基于SID的IP承載網資源信息模型研究*

郭建華 ，彭慶華 ，王 輝

（1.廣東技術師范學院計算機科學學院 廣州 510665；2.億陽信通股份有限公司 北京 100093；3.北京地杰通信設備股份有限公司 北京 100016）

1 引言

隨著我國電信運營商IP承載網的不斷完善，扁平化的網絡結構逐步清晰，專業之間的關聯性、聯動性更加突出。按專業分別建立的運維支撐系統，網絡資源信息分散在多個系統中獨立維護，信息冗余嚴重，共享困難，難以有效地支撐跨專業的資源調度、告警關聯和業務開通，因此急需建立一個共享的、跨專業的綜合網絡資源管理系統，以支撐跨專業的運維流程。IP承載網作為新一代支持語音、視頻、數據、企業互聯等多種業務的核心承載平臺，資源信息共享的需求尤其迫切，是建設綜合網絡資源管理系統的最佳切入點。建立一個可擴展的、適應業務變化的資源信息模型，是建設綜合網絡資源管理系統的首要任務。共享信息/數據（shared information/data，SID）模型作為電信下一代運營軟件 （next generation operation system and software，NGOSS）系統的核心知識庫，為建立資源信息模型提供了方法論的指導，成為指導電信運營商建設下一代運維支撐系統的參照規范[1]。

本文參照SID建模方法，結合我國電信運營商IP承載網的結構特點和運營業務流程，建立一個IP承載網及相關軟交換接入的資源信息模型，實現軟交換服務器（softswitch server，MSS）和媒體網關（media gateway，MGW）端到端關聯和跨專業資源信息共享，進而支撐跨專業資源調度和告警關聯分析。

2 SID資源建模

SID模型根據電信運營商共享信息和數據定義的需求，在模型的組織上，采用自上向下的建模方法，按照管理域→業務聚合體→業務實體，逐層細化地描述電信領域的事物和事物間關系。在模型的具體描述上，SID繼承了元數據建模理論，采用UML和XML對模型的業務功能進行描述，從而建立一個忽略具體技術細節的、平臺獨立的信息模型。在模型的具體設計上，SID針對特定環境下經常出現的有代表性的問題，靈活運用設計模式，從而建立一個具有良好適應能力和可擴展能力的模型結構[1]。

資源域是SID框架的管理域之一，SID將資源分為物理資源（PhysicalResource）和邏輯資源（LogicalResource），物理資源即網絡上具體的物理設備，邏輯資源即與業務關聯的智能實體，如IP地址、操作系統。SID分別用兩個附件對物理資源和邏輯資源進行了詳細描述[2,3]。SID是針對電信領域的共性特點建立的一個抽象的資源信息模型，模型過于抽象導致無法直接作為設計應用于具體的項目，但是其資源模型框架可以作為電信運營商建立各自資源模型的參考框架，其分層抽象、UML描述、運用設計模式的建模方法也具有很好的指導意義。

3 IP承載網網絡結構

我國電信運營商主要采用MPLS技術組建IP承載網，MPLS網絡由P路由器和PE路由器組成。P路由器負責MPLS流量的轉發，位于網絡的內部。PE路由器負責業務的接入和MPLS VPN組織，位于網絡的邊緣[4]。我國的電信網絡龐大，IP承載網均采用分層組網結構[5～7]，分為核心層、匯聚層和接入層，核心層由核心路由器（core router，CR）及中繼鏈路構成，實現全網省間業務的轉接功能；匯聚層由匯聚路由器 （backbone router，BR）及BR之間、BR至接入路由器（access router，AR）的中繼鏈路組成，實現各省業務向核心層網絡的匯聚以及部分省間業務的疏導；接入層由AR及AR之間、AR至BR的中繼鏈路組成，實現各地市業務向匯聚層的匯聚以及部分地市間業務的疏導，各路由器一般成對設置，形成異地保護。但是網絡分層也不是絕對的，有時一個路由器需要同時承擔多個角色，或者在各個角色之間切換。承載業務方面，目前我國電信運營商以接入軟交換核心網為主，MSS和MGW 統一接入CE （customer edge，CE）路由器上，再由CE路由器統一接入IP承載網的AR。

4 IP承載網資源信息模型構建

4.1 資源分解與業務關聯

參考SID的資源分解，本文將資源分解為物理資源和邏輯資源，物理資源為各類可視的網絡設備，如路由器，邏輯資源是關聯在物理資源之上的抽象配置，如IP地址。資源分解及其業務關聯模型UML描述如圖1所示。物理資源可不關聯，或者關聯多個邏輯資源，兩者的關系用支持（PResourceSupportsLResource）來描述。位置（Location）是資源的一個重要屬性，在SID框架中，位置屬于公共域的范疇，在此主要描述資源的地理位置。服務（Service）屬于服務域的范疇，但是資源脫離服務將失去其業務價值，因此本文將相關的服務也納入建模范圍，主要描述與資源調度和查詢相關的服務，一個服務可能使用（ServiceUtilizes）零個或多個資源。

4.2 物理資源模型

實現MGW到MSS的端到端關聯是建模的核心目標之一，因此物理資源包括IP承載網的各類路由器（AR、BR、CR）、軟交換接入設備（CE、MSS、MGW）及物理鏈路。物理資源模型抽象如圖2所示。

物理資源抽象為設備（Device）和硬件（Hardware）兩大類，設備是能獨立運行的網絡單元，如路由器，硬件則是組成設備的物理單元，如板卡，設備和硬件是組成（ConsistOf）關系。

設備按照功能類型劃分為路由器 （Router）、MSS和MGW，其中路由器包括AR、BR、CR和CE。這些設備在業務上有著明顯的區別，不同類型設備在管理上需要維護不同的設備屬性，但是就某一具體設備而言，可能具備同時承擔多種功能的能力，如華為NE40系列路由器可以作為AR、BR、CR或者CE，在實際網絡中還存在BR和AR合設現象，網絡調整時路由器用途也會發生變化。為了適應組網的靈活性和動態性，細化的設備類型不直接從設備類派生，而是采用角色模式，抽象出一個設備角色（DeviceRole），一個設備承擔（DeviceTakesOn）一種或多種設備角色，兩者之間是組成關系。當設備功能發生變化時，設備本身固有屬性不需要變化，只需變化其承擔的設備角色屬性即可。設備角色下再派生出AR、BR、CR、CE、MSS、MGW 等具體角色類型。

為了描繪設備的狀態和能力，硬件應該包括機框（Shelf）、槽位（Slot）、板卡（Card）、端口（PhysicalPort）和 物理鏈路（PhysicalLink），為了保持可擴展性，板卡抽象為部件 （Equipment），未來還可以繼續由此派生其他可插拔部件。機框和槽位作為部件貯存的容器，抽象為部件容器（EquipmentHolder），它與部件是貯存（EquipmentInHolder）關系，機框中包含槽位，這種包含關系用組合模式來描述，部件容器派生為組合容器 （HolderCompsite）和原子容器（HolderAtomic），組合容器中可以包含其他容器，機框屬于組合容器，槽位屬于原子容器。物理端口與部件是依附（PortOnEquipment）關系，一個部件可包含多個物理端口。就IP承載網而言，物理端口類型主要有FE、GE、POS等。物理鏈路與物理端口是連接（PlugsInto）關系，物理鏈路通過物理端口連接設備，主要有光纖（Fiber）和銅纜（Copper）兩種類型。

4.3 邏輯資源模型

邏輯資源首先描述IP子網 （IPSubNet）、IP地址（IPAddress）、虛擬局域網（VLAN）、子接口（SubInterface）等碼號資源以及拓撲鏈路（TopoLink）和邏輯拓撲（Topology）。邏輯資源模型抽象如圖3所示。IP子網、IP地址、虛擬局域網、子接口均抽象為碼號（Number），碼號是資源調度的主要對象。子接口從物理端口劃分出來，兩者是聚合（PhysicalPortHasInterface）關系，一個物理端口可包含多個子接口，子接口邏輯上的連接抽象為拓撲鏈路，而拓撲鏈路與物理鏈路是聚合（PlinkHasTPLink）關系，一條物理鏈路可劃分出多條拓撲鏈路。而多個設備及它們之間的拓撲鏈路則組成了一個邏輯拓撲，MSS及其歸屬的MGW沿著CE-AR-BR的邏輯鏈路向上追溯，最終它們會匯聚在同一對BR上，即可獲取MSS-CE-AR-BR-AR-CE-MGW的跨專業關聯拓撲。也可根據需要自由組合為全網拓撲、某一設備的拓撲、本地網拓撲等。

4.4 服務模型

SID將服務分為面向資源服務（ResourceFacingService）和面向客戶服務（CustomerFacingService），根據跨專業資源調度和告警關聯分析的需要，本文規劃出CE接入服務（CE2ARService）、軟交換接入服務（SSAccessService）和軟交換端到端關聯服務 （SSEnd2EndService）。服務模型如圖4所示。

CE接入服務主要支撐CE接入AR的資源調度，涉及CE和AR的子接口和IP地址的分配、鏈路配置等。軟交換接入服務主要支撐軟交換網元接入CE的資源調度，涉及軟交換網元和CE的子接口和IP地址分配。由于跨專業資源共享的障礙，電信運營商一般將軟交換網元接入IP承載網拆分成兩個獨立的流程，而基于CE接入服務和軟交換接入服務，軟交換網元接入IP承載網可由一個跨專業資源調度流程實現，從而提高運維效率。

軟交換端到端服務主要支撐軟交換核心網中MSS與MGW之間端到端的關聯查詢，因為資源跨專業統一管理，按照邏輯鏈路追溯可獲取跨專業關聯信息，進而實現跨專業的告警關聯分析，提高運維效率。

5 IP承載網資源信息模型實現

參考廣東某電信運營商的需求和數據，對上述資源模型進行構建，實現了IP承載網資源的存量管理、跨專業資源調度和端到端關聯查詢服務。實現時根據需求對資源屬性進行了細化，如設備的屬性包括設備序列號、資產編號、入網時間等，利用數據庫對資源對象屬性及其關系進行持久化存儲。資源建模平臺采用了Amdocs公司的Cramer資源管理平臺，采用JavaEE平臺實現系統集成。其中，邏輯拓撲可以自由組合，可以從設備、端到端、地域等多視角觀察設備之間的關聯。圖5展示了跨地市關聯的MSS和MGW之間的端到端關聯拓撲，其中GZDS13為廣州的 MSS，ZHDM01和 ZSDM01分別為珠海和中山的MGW，ZHDM01和ZSDM01在軟交換核心網中邏輯上歸屬于GZDS13，3個軟交換網元均通過CE接入各自的AR，最后匯聚到廣州BR1和廣州BR2。網絡拓撲中也顯示了CE和IP承載網中路由器均成對部署，形成異地保護。

6 結束語

本文參考SID的建模方法，抽象IP承載網和軟交換核心網的網絡實體及其關聯關系，建立了IP承載網的資源模型，運用組合模式、角色模式、抽象模式等設計模式使模型具有充分的擴展性和適應性，最后結合某運營商的需求和數據實現了資源管理系統的原型，實現了MSS與MGW的端到端關聯拓撲，為有效支撐跨專業的資源調度流程和告警關聯分析奠定了基礎。

電信運營商的最終目標是要實現全網資源信息的共享，進而建立適應業務持續變化并可平滑過渡的下一代運維支撐系統。而IP承載網資源信息模型是實現全網資源信息共享的一個最佳切入點，以此為基礎逐步擴展是建立下一代運維支撐系統的可行途徑。

1 TMF.GB921_concepts_and_principles_V8-1,2008

2 TMF.GB922_addendum_5PR_v3.1,2008

3 TMF.GB922_addendum_5LR_v3.1,2008

4 郭仕剛.IP承載網MPLS VPN技術.現代電信科技,2008（9）:13～16

5 賈雪峰.基于IP承載網實現的移動分組業務承載方案研究.數據通信,2008（4）:46～48

6 潘崇道,單炳云.中國移動GSM網絡IP化承載組網探討.電信科學,2009（5）:94～98

7 王光.構建中國移動IP多業務承載網.移動通信,2009（4）:85～88