（通信与信息系统专业论文）wimax无线接入网管系统中信令跟踪的设计与实现.pdf

重庆邮电大学硕士论文 摘要 摘要 本文首先分析了电信网络管理的发展现状及趋势，通过研究国际电信 联盟电信部提出的电信管理网、电信管理网的层次结构、功能体系和管理 功能，为建立遵循电信管理网规范的网管系统建立了理论基础。随后论述 了w i m a x 无线接入系统中网管中心的概念、组网结构以及根据t m n 的 功能体系为基础的软件功能构架。 最后，以电信管理网规范和统一网管平台及其相关技术为基础，分析 并实现了一个网管中心网元层管理系统的子集信令跟踪子系统，介绍了信 令跟踪前台和后台的设计与实现，其中对信令跟踪前台代理的设计方案进 行了优化重构，通过优化该模块的通用性增强，可维护性变好，该方案不 仅在信令跟踪中得到了应用，而且其重构优化思想被推广到网管系统的各 个模块，得到了广泛的应用信令跟踪后台在统一网管平台的基础上，基 于j 2 e e 实现以便于操作平台的移植。目前，本论文所讨论的信令跟踪子 系统已经正式用于商业应用，运行情况良好。 关键词：电信管理网，网管中心，信令跟踪，集中维护 重塞塑皇盔堂塑主迨塞 塑垂 a b s t r a c t f i r s t l y , t h et h e s i sa n a l y s et h e s t a t u sq u oa n dt h et r e n do ft h et m n d e v e l o p m e n t b yr e s e a r c h i n gt h ec o n c e p to ft 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 ( t m n ) 、t h el a y e rs t r u c t u r e 、t h ef u n c t i o ns y s t e ma n dt h em a n a g e m e n t f u n c t i o no ft h et m n ，t h et h e o r yo fn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mw h i c h c o n f o r m e dt ot h es t a n d a r d so ft m nh a sb e e nf o u n d e d s e c o n d l y , t h et h e s i s i n t r o d u c et h ec o n c e p to fc e n t r a ln e t w o r km a n a g e m e n tc e n t e r ( n m c ) i nt h e w i m a xr a d i oa c c e s ss y s t e m 、t h et o p o l o g ys t r u c t u r et h en m ca n dt h e s o f t w a r es t r u c t u r eb a s e do nt h ef u n c t i o ns y s t e mo ft m n l a s t l y , b a s i n go nt h et h e o r yo ft m n a n dt h et e c h n o l o g yo ft h eu n i f i e d n e t w o r km a n a g e m e n tp l a t f o r m ，t h ea u t h o ra n a l y z e da n dh a sd e v e l o p e da s i g n a l i n gt r a c es u b s y s t e mw h i c hi n c l u d eb o t ht h ef r o n to p t i m i z a t i o na n dt h e b a c kd e s i g no ft h ec o m p r e h e n s i v en m c b yo p t i m i z i n gt h ef r o n td e s i g no ft h e s i g n a l i n gt r a c e ，t h ec o d eo ft h ef r o n tc a n b eg o o da tm a i n t e n a n c ea n de a s yt o u n d e r s t a n d t h et h e s i sp u tf o r w a r dt h ef i r e - n e wd e s i g nw h i c hn o to n l yi su s e d b ys i g n a l i n gt r a c es u b s y s t e mb u ta l s oe x t e n d e dt oo t h e rm o d u l e so fn m c a n d u s e dw i d e l y t h eb a c kp a r tr e a l i z e db a s e do nt h eu n i f i e dn e t w o r km a n a g e m e n t p l a t f o r ma n dj 2 e e ，s oi tc a nb ee a s yt ot r a n s p l a n ta m o n gt h ed i f f e r e n to s a t p r e s e n t ，t h es e r v i c eo b s e r v a t i o ns u b s y s t e mw h i c hi sd e s c r i b e di nt h i st h e s i s h a sb e e nu s e dc o m m e r c i a l l y k e yw o r d s ：t m n ，n e t w o r km a n a g e m e n tc e n t r e ，s i g n a l i n gt r a c ep a r t ， c e n t r a lm a i n t e n a n c e n 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及 取得的研究成果。据我所知，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，也不包含为获得重废 整电太堂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谢 意 学位论文作者签名： 客蛆厍鸯 签字日期：如谚年6 月，f 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重庞鲣电太堂有关保留、使用学位论 文的规定，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， 允许论文被查阅和借阅。本人授权重废蛏皇太堂可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存，汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学作：刻辱态导：磙磁京 签字日期：矽年多月，日 签字日期：砌) 年多月f 日 重庆龆电大学硕士论文 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 随着通信产业的发展，通信网络规模不断扩大，设备种类不断增加。 所提供的业务功能越来越多样化，综合化。随之带而来的就是维护电信设 备、规划网络结构、提高业务性能的复杂化。网络管理随着电信网的发展。 经历了下述三个阶段：人工管理、分散的计算机辅助管理、集中的分布式 管理为了更加适应目前的电信网络管理和未来发展的需要。人们提出了 电信管理网络电信管理网t m n ( t e l e c o m m u n i c a t i o n m a n a g e m e n t n e t w o r k ) 的概念，提出了电信网络管理的综合化发展方向【”。 电信管理网t m n 为实现电信网络管理系统互连提供了标准、统一的 解决方案。t m n 的核心思想是一种网管网的概念，它通过对网管接口的引 入，将管理网提供的管理业务与电信网提供的电信业务分开。同时，t m n 通过引入信息模型管理功能和软件体系结构的重复使用，以及开发方法的 重复使用等软件复用的思想，缩短了网管系统软件的开发周期，提高了网 管软件的质量【2 ，t m n 的基本概念是提供一个有组织的网络结构，以取得 各种类型的操作系统( o s s ) 之间、操作系统和电信设备之间的互连。它采 用商定的具有标准协议和信息的接口进行管理信息交换。目的是用于支撑 电信网和电信业务的规划、配置、安装、操作和组织 由此看来，t m n 是一个博大的概念。她的管理范围包含了从电信运行 商的整个战略决策到具体某一网元设备的配置维护。为了更好的定义t m n 的管理服务和应用功能，t m n 的管理层次分为事务管理层( b u s i n e s s m a n a g e m e n tl a y e r ) ，业务管理层( s e r v i c em a n a g e m e n tl a y e r ) ，网络管理层 ( n e t w o r km a n a g e m e n tl a y e r ) ，网元管理层( n e t w o r ke l e m e n tm a n a g e m e n t l a y e r ) ，网元层( n e t w o r ke l e m e n tl a y e r ) 五个层次【3 】。 网络管理中心n m c ( n e t w o r km a n a g e m e n tc e n t r e ) 一般是指设备提供 厂家针对自己的电信设备开发的操作维护程序，对应到t m n 的管理层次， 属于网元管理层范畴【4 1 。n m c 和t m n 之间的关系为n m c 实现了t m n 的 一部分管理功能，位于t m n 管理层次中的网元管理层并且涵盖了网络管 理层的一部分，属于t m n 管理范畴的一部分。 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 n m c 通过各类管理功能支持t m n 的管理业务的实现，满足对被管理 网络的操作、维护和管理的需要，主要划分为以下五种管理功能p 】：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 u r a t i o nm 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 ) 、故障管理( f a u l tm a n a g e m e n t ) 和帐务 管理( a c c o u n t i n gm a n a g e m e n t ) 一般来说，电信网络管理系统在设计上遵循电信网络管理( t m n ) 的功 能要求和规范，在提供一个具有尽可能多的自我控制能力的管理网络的同 时，还需要提供一套能方便地管理、控制、维护、解决应用问题的工具， 即实现对网络的实时监视、及时侦测错误、准确定位故障并自动隔离与恢 复等功能的应用工具，提高系统的可靠性和易用性。这些工具最为常见的 有：信令跟踪s t p 、业务观察s o p 、动态数据管理d d m 等。 信令跟踪( s i g n a l i n gt r a c ep a n ) 是无线接入系统b s s 中操作维护的一 个功能模块，主要是为业务子系统和其它子系统提供一个调试工具，为整 个系统的调试和开局提供方便。具有操作简单、提供信息准确可靠、内容 丰富等特点用户可以通过本模块在后台上提供的人机界面实时地通过查 看业务层信令流程及其具体的结构来了解系统具体业务的运行情况。 信令跟踪模块分为前台部分和后台部分前台部分指驻留在无线接入 系统的b s c 和b t s 上的代理进程，后台部分为c l i e n t s e r v e r 端的处理模 块，运行在后台服务器和客户端上。 信令跟踪模块前台部分接收信令观察后台部分发来的人机命令。主要 功能是通过后台设置的跟踪任务和需要跟踪的接口在前台创建跟踪任务； 提供接口供业务调用，把在业务流当中把具体的信令数据发向信令跟踪后 台部分；保持与信令跟踪后台部分的定时握手；当判断前后台链路断时， 停止前台的所有跟踪任务设置。 信令跟踪模块后台部分作为信令跟踪模块与用户交互的接口，主要功 能是显示业务流的信令，包括上报时间、信令名称、该信令所属接口等信 息，并可以查询每条信令的详细结构。通过后台可以设置需要跟踪的接口 类型和某种跟踪类型( 例如指定b t s 跟踪) ，同时也提供了多客户端管理、 任务管理以及消息流程调度等。 本论文将以作者本人工作经验为基础，结合t m n 管理规范，对网络 管理中心n m c 做一简要说明，并给出了w i m a x 无线接入系统网管中心 信令跟踪子系统的架构与具体实现。 2 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 2 网管发展现状 1 2 1 网管发展总体情况 随着电信网的迅猛发展，网络硬件设施日趋完善，电信网建设的焦点 正逐步由设备开通转向如何为用户提供高品质的服务上。与设备建设相比 后者将涉及到多种设备和网络的统一和协调，是一个更为庞大的系统工 程，必须有一套完整的i t 架构来支撑，从t m n 到现在流行的n g o s s ， 电信网的管理有了长足的发展，可以预见今后运营商的竞争将更加激烈， 怎么样提高网络运营效率，提供面向客户的高品质服务将成为运营商的核 心竞争力，运营商的建设重点也会相应转移到这上面。而综合网管将在新 一代的电信网中扮演越来越重要的角色。 目前的电信网管系统主要是面向网元或网络级的专业网管系统，侧重 于对设备本身或网络的维护与管理，各个专业网管系统之间信息无法互 通、管理内容庞杂、操作界面多样等问题带来的局限性越来越明显。综合 网管系统通过互连不同的网络，实施各种管理和控制，从而实现对全网的 综合管理，包括全网故障分析、故障定位、全网性能综合分析等功能，从 总体上提高运营商的全网综合管理水平和管理效果1 6 】。 1 2 2 电信管理的现状和趋势 t m n 产生于上世纪8 0 年代，它通过一个“金字塔”形的分层结构来 实施网络管理的。管理层次自底向上依次为：网元层、网元管理层、网络 管理层) 、业务管理层和事务管理层。t m n 分层规划的观点对于电信网络 管理起到和很大的作用，但是也有其不足之处；模型简单且高度抽象，而 且缺乏实际的指导( 尤其是针对业务管理层及以上) ，导致实现起来很复 杂、整体进展缓慢一一注意力主要还只是集中于网络管理这一层面 另一方面，随着技术的不断进步和电信业竞争的日趋激烈，各运营商 的网络差异逐渐变小，运营商逐渐开始全业务经营，运营商之间的竞争方 式也由“规模竞争”、“网络竞争”转变成为“业务竞争”。为了形成自己 的竞争优势，如何更好地为用户提供更多具有个性化、差异化的服务成为 了决胜市场的关键。 t m n 自底向上的这种发展速度已经不能适应运营商切切实实的业务 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 运营需求在这种背景下，电信管理论坛( t m f ) 于1 9 9 4 年提出的电信“运 营支撵系统”( o s s ) 的概念，它作为电信运营商提供业务的支撑平台，受 到了电信企业越来越多的重视。许多运营商已经将其作为降低运营成本、 加强内部管理、增强客户交流、提高竞争力的工具【7 1 0 s s 有以下特点： 1 ) 体现了从原来的。网络为中心”的管理到“以客户为中心”的管 理思路转变； 2 ) 它从电信运营企业的核心业务流出发，通过分析业务流程，提出 的一整套能够支撑电信业务，并能在业务变化过程中平滑过渡的系统建设 框架； 3 ) 与t m n 对照，o s s 注意力集中于t m n “金字塔”的较高层面； ， 同时，i t u t 也意识到了这种趋势，近期逐步吸纳了t m f 的思路，使 得t m n 和o s s 两大标准逐步趋向统一。 现在市场上的大多数电信运营商多处于系统建设的前期阶段，需求主 要集中在基础网络的快速调整与优化能力、业务的快速部署能力；灵活的 市场营销能力、完善客户服务与客户关系管理能力。但部分欧美发达国家 的运营商则已经达到了较高的水平 运营商对于运维支撑系统的需求也波及到了作为o s s 系统底层支撑 的设备供应商的网管系统在国际、国内很多项目中，运营商把对设备供应 商网管系统提供对o s s 支持的需求直接写在标书中。支持包括两个层面： 要求厂商o m c 提供到o s s 系统的接口、要求厂商o m c 直接提供o s s 特 有功能。 当前设备网管的普遍情况是：当前的厂商的e m s 功能相对比较完善 了，过多低层功能的重复开发导致成本增加。但上层管理功能不足以及对 于o s s 系统支持不足导致网管整体质量不高。 因此，现有网管系统应顺应网管思路的转交，对于e m s 的功能进行 合理的定位：与o s s 功能融合或者提供接口支持，通过发展集中网管来满 足国际国内运营商对综合网管的需求。 1 3 论文的研究意义 首先按照电信管理网t m n 的规范， 现，监控系统运行状态，定位解决故障， 4 完成信令跟踪子系统的设计与实 进一步提升电信网络的运行质量 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 和效率，为用户提供良好的通信服务本论文在作者工作的基础上，以电 信管理网规范和统一网管平台及其相关技术为基础，分析并实现了一个集 中网管系统的子集，即信令跟踪子系统，介绍了信令跟踪前、后台的设计 与实现，并重点介绍了前台代理的实现，在原设计方案的基础上对设计方 案、流程进行来代码重构，该方案不仅在信令跟踪中得到了应用，而且其 思想被推广到网管系统的各个模块，得到了广泛的应用。目前，本论文所 讨论的信令跟踪子系统已经正式用于商业应用，运行情况良好 国际电信联盟提出电信管理网t m n 的根本目的就是使不同厂商的设 备能够实现统一的操作、维护和管理。本论文所讨论的信令跟踪子系统在 架构上完全遵循t m n 的功能体系结构，这样不仅在功能上易于扩展，更 重要的是为集中网管系统管理网元进行故障定位提供了一个方便易用的 工具。 1 4 论文结构 本论文共分五章： 第一章：绪论。分析了我国电信网络管理的现状和及发展趋势、论文 选题的背景及其意义，同时给出了论文的主要工作及结构安排。 第二章：t m n 与网管中心。介绍了电信管理网t m n 产生的背景、发 展现状及趋势，介绍了电信管理网t m n 的层次关系以及管理功能。同时 介绍了网管中心n m c 与t m n 的关系、n m c 的概念和组网结构，并结合 t m n 规范按照功能详细介绍了n m c 软件功能结构。在介绍n m c 的同时， 简要的对w i m a x 无线接入系统的硬件构架组成进行了说明 第三章：信令跟踪总体设计。介绍了网管中心系统工具信令跟踪的主 要功能、组成结构以及前后台的通信方式和消息流程。 第四章：信令跟踪前台设计。介绍了信令跟踪前台代理的功能以及控 制流程和消息上报流程，并给出了流程处理时序图。本章通过原设计方案 的分析，对原方案韵流程进行优化，并根据新的设计方案进行了重构。最 后，针对新方案中的设计，给出了进程具体实现的框架。 第五章：信令跟踪后台设计。在介绍了信令跟踪后台组成结构及其功 能的基础上着重介绍了客户端以及服务器的具体实现逻辑，并简要介绍了 信令跟踪工具进行信令跟踪时的时序流程。 第六章：结束语。对论文工作进行了总结。 重庆邮电大学硕士论文第二章t m n 与网管中心 2 1t m n 概述 第二章t m n 与网管中心 电信网络管理的目标是要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电信管理网( t m n ) 则正 是为电信网络管理目标的实现提供了一套整体解决方案。国际电信联盟 ( i t u ) 在m 3 0 1 0 i s 建议中指出，电信管理网的基本概念是提供一个有组 织的网络结构，以取得各种类型的操作系统( o s s ) 之问，操作系统与电 信设备之间的互连它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 2 i 1t m n 的层次关系 t m n 的功能可以划分为五个层次，如图2 1 所示，由高到底依次为事 务管理层( b u s i n e s s m a n a g e m e n t l a y e r ) 、服务管理层( s e r v i c e m a n a g e m e n t l a y e r ) 、网络管理层( n e t w o r km a n a g e m e n tl a y e r ) 、网元管理层( n e t w o r k e l e m e n t m a n a g e m e n tl a y e r ) 和网元层( n e t w o r ke l e m e n tl a y e r ) 。 网元管理层直接行使对个别网元的管理职能，主要的功能包括：控制 与协调一系列网络单元；为网络层的管理与网络单元进行通信提供协调功 能；维护与网络单元有关的统计等数据网元管理层实现对一个和多个网 元设备的操作和管理，如基站子系统等设备的操作维护，设备软件、硬件 的管理用户为设备的操作维护人员。 网络管理层主要提供对所辖区域内的所有网元进行管理，主要的功能 包括：从全网的观点协调与控制所有网元的活动；提供、修改或终止网络 服务；就网络性能、可用性等事项与上层的服务管理层进行交互，如网络 话务监视与控制，网络保护路由的调度等。用户为网络的组织管理者。 事务管理层主要是用于整个企业的决策支持，用户为企业的决策层。 业务管理层主要是用于业务提供、控制、监测以及和业务相关的计费 等管理。用户为业务的运营管理者。 6 重庆邮电大学硕士论文 第二章t m n 与网管中心 图2 1t m n 的功能层次划分 网元层是电信网络中的网络元素，实现电信网的基本功能，是网络管 理的被管理者角色，提供网络管理的原始数据。在网元设备中完成具体的 管理操作，由网元设备完成具体功能。网元内部驻留相应的进程，完成与 实际网络单元设备的交互。在p l m n 中为m s c ，v l r ，h l r ，b s c ，b t s ， s m s c 等【9 1 。 t m n 规定，各层之间采用q 3 接口通信 1 0 l 。 2 1 2t 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，任意复杂的t m n 通过各个功能块的有机组合实现其管理目 标。在t m n 的功能体系中，定义了一些标准的功能块和功能块之间发生 信息交互的参考点。 功能块包括操作系统功能( o s f ) 、中介功能( m f ) 、适配功能( q a f ) 、 网络单元功能( n e f ) 以及工作站功能( w s f ) 五个功能模块】。 7 重庆邮电大学硕士论文 第二章t m n 与网管中心 图2 - 2 说明了t m n 的功能体系结构： 图2 2 t m n 功能体系结构 1 ) 操作系统o s f 功能块处理与电信管理相关的信息，支持和控制 电信管理功能的实现。在t m n 不同管理层次中分布有不同的o s f 功能块。 2 ) 中介功能m f 功能块o s f 和n e f 之间进行信息传送和转换，以 保证各个功能块对信息模式的需求，并使网元( n e ) 到o s f 的结构更加 灵活。 3 ) 适配功能q a f 实现了t m n 网元非t m n 网元和o s f 之间的连接。 4 ) 网元功能n e f 是网元为了接受被管理而向t m n 描述通信功能的 能力。在网元中，为了使本身纳入t m n 的管理系统中并受到统一管理， 必须实现t m n 标准规定的网元功能，包括网络协议和信息模型，即q 3 接口，这部分属于t m n ，而其它部分位于t m n 之外，可以自由实现 5 ) 工作站功能w s f 提供了t m n 和用户之间的交互能力，但人、机 界面不属于t m n 的范畴，可以自由实现。 2 1 3t m n 的管理功能 t m n 通过各类管理功能支持t m n 的管理业务的实现，满足对被管理 网络的操作、维护和管理的需要。t m n 为电信网及电信业务提供一系列的 管理功能1 甜，主要划分为以下五种管理功能域； 1 性能管理( p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ) ： 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估，并提出 8 重庆邮电大学硕士论文第二章t m n 与网管中心 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( c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) ： 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，启、停业务等进行管理，对网络的状态迸行管理。 3 帐务管理( a c c o u n t i n gm a n a g e m e n t ) ： 帐务管理功能测试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。 4 故障管理( f a u l tm a n a g e m e n t ) ： 故障管理功能是对电信网的运行情况异常和设备安装环境异常进行 管理，对网络的状态进行管理。 5 安全管理( s e c u r i t ym a n a g e m e n t ) 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，安全审查及安全告警处理。 2 2 网络管理中心 2 2 1n m c 的概念 网络管理中心n m c ( n e t w o r km a n a g e m e n tc e n t r e ) 一般是指设备提供 厂家针对自己的电信设备开发的集中操作维护程序在标书中，运营商对 于网管的称呼很多，比如：o m p o & m p o m m 、o m s o m c 、e m s 、n m s n m c 等o m p 、o & m p o m m 0 m s 0 m c 中的。o m o & m ”指“操作维护”，所 以一般特指设备厂商提供的设备的近端管理系统、模块：e m s 、n m s n m c 是对网管比较正式的称呼，一般指的是设备厂商或者第三方或者运营商提 供的集中网管系统，偏重于多设备的集中管理，尤其是后两个具备了网络 管理层的一些管理功能这些都是属于t m n 网管的概念。 按照t m n 的管理功能域的规定，网管系统主要功能划分为性能管理 配置管理，故障管理、安全管理、帐务管理。t m n 的管理应用功能又分散 到t m n 的管理业务分层中n m c 主要定义在网元管理层的及部分网络管 理层。对w i m a x 系统而言，根据t m n 的管理功能域的定义，做出了有 自己特色的模块规划。首先，w i m a xb s s 系统没有帐务管理功能，该功 能由核心网部分实现1 1 3 1 。另外，w i m a x 网管系统从实现上考虑，除性能 管理、配置管理、故障管理、安全管理外，还包括单独分出了系统工具部 9 重庆邮电大学硕士论文 第二章t m n 与网管中心 分，主要用于系统调试、入网测试、工程调试、日常维护等。n m c 与t m n 之间的关系如图2 3 所示。 _ o m m 工作站功能模块w s f ( w o r k s t a t i o nf u n c t i o n ，简写为w s f ) ：提供 网络管理信息到用户可以理解的表现形式之间的转换，从而使信息 正确、一致的呈现给用户按照信息呈现方式的不同，w s f 将进一 步分为多种形式。当前已经进行规划的包括o u i 、c l i 和w e b 方式。 g u i 仍然是标准的界面方式，同时通过w e b 服务器，实现w e b 方 式的浏览器接入；通过c l i 服务器，实现命令行c l i c l i 、w e b 定位为轻量级的操作维护手段，可以近段和远端使用。在g u i 方式 中，w s f 通过f 口与m a f 通信主要负责将网管信息以文字、图 形界面等形式呈现给用户。同时将用户的操作转送到管理应用功能 m a f ，由m a f 组织完成对网元的操作功能。f 接口是w s f 功能和 m a f 功能的接口。 管理应用功能m a f ：处理与网元管理应用有关的信息，支持和控制 网元设备管理功能的实现。包括有故障管理、性能管理、安全管理、 配置管理、系统工具等几大类管理应用功能。实现系统的管理功能， 即t m n 中规定的操作系统功能( o p e r a t i o ns y s t e mf u n c t i o n ，简写 为o s f ) ，相对于t m n 中的m a n a g e r 概念。m a f 通过f 口与w s f 交互。 网元适配功能e m f ：e m f 模块包含事件分发、协议转换，以及网元 上报、下发事件的特殊处理。e m f 向上提供与m a f 相连的接口， 重庆邮电大学硕士论文第二章t m n 与网管中心 向下提供与网元相连的接口。e m f 完成各类型网元n e 和网管系统 之间的差异转换，保证了网管系统对各类型网元设备的管理。对于 已开发完成的网元设备，n m c 尽量不要求网元做出改动，而是利用 其原有的消息接口，通过e m f 模块将来自网元的数据流转换为n m c 中对应m o 可处理的内部消息格式，同时，也将来自n m c 系统的消 息在e m f 转换为相应的网元可识别的内部消息格式，并送达网元系 统。 网元n e ：被管理的各类网络设备。在w i m a x 无线接入系统中指基 站系统b s c 、b t s 等。 平台支撑功能p s f ：这部分离操作系统最近，主要为w s f 、m a f 、 e m f 等应用提供运行支撑功能，采用j 2 e e 架构设计。提供的功能 主要有组件管理服务，网络通信服务、文件传送服务、版本管理服 务以及数据库访问服务等服务，具体包括通信管理、调度控制、数 据库访问、事务管理、命名管理、文件系统、x m l 接口、时钟同步、 调试打印等这些服务实现均以组件m b e a n 的形式存在，且可以通 过组件管理服务进行维护 图2 7 n m c 软件功能结构 1 4 重庆邮电大学硕士论文第二章t m n 与网管中心 2 4 w i m a x 无线接入系统与n m c 最近几年来，无线网络技术作为一种用户接入技术已经成为传统的铜 线本地环路技术的一种替代技术，并且越来越受到人们的重视。为了给本 地无线环路w l l ( w i r e l e s sl o c a ll o o p ) 提供一个标准，i e e e8 0 2 委员会 于1 9 9 9 年成立了8 0 2 1 6 工作组来专门开发宽带无线标准。 为了推广遵循i e e e8 0 2 1 6 系列标准的宽带无线接入设备，并确保它们 之间的兼容性和互用性，由全球一些主要的宽带无线接入设备厂商及芯片 制造商共同成立了一个非盈利工业贸易联盟组织一w i m a x ( w o r l d i n t e r o p e r a b i l i t yf o rm i c r o w a v ea c c e s s ，全球微波互操作性) 2 4 1w i m a x 无线接入系统介绍 w i m a x 基于i e e e s 0 2 1 6 标准f 1 胡，大体上可分为2 种：一种是 i e e e 8 0 2 ，1 6 - 2 0 0 4 ，最大传输距离为7 1 0 k i n 的固定区域；另外一种就是 i e e e s 0 2 1 6 e ，面向移动终端，最大传输距离为3 5 k i n ，其接入网参考模 型如图2 - 8 所示。 图2 - 8w i m a x 系统a s n 参考模型 藿净产、；。 重庆邮电大学硕士论文第二章t m n 与网管中心 早期的8 0 2 1 6 协议，如8 0 2 1 6 a 等，主要考虑支持的是固定业务，在 移动性方面考虑较少。后期的8 0 2 1 6 系列协议，如8 0 2 1 6r e v d ，已经开 始考虑实现同频蜂窝组网的方式。在8 0 2 1 6 e 协议中，进一步完善了相关 内容，增加了切换、终端休眠、寻呼区划分等内容，已经基本能够支持移 动业务。利用8 0 2 1 6 e 系统，可以支持移动上网、视频电话的相应移动业 务的，为用户提供高性价比的宽带无线数据业务 w i m a x 定义的是宽带无线接入标准，宽带无线接入产品，特别是移动 的宽带无线接入产品是3 g 以后的无线产品的主要方向，所以w i m a x 也 被称为b 3 g ，可以满足大部分的无线宽带接入的需求由8 0 2 1 6 e 网络参 考模型可以看出，w i m a x 无线接入系统本质是一个蜂窝网，类似于 w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 的网络结构，但又稍有区别。这主要表现在8 0 2 1 6 e 可以不要b s c ，将b s c 和a g w ( a s n g w ) 的功能都集成在b t s 中进行 组网，以满足便携、简单移动等要求。 本文中的w i m a x 无线接入系统是在已经成熟商用的c d m a 2 0 0 0 的3 g a l li p 无线接入系统平台的完善设计和成熟单板基础上，在尽量不改动 a l li p 平台系统单板设计和架构的基础上通过重新进行适当的接口配置 和软件功能架构重分布开发并投入商用的系统，因此其硬件及软件总体构 架与c d m a 2 0 0 0 无线接入系统类似【 1 图2 9 为w i m a x 系统整体构架 图l l 引。 t s , t 9 接口 图2 - 9w i m a x 系统整体构架图 1 6 重庆邮电大学硕士论文 第二章t m n 与网管中心 其中b t s ( b a s es t a t i o nt r a n s c e i v e r ) 属于基站子系统b s s ( b a s es t a t i o n s y s t e m ) 的无线部分，它完成与w i m a x 技术相关的大部分功能，b t s ( b a s e s t a t i o nt r a n s c e i v e r ) 实现与其所覆盖区域内移动台之问通过8 0 2 1 6 空中接 口的无线传输以及对无线信道的控制，并完成与b s c ( b a s es t a t i o n c o n t r 0 1 ) 问的通信。b t s 的主要的功能有基带的调制与解调、r f 信号发射和解调、 无线资源的分配、呼叫处理、功率控制与切换等。功能上可以划分为基带 数字单元( b b u ，b a s e b a n du n i t ) 、远端射频单元( r r u ，r o m o t er fu n i t ) 两部分。 基带数字单元b b u 主要完成b t s 的系统控制中心、通信平台、b s c 接口通信、o f d m a 基带调制解调的实现、系统电路射频时钟的控制等重 要功能。主要构成单板为b b c ( b a s e b a n d & c o n t r o l b o a r d ) 和c p b ( c l o c k p r o c e s s e rb o a r d ) 。 远端射频单元由收发信机( t r x ) 、功放( 队) 、射频前端( r f e ) 等 组成；主要完成搭建b t s 射频链路的功能，包括数字中频、数模转换、射 频调制与解调。前向功率放大、反向低噪放大，射频前端、数预预失真等 功能。 本文中讨论的网管系统即是依据t m n 规范对以上w i m a x 无线接入系 统的网元( b s c 和b t s ) 进行管理的网管系统。 2 4 2n m c 前后台通信 网元设备管理子系统基于网管信息模型和网管协议对底层的网络设备 进行管理，n m c 系统中o m m 层完成这部分的管理，我们认为网络的有 效管理服务质量的保证以及业务开通和业务保障最终都依赖于网元管理 层完成因此网元管理层的自动化程度直接影响整个系统的性能 j 9 】。网管系 统管理网元，就涉及到网管系统与网元设备的通信问题 n m c 前台软件是指分布在b s s 上各个单板上的代理。根据不同的业务 需要，各个代理分布在不同的单板上，按照t m n 规范，代理完成的功能 属于n e f 。 n m c 后台软件是指c l i e n t s e r v e r 端的处理模块，运行在后台服务器和 客户端上。后台部分提供界面，以用户易于理解的方式把信息向用户显示。 客户端主要完成控制消息的构造、发送以及上报消息的接收、解析和显示， 服务器主要完成观察任务的建立以及上报消息的分发( 支持多客户端) 。 n m c 系统在w i m a x 无线接入系统中的分布如图2 1 0 所示。 l ， 重庆邮电大学硕士论文第二章t m n 与网管中心 在n m c 系统中，位于b s c 侧的o m p 充当n m c 的前台代理部分，完 成与后台的交换，并通过消息分发的形式，转发到b s c 的p p 板代理或b t s 侧的b c b ( b a s eb a n d & c o n t r o lb o a r d 基带控制板) 代理。通过上述的消 息转发和处理，完成管理和维护功能。 在后台与前台的通讯中，后台客户端与服务器之间是采用基于 f m e s s a g e 消息格式的消息进行通信，在服务器发往前台网元时，需要进行 j a 、，a t oc 的结构转换，同理前台网元发往后台n m c 的如果后台消息发送 到b s c 侧，则需对消息进行处理，剥离前向信息，功能码和数据长度，直 接将数据体分发到p p 代理上，而如果是发往b t s 侧，则直接转发到b c b 的代理上，进行下一步的分发同样，如果是b t s 或b s c 向后台发送 消息，b s c 侧消息需进行消息装配，而b t s 侧则先剥离反向消息，再根据 原 图2 1 0n m c 系统分布图 重庆邮电大学硕士论文第二章t m n 与网管中心 b s c 囤 田悃 日自 b s s 图2 - 1 1 前后台消息交互 有的反向消息重新装配，涉及到消息名和p i d 的处理。 o f a 驻留于前台o m p 上，是后台的o m c 消息发往前台( 包括发往b s c 和b t s ) 时的消息转发代理。另外，部分b s c 应用也通过o m c 转发代理， 将消息发往b t s 图2 1 l 描述了后台、b s c 、b t s 之间的消息通讯模式o s s 在b s c 的 a b e s 有n m c 转发代理，而b t s 的b c b 上也有n m c 的转发代理。后台 与b s c 、b t s 的通讯都是通过o m p 以及a b e s 透传到各p p 板代理的，而 b s c 与b t s 之间的消息通讯可以通过o m p 转发，也可以直接透传到b t s 上，而b t s 与后台的通讯则不需经历o f a 直接发送到后台。 2 5 小结 本章首先介绍了t m n 产生与发展，给出了t m n 的概念及特点，并描 述了t m n 的层次结构，介绍了t m n 的五大管理功能。同时介绍了网络管 理中心n m c 与t m n 的关系、n m c 的组网结构和软件构架，并结合t m n 规范按照功能详细介绍了n m c 软件功能结构，同时简要介绍了w i m a x 无线接入系统的硬件构架和其n m c 前后台通信的方式，为后续的工作提 供了理论基础。 1 9 重庆邮电大学硕士论文第三章信令跟踪总体设计 第三章信令跟踪总体设计 3 1 信令跟踪介绍 3 1 1 信令跟踪的功能 信令跟踪( s i g n a l i n gt r a c ep a n ) 是无线接入系统b s s 中网管中心n m c 的一个功能模块，属于n m c 的o m m 层系统工具的一个主要功能模块， 主要是为业务子系统和其它子系统提供一个调试工具，为整个系统的调试 和开局提供方便。其具有操作简单、提供信息准确可靠、内容丰富等特点。 用户可以通过本模块在后台提供的人机界面实时地观察业务流中信令的 产生情况，帮助调试人员队业务子系统和整个无线接入系统进行分析和调 试，对系统情况进行了解，通过查看信令的具体详细结构了解业务层信令 具体参数的正确性，并通过文件保存的方式将跟踪显示的所有信令保存到 文件中供调试定位使用【1 2 j 等等 信令跟踪模块最重要的功能就是通过提供对指定条件的设置进行信令 的跟踪和显示从跟踪的指定方式来看，业务层信令跟踪分为指定b t s 、 指定c e l l 、指定b s i d 和指定m a c 地址跟踪四种方式，即跟踪上报的信 令中的参数需要符合指定的条件 3 1 2 信令跟踪子系统的组成结构 信令跟踪子系统为客户端服务器前台代理模式。信令跟踪模块由前台 和后台两大部分组成。前台部分指驻留在无线接入系统b s c 和b t s 子系 统单板上的代理进程，主要有主控单板进程和业务单板进程两部分，完成 后台发送的跟踪任务的设置维护和数据的采集；后台部分为c l i e n t s e r v e r 端的处理模块，运行在后台服务器和客户端上，后台部分提供信令跟踪的 界面，使用户可以设定相应的信令跟踪选项以及开启、停止相应的跟踪任 务客户端主要完成控制消息的构造、发送以及上报消息的接收、解析、 显示和保存，服务器主要完成跟踪任务的建立以及把上报消息分发给多个 客户端( 任务管理) 。 重庆邮电大学硕士论文 第三章信令跟踪总体设计 模块在设计上前台代理和后台的通讯基于t c p i p 协议统一网管开发 平台支撑模块提供信令跟踪后台与前台之间以及前台各个进程之间的通 信功能以及消息的接收，转发功能 信令跟踪组成结构如图3 1 所示： 前台 s t p 后台 s t p 前台代理 客户端 进程