基于SID的IP承载网资源信息模型研究*

2010-06-27郭建华彭庆华

电信科学 2010年4期

郭建华，彭庆华，王辉

（1.广东技术师范学院计算机科学学院广州 510665；2.亿阳信通股份有限公司北京 100093；3.北京地杰通信设备股份有限公司北京 100016）

1 引言

随着我国电信运营商IP承载网的不断完善，扁平化的网络结构逐步清晰，专业之间的关联性、联动性更加突出。按专业分别建立的运维支撑系统，网络资源信息分散在多个系统中独立维护，信息冗余严重，共享困难，难以有效地支撑跨专业的资源调度、告警关联和业务开通，因此急需建立一个共享的、跨专业的综合网络资源管理系统，以支撑跨专业的运维流程。IP承载网作为新一代支持语音、视频、数据、企业互联等多种业务的核心承载平台，资源信息共享的需求尤其迫切，是建设综合网络资源管理系统的最佳切入点。建立一个可扩展的、适应业务变化的资源信息模型，是建设综合网络资源管理系统的首要任务。共享信息/数据（shared information/data，SID）模型作为电信下一代运营软件（next generation operation system and software，NGOSS）系统的核心知识库，为建立资源信息模型提供了方法论的指导，成为指导电信运营商建设下一代运维支撑系统的参照规范[1]。

本文参照SID建模方法，结合我国电信运营商IP承载网的结构特点和运营业务流程，建立一个IP承载网及相关软交换接入的资源信息模型，实现软交换服务器（softswitch server，MSS）和媒体网关（media gateway，MGW）端到端关联和跨专业资源信息共享，进而支撑跨专业资源调度和告警关联分析。

2 SID资源建模

SID模型根据电信运营商共享信息和数据定义的需求，在模型的组织上，采用自上向下的建模方法，按照管理域→业务聚合体→业务实体，逐层细化地描述电信领域的事物和事物间关系。在模型的具体描述上，SID继承了元数据建模理论，采用UML和XML对模型的业务功能进行描述，从而建立一个忽略具体技术细节的、平台独立的信息模型。在模型的具体设计上，SID针对特定环境下经常出现的有代表性的问题，灵活运用设计模式，从而建立一个具有良好适应能力和可扩展能力的模型结构[1]。

资源域是SID框架的管理域之一，SID将资源分为物理资源（PhysicalResource）和逻辑资源（LogicalResource），物理资源即网络上具体的物理设备，逻辑资源即与业务关联的智能实体，如IP地址、操作系统。SID分别用两个附件对物理资源和逻辑资源进行了详细描述[2,3]。SID是针对电信领域的共性特点建立的一个抽象的资源信息模型，模型过于抽象导致无法直接作为设计应用于具体的项目，但是其资源模型框架可以作为电信运营商建立各自资源模型的参考框架，其分层抽象、UML描述、运用设计模式的建模方法也具有很好的指导意义。

3 IP承载网网络结构

我国电信运营商主要采用MPLS技术组建IP承载网，MPLS网络由P路由器和PE路由器组成。P路由器负责MPLS流量的转发，位于网络的内部。PE路由器负责业务的接入和MPLS VPN组织，位于网络的边缘[4]。我国的电信网络庞大，IP承载网均采用分层组网结构[5～7]，分为核心层、汇聚层和接入层，核心层由核心路由器（core router，CR）及中继链路构成，实现全网省间业务的转接功能；汇聚层由汇聚路由器（backbone router，BR）及BR之间、BR至接入路由器（access router，AR）的中继链路组成，实现各省业务向核心层网络的汇聚以及部分省间业务的疏导；接入层由AR及AR之间、AR至BR的中继链路组成，实现各地市业务向汇聚层的汇聚以及部分地市间业务的疏导，各路由器一般成对设置，形成异地保护。但是网络分层也不是绝对的，有时一个路由器需要同时承担多个角色，或者在各个角色之间切换。承载业务方面，目前我国电信运营商以接入软交换核心网为主，MSS和MGW 统一接入CE （customer edge，CE）路由器上，再由CE路由器统一接入IP承载网的AR。

4 IP承载网资源信息模型构建

4.1 资源分解与业务关联

参考SID的资源分解，本文将资源分解为物理资源和逻辑资源，物理资源为各类可视的网络设备，如路由器，逻辑资源是关联在物理资源之上的抽象配置，如IP地址。资源分解及其业务关联模型UML描述如图1所示。物理资源可不关联，或者关联多个逻辑资源，两者的关系用支持（PResourceSupportsLResource）来描述。位置（Location）是资源的一个重要属性，在SID框架中，位置属于公共域的范畴，在此主要描述资源的地理位置。服务（Service）属于服务域的范畴，但是资源脱离服务将失去其业务价值，因此本文将相关的服务也纳入建模范围，主要描述与资源调度和查询相关的服务，一个服务可能使用（ServiceUtilizes）零个或多个资源。

4.2 物理资源模型

实现MGW到MSS的端到端关联是建模的核心目标之一，因此物理资源包括IP承载网的各类路由器（AR、BR、CR）、软交换接入设备（CE、MSS、MGW）及物理链路。物理资源模型抽象如图2所示。

物理资源抽象为设备（Device）和硬件（Hardware）两大类，设备是能独立运行的网络单元，如路由器，硬件则是组成设备的物理单元，如板卡，设备和硬件是组成（ConsistOf）关系。

设备按照功能类型划分为路由器（Router）、MSS和MGW，其中路由器包括AR、BR、CR和CE。这些设备在业务上有着明显的区别，不同类型设备在管理上需要维护不同的设备属性，但是就某一具体设备而言，可能具备同时承担多种功能的能力，如华为NE40系列路由器可以作为AR、BR、CR或者CE，在实际网络中还存在BR和AR合设现象，网络调整时路由器用途也会发生变化。为了适应组网的灵活性和动态性，细化的设备类型不直接从设备类派生，而是采用角色模式，抽象出一个设备角色（DeviceRole），一个设备承担（DeviceTakesOn）一种或多种设备角色，两者之间是组成关系。当设备功能发生变化时，设备本身固有属性不需要变化，只需变化其承担的设备角色属性即可。设备角色下再派生出AR、BR、CR、CE、MSS、MGW 等具体角色类型。

为了描绘设备的状态和能力，硬件应该包括机框（Shelf）、槽位（Slot）、板卡（Card）、端口（PhysicalPort）和物理链路（PhysicalLink），为了保持可扩展性，板卡抽象为部件（Equipment），未来还可以继续由此派生其他可插拔部件。机框和槽位作为部件贮存的容器，抽象为部件容器（EquipmentHolder），它与部件是贮存（EquipmentInHolder）关系，机框中包含槽位，这种包含关系用组合模式来描述，部件容器派生为组合容器（HolderCompsite）和原子容器（HolderAtomic），组合容器中可以包含其他容器，机框属于组合容器，槽位属于原子容器。物理端口与部件是依附（PortOnEquipment）关系，一个部件可包含多个物理端口。就IP承载网而言，物理端口类型主要有FE、GE、POS等。物理链路与物理端口是连接（PlugsInto）关系，物理链路通过物理端口连接设备，主要有光纤（Fiber）和铜缆（Copper）两种类型。

4.3 逻辑资源模型

逻辑资源首先描述IP子网（IPSubNet）、IP地址（IPAddress）、虚拟局域网（VLAN）、子接口（SubInterface）等码号资源以及拓扑链路（TopoLink）和逻辑拓扑（Topology）。逻辑资源模型抽象如图3所示。IP子网、IP地址、虚拟局域网、子接口均抽象为码号（Number），码号是资源调度的主要对象。子接口从物理端口划分出来，两者是聚合（PhysicalPortHasInterface）关系，一个物理端口可包含多个子接口，子接口逻辑上的连接抽象为拓扑链路，而拓扑链路与物理链路是聚合（PlinkHasTPLink）关系，一条物理链路可划分出多条拓扑链路。而多个设备及它们之间的拓扑链路则组成了一个逻辑拓扑，MSS及其归属的MGW沿着CE-AR-BR的逻辑链路向上追溯，最终它们会汇聚在同一对BR上，即可获取MSS-CE-AR-BR-AR-CE-MGW的跨专业关联拓扑。也可根据需要自由组合为全网拓扑、某一设备的拓扑、本地网拓扑等。

4.4 服务模型

SID将服务分为面向资源服务（ResourceFacingService）和面向客户服务（CustomerFacingService），根据跨专业资源调度和告警关联分析的需要，本文规划出CE接入服务（CE2ARService）、软交换接入服务（SSAccessService）和软交换端到端关联服务（SSEnd2EndService）。服务模型如图4所示。

CE接入服务主要支撑CE接入AR的资源调度，涉及CE和AR的子接口和IP地址的分配、链路配置等。软交换接入服务主要支撑软交换网元接入CE的资源调度，涉及软交换网元和CE的子接口和IP地址分配。由于跨专业资源共享的障碍，电信运营商一般将软交换网元接入IP承载网拆分成两个独立的流程，而基于CE接入服务和软交换接入服务，软交换网元接入IP承载网可由一个跨专业资源调度流程实现，从而提高运维效率。

软交换端到端服务主要支撑软交换核心网中MSS与MGW之间端到端的关联查询，因为资源跨专业统一管理，按照逻辑链路追溯可获取跨专业关联信息，进而实现跨专业的告警关联分析，提高运维效率。

5 IP承载网资源信息模型实现

参考广东某电信运营商的需求和数据，对上述资源模型进行构建，实现了IP承载网资源的存量管理、跨专业资源调度和端到端关联查询服务。实现时根据需求对资源属性进行了细化，如设备的属性包括设备序列号、资产编号、入网时间等，利用数据库对资源对象属性及其关系进行持久化存储。资源建模平台采用了Amdocs公司的Cramer资源管理平台，采用JavaEE平台实现系统集成。其中，逻辑拓扑可以自由组合，可以从设备、端到端、地域等多视角观察设备之间的关联。图5展示了跨地市关联的MSS和MGW之间的端到端关联拓扑，其中GZDS13为广州的 MSS，ZHDM01和 ZSDM01分别为珠海和中山的MGW，ZHDM01和ZSDM01在软交换核心网中逻辑上归属于GZDS13，3个软交换网元均通过CE接入各自的AR，最后汇聚到广州BR1和广州BR2。网络拓扑中也显示了CE和IP承载网中路由器均成对部署，形成异地保护。

6 结束语

本文参考SID的建模方法，抽象IP承载网和软交换核心网的网络实体及其关联关系，建立了IP承载网的资源模型，运用组合模式、角色模式、抽象模式等设计模式使模型具有充分的扩展性和适应性，最后结合某运营商的需求和数据实现了资源管理系统的原型，实现了MSS与MGW的端到端关联拓扑，为有效支撑跨专业的资源调度流程和告警关联分析奠定了基础。

电信运营商的最终目标是要实现全网资源信息的共享，进而建立适应业务持续变化并可平滑过渡的下一代运维支撑系统。而IP承载网资源信息模型是实现全网资源信息共享的一个最佳切入点，以此为基础逐步扩展是建立下一代运维支撑系统的可行途径。