淺析網(wǎng)絡(luò)管理中的性能管理

◆李維峰

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淺析網(wǎng)絡(luò)管理中的性能管理

◆李維峰

（中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院 陜西 710089）

隨著電信網(wǎng)絡(luò)變得越來(lái)越復(fù)雜，電信運(yùn)營(yíng)商面臨著巨大的運(yùn)營(yíng)問(wèn)題。電信管理網(wǎng)絡(luò)（TMN）是由國(guó)際電信聯(lián)盟——電信標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)（ITU-T）開(kāi)發(fā)的用于管理電信網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的框架。性能管理（PM）是ITU-T確定的五大核心管理功能之一。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（NMS）屬于TMN的網(wǎng)絡(luò)管理層。本文簡(jiǎn)要分析了PM原理和PM操作流程。提出了網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中PM系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，并分析了實(shí)現(xiàn)PM系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)和克服這些挑戰(zhàn)的方法。

電信管理網(wǎng)絡(luò)（TMN）；網(wǎng)元管理系統(tǒng)（EMS）；網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（NMS）；績(jī)效管理（PM）；關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)（KPI）

0 引言

TMN是由國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)（ITU-T）開(kāi)發(fā)的用于管理電信網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)的框架[1]?；赥MN參考模型，管理系統(tǒng)可以分為以下幾個(gè)層次來(lái)執(zhí)行特定的功能，并具有特定的范圍：

圖1 TMN參考模型的不同層次

圖1顯示了TMN參考模型的五個(gè)不同層。業(yè)務(wù)管理層（BML）負(fù)責(zé)實(shí)施組織內(nèi)的策略；服務(wù)管理層（SML）負(fù)責(zé)包括服務(wù)投訴處理、訂單處理和發(fā)票在內(nèi)的客戶合同方面的服務(wù)，這些服務(wù)可以提供給客戶或可供潛在的新客戶使用；網(wǎng)絡(luò)管理層（NML）負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)，管理網(wǎng)絡(luò)端到端連接所需的網(wǎng)絡(luò)元素之間的關(guān)系；元素管理層（EML）負(fù)責(zé)與位于小范圍內(nèi)的單個(gè)或少量網(wǎng)絡(luò)元件相關(guān)的功能；網(wǎng)絡(luò)元素層（NEL）代表電信設(shè)備（或電信設(shè)備的組/部分）。

ITU-T將管理分為五大管理功能領(lǐng)域，即：故障、配置、計(jì)費(fèi)、性能和安全（FCAPS）[2]。在TMN中引入的FCAPS管理概念的子集將在每個(gè)TMN層執(zhí)行[3]。故障管理是指檢測(cè)、隔離、修復(fù)和記錄在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)生的錯(cuò)誤。配置管理是維護(hù)關(guān)于網(wǎng)絡(luò)配置（硬件和軟件）的準(zhǔn)確信息以及控制與其正常操作相關(guān)的參數(shù)。計(jì)費(fèi)管理涉及用戶管理，以及資源和服務(wù)使用次序。性能管理嘗試最大限度地提高網(wǎng)絡(luò)性能。它與QoS、資源利用率、延遲、抖動(dòng)和丟包等參數(shù)密切相關(guān)。安全管理涉及網(wǎng)絡(luò)安全。

1 性能管理的基本概念

性能管理（PM）通過(guò)收集統(tǒng)計(jì)信息，維護(hù)和檢查歷史日志，確定系統(tǒng)性能，改變系統(tǒng)運(yùn)行模式來(lái)評(píng)估和報(bào)告網(wǎng)元的行為和有效性。理想的性能管理系統(tǒng)的主要功能是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的使用，以提供一致和可預(yù)測(cè)的服務(wù)水平[4]。PM包括網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序流量的測(cè)量，以便在給定實(shí)例和定義的時(shí)間段內(nèi)提供一致的和可預(yù)測(cè)的服務(wù)級(jí)別。以提高性能和流量管理為目標(biāo)，PM涉及對(duì)網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用程序、服務(wù)活動(dòng)以及設(shè)計(jì)和配置調(diào)整的監(jiān)視。網(wǎng)絡(luò)性能可能由于外部或內(nèi)部問(wèn)題而惡化，這可能會(huì)影響服務(wù)性能，可靠性、可用性以及最終的客戶體驗(yàn)。性能管理使您能夠提前發(fā)現(xiàn)惡化的趨勢(shì)，并主動(dòng)解決潛在威脅，從而防止錯(cuò)誤發(fā)生。

2 性能管理系統(tǒng)的架構(gòu)

PM系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖2所示，它具有以下幾個(gè)層次：數(shù)據(jù)收集和解析層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理層、應(yīng)用程序?qū)?、表示層（用戶界面）?/p>

2.1數(shù)據(jù)收集和解析層

性能管理的基礎(chǔ)是使用網(wǎng)絡(luò)特定的協(xié)議從網(wǎng)元收集數(shù)據(jù)。該協(xié)議可以是如圖2 中介代理所示的標(biāo)準(zhǔn)管理協(xié)議，如SNMP、FTP，也可以是各公司的專有協(xié)議。使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的優(yōu)勢(shì)是靈活，使得為協(xié)議實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)收集代理可以重新用于從支持相同協(xié)議的另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)元素（Network Element，以下簡(jiǎn)稱NE）收集數(shù)據(jù)。從NE 到EMS，測(cè)量工作的結(jié)果可以通過(guò)三種不同的方式轉(zhuǎn)發(fā)：

（1）在NE 中執(zhí)行的測(cè)量任務(wù)產(chǎn)生的結(jié)果被發(fā)送到EMS。

（2）EMS 可以隨時(shí)檢索存儲(chǔ)在NE 中的報(bào)告。使用諸如FTP之類的批量傳輸機(jī)制（即基于文件）。

（3）除了生成定期的計(jì)劃結(jié)果報(bào)告之外，還可以根據(jù)運(yùn)營(yíng)商定義的閾值發(fā)送測(cè)量結(jié)果。在實(shí)例化測(cè)量時(shí)設(shè)置閾值，并且在超過(guò)閾值時(shí)生成性能報(bào)警。

對(duì)于收集到的數(shù)據(jù)應(yīng)將其存儲(chǔ)在輸入文件中，并將這些文件重命名為統(tǒng)一的文件名，識(shí)別并丟棄損壞的文件。最后將正確的文件發(fā)送到解析器。處理后的文件可以按照將來(lái)數(shù)據(jù)重新加載的需要進(jìn)行存儲(chǔ)

2.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理層

在這一層中，使用基于標(biāo)準(zhǔn)DBMS的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，該數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)針對(duì)VLDB分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)行了優(yōu)化。驗(yàn)證和加載組件用于將解析的數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并驗(yàn)證數(shù)據(jù)間隔和數(shù)據(jù)重新加載，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的存儲(chǔ)應(yīng)該隨網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)展而增加。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理應(yīng)該靈活的適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)未來(lái)的發(fā)展及變化，并且使用支持?jǐn)?shù)據(jù)訪問(wèn)和修改的嵌入式編程語(yǔ)言。

2.3應(yīng)用層

收集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的實(shí)際操作在這一層進(jìn)行。該層應(yīng)提供對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的多線程訪問(wèn)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合、事件生成、關(guān)聯(lián)和分析，報(bào)告生成的并行處理。該層還負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和共享生成的KPI和報(bào)告，它應(yīng)包括檢查閾值操作（即警報(bào)、通知等）的模塊，并執(zhí)行自動(dòng)健康檢查報(bào)告。

2.4表示層

這一層負(fù)責(zé)提供一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的用戶界面。它包含一個(gè)安全層，以確保生成的PM結(jié)果以儀表板或是實(shí)時(shí)圖表的形式展現(xiàn)給用戶。除此之外，還應(yīng)提供將結(jié)果導(dǎo)出為.csv，.xml，.pdf文件格式的選項(xiàng)。此層可以提供兩個(gè)用戶界面：所有系統(tǒng)組件的管理UI和所有PM結(jié)果查看的用戶界面。 數(shù)據(jù)抽象層隱藏了應(yīng)用層聚合、報(bào)告、調(diào)度、健康檢查機(jī)制的復(fù)雜性，并將PM系統(tǒng)的結(jié)果以簡(jiǎn)化的方式呈現(xiàn)給系統(tǒng)用戶。

圖2 PM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 性能管理面臨的挑戰(zhàn)

第一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)是如何高效的管理，即收集、存儲(chǔ)、處理和匯總一段時(shí)間內(nèi)的大量性能測(cè)量數(shù)據(jù)。

第二大挑戰(zhàn)是處理沒(méi)有統(tǒng)一結(jié)構(gòu)或內(nèi)容的性能測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。由于各種NE類型的性能測(cè)量不同，因?yàn)橹圃焐淘谄湓O(shè)備中使用不同的專有協(xié)議和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)衡量性能。

3.1處理海量網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)

多個(gè)輪詢器、線程和探針可用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集。使用循環(huán)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的靈活的聚合規(guī)則可以用于記錄的聚合，記錄的定期輸出可以在平面文件中完成。逗號(hào)分隔值文件（CSV文件）在預(yù)定義的保留期限到期之后，記錄的永久刪除可以在用戶預(yù)定義的保留期限后自動(dòng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中完成。輪詢器可用于主動(dòng)輪詢或收集計(jì)劃基礎(chǔ)的性能數(shù)據(jù)，直接從設(shè)備獲取KPI。一個(gè)性能監(jiān)控應(yīng)用程序可以被線程化，不同的進(jìn)程可以被拆分，以允許多個(gè)CPU在一個(gè)進(jìn)程上工作。在收集性能測(cè)量時(shí)，線程是非常有用的，可以使用多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行數(shù)據(jù)收集工作，因此可以快速完成。探測(cè)器是收集有關(guān)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的數(shù)據(jù)的程序，在大型分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，探針給出了必要的機(jī)制來(lái)積累構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)歷史和趨勢(shì)所必需的數(shù)據(jù)。任何數(shù)據(jù)庫(kù)中可以保存的數(shù)據(jù)量，特別是大型網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量是有限的。因此，在用戶預(yù)定的時(shí)間限制（例如1周）之后，需要匯總原始數(shù)據(jù)。

3.2不同性能測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的處理

這可以通過(guò)在數(shù)據(jù)收集和解析層中設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊來(lái)完成。收集器將收集的數(shù)據(jù)提供給轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)換成PM系統(tǒng)所屬的NMS所了解的標(biāo)準(zhǔn)格式。因此，在將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)之前，將其轉(zhuǎn)換為具有適當(dāng)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)格式。

4 結(jié)論

本文介紹了PM原理，提出了網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中PM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分析了PM系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中面臨的挑戰(zhàn)，并提出了克服這些挑戰(zhàn)的方法。

[1]M.3010 Principles for a Telecommunications Management Network,International Telecommunications Union，2000.

[2]M.3400 TMN management functions, International Telecommunications Union，2000.

[3]P.Goyal,FCAPS in the Business Services Fabric Model,In proceedings of WETICE 2009, 18thIEEE International Workshops on Enabling Technologies; Infrastructures for Collaborative Enterprises，2009.

[4]Cisco System,Performance Management Best Practices for Broadband Service Providers,June 2008. [Online].Available:Cisco Systems White Paper, http://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/services/high-availability/white_paper_c11-478096.html.