李德軍　涂婷婷

摘? 要：文章介紹了光傳輸網(wǎng)絡(luò)及其管理現(xiàn)狀，并基于光傳輸網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管系統(tǒng)的研究與建設(shè)需求，參考電信管理網(wǎng)（TMN）管理框架、管理功能分層結(jié)構(gòu)、XML模型定義方法和Web Services分布式軟件技術(shù)框架，從組織結(jié)構(gòu)、管理功能、信息模型、管理接口等方面提出了光傳輸網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管系統(tǒng)的設(shè)計思路，這些研究成果可用于指導網(wǎng)管系統(tǒng)的開發(fā)、建設(shè)，以提高光傳輸網(wǎng)絡(luò)的管理維護效率。

關(guān)鍵詞：光傳輸網(wǎng)絡(luò);網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng);Web Services

中圖分類號：TN929.1? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）02-0065-03

Abstract：In this paper，the present situation and the existing problems of network management for optical transmission network is introduced，and based on the research and construction requirement of network management for optical transmission network and with reference to Telecom Management Network（TMN） management framework，the layered structure of management function，XML model definition method and Web Services distributed software technical framework，the design ideas of network management system for optical transmission networks are put forward from the aspects of organization structure，management function，information model，management interface. These research findings can be used to guide the development and construction of network management system，in order to improve the efficiency of management and maintenance of optical transmission network.

Keywords：optical transmission network;network management system;Web Services

0? 引? 言

傳輸網(wǎng)是電信運營企業(yè)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，其好壞直接制約著電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。近年來，隨著我國電信業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，大容量光傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)已經(jīng)覆蓋我國大部分國土面積。由于對信息需求的不斷增加，光傳輸網(wǎng)絡(luò)在傳輸速度和質(zhì)量、運行的可靠性和靈活性等方面都在不斷改進[1]。但是，由于受到各種條件的制約，光傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)形成了一個包含眾多設(shè)備廠家和多樣設(shè)備類型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，迫切需要建設(shè)適應(yīng)多廠商環(huán)境、完備、有效的光傳輸網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，以保證傳輸網(wǎng)經(jīng)濟、高效、安全地運行。

本文基于光傳輸網(wǎng)絡(luò)管理現(xiàn)狀，從組織結(jié)構(gòu)、管理功能、信息模型、管理接口等方面闡述了光傳輸網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管系統(tǒng)的研究成果。

1? 光傳輸網(wǎng)絡(luò)及管理現(xiàn)狀

1.1? 被管網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

這里以SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)為例，主要的被管網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括：

（1）終端復(fù)用器（TM）是線路終端設(shè)備，把多路低速信號復(fù)用成一路高速信號，并完成光/電轉(zhuǎn)換及其逆過程;

（2）分插復(fù)用器（ADM）是光同步數(shù)字傳送網(wǎng)（SDH）應(yīng)用最多的設(shè)備，具有靈活的插入/分出光信號的功能，可作為插入和提取光信號的復(fù)用設(shè)備，靈活地進行網(wǎng)絡(luò)組織;

（3）再生中繼器（REG）具有信號放大的作用，主要功能包括對傳輸信號的均衡放大、定時提取和判決處理等，再將光信號傳遞給下游方向，實現(xiàn)長距離傳輸目標;

（4）數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）是SDH傳送網(wǎng)中非常重要的多功能傳輸設(shè)備，具有強大的交叉連接能力和豐富的軟件功能，具有對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的自動保護與恢復(fù)功能，主要由交叉連接網(wǎng)、接入端口和監(jiān)控單元三部分組成，目前在我國更多地用于網(wǎng)絡(luò)樞紐和有多個方向路由的節(jié)點上。

1.2? 網(wǎng)絡(luò)拓撲

在SDH網(wǎng)絡(luò)中，通常采用線形、星形、樹形、環(huán)形和網(wǎng)孔形等多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示[2]。

環(huán)形網(wǎng)絡(luò)因其結(jié)構(gòu)簡單，且在系統(tǒng)故障時具有自愈功能，這對現(xiàn)代大容量光纖網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要，所以受到人們的廣泛關(guān)注，目前我國大多數(shù)軍/民用光纖網(wǎng)絡(luò)均采用環(huán)形作為最基本的結(jié)構(gòu)形式。在實際應(yīng)用中，如果單獨采用某一種拓撲結(jié)構(gòu)通常難以滿足要求，應(yīng)將一種以上的拓撲結(jié)構(gòu)相互結(jié)合，以提供一個經(jīng)濟、可靠、靈活及結(jié)構(gòu)合理的網(wǎng)絡(luò)。

1.3? 網(wǎng)絡(luò)管理現(xiàn)狀

在光傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程中，各設(shè)備廠家提供了各自的網(wǎng)元（EMS）/子網(wǎng)管理系統(tǒng)（SNM），對其設(shè)備進行監(jiān)控管理，如華為公司的iManager T2000子網(wǎng)管理系統(tǒng)，NEC公司的INC100網(wǎng)元管理系統(tǒng)等。這些管理系統(tǒng)在建設(shè)初期發(fā)揮了重要的作用，但隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大及各種條件制約，在同一傳輸網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了眾多廠家的設(shè)備，設(shè)備類型趨于多樣化，管理的電路、設(shè)備、資料等各項內(nèi)容成倍增長，給管理維護工作帶來了很大壓力。

光傳輸網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)研究與建設(shè)需求主要源于以下幾方面考慮[3]：

（1）光傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模達到一定程度后，網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟效益和社會效益將主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的運維管理水平;

（2）從全局的角度監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)運行情況，分析和評估網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量，為宏觀調(diào)整和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)提供科學依據(jù);

（3）充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，從全網(wǎng)的角度實現(xiàn)跨廠家、跨子網(wǎng)的資源調(diào)度;

（4）提供全網(wǎng)設(shè)備的維護管理，避免各廠家設(shè)備網(wǎng)管分散維護帶來的維護效率低下問題;

（5）網(wǎng)管技術(shù)研究的重點從網(wǎng)管協(xié)議轉(zhuǎn)向工程化、實用化方向，以解決系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展及建設(shè)問題。

這時就迫切需要建設(shè)多廠商環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，利用各廠商提供的網(wǎng)元/子網(wǎng)管理系統(tǒng)，對光傳輸網(wǎng)絡(luò)進行綜合、統(tǒng)一管理，對網(wǎng)絡(luò)資源進行統(tǒng)一規(guī)劃、調(diào)配，達到網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用和網(wǎng)絡(luò)的可靠、穩(wěn)定運行。

2? 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)計

2.1? 網(wǎng)管系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)

參照電信管理網(wǎng)（TMN）的分層管理結(jié)構(gòu)，網(wǎng)元管理層的管理功能由各廠家提供，業(yè)務(wù)管理層只有很少的標準，事務(wù)管理層幾乎無標準可用，因此，光傳輸網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管系統(tǒng)將主要定位于網(wǎng)絡(luò)管理層，是基于各設(shè)備廠家提供的網(wǎng)元管理系統(tǒng)構(gòu)建的上層網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（NMS），其組織結(jié)構(gòu)如圖2所示。

基于管理簡單的原因，在子網(wǎng)管轄范圍內(nèi)，網(wǎng)元設(shè)備、網(wǎng)元/子網(wǎng)管理系統(tǒng)通常由同一廠家提供，圖中的A、B、C三個廠家組成了三個不同的子網(wǎng)，具備相應(yīng)的網(wǎng)元（EMS）/子網(wǎng)管理系統(tǒng)（SNM），通過接口適配器與網(wǎng)管系統(tǒng)互聯(lián)，它們之間為標準開放的接口，傾向基于Web Services的。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和覆蓋范圍的增大，網(wǎng)管系統(tǒng)可以采用分級的管理結(jié)構(gòu)，上下級之間也是標準開放的接口。

2.2? 管理功能

光傳輸網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管系統(tǒng)的管理功能為網(wǎng)絡(luò)層管理功能，主要包括網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、資源管理和調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)分析、系統(tǒng)管理等功能。

2.2.1? 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能

提供對光傳輸網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備運行情況的實時監(jiān)控功能，使網(wǎng)絡(luò)維護人員能及時處理網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備運行中的故障告警，保證網(wǎng)絡(luò)正常運行。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能又可細分為以下幾個方面：

（1）故障管理：對設(shè)備運行中的故障告警進行管理，包括告警監(jiān)視呈現(xiàn)、告警上報、告警等級管理、故障診斷、故障測試與校正等;

（2）性能管理：自動采集網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)，進行性能監(jiān)視告警，為網(wǎng)絡(luò)性能分析提供數(shù)據(jù)支撐，包括性能監(jiān)測、性能數(shù)據(jù)上報、性能門限管理等;

（3）拓撲管理：獲取網(wǎng)絡(luò)拓撲數(shù)據(jù)，自動呈現(xiàn)光傳輸網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。

2.2.2? 資源管理和調(diào)度功能

全面了解光傳輸網(wǎng)絡(luò)中各種資源的使用和分布情況，提供網(wǎng)絡(luò)資源的管理、調(diào)度功能，為合理利用和調(diào)整資源提供依據(jù)。資源管理和調(diào)度功能又可細分為以下幾個方面：

（1）資源管理：自動獲取或人工錄入網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)，支持資源查詢、統(tǒng)計;

（2）資源調(diào)度：根據(jù)當前資源使用情況進行資源的調(diào)度，包括對通道的調(diào)度、光纖的調(diào)度、電路的調(diào)度等，自動或人工完成調(diào)度預(yù)案;

（3）配置管理：提供對網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備運行參數(shù)的配置功能，包括子網(wǎng)、設(shè)備、通道等參數(shù)的查詢和修改。

2.2.3? 網(wǎng)絡(luò)分析功能

采集并分析網(wǎng)絡(luò)運行數(shù)據(jù)，掌握網(wǎng)絡(luò)實際使用和運行情況，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、調(diào)整提供決策依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)分析功能又可細分為以下幾個方面：

（1）故障/性能分析：分析一段時期以來網(wǎng)絡(luò)的故障、性能運行數(shù)據(jù)，為網(wǎng)絡(luò)的評估、優(yōu)化、調(diào)整提供依據(jù);

（2）資源使用分析：分析網(wǎng)絡(luò)資源在全網(wǎng)的使用數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢，為網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化配置提供數(shù)據(jù)支持。

2.2.4? 系統(tǒng)管理功能

提供對網(wǎng)管系統(tǒng)本身的各種管理功能，保證網(wǎng)管系統(tǒng)安全、正常運行。系統(tǒng)管理功能可細分為以下幾個方面：

（1）安全管理：包括用戶登錄認證、用戶權(quán)限管理、操作日志管理和被管系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)接口安全性漏洞時的安全告警上報;

（2）數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)：實現(xiàn)網(wǎng)管系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份、恢復(fù)操作，防止數(shù)據(jù)意外丟失和破壞;

（3）系統(tǒng)監(jiān)視：實現(xiàn)網(wǎng)管系統(tǒng)本身運行情況的實時監(jiān)視，具備系統(tǒng)日志功能。

2.3? 管理信息模型

光傳輸網(wǎng)絡(luò)的管理為了實現(xiàn)不同類型管理系統(tǒng)之間的互操作，必須對管理信息的一致性加以規(guī)范，使得對被管網(wǎng)絡(luò)對象有共同的描述。光傳輸網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)管理層的角度出發(fā)，考慮的是如何從物理上和邏輯上表示網(wǎng)絡(luò)的信息，如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間如何相關(guān)、如何拓撲互連、如何配置等，因此網(wǎng)絡(luò)管理層的信息模型將是面向軟件和應(yīng)用的，區(qū)別于網(wǎng)元管理層面向硬件和面向協(xié)議的信息模型，具有更好的復(fù)用性，是組建高層網(wǎng)管的基礎(chǔ)。

當前被廣泛采用的管理信息模型及描述語言包括CMIP/ GDMO/ASN.1、SNMP/SMI和基于Web服務(wù)/XML的管理信息模型等。光傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括不同廠家的子網(wǎng)、不同類型的設(shè)備，管理層次包括網(wǎng)元、網(wǎng)絡(luò)等不同管理層次。因此，光傳輸網(wǎng)絡(luò)的管理信息建模需要針對網(wǎng)絡(luò)特點，從不同視角分析管理需求，采用適合SDH網(wǎng)絡(luò)管理信息模型的建模方法，選用通用性強、表述準確、擴展性強的管理信息模型描述語言，側(cè)重于管理信息的通用描述和信息共享。基于XML Schema的模型定義方法允許開發(fā)者創(chuàng)建特定領(lǐng)域的標記，生成具有一定語義表示能力的結(jié)構(gòu)化的XML文檔，具有較強的靈活性和擴展性，適用于光傳輸網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管系統(tǒng)管理信息模型的建立和描述。

2.4? 管理接口

網(wǎng)管系統(tǒng)接口可分為北向接口和南向接口。北向接口是網(wǎng)管系統(tǒng)與上級網(wǎng)管之間的信息交互接口，用于向上級網(wǎng)管系統(tǒng)提供告警信息、配置參數(shù)和性能數(shù)據(jù)，主要包括CORBA、Web Services、XML、數(shù)據(jù)庫接口等;南向接口是網(wǎng)管系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的信息交互接口，主要包括Q3、SNMPv1/SNMPv2c、CORBA等。各廠家對于網(wǎng)元管理系統(tǒng)（EMS）的南向接口功能已開發(fā)得比較完善，但各廠家EMS系統(tǒng)向NMS系統(tǒng)提供的北向接口的標準還不統(tǒng)一，為此，EMS將通過接口適配器與NMS連接，如圖2所示，提供標準開放的接口，以實現(xiàn)網(wǎng)管系統(tǒng)對光傳輸網(wǎng)絡(luò)綜合、統(tǒng)一的管理。

光傳輸網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管系統(tǒng)依據(jù)TMN管理框架，采用Web Services+XML開放管理接口。Web Services是一種分布式軟件技術(shù)框架，為分布應(yīng)用進行簡單的可共同操作的消息收發(fā)提供了基礎(chǔ)，特別適合于網(wǎng)管系統(tǒng)的集成。Web Services由一系列描述面向服務(wù)的分布式軟件體系結(jié)構(gòu)的標準集合起來，其協(xié)議棧如圖3所示。

基于Web Services的技術(shù)架構(gòu)具有如下優(yōu)勢：

（1）基于標準的，不再需要對專有的解決方案進行投入，避免了受制于個別廠商;

（2）支持解決方案間的互操作，可以采用不同廠商的、具有單項優(yōu)勢的產(chǎn)品，顯著降低系統(tǒng)成本;

（3）支持機構(gòu)內(nèi)的集成，并且可以被擴展為支持機構(gòu)間和跨機構(gòu)的集成。

XML被用于定義Web Services間消息的結(jié)構(gòu)。XML是表示結(jié)構(gòu)化信息的一種標準文本格式，正逐步被諸多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議所引用，用來描述系統(tǒng)間的交互信息。

3? 結(jié)? 論

光傳輸網(wǎng)絡(luò)作為電信網(wǎng)的重要基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，采用集中、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理，無疑是減輕維護壓力，提高傳輸網(wǎng)管理維護效率的有效手段。本文通過對光傳輸網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)、管理功能、信息模型、管理接口等方面的研究成果進行分析，可有效指導網(wǎng)管系統(tǒng)的開發(fā)、建設(shè)。但網(wǎng)管系統(tǒng)的建設(shè)不是一朝一夕的，需要分階段逐步完成，后續(xù)還需要在數(shù)據(jù)挖掘、分析，加強與業(yè)務(wù)用戶的連接以提升服務(wù)質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及資源整合利用等方面進行深入研究，以充分發(fā)揮光傳輸網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)有的效益。

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作者簡介：李德軍（1984-），男，漢族，江蘇濱海人，項目經(jīng)理，工程師，碩士，主要研究方向：網(wǎng)絡(luò)管理。