新型智能城域網(wǎng)集中網(wǎng)管系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

班瑞 鄒雨佳 王迪

中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司

0 引言

隨著應(yīng)用需求的增加，城域網(wǎng)在局域網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)上迅速發(fā)展。美國是世界上最早發(fā)展城域網(wǎng)的國家之一，擁有世界上最大的局域網(wǎng)市場，因?yàn)镾MDS（Switched Multimegabit Data Service SMDS，交換多兆位數(shù)據(jù)服務(wù)）使得局域網(wǎng)之間的通信費(fèi)用大幅降低，所以城域網(wǎng)技術(shù)在美國得到了相當(dāng)快速的發(fā)展。中國的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展較晚，落后于先行國家，因而城域網(wǎng)建設(shè)時間較短，規(guī)劃不足導(dǎo)致浪費(fèi)許多資源。

隨著數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及5G 時代的到來，中國寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已經(jīng)逐漸步入世界頂尖國家行列，快速發(fā)展的云網(wǎng)業(yè)務(wù)、垂直行業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用等都對承載網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求，現(xiàn)有城域網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)及業(yè)務(wù)開通模式對于創(chuàng)新業(yè)務(wù)支撐不足的問題將更加凸顯。5G 技術(shù)、通信云化以及城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化，會對現(xiàn)有的傳統(tǒng)城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生重大影響，因而對傳統(tǒng)城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)是勢在必行的。

中國聯(lián)通以5G 建設(shè)及5G 承載網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建為契機(jī)，搭建了一張融合承載的智能城域網(wǎng)，智能城域網(wǎng)以網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡化，實(shí)現(xiàn)通信云、移動業(yè)務(wù)、政企客戶接入以及固網(wǎng)寬帶等業(yè)務(wù)的綜合承載為目標(biāo)，引入簡化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，提升網(wǎng)絡(luò)流量疏導(dǎo)能力，滿足5G 時代未來業(yè)務(wù)的承載需求。

目前，在傳統(tǒng)城域網(wǎng)建設(shè)過程中，傳統(tǒng)網(wǎng)管由各省獨(dú)立建設(shè)，沒有一套全國集中分權(quán)分域的網(wǎng)管系統(tǒng)協(xié)助運(yùn)維、網(wǎng)建人員進(jìn)行日常維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)，無法實(shí)現(xiàn)全程全網(wǎng)分析，同時，分省建設(shè)存在浪費(fèi)投資的問題。傳統(tǒng)方式難以實(shí)現(xiàn)對資源數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)和告警數(shù)據(jù)的智能化管控，難以做到全國層面的管理。其次，運(yùn)維人員在傳統(tǒng)網(wǎng)管操作中存在大量手動配置的情況，耗費(fèi)人力物力資源，且手動配置易出錯，過程繁瑣，為日后運(yùn)維埋下隱患。同時，隨著5G 技術(shù)的發(fā)展，業(yè)務(wù)開通的需求量激增，傳統(tǒng)的人工業(yè)務(wù)開通模式已無法滿足當(dāng)前的需求，急需業(yè)務(wù)開通功能自動化，提高工作效率，減輕人員負(fù)擔(dān)。

1 系統(tǒng)設(shè)計思路

結(jié)合傳統(tǒng)城域網(wǎng)網(wǎng)管存在的不足，新型城域網(wǎng)要具有“集中監(jiān)控、集中管理、集中維護(hù)”的網(wǎng)絡(luò)管理思想，同時要往智能化、自動化的方向演進(jìn)，本系統(tǒng)從需求上要求設(shè)計思路滿足以下幾點(diǎn)，符合新一代集約化、扁平化、敏捷的規(guī)建運(yùn)營支撐系統(tǒng)的要求。

（1）智能城域網(wǎng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)全程全網(wǎng)分析，分權(quán)分域管理，建設(shè)全國統(tǒng)一的集中網(wǎng)管系統(tǒng)。集中網(wǎng)管系統(tǒng)全國統(tǒng)一集中建設(shè)，避免傳統(tǒng)城域網(wǎng)網(wǎng)管分省建設(shè)帶來的投資浪費(fèi)問題和難以從全網(wǎng)層面分析的問題。集中網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)靈活分權(quán)管理和細(xì)粒度的訪問控制，從而實(shí)現(xiàn)集團(tuán)、大區(qū)、省份、地市運(yùn)維人員對網(wǎng)絡(luò)的分區(qū)域自治管理，協(xié)助各級運(yùn)維網(wǎng)建人員對智能城域網(wǎng)進(jìn)行建設(shè)維護(hù)。

（2）未來網(wǎng)絡(luò)逐漸向智能化方向演進(jìn)，需要新型的智能化、自動化網(wǎng)管系統(tǒng)。智能城域網(wǎng)集中網(wǎng)管系統(tǒng)將提供自動資源管理、自動配置管理、智能告警管理、性能管理等功能，實(shí)現(xiàn)電路自動發(fā)現(xiàn)、自動配置及下發(fā)、實(shí)時告警、網(wǎng)元端口和電路性能監(jiān)視，進(jìn)而協(xié)助運(yùn)維人員實(shí)現(xiàn)對智能城域網(wǎng)的管控，實(shí)現(xiàn)5G 時代智能化的運(yùn)維模式。

（3）未來面臨大量業(yè)務(wù)開通任務(wù)，需要實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)開通自動化的集中網(wǎng)管系統(tǒng)。智能城域網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)5G 業(yè)務(wù)、移動業(yè)務(wù)、寬帶業(yè)務(wù)等綜合承載為目標(biāo)，將面對大量的業(yè)務(wù)開通任務(wù)，集中網(wǎng)管系統(tǒng)通過與SDN 控制器的協(xié)同合作，實(shí)現(xiàn)5G 業(yè)務(wù)開通的自動化流程，并將陸續(xù)開通其他業(yè)務(wù)的自動化流程。

2 系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

（1）集中部署、分權(quán)分域

全國統(tǒng)一一套系統(tǒng)集中部署，各省分權(quán)分域管理與使用，同時具有數(shù)據(jù)備份及恢復(fù)能力、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力。

（2）與SDN 控制器協(xié)同實(shí)現(xiàn)配置下發(fā)流程自動化

系統(tǒng)結(jié)合SDN 控制器，在零人工干預(yù)配置的情況下，自動完成設(shè)備的初始配置，并使接入設(shè)備自動進(jìn)入可被網(wǎng)管系統(tǒng)管理、可開通業(yè)務(wù)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動配置下發(fā)整個流程，包括5G業(yè)務(wù)開通等，迎合了SDN對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的集中管理。

（3）支持多種網(wǎng)管協(xié)議

集中網(wǎng)管系統(tǒng)支持SNMP（Simple Network Management Protocol，簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）、Telemetry 等多種數(shù)據(jù)采集技術(shù)。網(wǎng)管系統(tǒng)的性能監(jiān)視功能根據(jù)時間顆粒度要求，實(shí)現(xiàn)Telemetry 數(shù)據(jù)及SNMP 數(shù)據(jù)的智能選擇，時間顆粒度性能數(shù)據(jù)能夠自動采用Telemetry 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，大時間顆粒度數(shù)據(jù)能夠自動選擇SNMP 數(shù)據(jù)進(jìn)行適配，以此來實(shí)現(xiàn)在監(jiān)控顆粒度與系統(tǒng)性能之間的平衡。

（4）大數(shù)據(jù)分析能力

系統(tǒng)進(jìn)行Hadoop 分布式集群資源管理，提供多維度的數(shù)據(jù)報告分析能力，深度洞察全國各省市數(shù)據(jù)，使運(yùn)維人員能方便了解各關(guān)鍵資源的配備和使用情況。

（5）實(shí)時性能及告警監(jiān)視

系統(tǒng)提供海量數(shù)據(jù)存儲，并將實(shí)時采集的數(shù)據(jù)處理直觀地以多種圖形化的方式顯示全網(wǎng)網(wǎng)元數(shù)據(jù)。網(wǎng)管系統(tǒng)對智能城域網(wǎng)整體的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行性能狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和展示，并提供豐富的告警管理功能，保證網(wǎng)絡(luò)能夠有效、平穩(wěn)、安全地運(yùn)行。

（6）網(wǎng)絡(luò)自動拓?fù)?/p>

集中網(wǎng)管系統(tǒng)支持自動發(fā)現(xiàn)智能城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼熬W(wǎng)絡(luò)鏈路關(guān)系，并生成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟晥D。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕ㄍ負(fù)浒l(fā)現(xiàn)、拓?fù)涑尸F(xiàn)、拓?fù)涓婢晥D等功能。維護(hù)人員可在拓?fù)鋱D中直觀查看設(shè)備、端口、鏈路等資源，并通過拓?fù)渎?lián)動實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)（性能狀態(tài)、告警狀態(tài)）的實(shí)時監(jiān)視能力。

3 系統(tǒng)技術(shù)框架

系統(tǒng)技術(shù)框架如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)總體技術(shù)框架

智能城域網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)總體架構(gòu)由五部分組成，分別是數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)分析層、業(yè)務(wù)邏輯層、WEB 展示層和自動配置模塊。

數(shù)據(jù)采集層利用采集系統(tǒng)的采集能力，采集程序使用Docker 進(jìn)行封裝，負(fù)責(zé)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集，包括設(shè)備、接口、告警以及性能等數(shù)據(jù)。采集完數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)打入Kafka 中，供智能城域網(wǎng)使用。

數(shù)據(jù)分析層調(diào)用分析系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析能力，使用Spark Stream 的方式對接入到Kafka 的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析處理。

業(yè)務(wù)邏輯層由Spring Cloud 構(gòu)建的微服務(wù)構(gòu)成，由Eureka、Zuul 以及微服務(wù)實(shí)例組成。包括自動資源管理、性能管理、智能告警管理以及第三方微服務(wù)?；诖朔绞?，可以動態(tài)、平滑地升級模塊功能。

WEB展示層注冊在Spring Cloud中，前端主要是HTML、CSS、JS 技術(shù)，后端專注于具體業(yè)務(wù)邏輯，實(shí)現(xiàn)前后臺分離。

自動配置作為單獨(dú)模塊，以微服務(wù)的形式注冊到系統(tǒng)中，底層通過SDN 控制器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行交互。

4 系統(tǒng)整理功能框架

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能總體架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)功能總體架構(gòu)圖

系統(tǒng)總體功能包括自動資源管理、自動配置、智能告警管理、性能管理、網(wǎng)絡(luò)自動拓?fù)洹?quán)限智能管理、綜合分析視圖、接入設(shè)備自動納管等功能。

自動配置包括配置文件管理和數(shù)據(jù)配置管理兩大模塊，其中配置文件管理模塊包含備份計劃管理、文件采集管理、備份文件管理。數(shù)據(jù)配置管理包括配置模板、配置激活、日志管理等。

5 系統(tǒng)應(yīng)用情況

目前智能城域網(wǎng)集中網(wǎng)管系統(tǒng)已在全國正式上線，全國統(tǒng)一建設(shè)一套，面向全國各省份的智能城域網(wǎng)核心、匯聚、接入網(wǎng)元設(shè)備，系統(tǒng)的自動資源管理、自動配置、智能告警管理、性能管理、網(wǎng)絡(luò)自動拓?fù)洹?quán)限智能管理、綜合分析視圖、接入設(shè)備自動納管功能均已上線運(yùn)行，支撐智能城域網(wǎng)日常的數(shù)據(jù)分析展示、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)、業(yè)務(wù)配置下發(fā)等工作。

業(yè)務(wù)開通自動化與自動配置下發(fā)，改變了業(yè)務(wù)傳統(tǒng)的配置模式，分省平均月減少建設(shè)運(yùn)維6 人力的配置工作；接入設(shè)備的自動上線納管流程優(yōu)化，推動建設(shè)智能化進(jìn)展，分省平均月減少7 人力的配置工作；集中管理智能化分析節(jié)省了傳統(tǒng)網(wǎng)管各省獨(dú)自建設(shè)60%的建設(shè)成本。系統(tǒng)有效提高智能城域網(wǎng)建設(shè)管理和日常運(yùn)維的效率，進(jìn)一步提高運(yùn)營商的管理、建設(shè)效率，從而提升市場競爭力，并將間接帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。

6 結(jié)束語

智能城域網(wǎng)總體架構(gòu)是云網(wǎng)一體化的承載網(wǎng)絡(luò)，本文提出的新型智能城域網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全國智能城域網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)一智能化分析，并與SDN 控制器協(xié)同實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)開通自動化，支持接入設(shè)備的自動上線納管。本系統(tǒng)從宏觀視角實(shí)時呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行及業(yè)務(wù)承載狀態(tài)，已取得試驗(yàn)性良好效果，更好地提升了運(yùn)維人員的工作效率。