信息网络一体化管控架构研究*

王洪民 夏明华 王 斌 陈 源

(1.北京市海淀区西三环中路19-35号 北京 100841)(2.中国人民解放军91024部队通信科 台山 529200)(3.海军工程大学电子工程学院 武汉 430033)



信息网络一体化管控架构研究*

王洪民1夏明华2王 斌3陈 源3

(1.北京市海淀区西三环中路19-35号 北京 100841)(2.中国人民解放军91024部队通信科 台山 529200)(3.海军工程大学电子工程学院 武汉 430033)

论文针对如何解决下一代网络(NGN)的管控问题进行了研究,提出了基于一体化管控架构思路的两种整合集成方式:“自顶向下”和“自底向上”式,并对两种方式的实现进行了深入分析比较,详细介绍了基于“自底向上”式的一体化管控架构实现方法模型,该方法能够进一步促进信息系统集成向着标准化、一体化的方向发展。

下一代网络; 一体化; “自顶向下”; “自底向上”

Class Number TN918.91

1 引言

通信网络的发展极大地开阔了人们的认知范围,改变了人们的生活方式;Internet的推广和普及则大大提高了人们的生产效率,变革了人们的生产方式。然而,现在的网络并不完美,甚至远远不能满足要求。这样,下一代网络(NGN)便应运而生,在向下一代网络演进的过程中,网络结构正经历一场深刻的变革,从某种意义上讲,网络只是一种手段,服务(业务)才是最终目的[1～2]。然而,个性化、多样化的用户需求始终是需要信息网络来承载和实现的。只有强化信息网络的综合管控能力,提升信息网络的运营支撑能力,业务的多元化才不至于因失去支撑而成为“空中楼阁”,一体化管控架构就是形成信息网络综合管控能力和运营支撑能力的基础和关键。一体化管控架构通过统一管理通信资源信息,集中控制通信业务运行,以平滑各类信息网络的异构特性,融合各类信息网络的资源信息和业务状态,达到提升信息网络综合应用能力,统一掌控信息网络运行状态,集中控制信息网络运行过程的目标[3]。

2 一体化管控架构分析

所谓“一体化”是指建立一个综合管控体系实现对信息网络全程全域全时的自动化管理。所谓全程是指信息网络的整个业务过程以及业务层次,所谓全域是指信息网络覆盖的全部地域和全部业务领域,所谓全时是指在覆盖信息网络各通信资源的全部生命周期。一体化管控架构是建立在对现有信息网络的整合和集成的基础上实现,按照整合和集成的方式,可分为“自顶向下”或“自底向上”两种方式[4～5]。

“自顶向下”式一体化管控架构是指:根据一体化管控的总体业务需求,整合各类信息网络,设计管控界面与业务功能,然后依托现有信息网络北向接口或者专业网管系统的北向接口构建。此种管控架构能够较快较好地满足综合管控的业务需求,但是业务扩展能力差,与下层信息网络耦合度高,不易标准化[6]。“自顶向下”优点在于集成方式直接面向用户需求建立,对于下层通信资源的管控与控制主要依托现有的信息网络的管控手段实现,不需要考虑太多底层因素,因此业务实现快、能够满足用户需求。然而“自顶而下”集成方式存在多种弊端,首先“自顶而下”集成方式较多地依赖于现有信息网络及其管控系统的北向接口,难以从整体上规划通信资源的使用与管理、通信业务的监视与控制,不能够按照标准规范定义通信资源接口和业务接口,难以形成独立的管控体系,下层信息网络及其管控系统的变化或扩展,将带来上层应用的变化,扩展复杂。其次“自顶而下”集成方式,使得一体化管控架构只位于集成框架的顶部,没有贯穿整个业务实现,与各信息网络间的关系是“上下”关系,下层信息网络与上层管控框架耦合度过高[7～8]。

“自底向上”式一体化管控架构是指:通过构建一体化管控架构,不局限于现有信息网络已形成的管控架构,而是根据所承担的业务需求和通信资源情况,通过建立通信资源数据模型,形成基于消息方式的资源状态触发接口,完成资源调用与状态监测[9]。此种管控方式能够满足通信业务综合管控需要,基于标准建立系统接口,扩展性强,更能够有效地实现通信资源和通信业务的一体化管控,具有诸多优越性。首先“自底向上”的集成方式通过统一通信资源的定义、管理和控制接口,建立通信资源管理基础,构建完整的管控业务流程,“自底向上”的集成方式是独立的,不受制于已有的“烟囱式”信息网络系统,而且集成方式植根于资源标准。其次一体化管控架构与下级信息网络采用消息方式实现接口,一体化管控架构根据自身业务需要,订阅通信资源和通信业务的状态和流程[10]。所以说“自底向上”集成方式,使得一体化管控架构既实现了通信资源的管理,又实现了通信业务的控制,使得其与各信息网络间的关系是“平行”关系,下层信息网络与上层管控框架耦合度很低。但较“自顶向下”式一体化管控架构实现更复杂。

“自顶向下”与“自底向上”的架构分析如表1所示。

表1 “自顶向下”与“自底向上”的一体化管控架构分析

3 “自底向上”的一体化管控架构实现方式分析

“自底向上”的一体化管控架构,其实质是建立以“通信资源”为基础的综合管控架构,通过“资源状态接口”,南向连接专业子网网管系统,获得资源状态,变更资源属性,通过“资源服务接口”,形成业务服务流程,北向提供业务应用,支撑运营支撑。

1) 统一通信资源数据模型

一体化管控架构的目标,是在下一代网络转型中,实现各异构信息网络的整合和融合,这就要求一体化管控架构为上层通信业务应用服务系统,下层通信资源状态感知系统,从不同角度提供一个全程全域全生命周期、端到端的统一的资源视图。同时,这种视图能够支持技术发展带来的通信资源范畴的扩展。

统一通信资源数据模型,是从标准规范的角度上,统一通信资源的描述定义、系统架构、应用接口以及调用测试方法,在通信资源业务应用范围内形成共享基础。按照通信资源的属性、范畴和支撑业务应用的方式,划分主题域,可将通信资源划分为属地资源、网络资源和资源服务三大主题域。

属地资源主题域是指和地理空间位置相关的公共信息,包括了地理地域和逻辑地域。地理地域是指在地域中和地理相关的地址和空间位置信息,包括了电子地图、标准地址。逻辑地域是指在地理地域基础上划定的和业务应用相关的信息。包括了管理区域。网络资源主题域包含了物理资源、逻辑资源与复合资源。物理资源泛指各种硬件设备或者设施构成的有形资源,是通信资源行使功能、提供通信/信息服务能力的物质基础。逻辑资源是除物理资源之外的、无形的通信资源和信息服务资源,包括码号、地址和目录。复合资源是完成信息网络业务功能的资源主体,由物理资源和相应逻辑资源组合生成。资源服务主题域包括了与资源服务相关的实体。他们之间相互紧密衔接,资源服务是对资源提供能力的封装,它通过资源配置活动形成资源服务实例。

通信资源数据模型框架如图1所示。

图1 数据模型框架图

2) 开放通信资源状态接口

专业网络管理系统是为管理某专业网络中的多个厂商的设备而建设的网络管理系统,其功能涵盖配置管理、故障管理、性能管理等,重点实现某专业网络设备的动态信息的管理。专业网络管理系统中也会存在部分资源数据,是网管系统的基础数据,主要服务于网管系统的其它功能。

网元管理系统是网元设备厂商提供的子网管理系统,在管理功能上具备网元管理层或网络管理层功能,但只能对本厂商的设备进行管理,提供配置管理、性能管理、故障管理等功能。网元管理系统中的数据能够准确反应所管理实际网络的资源数据、资源当前状态、资源之间的拓扑关系等。

一体化管控架构实现全专业通信资源的集中管控,管理各专业网络静态资源、建立各专业网络资源之间的关联关系、建立业务应用与资源的关联关系。一体化管控架构需通过开放的通信资源状态接口实现与下层网元管理系统或专业网络管理系统的消息传递,实现通信资源状态的检测与迁移。

主要接口类型的技术实现比较如表2所示。

表2 主流接口技术比较

基于发布/订阅的分布式事件系统,依赖于为订阅提供存储和管理以及有效交付事件的通知服务,订阅者对感兴趣某事件或某类事件进行订阅,发布者将订阅者感兴趣的事件随时通知给订阅者。通信资源状态接口基于发布/订阅方式采用增量方式实现信息共享。信息的发布者和订阅者之间的非耦合,消除了交互双方的依赖性,极大地增加了系统的可扩展性。

4 建立通信资源服务构件

下一代网络对业务保障提出了更高的要求,主动的、可以分等级的服务保障对一体化管理架构提出了更高的要求。在建立通信资源统一视图和状态转换的基础上,需要通过对资源能力的封装,实现对上层业务应用的支撑。

资源服务是对资源提供能力的封装,以“构件”的方式部署,并由“构件”方式组合形成支撑上层业务应用的工作流。“构件”是指能够独立部署具有独立功能的部件。构件既可以承担服务提供者和服务使用者两种角色,服务使用者通过访问服务提供者的接口获取相应的服务。构件之间保持松耦合状态,服务方式对服务使用者透明。

系统基于构件方式采用分层结构,实现系统内部松耦合。系统层次结构划分为数据层、信息服务层、业务逻辑层和控制层。其中:数据层负责系统的数据存储及维护数据的完整性与一致性。信息服务层实现系统的共享信息服务。业务逻辑层实现系统业务逻辑相关的处理功能,它包括业务构件子层和展现构件子层。控制层对系统行为以及其它资源进行关联和控制。系统服务规定了系统运行的公共机制并实现系统内部的公共服务。接口服务是系统开放给外部系统的接口服务,向数据应用或运营支撑类应用提供服务。

系统内部层次结构如图2所示。

图2 系统内部层次结构图

5 结语

“自底向上”的一体化管控体系归根结底是基于通信资源的标准、独立管理的基础上,通过通信资源的规范使用实现通信业务一体化管理、控制和呈现,因此,以通信资源为核心实现通信业务深度融合,逐步地由一个统一的管控体系代替分散的林立的烟囱系统,而不是通过松散的简单的加法式的联合。基于“自底向上”的一体化管控体系能够进一步促进信息系统集成向着标准化、一体化的方向发展。

[1] 靳文波,郑刚.下一代网络综合管理体系结构研究[J].计算机应用研究,2008,25(4):1184-1185.

[2] 夏海涛,詹志强.新一代网络管理技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2003:1612-196.

[3] 闫丹凤,杨放春.下一代网络通用业务管理模型研[J].电子学报,2007,10(10):1829-1832.

[4] 袁梅冷.一种基于MVC结构的网络管理技术研究[J].信息技术,2008,1(7):98-103.

[5] 姜月秋,潘成胜,王光兴.多元网络管理协议MNMP与SNMP和CMIP协议兼容性的研究[J].小型微型计算机系统,2005,26(10):1699-1702.

[6] HOAG J E, THOMPSON C W. Architecting RFID middleware[J]. IEEE Internet Computing,2006,10(5):88-92.

[7] KR ISHNA A, HUSAK D J. Simple lightweight RFID reader protocol[DB/OL]. (2005206). http://www.ietf.com.

[8] EPC global Inc TM. Reader protocol standard version 1.1[S].

[9] MARTIN-FLATIN J P. Web-based management of IP networks and systems[M]. New Jersey: Wiley,2002:82-90.

[10] PATR ICK J. Web-based enterprise management architecture[J]. IEEE Communication Magazine,1998,36(3):80-86.

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,硕士,高级工程师,研究方向:信息网络管理与规划。夏明华,男,硕士,讲师,研究方向:信息网络管理与规划。王斌,男,硕士,讲师,研究方向:信息网络管理与规划。陈源,男,硕士研究生,研究方向:电子与通信工程。

TN918.91

10.3969/j.issn1672-9730.2015.06.002