下一代網(wǎng)絡(luò)綜合網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)研究

摘要：對下一代網(wǎng)絡(luò)綜合網(wǎng)絡(luò)管理的體系結(jié)構(gòu)問題進(jìn)行了研究，針對NGN的特點(diǎn)分析了NGN綜合網(wǎng)絡(luò)管理的必要性及其需要解決的問題；在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種基于Web的NGN網(wǎng)絡(luò)管理框架，并結(jié)合一個(gè)符合NGN特征的具體仿真網(wǎng)絡(luò)實(shí)例設(shè)計(jì)了基于Web的NGN網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：下一代網(wǎng)絡(luò)； 綜合網(wǎng)管； 網(wǎng)絡(luò)管理

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001－3695(2008)04－1183－03

通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展極大地開闊了人們的認(rèn)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(chǎn)效率，變革了人們的生產(chǎn)方式。然而，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)并不完美，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。這樣，下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）便應(yīng)運(yùn)而生。它將電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和分組交換網(wǎng)融合在一起，是當(dāng)前各種網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和演進(jìn)的方向[1]。NGN以分組交換技術(shù)為核心，通過開放接口的業(yè)務(wù)平臺(tái)提供全面靈活的接入方式，為用戶提供有QoS保證的多種業(yè)務(wù)，如語音、多媒體業(yè)務(wù)等。NGN承載的服務(wù)越來越多樣化，負(fù)載也日益加重。基于這樣的事實(shí)，對NGN進(jìn)行統(tǒng)一有效的綜合網(wǎng)絡(luò)管理也成為用戶和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的迫切需求。

在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向NGN演進(jìn)的過程中，新網(wǎng)絡(luò)和當(dāng)前的各種網(wǎng)絡(luò)必將在一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)同時(shí)并存。現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)是高度混雜的，各個(gè)部分內(nèi)部所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)尚且存在差異，不能很好互通；各個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的異構(gòu)性更高，尤其是各個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行著不同的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（如簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP[2~4]、公共管理信息協(xié)議CMIP[3，5]及遵從公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)CORBA[6~8]所實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議等）。而下一代網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)在這樣的高異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上建立統(tǒng)一的綜合管理，而且能夠?qū)崿F(xiàn)各部分的互通和互操作。如何兼容現(xiàn)存的各種不同的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，管理演進(jìn)中高度異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)資源，便成了NGN進(jìn)行綜合網(wǎng)絡(luò)管理的主要問題。

目前，國內(nèi)外針對NGN的綜合網(wǎng)絡(luò)管理，特別是對兼容當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議已作了大量的研究。例如：ITU－T已經(jīng)完成了CORBA技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)管理中的基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)的制定，具體可參考X.780.x和Q.816.x；而由網(wǎng)絡(luò)管理論壇、The Open Group和OMG提出的域間協(xié)同管理（joint inter－domain management，JIDM）則提出了一種定義基于CMIP和SNMP的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)與基于CORBA的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)互相轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)[9]。但是不管是ITU－T的標(biāo)準(zhǔn)還是JIDM，都存在一個(gè)很大的問題：它們均要求新的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和被兼容的現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)之間緊密耦合，采用一種嚴(yán)格意義上的絕對映射關(guān)系來完成協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換；而且其中大部分工作停留在網(wǎng)關(guān)的研究階段，實(shí)現(xiàn)和部署均存在相當(dāng)?shù)碾y度。

國內(nèi)也有很多相關(guān)研究，文獻(xiàn)[10]提出了幾種開展電信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)綜合網(wǎng)絡(luò)管理的體系結(jié)構(gòu);文獻(xiàn)[11]則設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種新的專有網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議及其與現(xiàn)有協(xié)議的轉(zhuǎn)換規(guī)則;文獻(xiàn)[8]基于CORBA設(shè)計(jì)了一個(gè)兼容SNMP和CMIP的系統(tǒng)等。這些研究要么采用一種新的非通用協(xié)議來兼容現(xiàn)有協(xié)議[11]，要么從一種普適的角度提出了一種大體的解決方案[8，10] ，不符合NGN網(wǎng)絡(luò)管理開放、易擴(kuò)展的要求。

為應(yīng)對現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)管理存在的問題，提出了基于Web 的網(wǎng)絡(luò)管理（Web－based management， WBM）[12，13]，但是出于安全等方面的考慮，目前WBM大多被應(yīng)用在Intranet的管理上。

本文研究了NGN對網(wǎng)絡(luò)管理的特殊要求，結(jié)合基于Web的網(wǎng)絡(luò)管理所具有的特點(diǎn)，針對NGN綜合網(wǎng)絡(luò)管理面臨的主要問題設(shè)計(jì)了一種管理框架；給出了一個(gè)符合NGN特征的具體想定網(wǎng)絡(luò)，以此想定為應(yīng)用背景對所提的管理框架進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)。該管理系統(tǒng)構(gòu)建在通用的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議上，兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，支持NGN綜合網(wǎng)絡(luò)管理，有較好的擴(kuò)展性。

1基于Web的NGN網(wǎng)絡(luò)管理方案

1．1NGN的特點(diǎn)和對網(wǎng)絡(luò)管理的特殊要求

NGN是一個(gè)廣義概念，包含了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方式和網(wǎng)絡(luò)功能的多種變革。從現(xiàn)在的電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)和分組交換網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)到NGN的演進(jìn)是一個(gè)過渡平滑的長期過程（圖1）。這也就意味著在一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)NGN必然是一個(gè)高度異構(gòu)的、多協(xié)議的開放型網(wǎng)絡(luò)。



從圖1可以看出，在向NGN演化的過程中，現(xiàn)有各種網(wǎng)絡(luò)（電信網(wǎng)、2.5G移動(dòng)網(wǎng)、IP網(wǎng)、有線電視網(wǎng)等）在一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)處于一種共存，混合到融合的過程，因此NGN的網(wǎng)元和網(wǎng)絡(luò)管理必須能夠?qū)λ鞋F(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的管理。但是現(xiàn)存的電信網(wǎng)、IP網(wǎng)以及各種無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行著各種不同的管理協(xié)議，對這些網(wǎng)絡(luò)的綜合管理必須實(shí)現(xiàn)各種協(xié)議的兼容。

NGN是一種面向業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，因此網(wǎng)絡(luò)管理要面向應(yīng)用、業(yè)務(wù)，其范圍不再局限于傳統(tǒng)的交換、傳輸?shù)染W(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而必須對所有參與通信的單元進(jìn)行綜合監(jiān)控管理；其分析的結(jié)果既要滿足運(yùn)行維護(hù)的要求，也要滿足對業(yè)務(wù)決策的支持。即NGN中的網(wǎng)絡(luò)管理不但要完成傳統(tǒng)的網(wǎng)元層和網(wǎng)絡(luò)層的管理，而且要實(shí)現(xiàn)對業(yè)務(wù)層的管理，支持事務(wù)管理。NGN網(wǎng)絡(luò)管理的重點(diǎn)要從網(wǎng)元層、網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)到業(yè)務(wù)層。這同樣也要求NGN網(wǎng)絡(luò)管理實(shí)現(xiàn)對各種網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議的兼容，因?yàn)閰f(xié)議兼容是網(wǎng)元層和網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)管理的基礎(chǔ)。

總體來講，NGN對網(wǎng)絡(luò)管理的需求是對多協(xié)議的支持，即支持與目前運(yùn)行的各種網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議的互操作，綜合而有效地監(jiān)管NGN所包含的各種網(wǎng)絡(luò)；統(tǒng)一地支持互操作的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，即NGN網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)具有較高的平臺(tái)無關(guān)性，能夠管理多廠商、不同標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備；還要符合開放型網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，具有很高的擴(kuò)展性等。

1．2基于Web的NGN網(wǎng)絡(luò)管理框架

由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理（SNMP、CMIP）的集中式管理傾向，在大型網(wǎng)絡(luò)管理中很容易造成管理者負(fù)擔(dān)過重，而且大量的管理信息在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，增加了網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。新興的基于CORBA的網(wǎng)絡(luò)管理符合分布式管理的需求。但由于CORBA中沒有專門的對象發(fā)現(xiàn)/命名功能和多對象訪問功能，在網(wǎng)絡(luò)管理的應(yīng)用中也出現(xiàn)了些問題[10]。出于不同應(yīng)用的考慮，人們提出了其他一些新的網(wǎng)絡(luò)管理模型，如基于Web的網(wǎng)絡(luò)管理、基于移動(dòng)代理的網(wǎng)絡(luò)管理、基于主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理和基于智能代理的網(wǎng)絡(luò)管理等。

基于Web的網(wǎng)絡(luò)管理（WBM）[12，13]有兩種形式。一種是代理型WBM，是將Web技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)管理中。在網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用這一層搭建Web server，通過調(diào)用下層具體的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP、CMIP）來實(shí)現(xiàn)管理功能。另外一種則是將WBM的規(guī)則和功能實(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌到被管系統(tǒng)（路由器、交換機(jī)等）中，直接利用Web相關(guān)的協(xié)議來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理，被叫做嵌入式WBM。

由于Web相關(guān)協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，與其他管理協(xié)議相比，基于Web的NGN網(wǎng)絡(luò)管理有其固有的優(yōu)勢：協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化程度高，而且統(tǒng)一、簡明、易于實(shí)現(xiàn)；固有的開放性使它完全適合NGN這個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)；平臺(tái)無關(guān)性是又一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)；完全的分布式概念契合NGN的特征；統(tǒng)一簡明的管理界面降低了對管理人員的要求，提高了管理效率，等等。

基于上述原因，在這里提出一種基于Web的NGN網(wǎng)絡(luò)管理（Web－based management for NGN， WBMN）框架。其核心思想就是利用代理型的WBM來兼容當(dāng)前各種網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，用嵌入式的WBM實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)元層和網(wǎng)絡(luò)層的管理。其管理框架結(jié)構(gòu)如圖2所示。



從圖中可以比較清晰地看清WBMN的各組成部分。從下層往上看：在底層，SNMP域、CMIP域、CORBA域是現(xiàn)存的分別運(yùn)行著SNMP、CMIP、CORBA等各種管理協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，在這些網(wǎng)絡(luò)內(nèi)仍然沿用現(xiàn)有協(xié)議；WBM域是運(yùn)行嵌入式WBM的網(wǎng)絡(luò)。

第二層是WBMN的功能主體部分。向上層提供統(tǒng)一的WBMN網(wǎng)絡(luò)管理API接口，對下層通過轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)將WBMN的網(wǎng)絡(luò)管理API映射成具體的SNMP/CMIP/CORBA命令或WBM命令和底層管理子域通信，以實(shí)現(xiàn)各種管理操作。

第三層是各種網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用。這層調(diào)用下一層提供的網(wǎng)絡(luò)管理API來實(shí)現(xiàn)本層的各項(xiàng)功能，如業(yè)務(wù)管理，甚至是事務(wù)管理。在管理應(yīng)用上架設(shè)了Web服務(wù)器，以Web方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理。

第四層是網(wǎng)絡(luò)管理交互界面，即Web瀏覽器，向管理員顯示網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)數(shù)據(jù)以及收集管理員各種網(wǎng)絡(luò)管理的操作。

2特定NGN網(wǎng)絡(luò)上的綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．1NGN實(shí)例介紹

筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)符合NGN特征的想定網(wǎng)絡(luò)，并以此為應(yīng)用背景來研究NGN綜合網(wǎng)絡(luò)管理。該想定網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)由衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)組成的天地一體化網(wǎng)絡(luò)。其中，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)是多層衛(wèi)星星座：4顆地球同步衛(wèi)星（GEO）；12顆中軌道衛(wèi)星（MEO）分成三個(gè)不同軌道面，每個(gè)軌道面4顆星；48顆低軌道衛(wèi)星以每個(gè)軌道面6顆星分別在八個(gè)不同軌道面上；而地面信息網(wǎng)絡(luò)則是一個(gè)類Internet的地面互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)以分組交換為核心連接各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，承載語音、數(shù)據(jù)、多媒體等多種業(yè)務(wù)。其示意圖如圖3所示。



在這個(gè)具體的應(yīng)用環(huán)境中，由于衛(wèi)星處理能力有限，運(yùn)行的是SNMP協(xié)議。在地面網(wǎng)絡(luò)中，主要運(yùn)行著SNMP，也有筆者開發(fā)的CORBA網(wǎng)絡(luò)管理實(shí)驗(yàn)協(xié)議。WBMN管理著這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其被管對象也有多個(gè)層次：既有運(yùn)行著不同協(xié)議的單個(gè)網(wǎng)元，也有管理著某個(gè)子域的管理分站。

2．2WBMN的具體設(shè)計(jì)

2．2．1功能模型

WBMN主要是融合了現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了對網(wǎng)元層和網(wǎng)絡(luò)層的管理，支持業(yè)務(wù)管理。該體系的功能模型如圖4所示。

從圖中可以看出，在網(wǎng)絡(luò)管理層與業(yè)務(wù)管理層之間，加上了一層WBMN綜合管理。這是考慮到在NGN中，網(wǎng)絡(luò)管理是分布式的，但是某些管理任務(wù)（如對業(yè)務(wù)的分析）需要各個(gè)域之間的協(xié)作，以一種集中的方式完成。WBMN綜合管理層的功能是判斷上層應(yīng)用是否需要子域之間的協(xié)作，完成可能需要的域間協(xié)作，或者將任務(wù)直接下發(fā)給相應(yīng)子域，充分利用子域內(nèi)的自治功能。

WBMN最大限度地利用了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，在SNMP管理子域內(nèi)充分發(fā)揮SNMP所實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)元管理功能；在CMIP和CORBA的管理子域內(nèi)，WBMN直接利用了它們的網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)元層的管理功能；而且在WBM子域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了自己的網(wǎng)元層和網(wǎng)絡(luò)層的管理。這樣，既有利于發(fā)揮各種協(xié)議的優(yōu)勢，又為NGN中網(wǎng)絡(luò)管理的平滑過渡提供了良好的支持。

2．2．2組織模型

組織模型描述網(wǎng)絡(luò)管理組件與組件之間邏輯上的關(guān)系。從組織模型上看，WBMN管理系統(tǒng)是一個(gè)多層結(jié)構(gòu)，某單個(gè)網(wǎng)元由它所在的子域內(nèi)的管理分站管理，管理分站又受其上級管理分站或管理中心的管理。以衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)為例：由于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)元之間有很大的延遲，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分成若干子網(wǎng)分而治之會(huì)有較高的管理效率。在項(xiàng)目中筆者將其分為四個(gè)子域，即采用4顆GEO衛(wèi)星作為管理分站，管理本星可視范圍內(nèi)的中軌道衛(wèi)星（MEO）和低軌道衛(wèi)星（LEO）。

在這種組織模型中，分布式管理的優(yōu)勢得到了充分體現(xiàn)，又同時(shí)滿足了某些集中管理的要求：網(wǎng)絡(luò)中若干對等管理者管理所在的子域，維護(hù)和更新管理數(shù)據(jù)庫，同時(shí)根據(jù)需要轉(zhuǎn)發(fā)上層管理者的命令或者上報(bào)本子域的管理信息；管理中心從管理者收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到全網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為業(yè)務(wù)管理和事務(wù)管理提供依據(jù)。

2．2．3通信模型

WBMN管理系統(tǒng)中，管理域內(nèi)管理者和被管對象存在通信，管理者與其他同級的管理者或上級管理者之間也存在通信需求。其通信模型如圖5所示。

域內(nèi)通信是管理分站與被管網(wǎng)元之間的信息交互，采用的現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，如SNMP、CMIP、CORBA等，即域內(nèi)仍然采用原有的協(xié)議管理。域間通信是指多個(gè)管理者或管理者與管理中心之間的通信。在基于Web的WBMN中，采用了HTTP作為域間通信協(xié)議。另外，在基于Web的網(wǎng)絡(luò)管理中，存在Web程序與數(shù)據(jù)庫之間的交互，這里采用CGI作為Web程序訪問數(shù)據(jù)庫的協(xié)議。

系統(tǒng)基于Web的技術(shù)（HTTP和CGI等協(xié)議）將運(yùn)行著不同網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來，不但實(shí)現(xiàn)了各協(xié)議之間的兼容，而且由于這些協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)性和通用性，使得系統(tǒng)有很大的開放性和可擴(kuò)展性。

2．2．4信息模型

NGN中的網(wǎng)絡(luò)管理仍然要通過對變量的存取和修改來達(dá)到監(jiān)管被管對象的目的。特別是在分布環(huán)境下，需要有一種標(biāo)準(zhǔn)的方式來描述管理對象，使其具有統(tǒng)一的含義。采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)來描述被管對象是網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)發(fā)展的一種趨勢，然而在Web相關(guān)的技術(shù)中，并不存在現(xiàn)成的對象描述技術(shù)。XML以其良好的自定義、高度結(jié)構(gòu)化、易擴(kuò)展等特性逐漸成為Web技術(shù)中數(shù)據(jù)表示的標(biāo)準(zhǔn)，而且成為XML文檔與對象之間的轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)。因此在基于Web的WBMN采用XML作為信息模型的描述語言。

3結(jié)束語

本文分析了NGN對網(wǎng)絡(luò)管理的特殊要求，提出了一種基于Web的綜合網(wǎng)絡(luò)管理框架WBMN，結(jié)合筆者所參與的項(xiàng)目給出一個(gè)符合NGN特征的想定網(wǎng)絡(luò)，并結(jié)合這個(gè)具體網(wǎng)絡(luò)實(shí)例從功能模型、組織模型、通信模型等幾個(gè)方面討論了WBMN系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)，說明了WBMN用在NGN網(wǎng)絡(luò)管理中的可行性和優(yōu)勢所在。下一步的工作將根據(jù)本文所提的統(tǒng)一管理框架，完成具體的協(xié)議轉(zhuǎn)換規(guī)則設(shè)計(jì)和管理信息模型的設(shè)計(jì)（符合網(wǎng)絡(luò)管理的XML子集），進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，分析其性能特性。

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