信息網絡一體化管控架構研究*

王洪民 夏明華 王 斌 陳 源

(1.北京市海淀區西三環中路19-35號 北京 100841)(2.中國人民解放軍91024部隊通信科 臺山 529200)(3.海軍工程大學電子工程學院 武漢 430033)

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信息網絡一體化管控架構研究*

王洪民1夏明華2王 斌3陳 源3

(1.北京市海淀區西三環中路19-35號 北京 100841)(2.中國人民解放軍91024部隊通信科 臺山 529200)(3.海軍工程大學電子工程學院 武漢 430033)

論文針對如何解決下一代網絡(NGN)的管控問題進行了研究,提出了基于一體化管控架構思路的兩種整合集成方式:“自頂向下”和“自底向上”式,并對兩種方式的實現進行了深入分析比較,詳細介紹了基于“自底向上”式的一體化管控架構實現方法模型,該方法能夠進一步促進信息系統集成向著標準化、一體化的方向發展。

下一代網絡; 一體化; “自頂向下”; “自底向上”

Class Number TN918.91

1 引言

通信網絡的發展極大地開闊了人們的認知范圍,改變了人們的生活方式;Internet的推廣和普及則大大提高了人們的生產效率,變革了人們的生產方式。然而,現在的網絡并不完美,甚至遠遠不能滿足要求。這樣,下一代網絡(NGN)便應運而生,在向下一代網絡演進的過程中,網絡結構正經歷一場深刻的變革,從某種意義上講,網絡只是一種手段,服務(業務)才是最終目的[1～2]。然而,個性化、多樣化的用戶需求始終是需要信息網絡來承載和實現的。只有強化信息網絡的綜合管控能力,提升信息網絡的運營支撐能力,業務的多元化才不至于因失去支撐而成為“空中樓閣”,一體化管控架構就是形成信息網絡綜合管控能力和運營支撐能力的基礎和關鍵。一體化管控架構通過統一管理通信資源信息,集中控制通信業務運行,以平滑各類信息網絡的異構特性,融合各類信息網絡的資源信息和業務狀態,達到提升信息網絡綜合應用能力,統一掌控信息網絡運行狀態,集中控制信息網絡運行過程的目標[3]。

2 一體化管控架構分析

所謂“一體化”是指建立一個綜合管控體系實現對信息網絡全程全域全時的自動化管理。所謂全程是指信息網絡的整個業務過程以及業務層次,所謂全域是指信息網絡覆蓋的全部地域和全部業務領域,所謂全時是指在覆蓋信息網絡各通信資源的全部生命周期。一體化管控架構是建立在對現有信息網絡的整合和集成的基礎上實現,按照整合和集成的方式,可分為“自頂向下”或“自底向上”兩種方式[4～5]。

“自頂向下”式一體化管控架構是指:根據一體化管控的總體業務需求,整合各類信息網絡,設計管控界面與業務功能,然后依托現有信息網絡北向接口或者專業網管系統的北向接口構建。此種管控架構能夠較快較好地滿足綜合管控的業務需求,但是業務擴展能力差,與下層信息網絡耦合度高,不易標準化[6]?！白皂斚蛳隆眱烖c在于集成方式直接面向用戶需求建立,對于下層通信資源的管控與控制主要依托現有的信息網絡的管控手段實現,不需要考慮太多底層因素,因此業務實現快、能夠滿足用戶需求。然而“自頂而下”集成方式存在多種弊端,首先“自頂而下”集成方式較多地依賴于現有信息網絡及其管控系統的北向接口,難以從整體上規劃通信資源的使用與管理、通信業務的監視與控制,不能夠按照標準規范定義通信資源接口和業務接口,難以形成獨立的管控體系,下層信息網絡及其管控系統的變化或擴展,將帶來上層應用的變化,擴展復雜。其次“自頂而下”集成方式,使得一體化管控架構只位于集成框架的頂部,沒有貫穿整個業務實現,與各信息網絡間的關系是“上下”關系,下層信息網絡與上層管控框架耦合度過高[7～8]。

“自底向上”式一體化管控架構是指:通過構建一體化管控架構,不局限于現有信息網絡已形成的管控架構,而是根據所承擔的業務需求和通信資源情況,通過建立通信資源數據模型,形成基于消息方式的資源狀態觸發接口,完成資源調用與狀態監測[9]。此種管控方式能夠滿足通信業務綜合管控需要,基于標準建立系統接口,擴展性強,更能夠有效地實現通信資源和通信業務的一體化管控,具有諸多優越性。首先“自底向上”的集成方式通過統一通信資源的定義、管理和控制接口,建立通信資源管理基礎,構建完整的管控業務流程,“自底向上”的集成方式是獨立的,不受制于已有的“煙囪式”信息網絡系統,而且集成方式植根于資源標準。其次一體化管控架構與下級信息網絡采用消息方式實現接口,一體化管控架構根據自身業務需要,訂閱通信資源和通信業務的狀態和流程[10]。所以說“自底向上”集成方式,使得一體化管控架構既實現了通信資源的管理,又實現了通信業務的控制,使得其與各信息網絡間的關系是“平行”關系,下層信息網絡與上層管控框架耦合度很低。但較“自頂向下”式一體化管控架構實現更復雜。

“自頂向下”與“自底向上”的架構分析如表1所示。

表1 “自頂向下”與“自底向上”的一體化管控架構分析

3 “自底向上”的一體化管控架構實現方式分析

“自底向上”的一體化管控架構,其實質是建立以“通信資源”為基礎的綜合管控架構,通過“資源狀態接口”,南向連接專業子網網管系統,獲得資源狀態,變更資源屬性,通過“資源服務接口”,形成業務服務流程,北向提供業務應用,支撐運營支撐。

1) 統一通信資源數據模型

一體化管控架構的目標,是在下一代網絡轉型中,實現各異構信息網絡的整合和融合,這就要求一體化管控架構為上層通信業務應用服務系統,下層通信資源狀態感知系統,從不同角度提供一個全程全域全生命周期、端到端的統一的資源視圖。同時,這種視圖能夠支持技術發展帶來的通信資源范疇的擴展。

統一通信資源數據模型,是從標準規范的角度上,統一通信資源的描述定義、系統架構、應用接口以及調用測試方法,在通信資源業務應用范圍內形成共享基礎。按照通信資源的屬性、范疇和支撐業務應用的方式,劃分主題域,可將通信資源劃分為屬地資源、網絡資源和資源服務三大主題域。

屬地資源主題域是指和地理空間位置相關的公共信息,包括了地理地域和邏輯地域。地理地域是指在地域中和地理相關的地址和空間位置信息,包括了電子地圖、標準地址。邏輯地域是指在地理地域基礎上劃定的和業務應用相關的信息。包括了管理區域。網絡資源主題域包含了物理資源、邏輯資源與復合資源。物理資源泛指各種硬件設備或者設施構成的有形資源,是通信資源行使功能、提供通信/信息服務能力的物質基礎。邏輯資源是除物理資源之外的、無形的通信資源和信息服務資源,包括碼號、地址和目錄。復合資源是完成信息網絡業務功能的資源主體,由物理資源和相應邏輯資源組合生成。資源服務主題域包括了與資源服務相關的實體。他們之間相互緊密銜接,資源服務是對資源提供能力的封裝,它通過資源配置活動形成資源服務實例。

通信資源數據模型框架如圖1所示。

圖1 數據模型框架圖

2) 開放通信資源狀態接口

專業網絡管理系統是為管理某專業網絡中的多個廠商的設備而建設的網絡管理系統,其功能涵蓋配置管理、故障管理、性能管理等,重點實現某專業網絡設備的動態信息的管理。專業網絡管理系統中也會存在部分資源數據,是網管系統的基礎數據,主要服務于網管系統的其它功能。

網元管理系統是網元設備廠商提供的子網管理系統,在管理功能上具備網元管理層或網絡管理層功能,但只能對本廠商的設備進行管理,提供配置管理、性能管理、故障管理等功能。網元管理系統中的數據能夠準確反應所管理實際網絡的資源數據、資源當前狀態、資源之間的拓撲關系等。

一體化管控架構實現全專業通信資源的集中管控,管理各專業網絡靜態資源、建立各專業網絡資源之間的關聯關系、建立業務應用與資源的關聯關系。一體化管控架構需通過開放的通信資源狀態接口實現與下層網元管理系統或專業網絡管理系統的消息傳遞,實現通信資源狀態的檢測與遷移。

主要接口類型的技術實現比較如表2所示。

表2 主流接口技術比較

基于發布/訂閱的分布式事件系統,依賴于為訂閱提供存儲和管理以及有效交付事件的通知服務,訂閱者對感興趣某事件或某類事件進行訂閱,發布者將訂閱者感興趣的事件隨時通知給訂閱者。通信資源狀態接口基于發布/訂閱方式采用增量方式實現信息共享。信息的發布者和訂閱者之間的非耦合,消除了交互雙方的依賴性,極大地增加了系統的可擴展性。

4 建立通信資源服務構件

下一代網絡對業務保障提出了更高的要求,主動的、可以分等級的服務保障對一體化管理架構提出了更高的要求。在建立通信資源統一視圖和狀態轉換的基礎上,需要通過對資源能力的封裝,實現對上層業務應用的支撐。

資源服務是對資源提供能力的封裝,以“構件”的方式部署,并由“構件”方式組合形成支撐上層業務應用的工作流。“構件”是指能夠獨立部署具有獨立功能的部件。構件既可以承擔服務提供者和服務使用者兩種角色,服務使用者通過訪問服務提供者的接口獲取相應的服務。構件之間保持松耦合狀態,服務方式對服務使用者透明。

系統基于構件方式采用分層結構,實現系統內部松耦合。系統層次結構劃分為數據層、信息服務層、業務邏輯層和控制層。其中:數據層負責系統的數據存儲及維護數據的完整性與一致性。信息服務層實現系統的共享信息服務。業務邏輯層實現系統業務邏輯相關的處理功能,它包括業務構件子層和展現構件子層?？刂茖訉ο到y行為以及其它資源進行關聯和控制。系統服務規定了系統運行的公共機制并實現系統內部的公共服務。接口服務是系統開放給外部系統的接口服務,向數據應用或運營支撐類應用提供服務。

系統內部層次結構如圖2所示。

圖2 系統內部層次結構圖

5 結語

“自底向上”的一體化管控體系歸根結底是基于通信資源的標準、獨立管理的基礎上,通過通信資源的規范使用實現通信業務一體化管理、控制和呈現,因此,以通信資源為核心實現通信業務深度融合,逐步地由一個統一的管控體系代替分散的林立的煙囪系統,而不是通過松散的簡單的加法式的聯合?；凇白缘紫蛏稀钡囊惑w化管控體系能夠進一步促進信息系統集成向著標準化、一體化的方向發展。

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Integrated Information Network of Management and Control Architecture

WANG Hongming1XIA Minghua2WANG Bin3CHEN Yuan3

(1. No. 19-35, West Third Ring Road, Haidian District, Beijing 100841) (2. Communication Department, No. 91024 Troops of PLA, Taishan 529200) (3. College of Electronics Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033)

This paper studies on how to solve the control problem of the next generation network, puts forward two kinds of integration modes based on the idea of the integration of management and control architecture, including the “top-down and “bottom-up” modes. It also analyzes and compares the realization of the two method in depth, and introduces the realization of the mode and way which is integrated by the “bottom-up” type of management and control architecture. The method can further promotes information system towards the development of standardized and integrated way.

next generation network, integration, the “top-down”, the “bottom-up”

2014年12月3日,

2015年1月27日

王洪民,男,碩士,高級工程師,研究方向:信息網絡管理與規劃。夏明華,男,碩士,講師,研究方向:信息網絡管理與規劃。王斌,男,碩士,講師,研究方向:信息網絡管理與規劃。陳源,男,碩士研究生,研究方向:電子與通信工程。

TN918.91

10.3969/j.issn1672-9730.2015.06.002