柵格通信網絡綜合運維管理體系結構研究

高京偉

(中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081))

0 引言

柵格網絡為各種應用系統提供一體化通信保障，具有廣覆蓋、大容量、多手段、多層次、資源共享、安全可信、即插即用、可控可管、柔性重構、按需服務和端到端服務質量保障等網絡通信能力。柵格網絡的特點對運維管理提出了更高要求[1]，面向用戶、面向服務的管理體系結構和應用技術成為當前研究的熱點和難點[2]。

國際電信聯盟ITU-T提出的電信管理網TMN模型[3]長久以來一直指導著電信領域的網絡管理建設，但是由于ITU-T對TMN標準化的活動是一種自下而上的過程，因而導致目前在業務管理層面的標準匱乏。電信管理論壇TMF對TMN管理層次模型進行了深入的研究，提出了面向業務管理的電信運營圖TOM、eTOM[4]和以TOM、eTOM為開發起點的、基于下一代運營支撐系統NGOSS[5]的電信運營管理框架。同時，IT服務管理論壇(ITSMF)制訂了信息技術基礎設施庫(ITIL)[6]，實現綜合、一致的IT服務管理。

本文首先分析和比較TMN、NGOSS、ITIL三種主流技術體系，提出一種適應柵格網絡應用背景的融合主流技術體系的綜合運維管理系統體系架構。

1 主流技術體系

1.1 TMN技術體系

TMN是描述電信網絡管理活動和信息模型的最成熟的網絡管理技術體系。TMN功能分層模型，自下而上分為：網元管理層、網絡管理層、業務管理層和事務管理層。TMN包含FCAPS五大管理功能域，即故障管理、配置管理、性能管理、安全管理和記賬管理等[7]。

隨著分布式計算技術、面向服務的軟件體系的不斷發展和網絡管理需求的新變化，ITU-T現有的標準還不能覆蓋TMN層次管理模型的所有層次，這些不足限制了TMN在新一代網絡的分布管理環境中的應用[8]，主要包括：

① 雖然TMN對管理功能進行了分層，但到目前為止，管理功能的定義仍局限在網元管理層、網絡管理層，更高層的管理功能因管理信息的缺乏而無法確定，同層管理系統間的關系也尚在研究之中。

② 管理信息模型的標準化集中在網元管理層，網絡管理層以及更高的管理層缺少足夠的管理信息支持。

③ TMN的信息體系結構不能完全支持分布式的管理環境，現存的信息體系結構在幾個方面都對分布式管理有限制，例如，位置透明的通信方式是不可能的，充當管理角色的應用進程在執行任務時必須知道代理進程的位置。

④ 缺乏對管理系統軟件開發方面的支持。TMN雖然提出了物理體系結構、功能體系結構和信息體系結構，但對軟件系統開發方面的支持還不夠。

可見，TMN標準僅僅覆蓋了一個狹義的網絡管理范圍，缺乏對業務管理、事務管理以及更高抽象級別的運維管理活動的規范，難以滿足以用戶為中心的需要。在這種背景下，TMF提出了“下一代運營支撐系統(NGOSS)。”

1.2 NGOSS技術體系

電信運營圖(Telecom Operation Map，TOM)是電信管理論壇(TMF)在對ITU-T的TMN管理層次模型進行了深入研究后提出的面向業務管理的運營處理過程通用模型。TOM以TMN分層思想為基礎，展示電信運營過程(包括子過程)和業務活動自頂向下的、面向客戶的、端到端的高層視圖，提供了業務實現、業務保障和業務計費等基本過程及子過程的高層模型，從而在一定程度上豐富和發展了TMN的核心思想。

增強的電信運營圖(enhanced Telecom Operation Map，eTOM)在TOM的基礎上進行了增強和完善，它把TOM擴展成為一個完整的企業框架。eTOM框架提供從滿足業務需要的粗粒度視圖到滿足行為需要的細粒度視圖的業務過程的分解，分解的粒度取決于過程的重要性和對于業務的優先級。eTOM運維過程區包括3個直接運維縱向組：實現、保障和計費(FAB)，在一起的還有一個運維支持和準備過程組。從橫向角度來看，在eTOM體系的運維過程區有4個運維功能組，這些功能組支持關于客戶、業務、資源和供應者/合作者交互的運維管理。

NGOSS是TMF提出的新一代電信運營企業OSS/BSS系統的結構體系，希望為電信網絡的不斷演進提供保證。NGOSS強調自上而下、端到端的運營管理支持，充分體現“以客戶為中心”的運營原則，它以TMN的電信管理網框架模型為基礎，以電信管理論壇的電信運營圖TOM或增強電信運營圖eTOM為管理需求的出發點，重新確定了運營支撐系統與軟件所應具有的體系結構特征。

NGOSS的體系結構包括NGOSS的生命周期和方法論、eTOM、共享信息數據(SID)、技術中立架構(Technology Neutral Architecture，TNA)以及系統一致性測試等5部分，其中NGOSS的生命周期和方法論是NGOSS的核心，另外4部分分別在NGOSS生命周期的不同階段發揮作用。

NGOSS的生命周期包括業務(Business)、系統(System)、實現(Implementation)和運行(Runtime)4個視圖。從總體上來說，NGOSS是從上述4個視圖來反映出不同使用者所關心的問題，隨著4個視圖的循環來提升和構造整個企業完整的信息化體系架構。

1.3 ITIL技術體系

信息技術基礎設施庫(ITIL)由IT服務管理論壇(ITSMF)制訂，它提供的是一套綜合、一致的IT服務管理領域最佳實踐，使企業通過IT來提升效率。ITIL是一個探討如何交付高質量IT服務最佳實踐的方法框架。該方法框架面向服務，能幫助決策者判斷IT基礎架構的哪些方面值得投資，以及如何實現目標投資收益最大化。

ITIL以服務管理為核心，服務戰略為指導，建立起了詳盡的、面向IT服務的流程框架，通過服務設計、服務轉換、服務運營，使整個過程條理化。

eTOM與ITIL研究的是不同領域的流程，但也存在很多重疊，比如在eTOM的開通、保障、計費部分的流程。隨著網絡技術的不斷發展，未來的電信網絡設備將更加智能化，IT技術與通信技術將進一步融合，泛在網和泛在計算將成為趨勢，未來的運維管理系統要管理好這些設備和技術，就需要引進、借鑒和融合ITIL這樣的計算機管理最佳實踐。在NGOSS5.0系列文檔中的 GB921V已將eTOM的第3層與ITIL的事件管理流程部分進行了映射。今后，有關eTOM與ITIL在服務支持與服務配置流程方面的映射還會進一步研究。

1.4 技術體系比較

TMN、NGOSS/eTOM和ITIL技術體系比較如表1所示。

表1技術體系比較

比較項目TMN技術體系NGOSS/eTOM技術體系ITIL技術體系管理活動電信網絡管理。自底向上，面向網絡。自頂向下，面向用戶。強調商業管理。制定電信企業業務過程框架。主要對組成流程的流程元素進行標準化。企業內部IT系統管理，面向IT基礎設施。以流程為導向、以客戶為中心。ITIL以流程為核心，詳細給出了每個流程的活動組成。功能模型包括網元管理層、網絡管理層、業務管理層和事務管理層。重點實現網元管理層、網絡管理層管理功能。實現FCAPS管理功能。包括客戶接口管理層、客戶服務層、業務開發和運營層、網絡與系統管理層、網元管理層。提供業務提供商所需的企業過程。實現服務管理、業務管理、基礎設施管理、應用管理、服務管理實施規劃、安全管理。信息模型CIM共享信息/數據模型(SID)ITSM實現技術面向對象面向服務面向服務管理接口協議SNMP、CMIPSOAP/WebServices、IIOP/CORBASOAP/WebServices、IIOP/CORBA系統協作關系較好好好

2 系統體系結構設計

柵格網絡綜合運維管理系統參考TMN規范，并融合NGOSS/eTOM和ITIL面向服務的管理思想，實現了TMN、eTOM和ITIL的融合。柵格網絡綜合運維管理系統從以網絡資源管理為中心、自下而上的管理模式向以用戶為中心、自上而下的現代管理理念轉變，以滿足不斷發展的柵格網絡運行維護的需求。綜合運維管理系統體系結構如圖1所示。

圖1 綜合運維管理系統體系結構

網元管理層、網絡管理層采用IETF SNMP、OMG CORBA等管理體系，運維管理層參照eTOM和ITIL相關技術體制，運維管理系統內部各層面的信息交互采用Web Services技術體制，運維管理系統采用Web Services技術為用戶提供信息服務。柵格網絡綜合運維管理系統信息模型兼容了TMN/SNMP/MIB、NGOSS/SID、OWL-S等信息模型[9]。

柵格網絡綜合運維管理系統體系結構包括用戶應用視圖、管理功能視圖和系統集成視圖。3個視圖分別從不同的視角描述運維管理系統的管理行為、管理活動與管理實施等要素。

2.1 用戶應用視圖

用戶應用視圖是綜合運維管理系統能力的集中體現，也是綜合運維管理系統建設的主要依據。用戶應用視圖從系統整體運維角度，面向用戶應用，考慮不同功能系統在運維管理活動中的角色與定位，充分體現不同功能系統對一體化運維管理的貢獻，以及網絡運維管理活動對柵格網絡的有效運行提供的技術保障能力[10]。

綜合運維管理系統的建設需要滿足企業管理部門、技術管理部門及技術保障部門等不同使用部門的差異性、彈性管理需求。由于不同使用部門的職責不同、任務保障特點不同，因而對網絡關心的重點、關心的范圍往往各異。例如企業管理部門日常只需要關心綜合通信保障態勢，不太關心局部態勢；但遇到重大保障任務時，重要方向、重點線路和重點節點的運行態勢將成為用戶關心的重點。

綜合運維管理系統能夠對日常運維、應急保障、重大保障和重點保障等多樣化通信保障任務提供一體化的網絡運維支撐服務，為各級各類用戶應用部門進行網絡、業務與應用的組織、規劃、運行、維護及管理提供有效的技術保障手段。

使用部門的差異性、彈性以及保障任務的多樣化需求對綜合運維管理系統的設計與部署提出了很高的要求。綜合運維管理系統能夠為各類管理應用提供柔性擴展、即插即用、按需服務和安全可信的運維支撐環境，為多樣化任務條件下各通信部門提供全維的網絡化的信息保障支持，為獲取信息優勢并快速轉化為決策優勢提供有力支撐。

2.2 管理功能視圖

綜合運維管理系統實現管理平面全功能域管理，完成拓撲管理、故障管理、配置管理、性能管理、安全管理等網元級和網絡級設備管理，完成系統級資源管理與控制，實現基于策略的分布式業務管理能力[11]，實現以客戶為中心的事務處理及運維管理。

綜合運維管理系統管理功能視圖包括6層結構，分別是：資源(網元)層、管理信息傳輸層、基本面向服務體系結構層、網元管理層、網絡管理層及運維管理層。

① 資源(網元)層

資源(網元)層主要包括柵格網絡傳輸層、承載層和服務層各層系統的網元設備。柵格網絡中所有的網絡資源，包括物理資源和邏輯資源構成資源(網元)層的各類要素。這些要素是綜合運維管理系統需要管理和服務的對象。綜合運維管理系統的一個重要目標就是使得網絡中各類要素能夠協調工作，發揮最大效能。

② 管理信息傳輸層

管理信息傳輸層構建綜合運維管理系統各類應用系統之間、上下級應用系統之間以及管理應用系統與被管對象間信息溝通的通道，也就是管理信息傳輸網。

管理信息傳輸網是網絡運維管理系統管理信息的傳送網絡，一般采用建立專用VPN方式，輔以2 Mbps專線或64 Kbps專線方式。

③ 基本面向服務體系結構層

綜合運維管理系統各類應用系統都要基于統一的技術體制進行建設，基本面向服務體系結構層規定了各類應用系統需要遵守的最基本的通用技術規范。

基本面向服務體系結構層主要提供各種通信協議、Web服務定義與描述、本體定義、數據定義和描述及信息建模等[12-13]。

④ 網元管理層

網元管理層管理功能實現對柵格網絡網元的管理，完成被管網元的控制、管理和協調，進行被管網元有關數據的維護。網元管理層管理功能主要由相應的網元管理系統實施，如傳輸網元管理系統、路由交換網元管理系統、業務控制網元管理系統以及綜合接入網元管理系統等。網元管理系統直接面向網元設備接口，完成網元的配置和網元狀態、故障和告警等信息的采集。

⑤ 網絡管理層

網絡管理層管理系統實現面向柵格網絡全網的網絡監視和分析，功能包括網絡拓撲的監視與操作、全網資源采集與分析、基于拓撲和資源數據實現全網故障告警與受理、網管操作的集中管理、全網配置信息的采集與配置分發、端到端網絡性能監測與分析、流量流向與流量分布的監測與分析、路由分析與路由控制等。

網絡管理層管理系統通過各網元管理系統提供的北向接口，實現網絡的集中統一管理，主要包括綜合態勢管理、綜合配置管理、綜合故障管理、綜合性能管理、策略管理和系統管理等功能[14]。

網絡管理層功能由專業網絡管理系統以及綜合網絡管理系統共同完成。應急保障等突發情況下，通過網管基礎設施以及管理服務虛擬化手段，構建虛擬化的網管中心，實現任務網絡管理系統功能。

⑥ 運維管理層

在運維管理層面，為柵格網絡業務規劃、開通、保障和用戶服務提供功能支持，提供用戶服務管理、業務指配管理、業務服務等級控制、業務質量監測、業務服務質量預警、業務資源管理和業務規劃輔助決策等功能。完成面向網絡、設備、業務和用戶的組織、規劃、運行、維護和管理方面的通信作業處理功能，包括網絡與業務規劃輔助決策、值交班管理、表報資料管理、業務處理流程管理及網絡與業務故障處理等功能。實現全網資源統一管理，自動調度傳輸、網絡、計算和存儲各類資源，實現全網網絡資源按需統一、合理、高效的使用[15]。

按照功能細分，柵格網絡綜合運維管理系統在運維管理層面包括應用門戶系統、業務綜合管理系統、統一資源調度系統以及電子運維系統等。

2.3 系統集成視圖

系統集成視圖是綜合運維管理系統展示系統能力的關鍵。柵格網絡綜合運維管理系統由眾多分系統、子系統組成，使用部門和人員多，應用的地域廣，管理的網元種類多、數量大，并且使用的場景多樣化。為了使得各管理應用系統發揮最大效能，有必要建立統一的面向服務的集成框架，實現一致的管理協同操作。

2.3.1 面向服務的管理集成框架

建立統一的管理集成框架，提供網絡運維管理系統內部各管理系統的系統集成和運行平臺，規范各級各類管理系統的系統結構和操作風格，并充分考慮與其他網絡運維管理系統的關系，統一規劃、統一組織、統一體制。

管理集成框架包括管理界面集成框架以及管理服務綜合集成兩部分內容。

① 管理界面集成框架

管理界面集成框架提供強大的開放性開發平臺，能夠方便用戶集成自己的應用程序，實現對具有若干模塊界面的復雜應用程序的快速集成和統一展現，并且這些應用程序能夠得到底層的數據支持和功能支持。

開發人員可以在此平臺上設計自己的顯示界面，只需在已有功能模塊界面的基礎上，進行簡單的定制開發，使其滿足界面集成接口規范，并通過對界面集成框架配置文件的修改調整，明確界面集成的方案，即可獲得一體化運行的具有統一界面風格的程序界面，從而顯著提高軟件團隊，尤其是人機界面設計團隊的開發和集成效率，并且使得復雜系統中各個模塊的獨立開發測試和集成聯調更加便捷。

通過管理界面集成框架，可使得系統中不同的功能模塊具有統一的觀感風格、字體樣式，并能通過簡單的配置，規范系統人機界面中的文字表達方式和所使用的圖標文件，促進系統中各個功能模塊顯示風格的統一。

同時，本框架具有高度可擴展的特性，可對框架中的用戶認證方式、權限控制方式、界面組件觀感風格和表現形式、框架及各個模塊界面的初始化和銷毀方式等方面進行擴展定制。

此外，框架提供通用的功能模塊和數據集成，不同用戶開發的應用程序互相獨立，僅需要框架基礎模塊的支持即可，但在框架下可以集成不同用戶的應用程序，從而方便地實現功能的集成。

② 管理服務綜合集成

管理服務綜合集成是實現綜合運維管理的核心，是保障管理業務高效運轉的基礎。通過管理服務的綜合集成，實現特定的管理需求，支持一系列定義好的管理流程，按需提供特定的管理功能。

綜合運維管理系統實現以管理服務總線為核心的管理服務綜合集成框架，減少系統復雜度，提高集成效率，實現系統級全局服務的重用與重組支持能力，增強系統可擴展性、安全性、可靠性、可用性和敏捷性。

綜合運維管理系統能夠在一個統一的體系結構框架下，通過裝配組件和服務，快速甚至動態地交付管理服務、管理應用，能夠適應不斷變化的網絡環境和業務環境，比如經常改變的管理對象、服務策略、業務級別、業務重點、服務質量參數以及其他與網絡管理有關的因素。

綜合運維管理系統通過基礎設施虛擬化以及管理服務虛擬化手段，以服務為中心，以需求為牽引，實現按需服務提供能力、按需系統部署能力[16]。

2.3.2 管理協同環境

管理協同環境主要解決綜合運維管理系統中不同管理應用系統之間、不同管理服務之間、上下級運維管理系統之間、綜合運維管理系統與其他信息系統之間的協同工作問題。管理協同是個技術范疇的問題，同時也是個機制問題。

傳統網管系統具有嚴格層次的分層功能。相反，支持柵格應用的網管系統實現模塊化能力的集合，這些模塊化能力可以基于動態變化的需求進行裝配或重組。這種方法并不排除創建層次化的功能棧；但是，其基本設計是水平的而不是垂直的。綜合運維管理系統只有采用面向服務的體系結構，才能更好地支持柵格應用。

僅僅按照管理功能視圖中分層體系架構，開發出各類特定的網元層管理系統、網絡層管理系統、運維層管理系統還不夠，柵格網絡對運維管理有更高的要求。

綜合運維管理系統采用柔性管理機制，能夠依據通信保障任務需要或新的用戶需求，靈活構成機動、固定或機固結合的系統；覆蓋范圍可伸縮；系統可單級、多級配置；每級中可靈活接入不同種類、數量的被管系統或設備，或按新用戶需求進行靈活調整等。實現管理系統組織、管理范圍、管理功能的柔性重組，實現按需部署、按需管理、服務級備份，提高上下級系統間、系統內部各子系統間以及與其他信息系統間的動態協作水平，適應多樣化任務對通信管理需求不同的應用場合。

管理協同環境將大大提高綜合運維管理系統的敏捷性、可擴展性、抗毀性，以及對不斷出現的新的管理需求的適應能力，增強支持多樣化任務需求的靈活性。

3 柵格網絡綜合運維管理通用平臺實現

柵格網絡綜合運維管理通用平臺組成如圖2所示。

圖2 柵格網絡綜合運維管理通用平臺

基于虛擬化運維基礎設施，通過構造靈活的系統管理流程和服務，建立面向服務的綜合運維管理通用平臺[17]，使得使用人員在不需要技術人員協助的情況下，能夠根據需要快速創建、配置和重新部署管理應用系統，滿足使用者不同地點、不同應用環境、不同任務條件下靈活實施管理操作的需求，為柵格化通信網絡綜合運維管理帶來更大的靈活性，提高系統快速反應能力，做到隨需而動。柵格網絡綜合運維管理通用平臺包括運維服務支撐環境、感知控制、運維服務基礎平臺、網管應用平臺及面向用戶定制的多樣化運維應用。

① 基礎設施虛擬化環境

實現計算資源、存儲資源、網絡資源等的虛擬化，提供綜合運維管理基礎設施虛擬化云環境。

② 運維服務支撐環境

主要包括操作系統、數據庫系統、地理信息系統、圖形開發環境、安全管理、時間統一等基本軟件支撐環境，為上層軟件提供對系統軟件、硬件資源的統一訪問接口。

③ 感知控制

依據管理策略和網絡狀態動態分配和調整感知任務，實現被管對象統一接入、網絡策略的集中配置、網絡信息的訂閱分發、網絡狀態監聽和網絡行為的動態控制。

④ 運維服務基礎平臺

運維服務基礎平臺提供基礎服務管理、數據共享環境、公共服務和運維應用門戶。

⑤ 運維管理應用平臺

提供網絡綜合管理平臺、業務綜合管理平臺、資源綜合管理平臺等典型網管應用平臺和自定制平臺。

⑥ 面向用戶定制的多樣化運維應用

支持常態運維、應急運維和重保任務運維等多種應用場景，支持企業管理、技術管理和技術保障等不同部門、特定部門應用，能夠按需定制綜合態勢、專業態勢、專題態勢和區域態勢。

4 結束語

柵格網絡突出提升以服務為中心的下一代網絡的可管理性、安全性、開放性、移動性及擴展性設計；在管理上倡導面向用戶的運維管理，使得TMN、NGOSS、ITIL的融合趨勢日益鮮明；即插即用、按需服務、主動管理將成為未來運維管理系統的鮮明特點。本文提出的柵格網絡綜合運維管理體系結構試圖能夠對運維管理系統的設計、研制與建設提供一種解決思路。

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