信息網(wǎng)絡(luò)一體化管控架構(gòu)研究*

王洪民 夏明華 王 斌 陳 源

(1.北京市海淀區(qū)西三環(huán)中路19-35號(hào) 北京 100841)(2.中國(guó)人民解放軍91024部隊(duì)通信科 臺(tái)山 529200)(3.海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院 武漢 430033)

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信息網(wǎng)絡(luò)一體化管控架構(gòu)研究*

王洪民1夏明華2王 斌3陳 源3

(1.北京市海淀區(qū)西三環(huán)中路19-35號(hào) 北京 100841)(2.中國(guó)人民解放軍91024部隊(duì)通信科 臺(tái)山 529200)(3.海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院 武漢 430033)

論文針對(duì)如何解決下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的管控問(wèn)題進(jìn)行了研究,提出了基于一體化管控架構(gòu)思路的兩種整合集成方式:“自頂向下”和“自底向上”式,并對(duì)兩種方式的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入分析比較,詳細(xì)介紹了基于“自底向上”式的一體化管控架構(gòu)實(shí)現(xiàn)方法模型,該方法能夠進(jìn)一步促進(jìn)信息系統(tǒng)集成向著標(biāo)準(zhǔn)化、一體化的方向發(fā)展。

下一代網(wǎng)絡(luò); 一體化; “自頂向下”; “自底向上”

Class Number TN918.91

1 引言

通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展極大地開(kāi)闊了人們的認(rèn)知范圍,改變了人們的生活方式;Internet的推廣和普及則大大提高了人們的生產(chǎn)效率,變革了人們的生產(chǎn)方式。然而,現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)并不完美,甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。這樣,下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)便應(yīng)運(yùn)而生,在向下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的過(guò)程中,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正經(jīng)歷一場(chǎng)深刻的變革,從某種意義上講,網(wǎng)絡(luò)只是一種手段,服務(wù)(業(yè)務(wù))才是最終目的[1～2]。然而,個(gè)性化、多樣化的用戶需求始終是需要信息網(wǎng)絡(luò)來(lái)承載和實(shí)現(xiàn)的。只有強(qiáng)化信息網(wǎng)絡(luò)的綜合管控能力,提升信息網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)支撐能力,業(yè)務(wù)的多元化才不至于因失去支撐而成為“空中樓閣”,一體化管控架構(gòu)就是形成信息網(wǎng)絡(luò)綜合管控能力和運(yùn)營(yíng)支撐能力的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。一體化管控架構(gòu)通過(guò)統(tǒng)一管理通信資源信息,集中控制通信業(yè)務(wù)運(yùn)行,以平滑各類(lèi)信息網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)特性,融合各類(lèi)信息網(wǎng)絡(luò)的資源信息和業(yè)務(wù)狀態(tài),達(dá)到提升信息網(wǎng)絡(luò)綜合應(yīng)用能力,統(tǒng)一掌控信息網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài),集中控制信息網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程的目標(biāo)[3]。

2 一體化管控架構(gòu)分析

所謂“一體化”是指建立一個(gè)綜合管控體系實(shí)現(xiàn)對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)全程全域全時(shí)的自動(dòng)化管理。所謂全程是指信息網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程以及業(yè)務(wù)層次,所謂全域是指信息網(wǎng)絡(luò)覆蓋的全部地域和全部業(yè)務(wù)領(lǐng)域,所謂全時(shí)是指在覆蓋信息網(wǎng)絡(luò)各通信資源的全部生命周期。一體化管控架構(gòu)是建立在對(duì)現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)的整合和集成的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn),按照整合和集成的方式,可分為“自頂向下”或“自底向上”兩種方式[4～5]。

“自頂向下”式一體化管控架構(gòu)是指:根據(jù)一體化管控的總體業(yè)務(wù)需求,整合各類(lèi)信息網(wǎng)絡(luò),設(shè)計(jì)管控界面與業(yè)務(wù)功能,然后依托現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)北向接口或者專(zhuān)業(yè)網(wǎng)管系統(tǒng)的北向接口構(gòu)建。此種管控架構(gòu)能夠較快較好地滿足綜合管控的業(yè)務(wù)需求,但是業(yè)務(wù)擴(kuò)展能力差,與下層信息網(wǎng)絡(luò)耦合度高,不易標(biāo)準(zhǔn)化[6]?！白皂斚蛳隆眱?yōu)點(diǎn)在于集成方式直接面向用戶需求建立,對(duì)于下層通信資源的管控與控制主要依托現(xiàn)有的信息網(wǎng)絡(luò)的管控手段實(shí)現(xiàn),不需要考慮太多底層因素,因此業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)快、能夠滿足用戶需求。然而“自頂而下”集成方式存在多種弊端,首先“自頂而下”集成方式較多地依賴(lài)于現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)及其管控系統(tǒng)的北向接口,難以從整體上規(guī)劃通信資源的使用與管理、通信業(yè)務(wù)的監(jiān)視與控制,不能夠按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范定義通信資源接口和業(yè)務(wù)接口,難以形成獨(dú)立的管控體系,下層信息網(wǎng)絡(luò)及其管控系統(tǒng)的變化或擴(kuò)展,將帶來(lái)上層應(yīng)用的變化,擴(kuò)展復(fù)雜。其次“自頂而下”集成方式,使得一體化管控架構(gòu)只位于集成框架的頂部,沒(méi)有貫穿整個(gè)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn),與各信息網(wǎng)絡(luò)間的關(guān)系是“上下”關(guān)系,下層信息網(wǎng)絡(luò)與上層管控框架耦合度過(guò)高[7～8]。

“自底向上”式一體化管控架構(gòu)是指:通過(guò)構(gòu)建一體化管控架構(gòu),不局限于現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)已形成的管控架構(gòu),而是根據(jù)所承擔(dān)的業(yè)務(wù)需求和通信資源情況,通過(guò)建立通信資源數(shù)據(jù)模型,形成基于消息方式的資源狀態(tài)觸發(fā)接口,完成資源調(diào)用與狀態(tài)監(jiān)測(cè)[9]。此種管控方式能夠滿足通信業(yè)務(wù)綜合管控需要,基于標(biāo)準(zhǔn)建立系統(tǒng)接口,擴(kuò)展性強(qiáng),更能夠有效地實(shí)現(xiàn)通信資源和通信業(yè)務(wù)的一體化管控,具有諸多優(yōu)越性。首先“自底向上”的集成方式通過(guò)統(tǒng)一通信資源的定義、管理和控制接口,建立通信資源管理基礎(chǔ),構(gòu)建完整的管控業(yè)務(wù)流程,“自底向上”的集成方式是獨(dú)立的,不受制于已有的“煙囪式”信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),而且集成方式植根于資源標(biāo)準(zhǔn)。其次一體化管控架構(gòu)與下級(jí)信息網(wǎng)絡(luò)采用消息方式實(shí)現(xiàn)接口,一體化管控架構(gòu)根據(jù)自身業(yè)務(wù)需要,訂閱通信資源和通信業(yè)務(wù)的狀態(tài)和流程[10]。所以說(shuō)“自底向上”集成方式,使得一體化管控架構(gòu)既實(shí)現(xiàn)了通信資源的管理,又實(shí)現(xiàn)了通信業(yè)務(wù)的控制,使得其與各信息網(wǎng)絡(luò)間的關(guān)系是“平行”關(guān)系,下層信息網(wǎng)絡(luò)與上層管控框架耦合度很低。但較“自頂向下”式一體化管控架構(gòu)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜。

“自頂向下”與“自底向上”的架構(gòu)分析如表1所示。

表1 “自頂向下”與“自底向上”的一體化管控架構(gòu)分析

3 “自底向上”的一體化管控架構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式分析

“自底向上”的一體化管控架構(gòu),其實(shí)質(zhì)是建立以“通信資源”為基礎(chǔ)的綜合管控架構(gòu),通過(guò)“資源狀態(tài)接口”,南向連接專(zhuān)業(yè)子網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng),獲得資源狀態(tài),變更資源屬性,通過(guò)“資源服務(wù)接口”,形成業(yè)務(wù)服務(wù)流程,北向提供業(yè)務(wù)應(yīng)用,支撐運(yùn)營(yíng)支撐。

1) 統(tǒng)一通信資源數(shù)據(jù)模型

一體化管控架構(gòu)的目標(biāo),是在下一代網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型中,實(shí)現(xiàn)各異構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)的整合和融合,這就要求一體化管控架構(gòu)為上層通信業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng),下層通信資源狀態(tài)感知系統(tǒng),從不同角度提供一個(gè)全程全域全生命周期、端到端的統(tǒng)一的資源視圖。同時(shí),這種視圖能夠支持技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的通信資源范疇的擴(kuò)展。

統(tǒng)一通信資源數(shù)據(jù)模型,是從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的角度上,統(tǒng)一通信資源的描述定義、系統(tǒng)架構(gòu)、應(yīng)用接口以及調(diào)用測(cè)試方法,在通信資源業(yè)務(wù)應(yīng)用范圍內(nèi)形成共享基礎(chǔ)。按照通信資源的屬性、范疇和支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用的方式,劃分主題域,可將通信資源劃分為屬地資源、網(wǎng)絡(luò)資源和資源服務(wù)三大主題域。

屬地資源主題域是指和地理空間位置相關(guān)的公共信息,包括了地理地域和邏輯地域。地理地域是指在地域中和地理相關(guān)的地址和空間位置信息,包括了電子地圖、標(biāo)準(zhǔn)地址。邏輯地域是指在地理地域基礎(chǔ)上劃定的和業(yè)務(wù)應(yīng)用相關(guān)的信息。包括了管理區(qū)域。網(wǎng)絡(luò)資源主題域包含了物理資源、邏輯資源與復(fù)合資源。物理資源泛指各種硬件設(shè)備或者設(shè)施構(gòu)成的有形資源,是通信資源行使功能、提供通信/信息服務(wù)能力的物質(zhì)基礎(chǔ)。邏輯資源是除物理資源之外的、無(wú)形的通信資源和信息服務(wù)資源,包括碼號(hào)、地址和目錄。復(fù)合資源是完成信息網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)功能的資源主體,由物理資源和相應(yīng)邏輯資源組合生成。資源服務(wù)主題域包括了與資源服務(wù)相關(guān)的實(shí)體。他們之間相互緊密銜接,資源服務(wù)是對(duì)資源提供能力的封裝,它通過(guò)資源配置活動(dòng)形成資源服務(wù)實(shí)例。

通信資源數(shù)據(jù)模型框架如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)模型框架圖

2) 開(kāi)放通信資源狀態(tài)接口

專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是為管理某專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)廠商的設(shè)備而建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng),其功能涵蓋配置管理、故障管理、性能管理等,重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)某專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的動(dòng)態(tài)信息的管理。專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中也會(huì)存在部分資源數(shù)據(jù),是網(wǎng)管系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),主要服務(wù)于網(wǎng)管系統(tǒng)的其它功能。

網(wǎng)元管理系統(tǒng)是網(wǎng)元設(shè)備廠商提供的子網(wǎng)管理系統(tǒng),在管理功能上具備網(wǎng)元管理層或網(wǎng)絡(luò)管理層功能,但只能對(duì)本廠商的設(shè)備進(jìn)行管理,提供配置管理、性能管理、故障管理等功能。網(wǎng)元管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確反應(yīng)所管理實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的資源數(shù)據(jù)、資源當(dāng)前狀態(tài)、資源之間的拓?fù)潢P(guān)系等。

一體化管控架構(gòu)實(shí)現(xiàn)全專(zhuān)業(yè)通信資源的集中管控,管理各專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)資源、建立各專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)資源之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系、建立業(yè)務(wù)應(yīng)用與資源的關(guān)聯(lián)關(guān)系。一體化管控架構(gòu)需通過(guò)開(kāi)放的通信資源狀態(tài)接口實(shí)現(xiàn)與下層網(wǎng)元管理系統(tǒng)或?qū)I(yè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的消息傳遞,實(shí)現(xiàn)通信資源狀態(tài)的檢測(cè)與遷移。

主要接口類(lèi)型的技術(shù)實(shí)現(xiàn)比較如表2所示。

表2 主流接口技術(shù)比較

基于發(fā)布/訂閱的分布式事件系統(tǒng),依賴(lài)于為訂閱提供存儲(chǔ)和管理以及有效交付事件的通知服務(wù),訂閱者對(duì)感興趣某事件或某類(lèi)事件進(jìn)行訂閱,發(fā)布者將訂閱者感興趣的事件隨時(shí)通知給訂閱者。通信資源狀態(tài)接口基于發(fā)布/訂閱方式采用增量方式實(shí)現(xiàn)信息共享。信息的發(fā)布者和訂閱者之間的非耦合,消除了交互雙方的依賴(lài)性,極大地增加了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

4 建立通信資源服務(wù)構(gòu)件

下一代網(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)保障提出了更高的要求,主動(dòng)的、可以分等級(jí)的服務(wù)保障對(duì)一體化管理架構(gòu)提出了更高的要求。在建立通信資源統(tǒng)一視圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上,需要通過(guò)對(duì)資源能力的封裝,實(shí)現(xiàn)對(duì)上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的支撐。

資源服務(wù)是對(duì)資源提供能力的封裝,以“構(gòu)件”的方式部署,并由“構(gòu)件”方式組合形成支撐上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的工作流?！皹?gòu)件”是指能夠獨(dú)立部署具有獨(dú)立功能的部件。構(gòu)件既可以承擔(dān)服務(wù)提供者和服務(wù)使用者兩種角色,服務(wù)使用者通過(guò)訪問(wèn)服務(wù)提供者的接口獲取相應(yīng)的服務(wù)。構(gòu)件之間保持松耦合狀態(tài),服務(wù)方式對(duì)服務(wù)使用者透明。

系統(tǒng)基于構(gòu)件方式采用分層結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部松耦合。系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)劃分為數(shù)據(jù)層、信息服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層和控制層。其中:數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性與一致性。信息服務(wù)層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的共享信息服務(wù)。業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯相關(guān)的處理功能,它包括業(yè)務(wù)構(gòu)件子層和展現(xiàn)構(gòu)件子層?？刂茖訉?duì)系統(tǒng)行為以及其它資源進(jìn)行關(guān)聯(lián)和控制。系統(tǒng)服務(wù)規(guī)定了系統(tǒng)運(yùn)行的公共機(jī)制并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的公共服務(wù)。接口服務(wù)是系統(tǒng)開(kāi)放給外部系統(tǒng)的接口服務(wù),向數(shù)據(jù)應(yīng)用或運(yùn)營(yíng)支撐類(lèi)應(yīng)用提供服務(wù)。

系統(tǒng)內(nèi)部層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)內(nèi)部層次結(jié)構(gòu)圖

5 結(jié)語(yǔ)

“自底向上”的一體化管控體系歸根結(jié)底是基于通信資源的標(biāo)準(zhǔn)、獨(dú)立管理的基礎(chǔ)上,通過(guò)通信資源的規(guī)范使用實(shí)現(xiàn)通信業(yè)務(wù)一體化管理、控制和呈現(xiàn),因此,以通信資源為核心實(shí)現(xiàn)通信業(yè)務(wù)深度融合,逐步地由一個(gè)統(tǒng)一的管控體系代替分散的林立的煙囪系統(tǒng),而不是通過(guò)松散的簡(jiǎn)單的加法式的聯(lián)合。基于“自底向上”的一體化管控體系能夠進(jìn)一步促進(jìn)信息系統(tǒng)集成向著標(biāo)準(zhǔn)化、一體化的方向發(fā)展。

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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,碩士,高級(jí)工程師,研究方向:信息網(wǎng)絡(luò)管理與規(guī)劃。夏明華,男,碩士,講師,研究方向:信息網(wǎng)絡(luò)管理與規(guī)劃。王斌,男,碩士,講師,研究方向:信息網(wǎng)絡(luò)管理與規(guī)劃。陳源,男,碩士研究生,研究方向:電子與通信工程。

TN918.91

10.3969/j.issn1672-9730.2015.06.002