（计算机软件与理论专业论文）基于tmn的tdscdma网管配置管理模块的设计与实现.pdf

四川大学硕士学位论文 摘要 基于t m n 的t d - s c d m a 网管配置管理模块的 设计与实现 计算机软件与理论专业 研究生：胡良俊指导教师：常致全 随着通信技术的高速发展，以及第三代移动通信系统( 3 g ) 技术的成熟和商 用，移动网络的规模正在不断扩大，网络结构也正进行着不断地变化和调整， 网络复杂度日益提高，通信网络的管理和维护变得越来越重要。配置管理是网 管系统五大功能之一，也是其它功能的基础，因此配置管理设计的好坏直接影 响到整个网管的性能。 本课题是作者在中兴通讯实习时所研究的课题，立足企业，致力解决实际 应用问题。本文参照t m n 电信管理网) 和3 g p p ( 第三代合作组织) 规范，对 t d s c d m a ( 时分同步码分多址) 系统的配置管理做了设计和实现。 本文的工作主要包括：( 1 ) 分析t m n 和t d s c d m a 相关理论。( 2 ) 建立 t d s c d m a 网络r n c 的信息模型。( 3 ) 设计t d s c d m a 网管r n c 配置系统各 模块功能和数据流程。( 4 ) 在中兴统一网管平台上二次开发，实现配置的客户端， 服务端和网元中介功能。( 5 ) 系统测试环境和测试结果的介绍。 本文的t d s c d m a 网管配置系统，较传统的网管有以下特点：( 1 ) 采用平台 层和应用层分离方式，便于新业务的二次开发。( 2 ) 信息建模采用x m l 描述语 言，较传统的a s n 1 直观。( 3 ) 采用基于讧l 的界面生成技术，使得界面实现 了可视化开发，在局方入网测试时也容易根据用户需求进行界面改造。( 4 ) 基于标 签的关联处理，使得网元之间的联带创建、修改、删除以及简单的批量数据创 建都很容易实现，也解决了命令行配置的数据在服务端无法校验的难题。 关键词：t m n ；t d s c d m a ；j 2 e e ；配置管理 四川大学硕士学位论文 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft d - s c d m a c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e d o nt m n a b s t r a c t m a j o r ：c o m p u t e rs o f t w a r ea n dt h e o r y p o s t g r a d u a t e ：h ul i a n g j u na d v i s e r ：c h a n gz h i q u a n w i 也t h ed e v e l o p m e n to ft e l e c o ma n dm a t u r i t yo f3 gt e c h n o l o g i e s ，t h es c a l eo f c e l l u l a rn e t w o r ki sb e c o m i n gm u c hl a r g e r ；, t h es t r u c t u r eo ft h en e t w o r ki sc h a n g i n g c o n s t a n t l y , a n dt h ec o m p l e x i t yo f t h e n e t w o r kk e e p si n c r e a s i n gd a yb yd a y t h u st h e m a i n t e n a n c et a s ki sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n t c m s ( c o n f i g u r a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m ) i sf o u n d a t i o no ft m n t h ep e r f o r m a n c eo ft m nd e p e n d s c l o s e l yo nt h ed e s i g no f t h e c m s 1 1 1 ep r o j e c ti nt h i st h e s i sw a sa c c o m p l i s h e di nz t ec o r p o r a t i o nw h e nt h e a u t h o ri n t e m e dt h e r e t h ec m si sb a s e do nt h et a d ia r c h i t e c t u r ea n di tm e e t sn e w r e q u i r e m e n t si n3 g p p t h em a i nt a s ko ft h et h e s i si n c l u d e sf i v ep a r t s f i r s t l y , i tg i v e sad e t a i l e d a n a l y s i so ft h et h e o r yo ft m na n dt d - s c d m a s e c o n d l y , i tp r e s e n t st h e c o n s t r u c t i o no fi n f o r m a t i o nm o d e lf o rt d r n c t h i r d l y , i ti n t r o d u c e sd e s i g no f f u n c t i o n a lm o d u l e sa n dd a t af l o w f o r t h y , t h et h e s i si n t r o d u c e st h ei m p l e m e n t a t i o n o ft h es e r v e rs i d ea n dc l i e n ts i d eo fc m s ad e s c r i p t i o no ft h et e s te n v i r o n m e n ta n d i t sr e s u l t si s 百v c l li nt h el a s tp a r t c o m p a r e dt o t h et r a d i t i o n a lt m n c m si nt h i st h e s i sh a st h ef o l l o w i n g a d v a n t a g e s i ti sd i v i d e di n t ot w ol a y e r s ：p a l a t f o r ml a y e ra n da p p l i c a t i o nl a y e r t h i s h i e r a r c h i c a la r c h i t e c t u r ei sc o n v i e n tf o rn e wd e v e l o p m e n t x m lm a k e si n f o r m a t i o n m o d e l i n gm u c he a s i e rt h a na s n 1 1 1 1 ec l i e n ti nc m sp r o d u c e sg u iu s i n gx m ：l m a k i n gi t f l e x i b l et oc u s t o m i z eg u i u s i n gt a gm a k u pl a n g u g et od e a lw i t ht h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e ne a c hm o c ( m a n a g eo b j e c tc l a s s ) ，i ti se a s yt om a k ea s s o c i a t e 2 四川大学硕士学位论文 c r e a t i o n m o d i f i c a t i o n d e l e t i o na m o n gn e s ( n e 铆o r ke l e m e n t s ) i ta l s or e s o l v e st h e d i f f i c u l t yp r o b l e mo f v a l i d a t i n gd a t ac o n f i g u r e db yc o m m a n dl i n e k e yw o r d s ：卫n ：t d s c d m a ；j 2 e e ：c m ( c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) 四川大学硕士学位论文 第一章序论 1 1 选题背景及意义 t d s c d m a 是英文t i m ed i v i s i o ns y n c h r o n o u sc d m a 缩写，译名为“时分 同步码分多址”( 常简称为t d 或t 3 g ) ，是中国大唐电信集团( 电信科学技术 研究院) 代表中国提出的标准，2 0 0 0 年5 月被国际电联0 t u ) 接纳并成为第三 代移动通信系统( 3 g ) 三大国际主流标准之一。这是中国通信史上一次重大的突 破，也是中国移动通信领域发展的一个重要里程碑。 随着t d s c d m a 技术研究的深入，国内已经开始建设实验网，为了保证网 络的正常运行，对网络管理和维护必不可少。为了确保网络处于高效的运营状 态，及时的了解网络运营的相关数据，提高网络的运行效率和缩短故障的修复 时间，迫切需要开发先进的管理系统与之相配套。 在移动通信中，网络的管理是个核心的内容。电信管理网t m n 的目的是 最大限度地利用电信网络资源，提高电信网络的运行质量和效率，为用户提供 良好的通信服务。t m n 为电信网络管理目标的实现提供了一套整体解决方案， 它能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 本课题是作者在中兴通讯实习时所研究的项目。该公司在国内外通讯市场 占有一定份额，并且作为t d s c d m a 阵线中重要的一员，在t d - s c d m a 方面 投入了大量研究，网管也是其中一部分。其网管项目经过持续开发和升级，积 累了大量宝贵经验和历史资料。特别是其基于j 2 e e 的网管平台，结构清晰， 二次开发容易，已经成功应用于2 g 网络管理。本项目的t d s c d m a 网管系统 目前也已经应用于试验局，并且各方面性能指标较高。本篇论文详细介绍了电 信网管功能和体系结构，给出t d s c d m a 网管系统结构和其配置管理的实现， 并且研究了实现过程中的关键技术，如信息建模，界面自动化技术，管理网元 的关联关系验证等等。本论文可以为3 g 移动网管以及其他类型的网络管理研 究提供一些参考价值 6 四川大学硕士学位论文 1 2t d - s c d m a 历史背景 从1 9 9 5 年起，以中国电信科学技术研究院为首的一批科研人员承担了国家 九五重大科技攻关项目基于s c d m a 的无线环路系统研制，1 9 9 8 年6 月我 国向1 t u 正式提交了t d s c d m a 标准草案。i t u 在1 9 9 8 年1 1 月召开会议通 过t d s c d b l a 成为u 的1 0 个候选标准之一，在国际上引起强烈反响，得 到西门子等一些著名公司的重视与支持，经过信息产业部和西门子公司等在一 系列国际标准会议上的艰苦努力，2 0 0 0 年5 月在伊斯坦布尔w u r c 会议上， t d s c d i v i a 正式成为国际第三代移动通信标准，并和欧洲、日本提出的 w c d i v l 八( 宽带c d m a ) 、美国提出的c d i v l a 2 0 0 0 并列为国际公认的第三代移 动通信系统3 大主流标准之一2 0 0 2 年1 0 月3 0 日，t d s c d i v l a 产业联盟成 立。大唐移动、南方高科、华立、华为、联想、中兴、中国电子、中国普天等 8 家知名通信企业成为首批成员。产业联盟的成立标志着t d s c d b i a 得到了通 信制造业的整体响应【1 9 1 。 2 0 0 5 年1 2 月1 9 日信息产业部副部长奚国华在中国电信集团工作会议上说， 3 g 牌照发放的决策时机已到，牌照发放涉及技术和业务成熟性、竞争格局优化、 知识产权、3 g 中国标准t i ) - s c d m a 的发展等四个问题。奚国华强调， t d s c d m a 在技术上取得重大突破，但关键是支持这一中国标准的产业链的崛 起。涉及这一标准的核心技术。产业链都已形成，在中国的3 g 布局中， t d s c d m a 要占有一席之地。 1 3t m n 基础 1 3 1t m n 定义 电信管理网的基本概念是提供一个有组织的网络结构，以取得各种类型操 作系统o s 之间、操作系统与电信设备之间的信息交互，它采用具有标准接口 的体系结构，接1 3 的标准包括协议和消息【5 1 。 从理论和技术标准的角度看，t m n 就是一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，主要反映在t m n 的功能模型和信息模型； 7 婴型查兰堡主兰垒丝奎 从逻辑和实施的角度看，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 点上与电信网连接，与电信网的关系是管理网与被管理网的关系，如图1 1 所 示： ， 图1 1t m n 与电信网络的关系 1 3 2t m n 实现的技术基础 支持t m n 的主要技术有： o s i 开放系统互联技术： 作为管理网，t m n 首先是一个符合o s i 的开放系统，o s i 互联技术为t m n 内的系统互联提供基础，在r r u - t 的x 7 0 0 系列规范中对o s i 进行了描述； o s i 系统管理技术： t m n 的系统管理技术借鉴了o s i 中的系统管理技术，这一部分主要在 i t u - t 的m 系列规范。 计算机网络技术及分布式处理环境： 计算机网络及分布计算环境是t m n 的实现基础，特别是目前的分布对象计 算技术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 r a r c h i t e c t u r e 通用对象请求代 理结构) ，不但可以在目前的t m n 体系中得到应用，而且大有改变t m n 体系 结构的趋势。利用c o r b a 的平台( 软、硬件) 无关性、对象特性等来实现网 络管理，每个电信设备仍被抽象为一个对象来处理，仍可以采用t m n 所制定 的信息模型，但是系统的实现结构发生了变化。 8 四川大学硕士掌位论文 面向对象的软件工程方法： 这是t m n 系统设计，实施的基础； 高速数据通信技术： 沟通n 讧n 各组成部分的是数据通信网； 电信设备的高度智能化： 电信设备的智能化是t m n 的前提，即被管理电信设备要支持t m n 标准， 否则t m n 就没有了被管理对象。在t m n 模型中，为了实现设备的智能化，可 以通过中介设备来实现。 1 4 本文的主要工作 本文重点研究基于t m n 规范，对t d s c d m a 网管配置管理模块的研究与 实现，具体包含以下内容： 1 ) 熟悉t m n 规范，总体上了解其功能，结构。 2 ) t d 。s c d m a 系统特点分析，给出一种3 g 网管解决方案。 3 ) 基于中兴统一网管平台架构，实现t d s c d m a 系统r n c 网络管理配 置模块 本文各章节内容安排如下： 第一章、作为整个论文的绪论，介绍网络管理系统和t d s c d m a 的背景知 识。 第二章、介绍了网管系统的模型基础t m n 网管模型，讨论了t m n 的网 络管理功能及其体系结构。 第三章、t d s c d m a 系统分析，介绍了一种基于j 2 e e 分布式网管平台 第四章、在前面几章基础之上，设计t d s c d m a 系统r n c 配置管理功能 和数据流程。 第五章、在中兴统一网管平台上二次开发，实现配置的客户端，服务端和 网元中介功能。 第六章、分析本网管系统特点并提出改进意见。 9 四川大学硕士学位论文 第二章t m n 规范研究 2 1t m n 的管理业务管理功能逻辑分层 1 管理业务 t m n 的一种业务，是从使用者所需要的角度来概述的；它是对被管理网络 进行操作、组织管理和维护的管理活动。基本可以分为三类：通信网日常业 务和网络运行管理业务；通信网的监测、测试和故障处理等网络维护管理业 务；网路控制和异常业务处理等网络控制业务。m 3 2 0 0 定义了1 1 种t m n 电 信管理业务，它们是客户管理、网络提供管理、人力资源管理、资费与帐务管 理、服务质量及网络性能管理、业务量测量及分析管理、业务量管理、路由管 理、维护管理、安全管理和后勤管n t 引。 2 管理功能 t m n 的每种管理业务都是由许多t m n 的管理功能的组合来支持的，t m n 的某种管理功能是t m n 管理业务中的一个组成部分，最小功能单元。t m n 管 理功能是由定义的对象或被管对象上的一系列行为组成的，是管理系统与被管 理系统上应用进程间的相互作用。t m n 的管理业务和管理功能是t m n 的信息 建模的基础。t m n 管理功能利用o s i 系统管理功能并对其有所拓宽，根据应 用范围的不同共分为五类，即配置管理、性能管理、故障管理、帐务管理和安 全管理。 配置管理对网元网络设备配置进行整体控制，包括识别网元，从网元收集 和向网元发送与网元配置相关的数据，以及网络规划与网络工程、安装、业务 规划与合同协商、提供和状态与控制。 配制管理的功能包括： 供给功能：供给功能由一些使设备投入服务所必须的程序组成。为了能够 使得设备投入服务，需要对设备的工作参数等进行配置。供给功能还能够控制 设备的状况，诸如处于服务状态、退出服务、备用或者保留等。对于某些较小 的网络单元，供给功能通常只使用一次，此后就很少再次使用。典型的供给功 能有n e 配置、n e 管理和n e 数据库管理等。 1 0 堕业查兰堡主兰垡丝苎 网元状态控制：t m n 能够按照请求监视和控制网元的某些方面，例如检查 改变网元或者其一部分的服务状态，开始诊断测试等。 性能管理的目的是对网络、网络单元或设备进行性能监视，采集相关的性 能统计数据，评价网络和网络单元的有效性，报告电信设备的状态，支持网络 规划和网络分析。主要包括性能质量保证、性能监视、性能控制和性能分析。 故障管理是对电信网络的运行情况异常和设备安装环境进行监测、隔离和 校正的功能。主要包括可生存性质量保证、告警监测、故障定位、故障修正、 测试和障碍报告管理。 帐务管理不仅包括帐单管理，还包括资费管理、收费与资金管理、帐务审 计管理。 安全管理功能要保证管理事物处理的安全、t m n 本身与电信网的安全，以 及安全的组织管理。 3 逻辑分层 t m n 的管理功能分布在管理业务的逻辑分层当中。t m n 的管理层次由事 务管理层、业务管理层、网络管理层、网元管理层和网元层组成，这种划分称 为t m n 的逻辑分层体系结构l l a 。 事务管理由支持整个企业决策的管理功能组成，如产生经济分析报告、质 量分析报告、任务和目标的设定等。其用户为企业的最高管理者。 业务管理包括业务提供、业务控制与监测、与业务相关的计费处理，这类 业务包括电话交换业务、智能网业务、移动通信业务等。其用户为业务的运营 管理者。 网络管理提供网上的管理功能，如网络话务监视与控制、网络保护路由的 调度、中继路由质量的监视与测量，对多个网元故障的综合分析与协调。其用 户为网络的组织管理者。 网元管理实现对一个或多个网元的操作与管理，如交换机、基站控制器的 操作维护，设备软件、硬件的管理等。其用户主要对应为设备的操作维护人员。 t m n 的管理业务、管理功能和逻辑分层的关系如图2 1 所示： 四川大学硕士学位论文 t m n 管理 业务 逻辑 体系 结构 t m n 管理业务 图2 1t m n 管理业务、管理功能、逻辑分层的关系 2 2t m n 体系结构 t m n 的目的是提供一组标准接口，使网络操作维护、组织管理及对网元的 管理容易实现。基于这种目的，t m n 提出了自己的管理体系结构，这种体系结 构是基于o s i 系统管理的概念，并在电信领域的应用中有所发展。为构造整个 电信管理网，r r u - t 从管理功能模块的划分、信息交互的方式和物理实现三个 不同的侧面定义t m n 的体系结构，即t m n 的功能体系结构、信息体系结构和 物理体系结构【i o l 。 2 2 1t m n 的功能体系结构 。t m n 的功能体系结构不包括物理细节，而是从逻辑上描述t m n 内部的功 能分布，使任意复杂的t m n 通过各种功能模块的组合实现其管理目标。 在t m n 的功能体系结构中引入一组标准功能模块和有可能发生信息交换 的参考点，如图2 2 所示： 四川大学硕士学位论文 图2 2t m n 的功能体系结构 操作系统功能o s f 是处理与电信相关的信息，支持和控制电信设备管理功 能的实现。对应t m n 的逻辑分层，分为事务o s f 、业务o s f 、网络管理o s f 和网元o s f 。 网元功能n e f ，网元为了被管理，而向t m n 描述其通信功能和支持功能， 支持网元被管理，这一部分是属于t m n 范畴的；n e f 还包括了电信功能，这 部分是被管理的，不属于t m n 范畴。 q 适配功能o a f 实现t m n 与非t m n 网元和o s f 之间的连接。 中介功能m f ，在o s f 与n e f 、q a 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。 工作站功能w s f 提供t m n 与用户之间的交互能力，w s f 提供t m n 信息 翻译功能，使管理用户可以识别，w s f 包括人机界面，但这部分不属于t m n 范畴。 还有未在图中标出的数据通信功能d c f ，它提供各功能模块之间数据通信 的方法，提供o s l 参考模型中第1 到第3 层的功能。 为了描述各功能模块之间的关系，引入参考点q 、f 、x ，另外t m n 与外界 相关的参考点g 、m 。q 分为q 3 和q x 参考点，q 3 在o s f 与o s f 之间、o s f 与 m f 之间，o s f 与n e f 之间，q x 参考点m f 与m f 之间、m f 与n e f 之间、 n e f 与q a f 之间；f 参考点在w s f 与o s f 之间、w s f 与m f 之间；x 参考点 在两个t m n 的o s f 之间、o s f 与其他网络的类o s f 功能之间；m 参考点在 1 3 璺型查兰堡主兰竺堡苎 q a f 与非t m n 的被管理单元之蝌1 2 1 。 t m n 的功能体系和参考点，提供了确定t m n 接口需求的框价。在信息交 换时，各参考点要求不同的接口特性，但参考点本身并不确定协议族；参考点 是一个在非重叠的功能模块之间信息交换的概念点。协议族是在接口定义中规 定的。 2 2 2t m n 的信息体系结构 1 管理员，代理模型 t m n 的信息体系结构应用o s i 系统管理模型，引进了( 管理员代理) ( m a n a g e i 淞g e n t ) 的概念，强调在面向事务处理的信息交换中采用面向 对象技术，主要包括管理信息模型和管理信息交换模型两个方面。 管理信息模型是对网络资源的管理方面以及相关的管理行为的抽象。在信 息模型中所定义的管理功能包含在t m n 的功能模块之中。 管理信息交换包括数据通信功能d c f 和消息通信功能m c f ，这一层的行 为涉及到通信机制，如协议栈。消息传递是管理员和代理之间，当管理员和代 理之间的接口为0 3 接口时，消息传递是通过公共管理信息服务元素c m i s e 和 公共管理信息协议c m i p 实现的( 稍后面有公共管理信息服务c m i s 和c m m 介绍) ，还可以通过文件访问管理服务f t a m 实现管理员与代理之间的文件方 式的信息交换。 信息模型中的面向对象技术是指管理系统交换的信息是根据管理对象m o 而模型化的。m o 是被管理资源的概念视图，或系统支持的管理功能的抽象， 如事件前转鉴别器e f d ( e v e n tf o r w a r d i n gd i s c r i m i n a t o r ) 。 管理员、代理是基于o s i 的系统管理模型( x 7 0 1 ) 。由于管理环境可能是 分布的，系统管理是建立在分布环境上的分布应用，这就要求在管理系统和被 管理资源之间存在信息交换。管理员和代理就是描述在信息交换中双方的不同 作用。 管理员角色就是在系统管理中发布管理操作指令和接收被管理系统通知的 应用进程；而代理则是在系统管理中管理m o 的应用，它响应来自管理员对 1 4 四川大学硕士学位论文 m o 的操作指令，并向管理员呈现所管理m o 的视图，同时送出这些m o 的通 知 7 1 。其关系如图2 3 ： 管理开放 被管理开放 图2 3t m n 的信息体系结构中管理者、代理和管理对象的关系 在管理员和代理之间的接1 3 为q 3 的情况下，代理和管理员通过调用和响 应c m i s e 中的服务，用c m i p 协议实现代理与管理员之间的通信。代理对m o 的管理操作被映射到对实际物理资源的管理操作。 2 公共管理信息协议c m i p 公共管理信息服务c m i s 为了支持管理者和代理之间的通信，o s i 提出了公共管理信息协议( c m 口) 。 c m i p 位于应用层，直接为管理者和代理者服务。它是下一节介绍的q 3 接口的 一部分。提供c m i p 服务的实体称为c m m 协议机，实体中包含了三个服务元 素：公共管理信息服务元素( c m i s e ) ，联系控制元素( a c s e ) 和远程操作服务 元素( r o s e ) 。c m i p 实体与管理者代理相结合构成系统管理应用实体 ( s m a e ) 。 代理和管理利用c m i s e 提供的服务建立联系，实现管理信息的交换。而 c m i s e 利用控制联系的建立，释放和撤销，利用r o s e 使用远程操作和事件报 告。r o s e 向远程系统以异步的方式发送请求和接受应答，即发送一个请求后， 受到它的应答之前，可以继续发送其他请求或者接受其他请求应答。c m i s 是 由公共管理信息服务元素c m i s e 提供的。这些服务元素为对等的c m i s e 用户 提供了服务，实现系统管理。这些服务如表2 1 ： 四川大学硕士学位论文 表2 i c m i s e 的服务 s c n c c t y p e m c a n c b l g e t c o n t i r m c d m e v e n t r e p o r tc o n f i t t n e d n o n - c o n f i r m e d m 旬e tc o n f i r m e d m s e t c o n f i r m e d n o n - c o n f i r m e d m a i 如0 nc o - - n o n - c o n f i r m e d m c r e a t bc o n f i r m e d m - d e l b r ec o n f i r m e d c m i s e 和c m 口的关系如图2 4 所示： 图2 4 c m i s e 和c m i p 的关系 2 2 3t m n 的物理体系结构 t m n 的物理体系模型反映的是实现t m n 的功能所需要的各种物理配置的 结构。根据t m n 的功能模型，确定物理实现时t m n 功能在物理实体中的分配， 以及功能实体间的通信接口。下图为一个简单的t m n 物理模型： 1 6 四川大学硕士学位论文 图2 5t m n 的物理体系结构的一个例子 图中方框代表一个物理实体，物理实体间的点代表接口。t m n 的标准接口 是根据相应的参考点来定义的，q 3 参考点对应q 3 接口。只有实现了接口和协 议的标准化，才能使各参考点的互连互通成为可能，管理应用可以进行互操作。 其中o s 是操作系统，完成o s f ，m d ( 中介设备) 是独立设备，完成m f ， 可以用一系列级联的装置实现m d ，d c n ( 数据通信网) 是t m n 内部的数据 通信网，为各接口提供o s i 参考模型中第1 至第3 层的通信功能。w s ( 工作 站) 是单独系统，执行w s f 功能，n e ( 网元) 由电信设备组成，实现t m n 中的n e f 功能。 为保证t m n 模块的互连，在t m n 的物理体系结构中，定义了一个互操作 的接口集合，它们是根据相应的参考点而定义的，分别为q x 、q 3 、x 、f 等， 每个接口，都有对应的t m n 协议族。在t m n 的体系结构中，最为重要的是 q 3 接口协议，是t m n 结构的基础。q 3 与q x 的区别在于这两个接口所承载的 信息的不同。q 3 接口所承载的信息模型是在o s 和那些与其有直接接口的t m n 元素之间所共享的，由于o s f 完成主要的电信管理功能，因此q 3 接口的标准 化也就极为重要；q x 接口所承载的信息模型是m d 和与它接口的网元之间所 共享的，电信设备制可以通过该接口由m d 接入t m n 。 在t m n 的功能模型中，每个功能模块都有标识其特性的功能，根据实际需要， 可以包括其他韵功能的组合。上述物理模型中各功能是由单独的实体来实现， 但并不排除在o s 中加入m f ，从而使n e 直接利用q x 接口与o s 通信；或在 n e 中加入m f ，使n e 直接通过q 3 接口与o s 通信，等等。 1 7 四川大学硕士学位论文 第三章t d s c d m a 系统及3 g 网管 1 9 9 9 年1 1 月召开的国际电联芬兰会议确定了第三代移动通讯无线接口技 术标准，并于2 0 0 0 年5 月举行的1 t u - r2 0 0 0 年全会上最终批准通过，此标准 包括码分多址( c d m a ) 和时分多址( t d m a ) 两大类五种技术。分别为： w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 、c d m at d d 、u w c 1 3 6 和e p - d e c t 。其中，前三种 基于c d m a 技术为目前所公认的主流技术，它又分成频分双工( f d d ) 和时分 双工( t d d ) 两种方式。t d s c d m a 属c d m a t d d 技术。 c d m a t d d 包括欧洲的u t r a n t d d 和我国提出的t d s c d m a 技术。在 i m t 2 0 0 0 中，t d d 拥有自己的频谱( 1 7 8 5 1 8 0 5 m h z ) ，并部分采用了智能天线 或上行同步技术，适合高密度低速接入、小范围覆盖、不对称数据传输。2 0 0 1 年3 月，3 g p p 通过r 4 版本，我国提出的t d s c d m a 被纳为正式标准。 t d s c d m a 作为f d d 的一种补充，在未来通信领域将占有一席之地。 3 1t d s c d m a 系统 t d s c d m a 是f d m a 、t d m a 和c d m a 三种基本传输灵活结合。其基本 特征是在t d d 模式下，采用在周期性的时间帧里传输基本的t d m a 突发脉冲 的工作模式，通过周期性的转换传输方向，在同。个载波上交替地进行上下链 路传输。 3 1 1t d s c d m a 网络架构 t d s c d m a 是采用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 s 通 用移动通信系统) 的网络架构。u m t s 系统由c n 、u t r a n 和u e 三个部分组 成【幅1 ，如图3 1 ： 四川大学硕士学位论文 图3 1 切订t s 网络结构图 1 c n 核心网c n 分为电路域( c s ) 和分组域( p s ) ，电路域基于g s mp h a s e 2 + 的电路核心网的基础上演进而来，网络单元包括移动业务交换中心( m s c ) 、 拜访位置寄存器( v l r ) 、网关移动业务交换中心( g m s c ) ，分组域基于g p r s 核心网的基础上演进而来，网络单元包括业务g p r s 支持节点( s g s n ) 、网关 g p r s 支持节点( g g s n ) ，归属位置寄存器( h l r ) 、鉴权中心( a u c ) 和设备 标识寄存器( e 瓜) 为电路域和分组域共用网元。 2 u t r a n u t r a n 是u m t s 的无线接入网，它是由两个或两个以上的r n s 组成的无 线接入网。 1 9 婴型查兰堡主茎些丝苎 r n s ( 无线网络子系统) 通过无线接口( u u ) 直接与移动台相接，负责无线 信号的发送接受和无线资源管理。另一方面，r n s 与m s c 、s g s n 相连，实现 移动用户之间或移动用户与固定网用户之间的通信连接，传送系统信号和用户 信息等，r n s 子系统包括r n c 和n o d eb 两部分。 ( 1 ) r n c r n c ( 无线网络控制器) 是r n s 的控制部分，主要负责各种接口的管理，承 担无线资源和无线参数的管理。它主要与m s c 和s g s n 以i u 口相连，u e 和 u r r a n 之间的协议在此终结。 ( 2 ) n o d eb n o d eb 属于r n s 的无线部分，由r n c 控制，服务于某个小区的无线收发 信设备，完成空中接口与物理层相关的处理( 信道编码、交织、速率匹配、扩 频等) ，同时它还完成一些内环功率控制等无线资源管理功能。 3 u e 移动台是用户设备，它可以为车载型、便携型和手持型。物理设备与移动 用户可以是完全独立的，与用户有关的全部信息都存储在智能卡s i m 中，该 卡可在任何移动台上使用。在2 g 的m s 中，m s 由m e 与s i m 卡组成；在3 g 的l i e 中，u e 由m e 、s i m 以及u s i m 组成。其中，m e 一个裸的终端，通过 它可以完成与基站子系统之间的空中接口的交互，s i m 存储的是2 g 用户的签 约数据。u s d 讧是3 g 用户的签约数据。3 g 通过多模u e ，可以使u e 在3 g 与 2 g 网络之间漫游与切换。 3 1 2t d d 模式特点和关键技术 特点： t d d 能使用各种频率资源，不需要成对的频率 t d d 适用于不对称的上下行数据传输速率，特别适用于口型数据业务 t d d 上下行工作于同一频率，对称的电波传播特性使之便于使用诸如智能 天线等新技术，达到提高性能、降低成本目的 t d d 系统设备成本较低，将可能比f d d 系统低2 0 - 5 0 t d d 使用相同频率而用时间来划分上下行时隙，由于电波传播需要时间， 在上下行时隙之间必须留下保护时隙。小区半径越大，保护时隙就越长， 2 0 四川大学硕士学位论文 系统开销就越大，系统效率将降低 c d m a t d d 系统要求比较大的峰值，平均功率比( 超过1 0 d b ) 。由于c d m a 系统必须工作在现行状态，故要求放大器有较大的线性输出能力，这就限 制了手持机的通讯距离 移动速度问题：由于t d d 系统时间是分隔控制的，在高速移动时，多普勒 效应将导致快衰落，速度越高，衰落变换频率越高，衰落深度越深，t d d 较难解决此问题【2 0 】 关键技术： 智能天线：t d s c d m a 系统中所使用的智能天线采用波束成形技术，方向 图随移动台的移动而动态跟踪。由于它的波束很窄，对其他用户的干扰很 小，因而大大提高了系统容量。同时，基站的发射功率也大大降低。另一 方面，由于t d s c d m a 系统中的波束很窄，下行链路的多径干扰问题也得 到了很好的解决。 上行同步：t d s c d m a 系统中，上行链路和下行链路一样，都采用正交码 扩频。移动台动态调整发往基站的发射时间，使上行信号到达基站保持同 步，保证了上行信道信号的不相关，降低了码问干扰。这样，系统的容量 由于码间干扰的降低大大提高，同时基站接收机的复杂度也大为降低。 联合检测：联合检测是t d s c d m a 系统中使用的又一重要技术。在基站侧， 由于信号从移动台多径到达基站，因此上行同步技术只能保证主径在一定 范围内的同步。联合检测技术把同一时隙中多个用户的信号及多径信号一 起处理，精确的解调出各个用户的信号在移动台侧，基站智能天线的波 束成形，虽然极大地降低了多用户干扰强度，但是多用化干扰依然存在， 尤其是当用户的位置非常靠近，多用户干扰问题仍然很严重。联合检测技 术能很好解决多用化干扰问题。 软件无线电：软件无线电是近几年发展起来的技术，它把许多以前需要硬 件实现的功能用软件来实现。由于软件修改较硬件容易，在设计、调试方 面非常方便，不同系统的兼容性也易于实现，所以这一技术在t d s c d m a 系统中也被采用。 接力切换：由于t d s c d f _ a 系统中智能天线的使用，系统可得到移动台所 在位置信息。接力切换就是利用移动台的位置信息，准确低将移动台切换 2 l 婴型查兰堡主兰竺堡兰 到新的小区。接力切换避免了频繁的切换，大大提高系统容量。在切换时 间可根据系统需要，采用硬切换或软切换的机理。 低速模式：t d s c d m a 系统码片速率( c h i pr a t e ) 采用的是1 2 8 m t l z ，为 u r t a j t d d 码片速率的l ，3 ，这有利于u r t a t d d 系统的兼容。低的码片 速率，在硬件上也容易实现，可以大大降低成本。另外，1 2 8 m h z 码片速 率的单个载频占用1 6 m h z 的带宽，较之5 m h z 的u r t a f r d d 和 u r e 棚d ，由于占用带宽窄，在频谱安排上有着很大的灵活性。对于利 用将来空置了的第二代频谱开展第三代业务，可有效地使用日益宝贵的频 谱资源。 3 2 第三代移动通信网管特点及解决方案 3 2 1 第三代移动通信网管特点 第三代移动通信是在第二代移动通信已经部署并且成功应用的基础上的再 次投资，从需求的角度看，3 g 网络管理没有明显的特异之处，但需要体现以下 一些目标： 具有管理不同厂商所提供设备以及往网管系统本身能力 简化网络管理的复杂度 能够在网元与网管之间、或网管系统之间通过标准接口通讯 能够降低网络管理的费用，以减少其在网络运营成本中的比重 提供足够灵活的配置能力，以及快速部署新的网络服务 提供集中综合的故障管理功能 通过远程维护减轻维护负担 支持网络管理和服务提供之间的写作，包括其他网络管理和服务提供系 统 能够在费用较低的情况下平滑地扩展网络的容量和复杂程度 能够最大限度利用现有资源和标准 提供良好的安全管理功能 提供灵活的计费管理功能 2 2 望型查兰堡主堂堡丝苎 能够提供好的性能管理功能使运营者能够很好地规划网络 根据3 g p p 地设计思路，u m t s 的网管管理框架是基于i t u tt m n 的，但 要求同时需要吸取一些其他网管技术的思路。因t m n 本身是采用自底向上的 方法，并且集中网元管理和网络管理层，缺乏对业务管理的考虑，体系结构上 也比较难以以客户为中心而部署。需要加强网管系统与运营支撑系统之间的接 口，使得业务信息和网管信息能够无障碍地互通，并需要使得咖s 网络能够 和其他地网络如i s d n b i s d n , p s t n 和u p 之间可以有互相操作能力，以简化 运营商的网络体系结构和获得最大的操作便捷性。 另一方面，3 g 网管体系框架应该体现在每个层次网管实体的管理范围的扩 大，以达到集中网管的目的，分级网管可以作为集中网管的一种有效的实施方 式。 3 g 网管系统的其他特点： 综合网络管理 很多厂家提供网管系统是集无线、核心网、因特网和光传输的分系统网 管为一体，同时也提供p 地址管理、策略管理和网络的综合操作、维护， 以最大限度优化利用网络整体资源、简化运营商的网管任务。 提供远程技术支持功能 3 g 网络相对于2 g 网络要更加复杂，多数厂家利用网管系统的先进性， 提供远程技术支持功能，利用远程访问的技术来解决网上的疑难障碍，同 样也可以通过网管系统进行远程软件补丁装载。 开放式系统结构： 考虑到与其他网络的交互管理以及第三方软件的集成。因此，主流厂商 采用开放式标准技术，使得操作者能够定制和发展新的管理应用，同时提 供与运营商工作流环境的无缝集成。 提供基于c o i u ；a 方式的网管系统的北向接口 由于c o r b a 的分布式处理能力以及相关规范和功能的完善，使得这种 接口方式逐渐取代了q 3 接口形成为被大多数厂家所采用的操作维护中 心o m c 北向接口形式。 四川大学硕士学位论文 3 2 2 第三代移动通信联合网管 为了满足第三代移动通信的特点，减少运营成本，方便移动通信网络的管 理，基于3 g 结构和t m n 功能结构。图3 2 给出了一种可以同时管