（计算机软件与理论专业论文）3g移动网管系统的研究与实现.pdf

摘要 网络管理是保证网络的连续正常运行，或者当网络运行出现异常时能及时响应和排除故障，从而确保 网络用户获得信息技术服务及他们所期望的服务质量的重要手段。随着移动网络规模的不断扩大，网络结 构的日趋复杂，特别是3 g 技术的日趋成熟和商用，移动网络管理越来越引起设备提供商和网络运营商的 关注。3 g 移动网管系统的研究是3 g 网络研究中的重要课题。 目前几乎所有的电信网管都是基于t m n 的。随着计算机技术的发展，越来越多的成熟的计算机技术 被应用到移动网管的建设中来：c o r b a 技术与t m n 的结合已经成为目前网管研究的热点问题；x m l 技 术由于其自身的特点，在网管建设的过程中也发挥着越来越大的作用。 t m n 中定义的o s f 交互的q 3 接口，由于其实现的复杂性，已经越来越不适应开发的要求，c o r b a 技术从理论上、实践中都具有平滑替代q 3 的可能性。利用c o r b a 接口代替网元管理层以上的0 3 接口， 不但能够实现其原有的功能，而且更加适应上层网管的需求，简化开发的复杂度。c o r b a 还可用作网元 管理层的内部软总线增强系统的分布式计算能力，同时能够满足系统功能平滑扩窖的需求。本文结合3 g 移动网络的特点和需求，设计了一套满足3 g 网络建设初期需求的网管系统，并重点讨论了以c o r b a 为 软总线的网元管理系统的实现。 网元管理层是整个网管系统中的底层管理层：既要直接管理各种网元，又要向不同的上层网管提供接 口。网元管理层的网元接入是进行网元管理的前提，由于3 g 网元的多样性、复杂性，3 g 网元的接入是 3 g 网管的重点研究问题。x m l 技术具有将用户接口和结构化数据相分离的特点，因此它在实现网元 接入的过程中发挥着十分重要的作用。本文基于m a n a g e r a g e n t 模型，应用x m l 技术，实现了独 立于网元设备的语义描述，从而解决了网元动态接入的问题。 网元管理层的性能管理最基本的功能就是收集性能数据，3 g 移动网络的大数据量、通信网络的不可 靠性，都是性能管理实现中所需要处理的问题，结合一些已有的中间件技术处理这些问题，本文在这方面 也进行了一些尝试。 关键宇：3 g ，网络管理，t m n ，c o r b a ，a c e ，x m l ，性能管理 a b s t r a c t n e t w o r km a n a g e m e n ti st h ei m p o r t a n ta r t i f i c et ok e e pt h en e t w o r kw o r k i n gw e l l ，o rt i m e l yr e s p o n da n d r e s o l v et h ef a i l u r ew h e nt h e r ei sa n ye x c e p t i o no nt h en e t w o r ko p e r a t i o n ，s ot h a tt h en e t w o r ku s e rc o u l db ei n s u r e d t oo b t a i nt h es e r v i c ea n dt h e i re x p e c t e dq o s w i t ht h ee n l a r g i n go fm o b i l en e t w o r ks c a l e ，a n dc o m p l i c a t i n go f n e t w o r ka r c h i t e c t u r e ，e s p e c i a l l yt h et e c h n o l o g yo f3 gc o m e sb em a t u r ea n db eu s e d , m o b i l en e t w o r km a n a g e m e n t h a v eb ef o c u s e dm o r ea n dm o r eb yt h ef a c i l i t ys u p p l i e ra n ds e r v i c es u p p l i e r i ti sav e r yi m p o r t a n tt a s kt oh a v et h e r e s e a r c ho n3 gm o b i l en e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m s c u r r e n t l y , a l m o s ta l lo ft h et e l e c o mn e t w o r km a n a g e m e n ti sb a s e do nt m n ，w i t ht h ep r o g r e s s i n go f c o m p u t e rt e c h n o l o g y , m o r ea n dn l o r cm a t u r ec o m p u t e rt e c h n o l o g yh a v eb e e na p p l i e di nn e t w o r km a n a g e m e n t ： t h ei n o s c u l a t i o no fc o r b at e c h n o l o g ya n dt m nh a v eb e e nt h eh o tp r o b l e mi nc u r r e n tn e t w o r km a n a g e m e n t r e s e a r c h ；x m lt e c h n o l o g yi se x e r t i n gb i g e ra n db i g e ri n f l u e n c eo nn e t w o r km a n a g e m e n tf o ri t sn a t u r e c h a r a c t e r i s t i c f o ri t sc o m p l i c a c yo f r e a l i z a t i o n ，t h es t a n d a r dq 3i n t e r f a c e ，d e f i n e db yt m n ，h a v ec o m e st ob en o tm e e tt h e r e q u i r e m e n to nr e s e a r c h i n g ，i t h a v eb e e np o s s i b l ei nt h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a lf o rc o r b at e c h n o l o g yt o s u b i n s t i t u t eq 3s m o o t h l y i tc o u l dn o to n l yk e e pi t so r i g i n a lf u n c t i o n ，b u ta l s om u c hm o r ef i tw i t ht h er e q u i r m e n t o f u p p e rn e t w o r km a n a g e m e n ta n dp r e d i g e s tr e a l i z a t i o n ，t or e p l a c eq 3w i t hc o r b at e c h n o l o g ya b o v en m l ( n e m a n a g e m e n tl a y e r ) c o r b ac o u l db ea l s ou s e da si n t e r n a ls o t t w a r eb u so nn m l ，t os t r e n g t h e nt h ec a p a b i l i t yf o r d i s t r i b u t e dc o m p u t i n g ，a n ds a t i s f yt h er e q u i r e m e n to fi n c r e a s i n ga n de n h a n c i n gf u n c t i o n ss m o o t h l ya c c o r d i n gt o t h ec h a r a c t e r i s t i ca n dr e q u i r e m e n to f3 g , w ed e s i g nan e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mt h a ti ss a t i f i e dt h ep r i m a r y r e q u i r e m e n to f 3 gn e t w o r k ，a n dd i s g u s st h ei m p l e r n e n to f e m sw h i c hi sb a s e do nc o r b a n m li st h ef u n d a m e n t a lm a n a g e m e n tl a y e ri nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ，n o to n l yr e q u i r e dt om a n a g e v a r i o u sn ed i r e c t l y , b u ta l s or e q u i r e dt op r o v i d ei n t e r f a c et ot h eu p p e rn e t w o r km a n a g e m e n t ，h i ea c c e s si st h e p r e c o n d i t i o nf o rn em a n a g e m e n t ，f o rt h ev a r i e t y , c o m p l i c a c yo f 3 gn e ，i ti st h ek e yr e s e a r c hi s s u ei n3 gn e t w o r k m a n a g e m e n t ，x m lh a v et h ec h a r a c t e r i s t i c ，w h i c hc a ns e p a r a t et h eu s e ri n t e r f a c ea n ds t r u c t u r e dd a t a ，s oi tw o u l d h a v eav e r yi m p o r t a n ti n f l u e n c eo nt h ep r o c e s so fa c c e s s i n gan e w eh a di m p l e m e n t e das e m a n t i cd e s c r i b i n g i n d e p e n d e n t o nn eb a s e do nm a n a g e r a g e n tm o d e l & x m lt e c h n o l o g y , s os o l v e da c c e s s i n gan e d y n a m i c a l l y i nn m l ，t h ef u n d a m e n t a lf u n c t i o no fp e r f o r m a n c em a n a g e m e n ti st h ec o l l e c t i o no fp e r f o r m a n c ed a t a ，t h e p r o b l e ms u c ha sv a s td a t ao f3 gm o b i l ea n du n r e l i a b i l i t yo ft r a f i cn e t w o r k ，i sr e q u i r e dt ob ed e a lw i t hi n p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t w et r yt os o l v et h e s ep r o b l e m sw i t hs o m em i d d l e w a v ep r o d u c t s k e y w o r d s ：3 g 。n e t w o r km a n a g e m e n t ，t m n ，c o r b a ，a c e ，x m l ，p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t 东南大学学位论文 独创性声明及使用授权说明 一、学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个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的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育 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。 签名：进日期：壶型：! ! 二、关于学位论文使用授权的说明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学 位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。 本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外， 允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文 的公布( 包括刊登) 授叔东南大学研究生院 签名：k 牡导师签名： 期：艘! ：! ：! 垆 东南大学硕士学位论文 1 1 选题依据 第一章引言 随着通信技术的高速发展，第三代移动通信系统( 3 g ) 技术的成熟和商用，移动网络规模的不断扩大， 网络结构不断地变化，网络复杂性日益提高，对网络管理和维护变得越来越重要。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。在这种大环境的要求下，网络管理系统己成为移动通信网络建设中 的热点、焦点和难点问题。 本文通过介绍网络管理系统的相关背景知识，对移动网管体系结构及关键技术进行了深入的研究， 结合3 g 网络的特点，给出了一个基于t m n 分层思想的网管体系结构，并结合性能管理模块的设计重点 讨论了网元管理系统的实现。 1 2 网络管理的概念和目标 网络管理就是指监督、组织和控制网络通信服务和信息处理所必需的各种活动的总称。从技术实现 的角度来看，网络管理的过程通常包括数据采集，数据处理。然后提交给管理者，用于在网络操作中使 用。它可能还包括分析数据并提供解决方案甚至可能不需要打扰管理者而自动处理一些情况。进一步 它还可以产生对管理者管理网络有用的报告。 网络管理的目标是确保网络的连续正常运行，或者当网络运行出现异常时能及时响应和排除故障， 从而确保网络用户获得信息技术服务及他们所期望的服务质量【l ，”】。 1 3 国内外研究现状 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2 4 】。 1 4 主要工作 根据国内外在3 g 网络管理方面的研究、开发现状，以及最新发展动态，特别是网元管理层的研究 进展，我们拟在系统实现架构、网元接入、性能管理等几个方面对3 g 移动网络管理系统的设计与实现 展开深入研究。具体而言，论文将在以下几个方面展开研究。 ( 1 ) 3 g 移动网瞥系统实现架构以及霸元瞥理系统的内部架构 结合t m n 的分层实现思想，考虑当前3 g 网络发展的现状，给出了一个从网络管理层到网元层的管 理模型，讨论了不同层次之间的网管系统的接口问题；结合c o r b a 技术，以及其他的一些中间件技术， 设计出一套分布式、可扩充、跨平台的高效的网元管理系统。 ( 2 ) 网元的动态接入 网元的接入是网元管理系统中的一个关键问题，传统的网元接入费时费力，而且不利于系统的升级 改造。我们尝试使用m a n a g e r a g e n t 结构，结合x m l 技术，给出了一个网元动态接入方案。 ( 3 ) 性能管理相关问曩 性能管理是网络管理的重要组成部分，我们主要在网元上报的大量性能数据的处理、性能数据的遗 失管理、高效低冗余的性能阈值告警等方面展开研究，并给出实现方案。 东南大学硕士学位论文 本文讨论的网元管理系统相关方案都已在华为公司得到实现，并已经商用，运行情况良好。 1 5 论文结构 本文各主要章节内容安排如下： 第一章作为整个论文的绪论，介绍相关的背景知识描述论文的研究方案，在绘出研究内容后简 要地介绍论文结构。 第二章介绍网络管理的发展现状和发展方向。 第三章结合3 g 网络的特点，提出了一种从网络管理层至网元层的实现框架，重点讨论了网元管理层 的内部体系结构。 第四章详细讨论性能管理模块的实现细节，包括系统框架，以及一些重要问题的设计和实现，给出了 关键数据结构和算法。 第五章是对接个论文研究和实践工作的总结，综述我们在3 g 移动网管系统，特别是网元管理系统 中所做的工作和取得的成果，并且指出我们现有工作的局限性和有待提高及改进的方面，简要阐述我们 正在进行或将要进行的研究工作。 2 东南大学硕士学位论文 第二章网络管理的现状及其发展 网络管理技术是伴随着计算机、网络及通信技术的发展而发展的。一个有效的网络一刻也离不开良 好的管理：另一方面，计算机及通信技术本身的快速发展，尤其是i n t e m e t 的巨大成功以及通信网络的 发展又反过来刺激和促进了网络管理的发展。 2 1 网络管理的现状 在网络管理技术的研究、发展和标准化方面，国际标准化组织i s o 、国际电信联盟1 t u 和3 g p p ( 3 g p a r t n e r s h i p p r o j e c t ，负责制定通用的w c d m a 技术规范) 等机构及其下属工作组都做了卓有成效的工作。 2 1 1 网络管理的功能模型 o s i 中定 义了网络管理 中的功能模型 组件，它强 调了面向用户 的应用，如图 2 1 所示。该 功能模型由五 个子模型构 图21 网络管理功能模型 成：配蜃管理、故障管理、性能管理、安全管理和计赞管理。 2 1 1 1 配置管理 网络上的配置是网络上各种工作设备、备份设备、设备之间关系的状态。为了保证网络经济、可靠、 高效和安全地运行，需要对网络上的配置进行调整。对网络上配置进行调整的管理活动，就是配置管理。 从网络的运行角度看，配置管理分为两个阶段：网络初次运行的初始配置管理( 通常称为网络指配，也 称为网络预配置) 和网络正常运行时的工作配置管理( 通常称为配置控制) 。 配置管理具体包括如下功能： ( 1 ) 配置信息的自动获取：在一个大型网络中，需要管理的设备是比较多的，如果每个设备的配置信 息都完全依靠管理人员的手工输入，工作量是相当大的，而且还存在出错的可能性。对于不熟悉网络结 构的人员来说，这项工作甚至无法完成，因此，一个先进的网络管理系统应该具有配置信息自动获取功 能。即使在管理人员不是很熟悉网络结构和配置状况的情况下，也能通过有关的技术手段来完成对网络 的配置和管理。在网络设备的配置信息中，根据获取手段大致可以分为三类：类是网络管理协议标准 的m i b 中定义的配置信息( 包括s n m p 和c m i p 协议) ；二类是不在网络管理协议标准中有定义，但是对 设备运行比较重要的配景信息：三类就是用于管理的一些辅助信息。 ( 2 ) 自动配置、自动各份及相关技术：配置信息自动获取功能相当于从网络设备中“读”信息，相应 的，在网络管理应用中还有大量“写”信息的需求。同样根据设置手段对网络配置信息进行分类：一类 是可以通过网络管理协议标准中定义的方法( 如s n m p 中的s e t 服务) 进行设置的配置信息：二类是可以 通过自动登录到设备进行配置的信息；三类就是需要修改的管理性配置信息。 ( 3 ) 配置一致性检查：在一个大型网络中，由于网络设备众多，而且由于管理的原因，这些设备很可 能不是由同一个管理人员进行配置的。实际上即使是同一个管理员对设备进行的配置，也会由于各种原 因导致配置一致性问题。因此，对整个网络的配置情况进行一致性检查是必需的。在网络的配置中，对 电信网络正常运行影响最大的主要是局向信息配置，因此，要进行一致性检查的也主要是这类信息。 ( 4 ) 用户操作记录功能：配置系统的安全性是整个网络管理系统安全的核心，因此，必须对用户进行 东南大学硕士学位论文 的每一配置操作进行记录。在配置管理中，需要对用户操作进行记录，并保存下来。管理人员可以随时 查看特定用户在特定时间内进行的特定配置操作。 2 1 1 2 故障管理 故障管理是对网络发生异常情况故障时所采取的一系列管理活动。这一系列活动包括故障管理 有关的管理参数的确定、故障指标管理、故障监视、测试和故障定位、故障恢复。 ( 1 ) 故障监测：主动探测或被动接收网络上的各种事件信息，并识别出其中与网络和系统故障相关的 内容，对其中的关键部分保持跟踪，生成网络故障事件记录。 ( 2 ) 故障报警：接收故障监测模块传来的报警信息，根据报警策略驱动不同的报警程序，以报警窗v i 告警铃声( 通知一线网络管理人员) 、电子邮件或短消息( 通知决策管理人员) 发出网络严重故障警报。 ( 3 ) 故障信息管理：依靠对事件记录的分析，定义网络故障并生成故障卡片，记录排除故障的步骤和 与故障相关的值班员日志，构造排错行动记录，将事件故障日志构成逻辑上相互关联的整体，以反映 故障产生、变化、消除的整个过程的各个方面。 ( 4 ) 排错支持工具：向管理人员提供一系列的实时检测工具，对被管设备的状况进行测试并记录下测试 结果以供技术人员分析和排错：根据已有的排错经验和管理员对故障状态的描述给出对排错行动的提示。 ( 5 ) 检索分析故障信息：浏览并且以关键字检索查询故障管理系统中所有的数据库记录，定期收集故 障记录数据，在此基础上给出被管网络系统、被管线路设备的可靠性参数。 2 1 1 3 性能管理 网络管理就是对网络的运行状态进行管理，当网络产生故障时，由故障管理进行管理。当网络没有 产生故障，或者没有产生能让故障管理进行管理的故障时，由于各种原因导致网络质量或服务质量下降， 就要使用性能管理。主要包括性能管理参数管理、性能指标管理、性能监控，性能分析、性能控制等。 ( 1 ) 性能监控：由用户定义被管对象及其指标。被管对象类型包括链路、单板、c p u 等：被管对象指 标包括流量、延迟、丢包率、c p u 利用率、温度、内存余量。对于每个被管对象，定时采集性能数据， 自动生成性能报告。 ( 2 ) 阈值控制：可对每一个被管对象的每一个指标设置阈值，对于特定被管对象的特定指标，可以针 对不同的告警级别进行阈值设置。可通过设鼍阈值检查开关控制闽值检查和告警，提供相应的闽值管理 和溢出告警机制。 ( 3 ) 性能分析：对历史数据进行分析，统计和整理，计算性能指标，对性能状况做出判断，为网络规 划和网络优化提供参考。 ( 4 ) 可视化性能报告：对数据进行扫描和处理，生成性能趋势曲线，以直观图形反映性能分析的结果。 ( 5 ) 实时性能监控：提供了一系列实时数据采集；分析和可视化工具，用以对流量、负载、丢包、温 度、内存、延迟等网络设备和链路的性能指标进行实时检测，可任意设置数据采集间隔。 ( 6 ) 网络对象性能查询：可通过列表或按关键字检索被管网络对象及其属性的性能记录。 2 1 1 4 安全管理 网络管理过程中，存储和传输的管理和控制信息对网络的运行和管理至关重要，一旦泄密、被篡改 和伪造，将给网络造成灾难性的破坏。安全管理的功能分为两部分，首先是网络管理本身的安全，其次 是被管网络对象的安全。网络管理本身的安全由以下机制来保证： ( 1 ) 管理员身份认证，采用基于公开密钥的证书认证机制：为提高系统效率，对于信任域内( 如局域 网) 的用户，可以使用简单口令认证。 ( 2 ) 管理信息存储和传输的加密与完整性，w e b 浏览器和网络管理服务器之间采用安全套接字层( s s l ) 传输协议，对管理信息加密传输并保证其完整性；内部存储机密信息，如登录1 2 1 令等，也是经过加密的。 ( 3 ) n 络管理用户分组管理与访问控制，网络管理系统的用户( 即管n p t ) 按任务的不同分成若干用户组， 不同的用户组中有不同的权限范围，对用户的操作由访问控制检查，保证用户不能越权使用网络管理系统。 ( 4 ) 系统日志分析，记录用户所有的操作，使系统的操作和对网络对象的修改有据可查，同时也有助 4 东南大学硕士学位论文 于故障的跟踪与恢复。 网络对象的安全管理有以下功能： ( 1 ) 网络资源的访问控制，通过管理路由器的访问控制链表，完成防火墙的管理功能，即从网络层( i p ) 和传输层( t c p ) 控制对网络资源的访问，保护网络内部的设备和应用服务，防止外来的攻击。 ( 2 ) 告警事件分析，接收网络对象所发出的告警事件，分析与安全相关的信息( 如路由器登录信息、 s n m p 认证失败信息) ，实时地向管理员告警，并提供历史安全事件的检索与分析机制，及时地发现正在 进行的攻击或可疑的攻击迹象。 ( 3 ) 主机系统的安全漏洞检测，实时的监测主机系统的重要服务( 如w w w ，d n s 等) 的状态，提供安 全监测工具，以搜索系统可能存在的安全漏洞或安全隐患，并给出弥补的措施。 总之，网络管理通过网关( 即边界路由器) 控制外来用户对网络资源的访问，以防止外来的攻击；通 过告警事件的分析处理，以发现正在进行的可能的攻击：通过安全漏洞检查来发现存在的安全隐患，以 防患于未然。 2 1 1 5 计费管理 计费管理的主要范围是计费及其有关的财务管理。 ( 1 ) 计费数据采集：计费数据采集是整个计费系统的基础，但计费数据采集往往受到采集设备硬件与 软件的制约，而且也与进行计费的网络资源有关。 ( 2 ) 数据管理与数据维护：计费管理人工交互性很强，虽然有很多数据维护系统自动完成，但仍然需 要人为管理，包括交纳费用的输入、联网单位信息维护，以及账单样式决定等。 ( 3 ) 计费政策制定：由于计费政策经常灵活变化，因此实现用户自由制定输入计费政策尤其重要。这 样需要一个制定计费政策的友好人机界面和完善的实现计费政策的数据模型。 ( 4 ) 政策比较与决策支持：计费管理应该提供多套计费政策的数据比较，为政策制订提供决策依据。 ( 5 ) 数据分析与费用计算：利用采集的网络资源使用数据，联网用户的详细信息以及计费政策计算网 络用户资源的使用情况，并计算出应交纳的费用。 ( 6 ) 数据查询：提供给每个网络用户关于自身使用网络资源情况的详细信息，网络用户根据这些信息 可以计算、核对自己的收费情况。 2 1 2 网络管理标准 现在有几种网络管理标准正在被应用，这几种标准分别是o s i 模型、互联网模型、t m n 、i e e e l a n f w a n 以及基于互联网的管理1 9 】。目前通信网络管理系统基本上都是以t m n 为框架开发出来的，3 g 移动网管也不例外。 电信管理网t m n ( 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 mn e t w o r k ) 是国际电信联盟电信组于1 9 8 6 年提出 的，用来解决服务提供商所使用的多厂家设备的互操作问题，并定义出服务提供商运营中相互之间的标 准接口。另外，它也扩展了管理的概念，不再仅仅包括网络和网络元素的管理，还包括服务提供商的业 务功能。t m n 的管理体系结构比较复杂，可从四个方面进行描述，即功能体系结构、物理体系结构、信 息体系结构和逻辑分层体系结构m 】。 2 1 2 1 功能体系结构 t m n 建议m 3 0 1 0 将t m n 结构定位为5 个功能模块这5 个功能模块分别是：o s f ( 运营系统功 能) 、n e f ( 网络元素功能) 、m f ( 中介功能) 、w s f ( 工作站功能) 和q a f ( o 适配器功能) ，如图2 2 所示ao s f 对管理信息进行处理以实现对电信网的监视、协调和控制。w s f 为用户提供接入到t m n 的 手段；q a f 用来连接t m n 实体与非t m n 实体，提供t m n 参考点与非t m n 参考点之间的转换：m f 解决的是在网络元素和o s 之间传递的信息的操作；n e f 表示被管理的功能，同时也提供管理时所需要 的通信和支撑功能。 这些功能模块是通过x 、q 3 、q x 和f 接口连接起来的，这几个接c i 被称为t m n 服务接口，或简单 的就称为t m n 接口a 功能模块之间的接1 2 1 也被称为t m n 参考点，一个参考点可以被当作功能模块之间 东南大学硕士学位论文 信息交换的一个概念点。嵌入一个网络元素中的一个管理代理和一个网络管理系统之间的接口是一个q 3 参考点。关于q 3 参考点，我们在下一章还要进行详细的论述。 2 1 2 2 物理体系结构 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 物理实体组成，物理实体之间为t m n 的标准接口。t m n 的基本物理实体包括 操作系统( o s ) 、工作站( w s ) 、q 适 配器( q a ) 、网元( n e ) 和数据通信网 ( d c n ) ，它们之间的接口分别为0 3 接 口、f 接口和x 接口。o s 主耍完成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。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 物理接口替代，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 鄹2 2 t m n 功能结构 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不转化为物理接口。 2 1 2 3 信息体系结构 t m n 的信息体系结构应用o s i 系统管理的原则，引入了管理者和代 理的概念，强调在面向事务处理的信息交换中采用面向对象的技术。主要 包括管理信息模型及管理信息交换两个方面。管理信息模型是对网络资源 及其所支持的管理活动的抽象表示。在信息模型中，网络资源被抽象为被 管理的对象。模型决定了以标准方式进行信息交换的范围，模型中的活动 实现了t m n 的各种管理操作，如信息的存储，提取与处理。管理信息交 换涉及t m n 的数据通信功能d c f ，消息传递功能m c f ，主要是接口规范 及协议栈。电信管理是种倩息处理的过程。每一种特定的管理应用，按 照i t u tx 7 0 1 建议中系统管理模型中的定义，都具有管理者，代理者两 方面的作用。在管理者，代理者面前。网络资源是一棵信息树，即被管理对 象信息库m 1 b 。代理者直接操作被管理资源，管理者通过c m i s e ( c o m m o n m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns e r v i c e ) 实施管理操纵。 2 1 2 4 逻辑分层体系结构 电信网络的种类很多，电信网络的管理非常复杂，对某类电信设备( 如 交换机、交叉连接设备d x c 等) 的管理已经显示了其复杂性，若对整个 电信网甚至只是对某个本地网进行综合管理都将是一项非常艰巨和复杂 的任务。如图2 3 所示t m n 把管理功能需求分解为不同的层次，每层相 6 l商业管理 i q 3 j业务管理 i q ， 网络管理 i q 3 网络元素管理 i q 3 网络元素 围2 3 t m n 分层结构 末南大学硕士学位论文 对独立，都有各自的o s f 完成特定的管理功能，层与层之间由q 3 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 ) 、网元管理层( e m l ) 、网络管理层( n m l ) 、业务管理层( s m l ) 和事务管理 层( b m l l 。其中网元层属于被管理层，其他四层属于管理层。 结构中最底层是网络元素层或称为网元层，它是由网络元素构成的，比如s g s n ，g g s n 等。第二 层是网络元素管理层，它负责管理的是网络元素。第三层是网络管理层，它负责管理的是网络。网络元 素层和网络元素管理层倚赖于设备供应商，丽网络层则不然。业务管理层关心的是对网络服务提供商给 用户或其他网络服务提供商所提供的业务的管理，它们包括这样一些业务，如计费、订单处理、客户意 见和故障通知单处理。最顶层的是商业管理层，它负责对通信业务的整个商业运营的管理，其中包括财 务管理、人力资源需求、项目管理和用户需求及满意度的管理。 t m n 的这种分层结构并不代表着网管系统接口的交互要严格按照这种层次关系。实际上只要使用标 准的接口，完全可以跨过其中的某些层来实现系统管理。 2 2 网络管理的发展 t m n 建立了一个标准的管理界面，使得对于不同的厂商，不同软硬件平台的网络产品的统一管理成 为可能。t m n 是一个逻辑上与电信网分离的网络，它通过标准的接口( 包括通信协议和信息模型) 与电 信网进行传送和接收管理信息，从而达到对电信网控制和操作的目的。 2 2 1 基于c o r b a 的网络管理 尽管t m n 有技术上先进、公认的标准和接口等优点，但随着计算机和通信技术的发展，t m n 自身 也暴鳝出许多问题【9 j ： ( 1 ) 在t m n 中，接口是一个重要的内容，管理信息模型是接口中很重要的一部分。但到目前为止， t m n 只对网元管理层的管理信息模型进行了标准化，对网络层和业务层的管理信息模型只是刚刚开始相 关的标准化工作。 ( 2 ) t m n 中的q 3 接口实现起来非常复杂，适合于网元管理接口，但对于网元层之上( 包括网络层、 业务层及事务层) 的管理，q 3 接口并不适合。因此，o m g 建议采用c o r b a 作为网元管理层以上的接 口，以代替实现起来非常复杂的q 3 接口。 ( 3 ) t m n 的描述接1 ：3 复杂，o s i 系统管理不稳定，t m n 的管理信息模型很难满足实际网管系统开 发的需求。 ( 4 ) t m n 管理赢营漠型是建立在o s i 系统管理基础之e ，与c m i p 协议密切相关。而这种g d m o a s n 1 c m i p 的信息模型不适用于分布式面向对象技术。因此需要建立与协议无关的管理信息模型。 ( 5 ) t m n 的信惠体系结构缺乏对分布式管理的全面支持，表现在t m n 缺乏位置透明性、负载均衡 和足够的健壮性等重要特性。 ( 6 ) 简单的m a n a g e r a g e n t 模型适合于网络管理层和网元管理层的管理应用的构造，而用于业务管 理层以上各层的复杂逻辑建模则不太适台。 ( 7 ) 在开发t m n 应用程序时，缺乏可移植的、 c o r b a 技术恰好可以弥补t m n 的这些缺陷， 的主流脏1 1 ，2 8 圳。 易用的，在c m i p 之上的a p i 。 目前，t m n 和c o r b a 技术相融合正成为网管研究 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 了面向对象应用的互操作标准，是一种标准的面向对象应用程序体系规范是一种被广泛承认的、具有 良好应用前景的系统集成标准。c o r b a 结合了计算机工业的两个重要趋势：面向对象软件开发和分布 式计算。c o r b a 提供了在异构分布环境下不同机器上的不同应用的互操作的能力和将多个对象系统无 缝互连接的能力。 c o r b a 的软总线结构可以被称为通信中间件，它可以看成是把应用程序和通信核心的细节分离的 软件。中间件是处于应用程序及应用程序所在系统的内部工作方式之间的软件，中间件把应用程序与系 7 东南大学硕士学位论文 统所依附软件的较低层细节和复杂性隔离开来，使应用程序开发者只处理某种类型的单个a p i ，其他细 节则可以由中间件处理。c o r b a 分布式对象技术正逐渐成为分布式计算环境发展的主流方向，使用分 布对象技术开发的系统具有机构灵活性、软硬件平台无关性、系统可扩展性等优点，特别适用于网络环 境下的分布系统开发；能够有效的解决异构环境下的应用互操作行为和系统集成。 伴随c o r b a 技术的发展及标准化工作的完善，近年来，c o r b a 已从一学术研究课题转变为主流 技术，符合c o r b a 规范的中间件产品也逐渐不断的被推出并开始被广为采用，未来大型信息系统的集 成和大型软件系统的开发将离不开它们所带来的方法、手段和工具，因此，c o r b a 规范和中间件产品 正愈来愈受信息技术界和产业界的重视。各厂商正在积极建立和调配实际的c o r b a 系统，并使用 c o r b a 技术来解决各行业中的基本问题，c o r b a 技术也同样非常适于在电信领域内的应用。c o r b a 体系结构中包含了较全面和完善的对象服务设施。这些服务也同样适用于综合网络管理应用。 因此，c o r b a 与t m n 比较起来，恰好c o r b a 弥补了t m n 的不足。c o r b a 技术和t m n 的结合， 是构建综合网管系统的理想方案。 c o r b a 技术应用的t m n 中，主要在以下几个方面：c o r b a 作为不同层次网管之间的接1 3 ，特别 是t m n 中网元管理层以上的o s f 接1 2 ；c o r b a 作为不同业务的网管子系统统一管理的总线，可以有 效的解决系统的分布式计算、功能平滑扩容等问题；c o r b a 作为传输网网络管理系统内部通信平台。 2 2 2 基于x m l 的网络管理 可扩展置标语言x m l 是由w 3 c 于1 9 9 8 年2 月发布的一种标准，它是一种数据交换格式，允许在 不同的系统或应用程序之间交换数据，通过一种网络化的处理机构来遍历数据，各个网络节点存储或处 理数据并且将结果传输给相邻的节点。x m l 具有以下优点：将用户接口和结构化数据相分离，允许不 同来源的数据无缝集成，并可以对同一数据进行多种处理，既满足了不同用户的需求，又保证了数据的 安全性；它是面向数据与具体应用无关的，因此在一个应用模块中引用x m l 不会影响到其它应用；其 数据的定义与实际应用相独立，有利于模块化开发和测试工作、加快应用软件的开发进度：用x m l 描 述的数据容易交换和处理；适合作为数据传输的格式；用x m l 描述的文档能反映层次结构，可以用来 转换为其它语言如h t m l 等”“。 将x m l 应用于网络管理是网络管理领域的必然发展趋势，本论文在这方面进行大胆的尝试，将在 以下几个方面运用x m l 技术h ：采用x m l 来描述管理对象的m i b 文件；从g u i a p i 中接收到的输入 数据一律采用统一的x m l 接口，使系统可以十分方便地采用不同模式实现用户数据与系统的交换；数 据在系统内部的处理以x m l 数据流为主，一方面通过成熟的x m l 解析器，可以减少数据处理的复杂度， 另一方面，因为只在最后要向传统s n m p a g e n t 发送b e r 编码时，才进行格式转换，所以如果a 2 e n t 支 持x m l 格式报文管理，去掉转换层就可以达到x m l 管理的目标；转换代理中需代理的设备模板，通过 x m l 描述导入系统，因设备的多样性，很难预计需要导入的参数形式和个数，采用x m l 文件描述模板， 既可以非常灵活地设置参数，又可以在基本不改变代理核心模块的前提下，增加对不同种类设备的支持； 通过x m l 配置文件对系统进行初始化配置；使用x m l 模板构建被管网元模型，可最大限度地增强网络 管理软件的灵活性和可扩展性。 8 东南大学硕士学位论文 第三章3 g 移动网管系统的整体规划 根据t m n 的逻辑分层体系结构，电信网管的管理层次分为五层，从低到高依次为网元层、网元管理 层、网络管理层、业务管理层和事务管理层。本章主要讨论如何结合3 g 网络的特点和建设初期的需求， 在t m n 的基础上，构建一个从网络管理层至网元层的管理框架。并重点讨论网元管理层的实现架构。 3 13 g 网络的特点及其对3 g 移动网管系统的要求 第三代移动通信系统的概念是1 9 8 5 年由国际电信联盟在模拟移动通信刚刚发展的时候首先提出的， 当时被称为未来公众陆地移动通信系统f p l m t s ( f u t u r ep u b l i cl a n dm 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 ) 。 随着时间的推移，第三代移动通信的要求和目标愈加清晰，由于f p l m t s 这个名称食义不准确，发音拗 口1 9 9 6 年国际电信联盟正式将其更名为全球移动通信系统i m t - 2 0 0 0 ，俗称3 g 。意即工作在2 0 0 0 m h z 频段，预期在2 0 0 0 年左右商用的系统。1 9 9 2 年世界无线电大会在2 g h z 频段分配了2 3 0 m h z 的频率给 i m t _ 2