基于SID的IP承載網(wǎng)資源信息模型研究*

郭建華 ，彭慶華 ，王 輝

（1.廣東技術(shù)師范學院計算機科學學院 廣州 510665；2.億陽信通股份有限公司 北京 100093；3.北京地杰通信設(shè)備股份有限公司 北京 100016）

1 引言

隨著我國電信運營商IP承載網(wǎng)的不斷完善，扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐步清晰，專業(yè)之間的關(guān)聯(lián)性、聯(lián)動性更加突出。按專業(yè)分別建立的運維支撐系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)資源信息分散在多個系統(tǒng)中獨立維護，信息冗余嚴重，共享困難，難以有效地支撐跨專業(yè)的資源調(diào)度、告警關(guān)聯(lián)和業(yè)務開通，因此急需建立一個共享的、跨專業(yè)的綜合網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，以支撐跨專業(yè)的運維流程。IP承載網(wǎng)作為新一代支持語音、視頻、數(shù)據(jù)、企業(yè)互聯(lián)等多種業(yè)務的核心承載平臺，資源信息共享的需求尤其迫切，是建設(shè)綜合網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的最佳切入點。建立一個可擴展的、適應業(yè)務變化的資源信息模型，是建設(shè)綜合網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的首要任務。共享信息/數(shù)據(jù)（shared information/data，SID）模型作為電信下一代運營軟件 （next generation operation system and software，NGOSS）系統(tǒng)的核心知識庫，為建立資源信息模型提供了方法論的指導，成為指導電信運營商建設(shè)下一代運維支撐系統(tǒng)的參照規(guī)范[1]。

本文參照SID建模方法，結(jié)合我國電信運營商IP承載網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點和運營業(yè)務流程，建立一個IP承載網(wǎng)及相關(guān)軟交換接入的資源信息模型，實現(xiàn)軟交換服務器（softswitch server，MSS）和媒體網(wǎng)關(guān)（media gateway，MGW）端到端關(guān)聯(lián)和跨專業(yè)資源信息共享，進而支撐跨專業(yè)資源調(diào)度和告警關(guān)聯(lián)分析。

2 SID資源建模

SID模型根據(jù)電信運營商共享信息和數(shù)據(jù)定義的需求，在模型的組織上，采用自上向下的建模方法，按照管理域→業(yè)務聚合體→業(yè)務實體，逐層細化地描述電信領(lǐng)域的事物和事物間關(guān)系。在模型的具體描述上，SID繼承了元數(shù)據(jù)建模理論，采用UML和XML對模型的業(yè)務功能進行描述，從而建立一個忽略具體技術(shù)細節(jié)的、平臺獨立的信息模型。在模型的具體設(shè)計上，SID針對特定環(huán)境下經(jīng)常出現(xiàn)的有代表性的問題，靈活運用設(shè)計模式，從而建立一個具有良好適應能力和可擴展能力的模型結(jié)構(gòu)[1]。

資源域是SID框架的管理域之一，SID將資源分為物理資源（PhysicalResource）和邏輯資源（LogicalResource），物理資源即網(wǎng)絡(luò)上具體的物理設(shè)備，邏輯資源即與業(yè)務關(guān)聯(lián)的智能實體，如IP地址、操作系統(tǒng)。SID分別用兩個附件對物理資源和邏輯資源進行了詳細描述[2,3]。SID是針對電信領(lǐng)域的共性特點建立的一個抽象的資源信息模型，模型過于抽象導致無法直接作為設(shè)計應用于具體的項目，但是其資源模型框架可以作為電信運營商建立各自資源模型的參考框架，其分層抽象、UML描述、運用設(shè)計模式的建模方法也具有很好的指導意義。

3 IP承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

我國電信運營商主要采用MPLS技術(shù)組建IP承載網(wǎng)，MPLS網(wǎng)絡(luò)由P路由器和PE路由器組成。P路由器負責MPLS流量的轉(zhuǎn)發(fā)，位于網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部。PE路由器負責業(yè)務的接入和MPLS VPN組織，位于網(wǎng)絡(luò)的邊緣[4]。我國的電信網(wǎng)絡(luò)龐大，IP承載網(wǎng)均采用分層組網(wǎng)結(jié)構(gòu)[5～7]，分為核心層、匯聚層和接入層，核心層由核心路由器（core router，CR）及中繼鏈路構(gòu)成，實現(xiàn)全網(wǎng)省間業(yè)務的轉(zhuǎn)接功能；匯聚層由匯聚路由器 （backbone router，BR）及BR之間、BR至接入路由器（access router，AR）的中繼鏈路組成，實現(xiàn)各省業(yè)務向核心層網(wǎng)絡(luò)的匯聚以及部分省間業(yè)務的疏導；接入層由AR及AR之間、AR至BR的中繼鏈路組成，實現(xiàn)各地市業(yè)務向匯聚層的匯聚以及部分地市間業(yè)務的疏導，各路由器一般成對設(shè)置，形成異地保護。但是網(wǎng)絡(luò)分層也不是絕對的，有時一個路由器需要同時承擔多個角色，或者在各個角色之間切換。承載業(yè)務方面，目前我國電信運營商以接入軟交換核心網(wǎng)為主，MSS和MGW 統(tǒng)一接入CE （customer edge，CE）路由器上，再由CE路由器統(tǒng)一接入IP承載網(wǎng)的AR。

4 IP承載網(wǎng)資源信息模型構(gòu)建

4.1 資源分解與業(yè)務關(guān)聯(lián)

參考SID的資源分解，本文將資源分解為物理資源和邏輯資源，物理資源為各類可視的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如路由器，邏輯資源是關(guān)聯(lián)在物理資源之上的抽象配置，如IP地址。資源分解及其業(yè)務關(guān)聯(lián)模型UML描述如圖1所示。物理資源可不關(guān)聯(lián)，或者關(guān)聯(lián)多個邏輯資源，兩者的關(guān)系用支持（PResourceSupportsLResource）來描述。位置（Location）是資源的一個重要屬性，在SID框架中，位置屬于公共域的范疇，在此主要描述資源的地理位置。服務（Service）屬于服務域的范疇，但是資源脫離服務將失去其業(yè)務價值，因此本文將相關(guān)的服務也納入建模范圍，主要描述與資源調(diào)度和查詢相關(guān)的服務，一個服務可能使用（ServiceUtilizes）零個或多個資源。

4.2 物理資源模型

實現(xiàn)MGW到MSS的端到端關(guān)聯(lián)是建模的核心目標之一，因此物理資源包括IP承載網(wǎng)的各類路由器（AR、BR、CR）、軟交換接入設(shè)備（CE、MSS、MGW）及物理鏈路。物理資源模型抽象如圖2所示。

物理資源抽象為設(shè)備（Device）和硬件（Hardware）兩大類，設(shè)備是能獨立運行的網(wǎng)絡(luò)單元，如路由器，硬件則是組成設(shè)備的物理單元，如板卡，設(shè)備和硬件是組成（ConsistOf）關(guān)系。

設(shè)備按照功能類型劃分為路由器 （Router）、MSS和MGW，其中路由器包括AR、BR、CR和CE。這些設(shè)備在業(yè)務上有著明顯的區(qū)別，不同類型設(shè)備在管理上需要維護不同的設(shè)備屬性，但是就某一具體設(shè)備而言，可能具備同時承擔多種功能的能力，如華為NE40系列路由器可以作為AR、BR、CR或者CE，在實際網(wǎng)絡(luò)中還存在BR和AR合設(shè)現(xiàn)象，網(wǎng)絡(luò)調(diào)整時路由器用途也會發(fā)生變化。為了適應組網(wǎng)的靈活性和動態(tài)性，細化的設(shè)備類型不直接從設(shè)備類派生，而是采用角色模式，抽象出一個設(shè)備角色（DeviceRole），一個設(shè)備承擔（DeviceTakesOn）一種或多種設(shè)備角色，兩者之間是組成關(guān)系。當設(shè)備功能發(fā)生變化時，設(shè)備本身固有屬性不需要變化，只需變化其承擔的設(shè)備角色屬性即可。設(shè)備角色下再派生出AR、BR、CR、CE、MSS、MGW 等具體角色類型。

為了描繪設(shè)備的狀態(tài)和能力，硬件應該包括機框（Shelf）、槽位（Slot）、板卡（Card）、端口（PhysicalPort）和 物理鏈路（PhysicalLink），為了保持可擴展性，板卡抽象為部件 （Equipment），未來還可以繼續(xù)由此派生其他可插拔部件。機框和槽位作為部件貯存的容器，抽象為部件容器（EquipmentHolder），它與部件是貯存（EquipmentInHolder）關(guān)系，機框中包含槽位，這種包含關(guān)系用組合模式來描述，部件容器派生為組合容器 （HolderCompsite）和原子容器（HolderAtomic），組合容器中可以包含其他容器，機框?qū)儆诮M合容器，槽位屬于原子容器。物理端口與部件是依附（PortOnEquipment）關(guān)系，一個部件可包含多個物理端口。就IP承載網(wǎng)而言，物理端口類型主要有FE、GE、POS等。物理鏈路與物理端口是連接（PlugsInto）關(guān)系，物理鏈路通過物理端口連接設(shè)備，主要有光纖（Fiber）和銅纜（Copper）兩種類型。

4.3 邏輯資源模型

邏輯資源首先描述IP子網(wǎng) （IPSubNet）、IP地址（IPAddress）、虛擬局域網(wǎng)（VLAN）、子接口（SubInterface）等碼號資源以及拓撲鏈路（TopoLink）和邏輯拓撲（Topology）。邏輯資源模型抽象如圖3所示。IP子網(wǎng)、IP地址、虛擬局域網(wǎng)、子接口均抽象為碼號（Number），碼號是資源調(diào)度的主要對象。子接口從物理端口劃分出來，兩者是聚合（PhysicalPortHasInterface）關(guān)系，一個物理端口可包含多個子接口，子接口邏輯上的連接抽象為拓撲鏈路，而拓撲鏈路與物理鏈路是聚合（PlinkHasTPLink）關(guān)系，一條物理鏈路可劃分出多條拓撲鏈路。而多個設(shè)備及它們之間的拓撲鏈路則組成了一個邏輯拓撲，MSS及其歸屬的MGW沿著CE-AR-BR的邏輯鏈路向上追溯，最終它們會匯聚在同一對BR上，即可獲取MSS-CE-AR-BR-AR-CE-MGW的跨專業(yè)關(guān)聯(lián)拓撲。也可根據(jù)需要自由組合為全網(wǎng)拓撲、某一設(shè)備的拓撲、本地網(wǎng)拓撲等。

4.4 服務模型

SID將服務分為面向資源服務（ResourceFacingService）和面向客戶服務（CustomerFacingService），根據(jù)跨專業(yè)資源調(diào)度和告警關(guān)聯(lián)分析的需要，本文規(guī)劃出CE接入服務（CE2ARService）、軟交換接入服務（SSAccessService）和軟交換端到端關(guān)聯(lián)服務 （SSEnd2EndService）。服務模型如圖4所示。

CE接入服務主要支撐CE接入AR的資源調(diào)度，涉及CE和AR的子接口和IP地址的分配、鏈路配置等。軟交換接入服務主要支撐軟交換網(wǎng)元接入CE的資源調(diào)度，涉及軟交換網(wǎng)元和CE的子接口和IP地址分配。由于跨專業(yè)資源共享的障礙，電信運營商一般將軟交換網(wǎng)元接入IP承載網(wǎng)拆分成兩個獨立的流程，而基于CE接入服務和軟交換接入服務，軟交換網(wǎng)元接入IP承載網(wǎng)可由一個跨專業(yè)資源調(diào)度流程實現(xiàn)，從而提高運維效率。

軟交換端到端服務主要支撐軟交換核心網(wǎng)中MSS與MGW之間端到端的關(guān)聯(lián)查詢，因為資源跨專業(yè)統(tǒng)一管理，按照邏輯鏈路追溯可獲取跨專業(yè)關(guān)聯(lián)信息，進而實現(xiàn)跨專業(yè)的告警關(guān)聯(lián)分析，提高運維效率。

5 IP承載網(wǎng)資源信息模型實現(xiàn)

參考廣東某電信運營商的需求和數(shù)據(jù)，對上述資源模型進行構(gòu)建，實現(xiàn)了IP承載網(wǎng)資源的存量管理、跨專業(yè)資源調(diào)度和端到端關(guān)聯(lián)查詢服務。實現(xiàn)時根據(jù)需求對資源屬性進行了細化，如設(shè)備的屬性包括設(shè)備序列號、資產(chǎn)編號、入網(wǎng)時間等，利用數(shù)據(jù)庫對資源對象屬性及其關(guān)系進行持久化存儲。資源建模平臺采用了Amdocs公司的Cramer資源管理平臺，采用JavaEE平臺實現(xiàn)系統(tǒng)集成。其中，邏輯拓撲可以自由組合，可以從設(shè)備、端到端、地域等多視角觀察設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)。圖5展示了跨地市關(guān)聯(lián)的MSS和MGW之間的端到端關(guān)聯(lián)拓撲，其中GZDS13為廣州的 MSS，ZHDM01和 ZSDM01分別為珠海和中山的MGW，ZHDM01和ZSDM01在軟交換核心網(wǎng)中邏輯上歸屬于GZDS13，3個軟交換網(wǎng)元均通過CE接入各自的AR，最后匯聚到廣州BR1和廣州BR2。網(wǎng)絡(luò)拓撲中也顯示了CE和IP承載網(wǎng)中路由器均成對部署，形成異地保護。

6 結(jié)束語

本文參考SID的建模方法，抽象IP承載網(wǎng)和軟交換核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)實體及其關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立了IP承載網(wǎng)的資源模型，運用組合模式、角色模式、抽象模式等設(shè)計模式使模型具有充分的擴展性和適應性，最后結(jié)合某運營商的需求和數(shù)據(jù)實現(xiàn)了資源管理系統(tǒng)的原型，實現(xiàn)了MSS與MGW的端到端關(guān)聯(lián)拓撲，為有效支撐跨專業(yè)的資源調(diào)度流程和告警關(guān)聯(lián)分析奠定了基礎(chǔ)。

電信運營商的最終目標是要實現(xiàn)全網(wǎng)資源信息的共享，進而建立適應業(yè)務持續(xù)變化并可平滑過渡的下一代運維支撐系統(tǒng)。而IP承載網(wǎng)資源信息模型是實現(xiàn)全網(wǎng)資源信息共享的一個最佳切入點，以此為基礎(chǔ)逐步擴展是建立下一代運維支撐系統(tǒng)的可行途徑。

1 TMF.GB921_concepts_and_principles_V8-1,2008

2 TMF.GB922_addendum_5PR_v3.1,2008

3 TMF.GB922_addendum_5LR_v3.1,2008

4 郭仕剛.IP承載網(wǎng)MPLS VPN技術(shù).現(xiàn)代電信科技,2008（9）:13～16

5 賈雪峰.基于IP承載網(wǎng)實現(xiàn)的移動分組業(yè)務承載方案研究.數(shù)據(jù)通信,2008（4）:46～48

6 潘崇道,單炳云.中國移動GSM網(wǎng)絡(luò)IP化承載組網(wǎng)探討.電信科學,2009（5）:94～98

7 王光.構(gòu)建中國移動IP多業(yè)務承載網(wǎng).移動通信,2009（4）:85～88