【《通信网络及告警研究概述》6600字】

通信网络及告警研究概述目录TOC\o"1-3"\h\u3502通信网络及告警研究概述 171931.1移动通信网络概述 1221921.2故障管理系统 3292051.3告警数据分析 521371.3.1告警含义及分类 5282611.3.2告警数据特点 7233371.5告警相关性分析 9在做通信告警关联分析之前,首要先对移动通信网络的架构进行一个全面的剖析及学习。需要逐步了解一张通信网络下具有的设备类型、组网拓扑及其运行方式,了解某省级移动通信网络中各类网元的定义,熟悉同样功能的不同厂家的网元设备、同厂家不同功能的网元设备以及互联网元设备。在此项研究的基础上，熟悉某省级移动故障管理系统架构及系统运行模式，深入了解该系统在每个环节的作用以及系统对告警关联分析所采取的算法。综合以上信息，对告警数据的分类、特点进行剖析，总结现有对告警处理手段存在的问题，以及针对某省级移动网络需要解决的问题，为告警关联分析做好前期准备工作。1.1移动通信网络概述通信网络系统作为一个规模庞大的通信系统,每天都会产生成千上万计告警数据,在我们能够实现告警关联分析之前,首先我们需要全面地认识一下移动通信网络的架构,深入地了解电信网络中不同的设备类型、组网拓扑及其运行方式。鉴于论文作者的工作性质，本文主要分析中国移动某省级分公司（以下简称“某省级移动”）的通信网络架构，了解网络中各类告警网元的含义,熟悉具有同样功能的不同生产厂家的告警网元设备、同生产厂家具有不同功能的告警网元设备以及互联网元设备,并对各种告警网元设备可能产生的告警信息的基本属性和明显的特征进行分析,熟知某省级移动故障管理系统对告警处理的运行机制，总结现有告警处理手段的不足和缺陷来敲定告警关联分析的具体思路。在通信网络架构上中国移动每个省份公司整体是一致的，都遵照集团公司下发的各项网络维护规范来设计规划网络。某省级移动的通信网络基本架构分为移动网络与全业务网络两种，主要有无线网、核心网、交换网、传输网、数据网、动环网、全业务网七种网元设备，涉及到华为、中兴、烽火、诺基亚、艾默生等不同厂家，同时不同厂家的网元设备监控又通过其各自的专业网络管理系统进行管理,而某省级移动故障管理系统则将不同厂家的专业网管系统接入进行集中化故障监控。表2-1是某省级移动某地市分公司全网网元类型及厂家分布：表2STYLEREF1\s0SEQ表格\*ARABIC\s11某省级移动某地市分公司全网网元类型及厂家统计序号网元类型厂家1无线网2G华为、诺基亚4G中兴5G中兴2核心网华为3交换网华为4数据网华为、中兴5传输网干线烽火、本地网烽火、中兴6动环系统艾默生7全业务华为、中兴、烽火如下图所示，是某省级移动基站业务承载网络总体架构。从这张图可以看出，基站业务从接入侧基站经过传输网PTN/SPN/OTN设备上传至核心网aGW/sGW/MME设备，包括基站及业务经过所有设备所在机房的动环监控系统设备。假设最底端的LTE基站网元设备发生故障并产生告警，其告警信号将通过传输网上报至无线网核心设备MME，最终在专业网管系统呈现，同时承载LTE基站业务的传输设备、LTE基站业务对应的核心设备MME也同样会检测到对端底层网元发生故障，同样会在各自专业网管系统上报告警，且LTE基站、MME、传输设备均为不同类型的网元设备，各自上报的告警也不同，但根本上其实是由同一个故障引发的。故本论文期望可以利用告警关联分析，定位到各类故障的根本原因，进一步提升故障处理效率。图21某省级移动基站业务承载网络总体架构在通信网络系统中，任何网元均可以产生不同类型的网络告警。网络告警主要是指当电信网络系统中发生某个故障时，由故障网元向网络管理系统发送的告警信息，告警信息具有简短的特点，一般由故障码组成，网络管理系统通过解析故障码获取故障的具体信息，从而显示在网管系统中供工作人员定位解决。现如今某省级移动的网络规模是在不断扩大，随着4G、5G业务接入，设备数量是在成倍增加中，同时集客、家客业务类型多样化发展，给告警分析及故障处理都带来一定的挑战：（1）由于网络故障间具有某种联系（如网元设备风扇停转会产生风扇异常的故障码，同时也可能会因为风扇停转导致设备单板温度过高的故障），所以通过网络中的故障信息有时并不能精确定位网络中实际发生的故障，需要分析网络告警之间的相互关系，从而挖掘出网络中的实际故障，但是各专业维护人员只熟悉自己维护的专业告警，对于其他专业告警不懂得如何查看网管及含义，有时候会由于沟通不畅导致故障处理不及时；（2）网元设备数量在与日俱增，每日产生的告警量也在成倍增加，专业主管及一线维护人员流动性较大，造成人员网络维护技能欠缺，维护经验不足，在针对告警分析定位故障的能力村子不足，导致故障处理及时率较低，影响到移动用户对网络的体验和客户满意度。1.2故障管理系统某省级移动故障管理系统的建设，有效的实现了告警监控集中化、告警派单标准化、故障管理规范化，取消了全疆各地市分公司告警监控、派单环节，由省公司统一直接将告警工单派发至一线运维人员，实现了对网络故障管理的全流程统一化。故障管理系统主要由网络值机监控人员及一线故障处理人员使用，故障处理人员按照维护职责划分，分为自有维护人员和代维单位维护人员，按照维护区域级别可以分为三个层面：省公司层面、地市公司层面及县公司层面。故障管理系统在告警处理流程如图1.2所示：图2-2故障管理系统告警处理关系图故障管理系统对告警处理的过程主要如下：1.告警采集（1）告警接收故障管理系统对网管告警实现全量采集和实时采集，并将外部系统的告警进行接口数据转换成故障管理系统认可的数据（如设备类型、厂家等的转义），根据设备类型进行专业的重定义。（2）告警与资源关联某省级移动有自己的资源管理系统，故障管理系统将告警与资源信息关联，通过告警保文中故障设备名称作为唯一标识与资源管理系统关联，获取到该设备的资源信息，获取到的资源信息主要包括设备的区域信息、机房位置、以及与其他设备关联信息等资源，如图1.2所示，主要用于故障管理系统进行准确的派单。（3）告警中心告警中心是将采集到的故障告警进行入库，并按照告警描述实时更新告警状态，包括：告警恢复时间、工单派发、工程标识、派单状态等，对于已恢复的告警由活动状态变更为历史状态。1.告警标准化故障管理系统会按照专业属性、设备属性、告警级别属性等的定义对全网告警进行标准化分类，将各个厂家设备的告警进行规范化，用于系统处理和统一管理。告警标准化需要监控人员和维护人员参考厂家告警定义及日常维护经验进行人工梳理。3.告警关联前期通过人工规则梳理出能够标识故障点或者重要告警作为触发工单派发的告警信息，将其他伴随产生的、不重要的或者无需处理的告警进行关联合并，在系统或者维护人员处理故障时，能够减少无效告警工单量，快速定位到故障根源，提升故障处理及时率。由于故障管理系统是将全专业告警统一集中到一起，所以告警关联合并前期是专业内关联，后期开始进行跨专业关联合并，也是需要各专业维护专家按照告警级别、影响程度、主次关系等梳理经验形成告警关联的依据，例如：基站停电，导致无线基站退服产生告警，从而可以定义为无线与动环关联，也会影响传输设备网元断链产生告警可以定义传输与动环关联等。从以上分析可以看出，某省级移动故障管理系统在一定程度上压缩告警量和工单量，减轻了一线维护人员的压力，将各专业告警集中化并统一格式，但是仍然存在以下不足：（1）故障管理系统中规则梳理主要依赖于网络维护专家的经验积累，这其中存在很大的不确定性，如果维护人员经验不足则会造成规则梳理中存在缺失，最终造成故障定位不准确，影响维护人员的判断。（2）故障管理系统在运行初期将人工梳理规则录入系统后，更新规则周期长。随着网络技术的发展，现有设备不断在革新，网络规模不断在增大，维护及故障处理经验也会随着变化，也许有些告警关联规则已经不适用于现网的维护，这会造成告警工单派发与实际故障原因存在出入，降低故障处理效率。（3）在告警工单派发至一线维护人员手中时，维护人员会立即处理故障并及时回复工单，规定他们要在告警工单中回复实际故障原因，而目前系统无法将人员回复的实际故障原因进行梳理归纳形成关联规则，更新规则，提升故障定位准确性。1.3告警数据分析1.3.1告警含义及分类网络故障一般是指电信网络中的工作节点硬件或者软件运行异常而导致的网络运行异常，最常见的硬件如单板脱位，单板无法正常工作而引起该单板上承载的业务不通，故障信息都会通过专业网络管理系统实时反馈给网络管理中心进行处理，通常这种信号会被认为是网络告警。由于电信网络是一个庞大的网络系统，设备间和设备自己的各工作单元间是具有相互联系的，所以一种故障可能会导致多种告警信息，即告警信息有时并不能真实的反映网络中的实际故障，需要通过现场排查，解决实际问题。通信设备自己一般具有安全运行检测程序，当检测到设备自身的运行参数与正常运行参数差异较大时便会产生告警信号。告警信号一般反映设备故障和线路故障、机房环境一场等，根据告警信息维护人员上站处理，定位实际故障原因。告警的定义和分类标准一般是依靠告警的特点和属性,根据告警的不同特点可以设置多种告警的分类标准,移动通信告警的分类大体上有以下几种：(1)按照告警级别进行分类。不同的设备制造商对自身设备的原始告警等级定义不同,如中兴公司将原始的告警等级依次划分为:一般的告警、次要的告警、主要的告警、紧急的告警;华为工厂原始的告警等级依次划分为:紧急告警、重要告警、次要告警、提示告警。某省级移动集中故障管理系统为方便监控告警和运维管理,将各厂家的告警按照自己的人工经验梳理轻重缓急,划分为:一级告警、二级告警、三级告警、四级告警。一级的告警则是代表严重的告警,例如网络链路中断、基站退服等很大程度上都会导致造成网络全断或者互联网元断链的告警,必须立即进行处理并及时排查故障;二级告警则是代表重要的告警,例如DU小区退服、RRU链路中断、MTP3链路集故障告警等,这些情况很有可能会直接造成一个设备的局部故障或者是影响至客户端的业务,需要迅速处理;三级告警则是代表次要的告警,例如1588时钟传输链路异常、BBU光模块接口收发异常告警、E1/T1误码超限告警等,对于业务的质量也都会产生一定程度的影响,这些都会因为技术问题而被人员去进行处理;四级告警主要代表一般的告警,例如ont备用电池丢失、E1/T1通道信号劣化、无线干扰检测异常的告警等,虽然暂时对于业务质量没有任何影响,但也要关注并排查故障。（2）按照网元设备类型进行分类，分为：核心网设备告警、数据网设备告警、传输网设备告警、无线网设备告警、动环网设备告警。这五大类分别是包含各自的子类型设备，核心网设备又划分为IMS域、电路域、PS域；数据网设备再细分为IP承载网、城域网；传输网设备又划分为OTN、PTN、SPN、SDH、PON；无线网设备又划分为2G无线、LTE无线、5G无线；动环网设备又划分为发电机组、蓄电池组、智能门禁、开关电源、UPS设备、智能动环监控设备、机房环境设备。在此基础上还可以分的更细致一些。（3）按照告警类型进行分类，分为：硬件告警、软件告警、环境告警、通信告警、维护告警等共计51种类型，每一种类型的告警又包含多种告警标题。按照告警标题分类，共计包含3650种告警。（4）按照告警状态分类，分为：未恢复未确认、未恢复已确认、已恢复未确认、已恢复已确认。在通信网络运维系统中，告警状态的切换如图4.1所示。当接收到与告警相关的一个事件或者操作，告警状态就会发生改变，所以在网管上查看告警会分为当前告警和历史告警。图2-3告警状态转换示意图1.3.2告警数据特点由于网络系统中设备种类多，覆盖范围大，区域范围广，所以在实际运行过程中会产生各种不同的故障信息这些故障信息间自身具有很多的特点，通过具体的分析可以对这些特点进行简单的总结。表22某省级移动某地市告警摘录序号设备类型网元名称告警标题告警发生时间1ENodeB网元1输入电压异常2021-04-0618:43:052ENodeB网元1设备掉电2021-04-0618:43:253ENodeB网元1LTE小区退出服务2021-04-0618:44:244ENodeB网元1输入电压异常2021-04-0618:45:115ENodeB网元1设备掉电2021-04-0618:48:516ENodeB网元2[衍生告警]4G基站退服2021-04-0618:44:237ENodeB网元2网元断链告警2021-04-0618:44:238ENodeB网元3单板不在位2021-04-0618:46:019ENodeB网元41588时钟源异常2021-04-0618:49:2210ENodeB网元5LTE小区退出服务2021-04-0618:51:4911OTN网元6风扇转速(转/秒)越限（告警门限）2021-04-0618:46:1812PTN网元7以太网物理接口(ETPI)Ethernet端口未连接2021-04-0618:51:5013PON网元8GPONONT被自动发现2021-04-0618:51:47表2-2是某省级移动某地市分公司经过脱敏处理的告警摘录，从中可以得知，1~5条数据显示同一个网元设备可以在同一时间内产生多条告警，并且可能产生不同的告警或者多条相同的告警，通过对告警标题含义的分析可以推断出这几条同时发生的告警之间存在着联系。从表2-2的3、10条告警可以看出不同网元设备也会产生相同的告警，从整个告警数据表可以看出通信网络系统中每天产生大量的告警，告警产生自不同专业不同网元，告警信息具有重复性和多样性，所以通过这些告警信息我们总结出以下结论：（1）告警数量巨大，通过从故障管理系统导出告警信息可以看出整个移动网络系统每天会产生大量的告警数据，比如某省级移动某地市一天告警量平均6万条，这些告警数据都被存储在告警日志数据库中。（2）告警具有突发性，同一个故障短时间内可能引起多种不同类型的告警，并且这些告警频繁发生，如果数量巨大，可能就会形成告警风暴对整个网络管理系统的正常运行产生影响。（3）告警的类型繁多，同一个网元可能会产生许多类型的不同告警，不同的网元也会产生许多不同类型的告警和相同类型的告警，由于整个网络系统具有众多的厂商的众多设备类型，并且网络管理软件也会产生告警信息，所以整个系统具有种类繁多的告警。（4）告警信息的传递性，即当某个网元运行异常时可能会对整个系统中其他组建的正常运行产生影响，导致异常产生告警，如某个网元中的风扇发生停转，可能会导致整个网元上单盘的散热出现问题，长时间没有主动散热装置的运行就会导致盘温度过高引起单盘的正常运行，产生各种运行问题，甚至导致网络系统中其他的设备产生问题。（5）告警信息具有冗余性，网络中某个故障点的异常可能会导致相同的告警信息在短时间内反复发生，从而对整个管理系统的正长运行产生影响，同时也会增加存储系统的存储空间。（6）告警信息的格式不具有统一性，在整个告警数据库系统中每条告警会有很多的属性，但并不是每条告警都会有这些属性，所以数据库中有些告警会因为没有某些属性导致该属性值缺失，对于统一处理告警信息造成了不便。（7）告警属性间具有联系性，在告警信息中告警级别，告警类型，告警码和告警信息间是有直接的联系的，可以为分析告警数据提供帮助。对告警特点的分析有利于加深对告警数据的认识，同时也为合理的处理告警数据，得出合理的结论提供有效的帮助。随着告警网络的不断建设，不同的厂商的设备不同，时间统一标准不同，将会大大增加对于告警数据的分析的困难。基于对告警数据的特点的总结可以了解到压缩巨大的告警数据和挖掘告警数据间的关联关系，对于网络管