型! 三! 丝 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一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：至丛尘左 新虢血! ( ! 日期：2 卯占弓 日期：丝旦盘：圣! 堡 北京邮电大学硕士研究生学位论文w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 1 1 研究背景 第一章前言 随着网络规模的不断扩大，网络设备的种类和数量不断增加，网络的复杂 性和异构化程度日益提高，多厂商设备问题越来越突出。各种网络和设备缺乏 统一的接口标准和规范，给网管系统的建设带来了很大的困难。而且各个电信 运营商都陆续引进或自主开发了各自的网络管理系统，大多采用不同的技术和 管理协议，网络协议互不兼容、管理信息不能互通，导致整个网络的管理分散、 管理内容庞杂、操作界面繁杂。为解决以上问题，一般的方法是建设综合网管 系统，以对整个网络进行统一的管理。在网管系统的开发过程中，通常会遇到 接口不开放、厂家不提供数据结构的困难。非标准的网管接口给上层应用系统 的开发造成了较大的困难，接口问题已经成为开发多厂商综合网管系统时的最 大难题。 随着3 g 技术的成熟，运营商已经把3 g 的正式启动运营提上日程，相应的， 作为移动网络的正常、高效运行的移动网络管理系统，也必须跟上步伐。然而， 在移动网络管理系统的建设中，同样也遇到接口问题。结合本人的工作经历， 本文的讨论范围限定在w c d m a 移动网络管理系统。在w c d m a 移动网管系 统中，不同厂家各自开发的o m c 提供给上层综合网管的接口缺乏统一的标准 和规范，因此，制定了o m c 北向接口的标准。这样，不同厂家的o m c 只要遵 循该标准，就可以向n m c 提供统一的接口，使一个综合网管可以同时连接多 个厂商的o m c ，实现综合网管开发的高效性和可利用性。 如上分析，北向接口在移动网管的建设中扮演着重要的角色，作为移动网 络管理系统专业的研究生，结合我自己在国内某运营商w c d m a 网管系统北向 接口的工作经历，研究了w c d m a 系统中北向接口从需求分析，到设计、实现 以及测试的完整过程。 1 2 国内外的研究情况 在3 g 的移动通讯网络中，运营商会采用不同厂家的设备，各设备提供商 都会开发一个适用于自身设备的网元管理系统o m c 用以管理网络设备，通过 o m c ，网络运维人员可以获得网络中任何一个网元的运行状况以及对网元下发 第1 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 指令。但是，这种只通过o m c 层面的网洛维护和监测在网元的管理上是分离 的，分散的管理系统使得网络管理功能变得繁杂，每一项管理功能都需要人工 牵涉大量的网元设备，不但管理效率低下，而且会由于维护管理水平和规划能 力制约移动通信向更深更广层次的发展。因此，产生了开发上一层综合网管， 来满足对移动通信网内的日趋扩大和丰富的网元进行综合管理的需求。然而， 由于设备的多厂商，使得一个网络中并存互不兼容的o m c ，为了解决这个问题， 3 g p p 在t s 3 2 系列标准里面定义了北向接口，解决这个n m c 和o m c 之间的 接口问题。 对于网管系统北向接口的实现，在过去的一直是q 3 接口或私有接口占主 导地位。早期的接口采用c m i p 协议，c m i p 是一个全面而复杂的协议，要完 全实现c m i p 。不仅对硬件系统要求很高，而且由于参数和属性非常多，软件 实现复杂，对编程人员要求也很高。所以完全支持c m i p 的设备较少，绝大部 分厂家都只是部分实现c m i p ，其余部分采用自定义协议。因此各个厂商q 3 接 口之间的互通很困难，给实现统一网络管理带来很大困难。 近来，i t u t 将c o r b a 技术引入电信管理网，作为q 接口的一种可选方 案。c o r b a 是o m g 为解决分布式处理环境中，硬件和软件系统的互连而提出 的一种解决方案。它提供面向对象的管理、各种服务功能及其定义完善的a p i ， 不仅简化了创建分布式应用的任务量，而且使系统具有开放性、可扩展性、灵 活性等优点。c o r b a 接口因为简单、易实现、易修改和易扩充等优点，已经 逐渐被各大厂商用来开发标准接口，并有逐渐取代q 3 接口的趋势。 1 3 本文结构 本文主要研究的是w c d m a 系统o m c 北向接口，论文共分为六章，除了 第一章前言和第六章结束语之外，其余章节内容如下： 1 综述( 第二章) 本章对论文中涉及的知识点进行综合阐述。首先简要介绍了w c d m a 移动 通信系统，然后介绍了电信管理网t m n 的基础概念。最后对实现本文主题北 向接口的技术c o r b a 进行了简要说明。 2 北向接口的定义与分析( 第三章) 说明了北向接口在网管系统中的位置和作用。采用采用了i t u t 定义的 u t r a d 方法学定义管理接口，本章实现了采用了u t r a d 方法学中的前两个 阶段，接口功能需求定义阶段和接口分析阶段。并分别以性能接口为例作了介 绍。 3 北向接口的设计与实现( 第四章) 第2 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 根据上一章中对北向接口的定义和分析，本章采用具体的c o r b a i d l 的 接口设计方法设计了北向接口，并以性能接口为例示例了接口的实现。 4 北向接口的测试( 第五章) 本章对北向接口的测试作了说明，包括测试条件、测试工具、测试方法、 测试内容和测试结果。 第3 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 第二章综述 2 1w c d m a 移动网络介绍 移动通信自商用以来，以非常迅速的势头发展。从2 0 世纪8 0 年代初期第 一代模拟移动通信商用开始，基本上每1 0 年出现一代新的技术。到现在，移动 通信已经经历了以a m p s 、t a c s 为代表的第一代模拟移动通信，以g s m 、 d a m p s 和p d c 为代表的第二代数字移动通信，现在正向着第三代移动通信技 术i m t 2 0 0 0 演进。 第一代( 8 0 年代) 模拟 厂赢 厂贰 厂虱 r 虱 ： 第二代( 9 0 年代) 数字 厂虱 、 厂虱 厂孙 、 厂虱 、 第三代 ( 2 0 0 0 ) 厂赢 、 一c 五i 、 l2 q q q 1 西= 、 s 必 超三代 ( 2 0 1 0 ) b e y o n d 3 6 图2 - 1 蜂窝移动通信标准的演进【1 】 w c d m a 技术属于蜂窝移动通信标准第三代的主体之一，它是g s m 技术 向3 g 平滑演进的捷径，中间根据不同的情况历经g p r s 和e d g e 等阶段 w c d m a 标准的发展历经很多个阶段，从r 9 9 ，r 4 ，r 5 ，r 6 到更高版本， 如卞图所示。 电路域p 话音承拽 电路蛾c s ，m g w - 1 1 ) - s c d m a v o l po o s 是关键 - g s m g p r s 核心网 - w c d i v i af d d+ 3 g p pr e l 4 - i p 实纠多蜻l 体 - h s d p a 3 g p pr e l 5 3 g p pr e l 9 9 ： !i 功黼 i ：i爵高篡一 i i 町i q 点 2 0 0 0 0 3 2 0 0 i 0 320 0 2 0 3 图2 - 2w c d m a 标准发展历程1 2 】 本文的研究环境是w c d m a 的r e l 4 ，简称r 4 ，w c d m ar 4 主要包括三部 第4 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 分：无线接入系统、电路域核心网和分组域核心网，其网络结构如下图。 图2 - 3w c d m ar 4 的网络结构图【2 】 2 2 电信管理网的研究 2 2 1电信管理网的概念 为了最大限度地利用电信网络资源，提高网络的运行质量和效率，向用户 提供良好的通信服务，国际电信联盟f i t u t 1 在m 3 0 1 0 建议中提出了电信管理 网。电信管理网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、操作系统和电信设备之间的互连、互通、互操作。t m n 是采用 商定的具有标准协议和信息的接口进行管理信息交换的体系结构。突出t m n 体系结构的目的是支撑电信网和电信业务的规划、配置、安装、操作和组织【3 1 。 从理论和技术标准的角度看，t m n 是一组原则和为实现原则中定义的目标 而制定的一系列的技术标准和规范；从逻辑和实施方面考虑，t m n 就是一个完 整的独立的管理网络，是各种不同应用的管理系统，按照t m n 的标准接口互 连而成的网络，这个网络在有限的点上和电信网接口，与电信网的关系是管与 被管的关系，是管理网与被管理网的关系【3 1 。 t m n 与电信网的关系如下图。 第5 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 图2 - 4t m n 与电信网的关系【3 】 图中，操作系统代表实现各种管理功能的处理系统，工作站代表实现人机 界面的装置，数据通信网提供管理系统与被管理网元之间的数据通信能力。 2 2 2 t m n 的功能 t m n 为电信网及电信业务提供一系列的管理功能，主要划分为五种管理功 能域： 性能管理( p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ) 配置管理( c o n f i g r a t i o nm a n a g e m e n t ) 帐务管理( a c c o u n t i n gm a n a g e m e n t ) 故障管理( f a u l tm a n a g e m e n t ) 安全管理( s e c u r i t ym a n a g e m e n t ) 【4 1 1 性能管理 性能管理是对电信设备的性能和网络单元的有效性进行评价，并提出评价 报告的一组功能。包括性能测试、性能分析及性能控制。 2 配置管理 配置管理功能包括提供、状态和控制及安装功能、对网络单元的配置，业 务的投入，开停业务等进行管理，对网络的状态进行管理。 3 故障管理 故障管理是对电信网的运行情况异常和设备安装环境异常进行监测、隔离 和校正的一组功能。包括告警监测、故障定位、故障修复及测试、 4 帐务管理 帐务管理功能测量电信网中各种业务的使用情况，计算处理使用电信业务 的应收费用，并对电信业务的收费过程提供支持。 5 安全管理 安全管理主要提供对网络及网络设备进行安全保护的能力。主要有接入及 用户权限的管理，安全审查及安全警告处理。 第6 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 2 2 3t m n 的体系结构 从管理功能块的划分、信息交互的方式和物理实现三个角度，t m n 的体系 结构可以划分为功能结构，物理结构和信息结构三个方面。 2 2 3 1t m n 功能结构 t m n 功能结构主要描述t m n 内的功能分布。其基础是把t m n 的功能划 分为t m n 功能块，功能块之间利用数据通信功能( d c f ，d a t ac o m m u n i c a t i o n f u n c t i o n ) 来传递信息，并由参考点隔开，如图2 5 所示。 t m n 的功能块分为五种，即运行系统功能( 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 ) 、协调功能( m f ，m e d i a t i o nf u n c t i o n ) 、网络单元功能( n e f ，n e t w o r k e l e m e n tf u n c t i o n ) 、q 适配功能( q a f ，q a d a p t e rf u n c t i o n ) 和工作站功h e ( w s f ， w o r ks t a t i o nf u n c t i o n ) 1 3 】。 o s f 主要对管理信息进行处理，以便支持、控制各种管理功能的实现。 m f 介于o s f 与n e f ( 或q a f ) 之间，起协调或中介作用。它按o s f 的 要求，对来自n e f ( 或q a f ) 的信息进行适配、过滤和压缩等处理。 q a f 用来将不具备标准t m n 接口的n e f 连接至t m n 内部，其任务是进 行t m n 接口与非t m n 接口之间的转换。 n e f 与t m n 进行通信以便受其监视、控制，它代表了被t m n 管理的设备 和( 或) 功能。 w s f 为管理信息的用户提供一种解释t m n 信息的手段。其功能包括终端 的安全接入和注册、识别和确认输入、格式化和确认输出等。 参考点确定了不同的管理功能块间的边界。它实际上是表示两个管理功能 块之间进行信息交换的概念上的一个点。t m n 内有三类不同的参考点，即：q 参考点，f 参考点，x 参考点。 第7 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 2 2 3 2t m n 信息结构 图2 - 5t m n 的功能结构【3 1 t m n 的信息结构描述了功能模块间所传送信息的特性，由以下几个方面来 描述t m n 的消息结构：管理层次模型，管理信息模型和管理组织模型。 1 管理层次模型 由于电信网络和电信设备的异构性质，电信网络的管理非常复杂，实现电 信网络综合管理很困难。t m n 管理分层的概念为最终实现综合管理提供了一个 分步骤的、循序渐进的实现方法。t m n 把管理功能需求分解为不同的层次，每 层相对独立完成特定的管理功能，层与层之间由参考点分割。在t m n 建设初 期可以只完成低层的管理功能，以后逐步完善高层管理功能，最终实现管理的 综合。 t m n 的管理层次分为五层，从低到高依次为：网元层( n e l ，n e t w o r k e l e m e n tl a y e r ) ，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 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 t l a y e r ) 和事务管理层( b m l ，b u s i n e s sm a n a g e m e n tl a y e r ) 。其中网元层属于被 管理层，其他四层属于管理层。 网元管理层对网元进行管理；网络管理层从全网的角度对管理域内的网络 进行管理；业务管理层主要处理有关业务的事项，它较少涉及网络的物理特性， 而着重于网络所提供的逻辑业务功能；事务管理层负责网络的决策等方面的管 理。 2 管理信息模型 在不同管理层之间或相同层的对等实体之间传送的管理信息是由管理信息 第8 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 模型来描述的。信息模型的建模基于面向对象技术，即把被管理的物理或逻辑 资源抽象为管理对象( m a n a g e do b j e c t ，简称m o ) ，管理对象是管理信息模型 的基本单位。m o 的描述采用面向对象的方法，它具有面向对象的方法所具有 的特点：抽象、封装与可重用。m o 是从管理的角度对可管理的实际资源的一 种抽象，它来源于实际资源，但又独立于实际资源。它把资源的具体实现封装 起来，只留下了管理接口。 如何把实际被管理的物理或逻辑资源抽象为管理对象是t m n 中的一项关 键技术，管理对象由以下方面所定义： 在管理边界可见的对象的属性； 对管理对象施加的操作； 管理对象对管理操作或其它情况所做出的响应或表现出的行为； 管理对象发出的通知等。 t m n 中所有管理对象信息的集合称为管理信息库( m i b ，m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o nb a s e ) 。 3 管理组织模型 管理组织模型用于描述管理信息的交换，它规定了t m n 的信息交换的方 式，以及管理层内或管理层间的t m n 功能。它主要描述了管理应用进程担任 的角色或者是管理者( m a n a g e r ) 或者是代理者( a g e n t ) ，以及管理者和代 理者之间的相互关系。管理者的任务是发送管理命令并接收代理发来的通知； 代理者的任务是直接管理有关的管理对象，响应管理者发来的管理命令并向管 理者发出通知。下图描述了管理者，代理者和管理对象间的基本关系。 被管理开放系统 管理开放系统 2 2 3 3t m n 物理结构 图2 - 6t m n 的管理组织模型【3 】 根据需要，t m n 的功能结构可以灵活地组成不同的物理结构，物理结构由 第9 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文 w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 物理实体组成，物理实体之间为t m n 的标准接口。t m n 的基本的物理实体包 括运行系统( o s ，o p e r a t i n gs y s t e m ) ，工作站( w s ，w o r ks t a t i o n ) ，q 适配器 ( q a ，q a d a p t e r ) ，网元( n e ，n e t w o r ke l e m e n t ) 和数据通信网( d c n ，d a t a c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ) ，它们之间的接口分别为q 3 接口，f 接口和x 接口， 如下图所示。 图2 7t m n 的物理结构图【3 j o s 主要完成o s f 功能，同时也可完成q a f 功能和w s f 功能。 w s 是完成w s f 功能的系统，即完成t m n 信息模型与人机界面表示形式 之间转换的系统。 q a 是连接非t m n 网元和t m n 操作系统之间的设备，完成q a f 功能。 n e 由电信设备和一些支撑设备组成，主要完成n e f 功能，也可根据需要完成 t m n 中的其他功能，如q a f ，o s f 和w s f 等。 d c n 是t m n 中完成d c f 功能的通信网，可以由不同类型的子网，如公用 电话网、公用数字数据网d d n ( d e f e n s ed a t an e t w o r k ) 、专用线、i s d n ( i n t e g r a t e d s e r v i c e sd i g i t a ln e t w o r k ) 、w a n ( w i d ea r e an e t w o r k ) 、l a n ( l o c a la r e a n e t w o r k ) 或s d h ( s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y ) 等互连而成。d c n 为t m n 的物理实体间通信提供传输服务，t m n 物理实体间的信息交换要用到o s i 参考 模型的全部7 层功能，而d c n 只需提供o s i 参考模型的下三层功能，不需提 供4 到7 层功能。 当功能模块在不同的物理实体中实现时，功能模块之间的功能参考点由物 理实体之间的相应物理接1 3 替代，如q 3 接口在q 参考点实现，f 接口在f 参考 点实现，x 接口在x 参考点实现。若功能模块在一个物理实体中实现时，功能 模块之间的功能参考点可以不转化为物理接口。 t m n 的管理对象包括传输网、电话网、数据通信网、信令网、综合业务数 第1 0 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 字网、智能网、移动通信网、用户接入网等。 2 3c o r b a 技术简介 公用对象请求代理体系结构c o r b a 是由对象管理组织o m g 定义的面向 对象的通用体系结构【5 j 。c o r b a 的主要思想是将分布计算模式和面向对象思想 结合在一起，构建分布式应用。c o r b a 的主要目标是解决面向对象的异构应 用之间的互操作问题，并提供分布式计算所需的一些其它服务【5 j 。 c o r b a 是一种异构环境平台下的语言无关的对象互操作模型，它采用“软 件总线”的规范，任何应用程序、软件系统或工具只要有符合规范的接口，就 能方便地集结到c o r b a 软件总线之中。在c o r b a 系统中，每一个构件是一 个对象，总线上的对象可以被其它对象所使用。因此，使用c o r b a 体系结构， 可有效地实现不同操作系统、不同编程语言、不同网络协议的应用程序间的互 操作。 c o r b a 体系结构( 如图2 8 所示)的核心是对象请求代理o r b 。o r b 提供了对象间发送请求、接收应答的透明机制。当客户端程序要调用远程对象 上的方法时，o r b 首先根据对象引用定位对象的实现，然后将调用的名字、参 数等编码成标准的方式通过网络传输到服务器方。服务器方对象完成处理后， o r b 采用同样的方式将结果返回给客户。 其中客户端和服务器可能在不同的 网络上，采用不同的操作系统甚至不同的程序设计语言。 对建立在c o r b a 上的应用组件，其接口用接口定义语言i d l 定义。i d l 是一种描述性语言，它使得高层设计人员不必考虑实现细节而只需关心功能描 述。 图2 - 8c o r b a 的体系结构【5 】 c o r b a 的技术特色如下： 1 面向对象的技术 第1 1 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 c o r b a 是一种解决进程间通信的中间件。它采用面向对象的技术，为异 类环境中实现对象之间互操作提供支持。尤其适合开放体系结构的电信管理网 络框架。 2 引入了o r b 和o r b 间协议 o r b 是用于建立对象之间客户n 务器关系的中间体，它在c o r b a 体系 结构中处于中心地位，是最重要的构件，保证通信的透明性。o r b 使用i i o p 协议，将t c p i p 作为其下层传输协议，以实现o r b 之间的互连。 3 客户n 务器程序的完全分离 c o r b a 的客户与服务器之间是松耦合的联系，在调用方式保持不变的前 提下，服务器程序可以自由地修改或升级，客户程序也可以修改或升级，而无 须通知对方。 4 c o r b a 命名服务和通知服务 通过c o r b a 命名服务对系统拥有的对象注册，给对象一个名字以便通过 该名去寻找对应的对象引用。利用c o r b a 命名服务，合理划分层次结构，达 到分区域、有条不紊地表示t m n 中的不同管理对象和管理资源。 c o r b a 定义了提供松耦合传送通信的通知服务。它允许多个对象之间异 步通信，将数据在客户和服务器之间传递。 第1 2 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 第三章北向接口的定义与分析 3 1 网络管理接口 在网络管理中，相互交互的两个实体分别承担了两个角色一管理者 ( m a n a g e r ) 或是代理者( a g e n t ) 。管理者的任务是发送管理命令并接收代理者 发来的通知；代理者的任务是直接管理有关的管理对象，接收管理者发来的管 理命令并向管理者返回操作响应，也可在需要时主动向管理者发出通知，下图 描述了管理者和代理者间的基本关系。 管理系统被管系统 图3 - 1 管理者与代理者关系示意图 网络管理接口指的是m a n a g e r 与a g e n t 之间进行管理信息交互的通道，包含 以下几层含义1 6 j ： 1 支持m a n a g e r 与a g e n t 之间进行通信的通信协议栈。这是网络管理接e l 应 具备的基本功能，即网络管理接口应具备底层传输协议，以完成数据的传输。 2 应用层网络管理协议。网络管理接口应对应用层网络管理协议进行定 义，以完成m a n a g e r 和a g e n t 之间交换端到端的管理信息。如定义m a n a g e r 从a g e n t 获取信息的方式，包括管理动作和应答的交互、上报通知的方式等。 ( 1 ) 对于传统q 3 接口来说，网络管理协议位于应用层的上层，目前常用的有 公共管理信息协议c m i p 和文件传送、访问与管理协议f t a m ，其中c m i p 主要用来传送网络管理操作命令和响应等数据量较小的数据；而f t a m 主要用来传送大数据量的管理数据，如计费数据、局数据等。 ( 2 ) 对于基于s n m p 的q 接口来说，网络管理协议为s n m p 。 ( 3 ) 对于基于c o r b a 的q 接1 2 来说，没有定义单独的网络管理协议，隐含在 管理信息模型的描述中。 3 统一的管理信息模型。网络管理接口应对m a n a g e r 矛l a g e n t 之间传递的管 理信息进行定义，使得双方对管理信息的语义及语法有统一的认识。通过网管 第1 3 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 接口交互的管理信息，包括管理控制信，皂, s f l 网络资源信息，均含语义定义和语 法定义。 ( 1 ) 管理控制信息：是为了完成管理功能而进行管理交互的信息，如要完成 性能管理功能需要定义性能管理相关操作，要完成配置管理功能需定义配置管 理相关操作等。需要指出的是对于基于c o r b a 的q 接口来说，由于其没有定义 单独的网络管理协议，因此在管理控制信息的定义中，包含了基本的管理操作， 如管理动作和应答的交互、上报通知的方式等。 ( 2 ) 网络资源信息：是具体的被管网络资源的抽象，如可按网元功能抽象而 成的管理对象类m s c f u n c t i o n ，r n c f u n c i o n ，n o d e b 等，对象类中再抽象出该 对象需要被管理的属性、操作及可上报的通知等。 3 2 北向接口 3 2 1接口位置及相关实体 在该运营商的第三代移动通信网w c d m a 的网络管理中，n m c 承担了 m a n a g e r 的作用，3 g 的n e 或o m c 承担t a g e n t 的作用。它们之间的网络管理接 口称为北向接口简称为i t f - n 7 1 。 图3 - 2w c d m a 通信网网络管理结构示意图 在w c d m a 移动通信网网络管理系统的管理结构图中有八类接口： 接口1 ：总部3 g 网管系统与其他系统之间的接口，其他系统可能包括客 服系统，计费系统等，该接口为预留接口 第1 4 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 接口2 ：总部3 g 网管系统与3 g 一级汇接网直联网元之间的接口 接口3 ：总部3 g 网管系统与省级3 g 网管系统之间的接口 接口4 ：省级3 g 网管系统与本省内一级汇接网直联网元之间的接口 接口5 ：省级3 g 网管系统与设备商提供的3 go m c 之间的接口 接口6 ：设备商提供的o m c 与3 g 网元的接口，该接口为设备内部接口 接口7 ：省级3 g 网管系统与部分省内3 g 直联网元的接口 接口8 ：省级3 g 网管系统与其他系统之间的接口，其他系统可能包括客 服系统，计费系统等，该接口为预留接口 根据该运营商第三代移动通信网管理要求，i t f - n 的位置存在两种情况。 m a n a g e rj 1 一a g e n t i t f n ( a ) 接口位置1 上t f n ( b ) 接口位置2 图3 - 3i t f n 接口位置图 图3 3 中( a ) 、( b ) 情况对应图3 2 中的接口5 和接口7 ，本文讨论的是图 3 3 中( a ) 的情况，也就是图3 2 中的接口5 。如图所示，网管系统中与北向接 口相关的网络实体是n m c 和o m c 。 在网管系统架构中，n m c 是客户端，处于北向接口的上层，它一方面可以 通过o m c 与网元交互，另一方面也可以直接从网元获取告警或通知等实时性要 求很高的数据。n m c 对所得数据进行关联分析和处理，并用统计报表的方式将 网络的运行性能和状态呈现给用户，协助用户完成网络规划，网络维护，网络优 化，性能评估，决策支持等运维工作。 通过对网络中网元和整体性能的监测分析，实现对网络资源最大限度的利 用，提高网络的运行质量和效率，为用户提供良好的通信服务，同时，它也简 化多厂商混合网络环境下电信运营企业的管理模式，降低电信运营的管理成本。 北向接口的下层是o m c ，o m c 是由设备厂商自行提供的网元管理系统，可 以对本厂商的网络设备实施配置、操作和维护工作，给网络的运维人员提供一个 管理移动网络内部网元的平台。 o m c 主要实现两大功能：首先是监测网络设备运行状况，该功能是指o m c 从网元上以p u l l 或者p u s h 的方式，获取网元上的配置、性能、告警等数据， 第1 5 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文 w c d m a 系统北向接口的研究、实现与测试 数据的形式可以是消息或文件。之后对所得数据进行解析，一方面，将解析后的 数据存储至数据库，以备后用；另一方面，o m c 需要对解析后的数据进行分析， 并呈现在o m c 的图形用户界面g u i 上。比如：厂家网管在采集到了某个网元的 性能数据，在对解析完毕后发现有一项指标超出了预定的性能阈值，那么，系统 就产生相应告警在界面上作提示，以便系统的操作维护人员及时得知网络性能故 障并解决。其次是对网络设备进行管理，通过o m c ，可以对网络设备进行添加、 删除、修改参数等操作。网络运维人员只需要熟悉o m c 操作界面，执行简单的 添加删除和修改操作即可。同时，o m c 也相应从n m c 下发的相关命令。 3 2 2 接口定义方法 北向接口的定义采用了i t u t 定义的u t r a d 方法学【8 】定义管理接口，在 接口的描述过程中，分三个阶段，分别为：接口功能需求定义阶段、接口分析 阶段和接口设计阶段。 接口功能需求定义阶段，即描述接口的功能需求。在该阶段，首先定义通 过此接口相互作用的网管系统实体、性质以及它们之间的关系，然后按管理域 定义接口的功能需求。在描述接口功能需求时，分两个层次，分别为“事务需 求”和“详述需求”。 “事务需求”从高层管理者的角度概要描述了本接口需要实现的基本功能， 使读者对本接口的功能有一个宏观的了解。另外，需要指明实现本接口功能时 交互的实体名称和相互关系，即角色定义。用u m i _ 表示法对事务需求进行描述 对，应用了u m l 中的用例图来表示接口的基本功能。 “详述需求”是对“事务需求”中描述的基本功能的逐层细化。在功能的 细化过程中，可以用自然语言给出尽量详细的功能描述，为以后的接口分析和 接口设计提供充足的依据。若在功能细化过程中，需要增加新的管理实体，则 需要给出相应声明。在用u m l 对需求进行详述时，使用u m l 的用例图。 接口分析阶段，即接口功能需求的细化分析阶段。在本阶段，将根据需求 阶段描述的接口功能需求，分析出要满足此功能需求，需要哪些输入输出数据； 需要如何抽象被管理资源；这些被管理资源应抽象出哪些属性，有哪些行为； 在完成功能过程中，各个