IMS網(wǎng)絡管理及維護指標體系相關問題研究

馬力新

【摘要】 隨著全光網(wǎng)絡的快速推進，各運營商主流核心網(wǎng)絡已經(jīng)演進為IMS網(wǎng)絡，傳統(tǒng)的TDM交換網(wǎng)和NGN正加速退網(wǎng)。鑒于IMS網(wǎng)元的分散性、承載網(wǎng)的IP化、接入的無關性、終端的多樣性以及業(yè)務平臺的多元化等特點，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡管理理念和網(wǎng)絡維護質量評價體系難以適應IMS網(wǎng)絡的管理，有必要深入探討IMS網(wǎng)絡的管理思路及方法。本文通過分析IMS網(wǎng)絡的特點，提出IMS統(tǒng)一網(wǎng)管管理模式，同時對IMS網(wǎng)絡重點關注指標進行了分類探討，為IMS網(wǎng)絡的維護管理問題提供了參考思路。

【關鍵詞】 IMS 網(wǎng)絡管理 統(tǒng)一網(wǎng)管 維護指標

一、 引言

IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)）是3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃）R5階段的主要內(nèi)容之一，是基于3G PS域的多媒體呼叫控制平臺。IMS以IP網(wǎng)絡為承載，以SIP協(xié)議為核心控制協(xié)議，提供與接入無關的IP多媒體業(yè)務控制能力。相比較NGN，IMS進一步實現(xiàn)了控制與業(yè)務的分離，實現(xiàn)了固定、移動的統(tǒng)一控制，是傳統(tǒng)網(wǎng)絡演進的更高階段。

目前，各運營商主流核心網(wǎng)已逐步演進為IMS網(wǎng)絡，傳統(tǒng)的TDM交換網(wǎng)和NGN正加速退出現(xiàn)網(wǎng)。由于IMS網(wǎng)絡具有網(wǎng)元分散性、承載網(wǎng)IP化、接入無關性、終端多樣性以及業(yè)務平臺多元化等特點，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡管理理念及網(wǎng)絡維護質量評價體系難以適應IMS網(wǎng)絡的管理，需要針對IMS的多層結構、離散網(wǎng)元、依賴IP等特性考慮與之適應的網(wǎng)絡管理模式和性能管控體系。

二、 IMS網(wǎng)絡管理模式分析

在結構上，IMS網(wǎng)絡可以分為應用和業(yè)務能力層、會話控制層、承載層以及接入層四個部分。其中應用和業(yè)務能力層主要提供第三方應用以及通用電信業(yè)務等各種業(yè)務能力；會話控制層提供呼叫控制、用戶管理、業(yè)務觸發(fā)、資源控制、網(wǎng)絡互通等控制功能；承載層提供并控制承載資源，并與傳統(tǒng)網(wǎng)絡實現(xiàn)互通；接入層提供各類用戶的接入功能。IMS網(wǎng)絡的這種分層結構以及其在網(wǎng)絡各層具有眾多離散網(wǎng)元等特性，使得IMS網(wǎng)絡的維護難度大大增加，屏蔽各層網(wǎng)元差異、提供綜合性能指標呈現(xiàn)的統(tǒng)一維護管理平臺是進行IMS網(wǎng)絡維護的必然需求。

2.1應用和業(yè)務能力層

IMS網(wǎng)絡與傳統(tǒng)網(wǎng)絡相比，可以提供眾多豐富靈活的業(yè)務，其業(yè)務平臺具有多元化特點?，F(xiàn)網(wǎng)情況下，IMS網(wǎng)絡可以通過應用服務器AS、智能網(wǎng)IN以及以OSA-SCS（Open Services Architecture - Service Capability Server，開放業(yè)務體系業(yè)務能力服務器）為服務網(wǎng)關允許第三方服務器接入等三種方式提供業(yè)務，因此在這一層級的網(wǎng)管系統(tǒng)應能滿足多種業(yè)務平臺接入能力，并提供統(tǒng)一的AS服務器北向接口，與各AS通過統(tǒng)一的協(xié)議進行通信，統(tǒng)計各平臺業(yè)務運行情況、服務指標等數(shù)據(jù)，由業(yè)務管理平臺進行統(tǒng)計、匯總并上報上一級網(wǎng)管。

2.2會話控制層

IMS核心網(wǎng)絡包括I-CSCF、S-CSCF、P-CSCF、MGCF、MRFC/MRFP、HSS、MGW和ENUM/DNS、MMTEL等設備，與NGN相比較網(wǎng)元功能進一步分離，一個會話需要經(jīng)過多個設備交互才能完成，具有顯著的網(wǎng)元分散性。同時，本層需要完成用戶鑒權、會話控制和路由、業(yè)務觸發(fā)、網(wǎng)絡互通等功能，是IMS網(wǎng)絡的核心層?；诒緦拥碾x散結構以及核心控制功能需求，網(wǎng)管系統(tǒng)不僅要關注各離散網(wǎng)元自身的相關性能管理，同時需要統(tǒng)一的網(wǎng)管界面跟蹤和呈現(xiàn)各個網(wǎng)元間的協(xié)議流程，做好網(wǎng)元業(yè)務相關性管理及各業(yè)務的指標分析，以提高網(wǎng)絡分析能力和維護效率。

2.3承載層

IMS全IP化的網(wǎng)絡結構使得網(wǎng)絡質量對承載網(wǎng)的依賴性進一步提高。作為上層應用，IMS網(wǎng)絡維護更加關注IP承載層的丟包、時延、抖動等基本網(wǎng)絡性能指標，而適度封裝IP承載層的協(xié)議、路由、容災機制等承載層技術問題。鑒于此，IMS需要跨專業(yè)的統(tǒng)一網(wǎng)管來檢測網(wǎng)絡質量，通過專業(yè)工具收集承載層運行數(shù)據(jù)并以簡單、可視化方式呈現(xiàn)，以降低跨專業(yè)維護難度，提升核心網(wǎng)維護效率。統(tǒng)一的網(wǎng)絡管理界面將有助于維護人員了解網(wǎng)絡的實時運行情況，及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡運行存在的潛在風險。

2.4接入層

IMS網(wǎng)絡通過接入的無關性，為用戶提供了更加豐富的業(yè)務應用；與此同時，業(yè)務的多樣性帶來的是終端形態(tài)和功能的多樣化，例如可視終端、基于PC機或電視機頂盒的軟終端、FTTH家庭網(wǎng)關、高清可視會議終端、IPTV、移動終端等。為確保各類業(yè)務質量，納入對紛繁復雜的各類終端的端到端網(wǎng)絡質量和業(yè)務分析更符合IMS業(yè)務管理需要，將終端管理平臺納入統(tǒng)一的網(wǎng)絡管理平臺，將有助于IMS用戶行為的統(tǒng)計和分析，以及用戶障礙的快速判斷和處理。

綜上對IMS網(wǎng)絡各層級網(wǎng)管需求的分析，IMS網(wǎng)絡管理模式應以“分層設置、集中抽取”為基本思路，即在考慮各層級維護難度、網(wǎng)管復雜度的情況下，各層級可以設置本層級基于網(wǎng)元管理的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，同時在各層網(wǎng)管系統(tǒng)之上設置融合的、基于網(wǎng)絡管理的統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)，頂層的統(tǒng)一網(wǎng)管通過向底層網(wǎng)元網(wǎng)管抽取所需數(shù)據(jù)并綜合分析后進行融合呈現(xiàn)，以實現(xiàn)IMS網(wǎng)絡的綜合、高效管理。有關IMS網(wǎng)絡管理模式的基本思路可參見下圖。

三、IMS網(wǎng)絡維護指標分析

IMS網(wǎng)絡無論其結構如何演進、技術如何變化，其核心功能仍是要完成用戶的通信接續(xù)，滿足用戶的通信需求，因此在IMS網(wǎng)絡的運行維護中，仍需要關注并繼承傳統(tǒng)的網(wǎng)絡運行維護質量指標，從統(tǒng)計學的角度分析、評價網(wǎng)絡端到端的流量流向、性能質量以及資源利用等運行情況。然而IMS網(wǎng)絡畢竟有其固有特點，除了關注傳統(tǒng)的網(wǎng)絡評價指標外，IMS非語音類多媒體業(yè)務質量、媒體承載層運行情況、終端移動性運行情況、網(wǎng)絡安全性等評價指標需要重點關注，具體地，可以從以下角度和維度進行分析評價：

（1）IMS業(yè)務流量流向指標

從語音網(wǎng)絡發(fā)展至今，網(wǎng)絡的流量流向一直是評價網(wǎng)絡整體性能、預防性做好網(wǎng)絡運行維護工作的一項重要指標。結合IMS網(wǎng)絡的實際情況，IMS業(yè)務流量流向分析應包括并不限于主被叫試呼次數(shù)、接通次數(shù)、應答次數(shù)、平均占用時長、占用話務量、應答話務量等；考慮到網(wǎng)元接續(xù)情況細分時，同時可按P-CSCF、S-CSCF等進行呼叫次數(shù)和話務量等參數(shù)的統(tǒng)計分析。

（2）IMS業(yè)務性能指標

業(yè)務性能指標與流量流向指標息息相關，一般可以與流量流向統(tǒng)計報表合表呈現(xiàn)。在具體指標上，需要研究業(yè)務接通率、語音業(yè)務接通率、多媒體業(yè)務接通率、語音應答率等各類性能指標。作為IMS網(wǎng)絡為用戶提供的最大亮點，視頻業(yè)務將滿足用戶“面對面”的通信需求，因此需要重點關注視頻業(yè)務接通率，通過核心控制層面和承載層面的網(wǎng)絡質量指標分析，衡量IMS網(wǎng)絡的實際維護質量。

（3）IMS能力及資源利用指標

能力及資源利用率指標主要考察IMS網(wǎng)絡可支撐的業(yè)務能力，反映IMS網(wǎng)絡可以向用戶提供多大的通信能力，以及指導運維部門和建設部門在必要時適當調整、擴充網(wǎng)絡資源。運行指標中，重點應關注各網(wǎng)元的CPU占有率峰值、CPU占有率均值、CPU 過閥值持續(xù)時長、HSS等網(wǎng)元利用率、設備GE/FE/E1等端口使用率以及各網(wǎng)元間鏈路的帶寬利用率。

（4）媒體層質量指標

優(yōu)質穩(wěn)定的承載網(wǎng)絡是IMS用戶服務感知的重要基礎，媒體層面的RTP丟包率、RTP平均時延、RTP平均抖動等指標需要重點關注。在端到端的網(wǎng)絡質量分析沒有統(tǒng)一工具進行測量和統(tǒng)計時，可以考慮在終端側增加網(wǎng)絡質量探測功能，將探測到的網(wǎng)絡質量上報至終端管理平臺，并由終端管理平臺匯總至統(tǒng)一網(wǎng)管進行展現(xiàn)。

（5）移動性能指標

IMS網(wǎng)絡支持移動接入，同時支持用戶通過軟終端方式實現(xiàn)業(yè)務漫游，漫游業(yè)務的接通率等指標能夠反映用戶歸屬地和漫游地網(wǎng)絡、設備的配合情況，是評價網(wǎng)絡整體性能的重要依據(jù)。結合實際維護需要，可以重點研究漫入及漫出用戶的注冊成功率、主叫接通率、被叫接通率、用戶接續(xù)時延等指標。

（6）網(wǎng)絡安全指標

IMS網(wǎng)絡的開放性、承載網(wǎng)IP化等特性，使得IMS網(wǎng)絡先天必須做好網(wǎng)絡攻擊防范等運維工作。作為IMS網(wǎng)絡接入的隔離設備，BAC（邊緣接入控制設備）對于保護IMS網(wǎng)絡起到關鍵性作用。在研究IMS網(wǎng)絡安全類指標時，應以BAC設備為主，重點統(tǒng)計和分析受到網(wǎng)絡攻擊的分類、次數(shù)、頻率等數(shù)據(jù)，及時掌握和分析網(wǎng)絡安全風險，做好網(wǎng)絡安全防護。

IMS網(wǎng)元的離散性帶來了IMS運維指標的復雜性，考慮到維護的便利性，在實際維護中可以將IMS節(jié)點的各網(wǎng)元視為一個整體，重點關注網(wǎng)元節(jié)點與其他網(wǎng)元節(jié)點之間的關聯(lián)性能指標，從宏觀和全程全網(wǎng)的角度進行網(wǎng)絡整體的性能評價，在必要時再深入至網(wǎng)元節(jié)點中各設備間的關聯(lián)性能指標進行分析，由簡及繁，以提高IMS網(wǎng)絡的維護效率。

四、結論

IMS已成為當前以語音為基礎的多媒體網(wǎng)絡的核心，是各運營商的主流核心網(wǎng)。在IMS網(wǎng)絡自身特性的決定下，IMS網(wǎng)絡管理模式必然有別于傳統(tǒng)網(wǎng)絡，以“分層設置、集中抽取”為思路構建IMS統(tǒng)一網(wǎng)管成為IMS網(wǎng)絡運維管理的必然。

在IMS網(wǎng)絡運行維護指標體系構建方面，應繼承傳統(tǒng)網(wǎng)絡運維需求，并結合IMS特點研究IMS網(wǎng)絡維護指標，重點關注基于流量流向、性能質量以及資源利用等方面的維護指標；同時應化繁為簡，在運維管理中應優(yōu)先研究IMS網(wǎng)元節(jié)點的整體指標，避免直接深入至因網(wǎng)元離散性而帶來的IMS節(jié)點內(nèi)部各網(wǎng)元設備之間復雜的關聯(lián)性指標，導致運維管理效率的降低。

參 考 文 獻

[1]陳堅、王德政、劉蔚，全業(yè)務運營與IMS網(wǎng)絡管理，中興通訊技術，2010年第2期（總第90期）