中国移动数据网网管系统的建设

专题 :网络管理中国移动数据网网管系统的建设徐海东蔺思涛(中国移动通信集团公司网络部 北京 100032)络管理系统是中国移动亟待解决的问题 。1 引言2中国移动数据网及网管系统的现状随着电信市场的进一步放开 ,运营商已经在市场推广 、业务实施 、运行维护和售后服务等多方面形成了全面的竞争 。从运 行维护的角度来说 ,如何保证整个网络高效可靠运转 ,第一时间 发现整个网络的故障 、性能瓶颈所在 ,在尽量短的时间内排除网络的故障 ,同时降低运维成本是在这场竞争中取胜的关键 ,而运 维水平的不断提升必须依托于高效而成熟的管理维护工具 。自1997 年启动中国移动话务网网管系统 (目前管理 GSM、GPRS、智 能网 、短信中心) 的建设开始 ,中国移动通信集团公司 (下面简称 为“中国移动”) 在集中式网管系统的建设方面积累了大量的经验 , 并对网络管理维护方式由分散式向集中式转变产生了巨大的推动作用 。中国移动大体上说有两张网 : 基于 GSM 系统的话 音网和基于 IP 技术的数据网 , 话音网的网管经过几年的研究和 建设 , 已逐步在网络管理 、运行维护中发挥重要的作用 , 而数据 网网管的研究和建设才刚刚起步 。作为中国几个重要的 IP 网络运营商之一 , 中国移动已经建 立了一个覆盖中国各省所有地市 , 并且提供各类数据业务的运 营网络 。数据业务在近几年将作为中国移动业务发展的战略重点 ,而且增长迅猛 ,2002 年中国移动数据业务收入为 96. 7 亿元 ,比 2001 年的 29. 6 亿元增长 227 % , 其中 , 移动数据业务收入为52. 4 亿元 ,比 2001 年的 8. 3 亿元增长 531 % ,可以看出移动数据 业务发展非常迅速 , 是数据业务发展的主要动力 。但目前数据网络的服务水平还没有达到电信级的标准 , 数据设备的可管理性 、可维护性 、健壮性都比较差 , 市场上还没有现成的网管产品 可满足中国移动对数据网的管理要求 。如何建设和使用数据网2. 1 中国移动数据网现状中国移动 CMNet 网络是一个全国性的 、以宽带 IP 技术为核心的电信基础网络 , 是中国移动 Vo IP 业务 、SP 短信服务业务 、因特网接入业务 (拨号 、专线 、WLAN) 、专线用户上网业务 、GPRS业务 、WAP 浏览业务 、彩信业务 、J ava 下载类业务和其它增值服 务的支撑平台 。从维护模式上 CMNet 划分为两层 : 骨干网和省 网 ; 从自治域上 CMNet 划分为两级 , 骨干网为一级自治域 , 省网 为二级自治域 。CMNet 骨干网采用两级结构 : 骨干网核心汇接层节点和 一般骨干层节点 。其中北京 、上海 、广州 、沈阳 、武汉 、成都 、西安作为骨干网核心汇接层节点 , 实现跨省业务的有效疏通 , 核心节点间形成不完全网状网连接 ; 其它省会城市的节点作 为一般骨干层节点 ,转接各省业务 。同时 ,在北京 、上海 、广州设置国际出入口节点 , 分别负责疏通 IP 数据及电话的国际业 务 ; 在北京 、上海 、广州设置的 NAP ( 网络接入点) 与国内其它 运营商实现了连接 。中国移动各省 CMNet 组网的方式不尽相同 , 一般采用两层 结构 : 汇接层和接入层 。汇接层节点负责与骨干网节点间 B GP(边界网关协议) 路由的交换和接入层节点业务的汇集与转发 ;接入层节点负责省内各个地市的业务接入 。汇接层实际组网方 案可以归纳为三种方式 : 用两个节点组成双星型拓扑结构的汇接层来接入骨 干网 ;摘 要 本文结合中国移动数据网网管的现状 , 分析了建立数据网网管系统的必要性和建设方式 , 并简要 介绍了网管规范的体系架构 、网管测试的流程和内容 、被管网元的管理特性 , 最后提出了数据网 网管建设需要注意的几个问题 ,并总结了网管系统的特点 。关键词数据网网管系统移动数据业务网管规范网管测试被管网元由省会单一节点作为汇接层来接入骨干网 。2. 2 数据业务发展给网管系统建设带来的挑战随着电信行业的发展逐渐转入成熟稳定的阶段 , 中国移动 逐渐把业务发展的重点从网络建设和大规模扩展用户转移到如何规划和经营好已建成的网络资源 , 利用现有的平台设计和推 出面向企业和个人用户深层次需求的新业务和新服务上 。近年来中国移动业务发展已明显呈现出以下趋势 : 话音业务发展放 缓 ,数据业务高速发展 ,成为新的业务增长点 ;新业务不断推出 ,业务多元化 ; 业务价值链构成复杂 , 业务提供的主体多元化 , 由 过去的移动运营商独自提供 ,发展为应用软件和内容提供商 、运营商 、移动门户提供商共同为用户提供服务 。 数据网络多业务融合 、多厂商并存 、多元化经营带给网络管理的问题是 :业务融合性强 ,新业务的开通越来越依赖于原有业 务所提供的服务 ,造成接口种类繁多 ,接口和接口之间的关联关 系复杂 ; 多业务融合产生的故障累积效应已经并将逐步造成业务接通率降低 ,引起用户满意度下降 ;可维护性差 ,故障原因多 ,难以定位 。这就要求数据网网管系统必须适应 IP 业务的发展趋势 , 充 分考虑各类经营主体的网管需求 ,提供面向业务 、面向客户的端 到端业务保障服务 ,走集约化 、电信级的网管系统建设道路 。2. 3 中国移动数据网维护管理方式中国移动目前正在推行以“集中监控 、集中维护 、集中管理” 为核心的运维体制改革 ,目标是建立以中国移动通信集团 、各省 网络部为业务领导单位 ,以中国移动通信集团 、各省网管中心为 生产管理单位 , 以区域集中操作维护中心为现场维护单位的集中 、统一的运行维护管理体系 。与维护管理模式相对应 , 中国移动 数据网网管系统划分为两级进行 建设 : CMNet 骨干网网管系统和 CMNet 省网网管系统 (如图 1 所 示) 。CMNet 骨干网网管全国设置 一个 , 负责骨干数据承载网网络 设备的资源 、性能 、故障管理和提 供全网服务的业务系统 (如 WAP 业务系统 、彩信业务系统和 J ava 下载业务系统等) 的资源 、性能 、 故障和业务管理 。CMNet 省网网管各省分别设的告警信息 。此外 , CMNet 省网网管还与 CMNet 骨干网网管相连 , 将各省网管产生的报表统计数据和重大告警数据传送到骨 干网网管进行统一汇总 。2. 4 中国移动数据网网管现状目前 , 中国移动 CMNet 数据网络中各厂商所提供的网管基 本停留在网元管理层次 , 只具有简单的故障管理和拓扑管理功 能 ,对于资源管理 、性能管理 、业务管理缺乏有效的管理手段 ,更不能为新业务的发展提供相应的支持 。此外 , 现有数据网管系 统的管理功能模块比较分散 ,不能满足“集中管理 、集中监控 、集中维护”的现代化管理需求 。具体表现在 : 网络管理手段分散 , 各设备厂商所提供的数据网管系 统 , 大部分只负责自己的管理域 , 它们之间不能互连互 通 ,信息不能共享 ,给维护作业带来极大不便 ;大部分设备厂商所提供的网管系统缺乏性能管理功能 , 不能深层次挖掘分析网络性能数据 , 无法向维护人员提 供足够的信息 ;缺乏业务管理支持 , CMNet 数据业务发展迅速 , 业务种类 日趋繁多 , 以目前的管理手段难以快速部署业务 , 响应市 场需求 , 为市场发展提供及时而有效的业务分析数据 , 做 到面向业务的管理 ;缺乏有效的资源管理手段 , 无法对全网资源进行实时的 统计分析 ; 日常维护中 , 经常需要通过一些工具来了解网络的情 况 , 然而现有厂商网管系统所提供的应用层工具较少 ,不利于日常维护工作 。和设计一般建议采用 ITU- T 的通用 TMN 需求 、分析和设计方法实现 。接口功能需求的描述可以使用 UML 的用例图 。接口分 析阶段的描述可以使用 UML 的类图来描述抽象出的管理 对象类及其属性 、操作等 ,若需要描述功能的实现流程可以 使用 UML 的序列图或协作图 。接口设计是对接口分析阶段 提出的对象类的形式化描述 , 一般采用成熟的形式化语言 , 如 GDMO/ ASN1 、IDL 、SMI、XML 等 。( 3) 网管测试规范 网管测试规范分为系统功能测试规范和接口测试规范 。系统功能测试规范是为了判断某系统是否满足功能规范的要求而要做的工作及其步骤 。接口测试规范的内容则 包括协议栈的互通测试 、接口信息模型的互连测试和接口管理 功能的互操作性测试 。目前的很多规范包括国际标准 ,都存在脱离实际环境的 问题 , 虽然描绘了一个近乎完美的目标 , 但付诸实现时却遥遥无期 , 所以在网管规范的制定过程中 , 一定要考虑与现网维护的紧密结合 。尤其是网管系统功能规范 ,其需求都是来 自于实际运维需要 , 可 实 施 性 越 来 越 成 为 网 管 规 范 的 重 要衡量标准 。从纯技术角度来看 , 与电信网中的其它测试一样 , 厂家 提供的产品与标准之间并不总是一致 。对于不同厂商生产的 网络设备或者开发的网管系统 , 各厂商一般都声明其实现符 合指定的网管接口规范或者功能规范 , 但是实际上是不是真 正满足 , 则必须经过测试系统的测试 , 通过测试认证 , 才能得 出与指定标准规范的一致性结论 。一致性测试具体表现在两 个方面 。网管系统功能规范的一致性测试 。该 一 致 性 测 试 主 要是针 对 数 据 网 网 管 系 统 是 否 满 足 系 统 功 能 规 范 的 要求 , 其 测 试 方 法 为 将 功 能 规 范 分 解 为 一 个 一 个 的 功能点 , 由这些功能点再组合成测试规范 , 通过网管 系统的 现 网 运 行 或 模 拟 环 境 运 行 来 逐 一 验 证 对 每 个 功能点 的 满 足 情 况 , 最 终 可 以 得 出 被 测 网 管 系 统 的 功能覆盖率 。网管接口规范的一致性测试 。该一致性测试主要是针对 数据网设备是否满足网管接口规范的要求 , 网管接口的定义应包括协议栈和信息模型 , 故对接口的测试应该涵盖这两方面内容 。通信协议的一致性是所有一致性的基 础 , 只有通信协议保持一致性 , 才能实现“互联”; 在通信协议保持一致性的前提下 , 才能进行管理信息模型的一致性测试 , 管理信息模型保持一致性 , 才能实现“互通”;而只有在管理信息模型保持一致性的前提下 , 才能进行图 2 网管规范体系结构3数据网网管今后的建设方式网管系统的建设首先要有详细的网管规范 , 主要是功能需求规范 、接口规范 、测试规范 , 其次根据管理维护方式明确被管 对象 。功能需求要根据网络管理维护体制 、维护方式 、维护人员情况 , 业务发展分析来制定 , 建成的网管系统要纳入版本管理 , 严格控制需求变更和接口变更 。同时 , 系统的应用和完善也是 一个渐进的过程 。3. 1 数据网网管规范的体系架构(如图 2目前中国移动制定的网管规范分为以下几个大类所示) :( 1) 网管系统功能规范功 能 规 范 是 对 网 管 系 统 的 功 能 进 行 定 义 的 标 准 , 是 从用 户 的 角 度 对 系 统 提 出 的 需 求 。对 于 不 同 的 网 管 系 统 , 其 功 能 需 求 会 有 所 不 同 , 但 大 体 上 包 括 资 源 管 理 、性 能 管 理 、 故 障 管 理 、业 务 管 理 、安 全 管 理 等 必 备 功 能 , 同 时 也 包 含 特 定 网 络 的 管 理 功 能 , 如 传 输 网 的 路 径 / 电 路 管 理 功 能 、保 护 功 能 等 。系统功能规范的编写方式尽量采用通用建模语言 ( UnifiedModeli ng Language , UML) 描述 , 即给出功能集的用例图 ( Use Case Diagram) , 然后对每个用例做描述 , 可以采用场景的描述方法 (即功能描述 、输入参数 、前置条件 、后置条件等) ,也可根据实际 情况选择其它合适的描述方法 。( 2) 网管接口规范 网 管 接 口 规 范 分 为 设 备 网 管 接 口 规 范 和 系 统 网 管 接 口规范 。一般来说 , 网管接口从实现上包括接口协议栈 、接口 信息模型 , 接口规范 主 要 描 述 三 个 方 面 的 内 容 : 协 议 栈 要 求 、接口功能需求 、接口分析和设计 。协议栈目前已经有很 多成熟商用的产品 , ITU- T 对此也有具体的规定 ,一般只需要 指出需要遵循的协议栈标准即可 。接口功能需求 、接口分析目前在网管测试中最主要的工作就是网管接口规范的一致性测试 ,其流程图如图 3 所示 。3. 2 数据网网管被管对象分析源和资源之间的关联 、包含和继承关系 。这样 ,一方面它将全网的资源统一整合 ,建立集中的资源数据库 ,为资源的统一调度奠 定基础 ;另一方面它实现了资源模型的灵活可扩展性 ,一旦增加 新业务后 , 其资源数据也可以很方便地纳入到网管系统中 ; 同 时 ,也为故障和性能管理提供了一个开放统一的访问接口 ,有利 于实现关联性分析 。( 2) 准确有效集中化的故障管理 准确有效集中化的故障管理是保障数据网能够正常运行的关键 , 一方面可通过告警事件的集中处理和依托资源数据 的关联分析 , 实现对告警快速定位 ; 另一方面可通过不断积 累故障处理经验库来提高故障排除的效率 。要做到集中化就必须对采集到的网络 设 备 和 业 务 主 机 设 备 的 告 警 信 息 按 照 统一的规则进行预处理 , 集中化后的告警才能进行有效的关 联性分析 。( 3) 实时易用连续性的性能流量管理 实 时 易 用 连 续 性 的 性 能 流 量 管 理 是 实 现 网 络 优 化 分 析的支撑手段 。区别于传统的规律性的话务网业务量分布 ,数 据网的业务量分布具 有 明 显 的 突 发 性 特 征 , 这 个 突 发 性 可由多种因素造成 , 例如突发的重大事件 、突发的恶意病毒攻击等 ,所以性能数据的采集一定要保证连续性 。连续积累的 完备历史性能数据才 能 为 后 续 的 网 络 优 化 工 作 提 供 有 效 的 保障 。( 4) 有针对性的业务管理 作 为 网 管 系 统 上 层 应 用 的 业 务 管 理 是 最 能 体 现 数 据 网数 据 网 是 一 个 复 杂 的 异 构 网 络 ,具 有 从 大 的 电 信 级 的Radius 集 中 认 证 计 费 服 务 器 到 小 的 非 电 信 级 的 WLAN AP接 入 设 备 , 网 元 类 型 的 多 样 性 导 致 了 网 管 接 口 的 多 样 性 。 在 数 据 网 网 管 系 统 的 建 设 过 程 中 , 可 以 利 用 的 网 管 接 口 就包 括 SNMP 、CORBA 、Syslog 、Netflow 、CLI 、日 志 文 件 、数 据 库 等 多 种 形 式 。中 国 移 动 数 据 网 网 管 的 被 管 对 象 可 以 划 分 为 以下 三 类 :( 1) 骨干承载网网络设备 主要包括骨干网 、省网和城域网的各类路由器 、交换机和防火墙设备 。其管理特色在于 :全网的流量流向统计分析 ,采集方 式为收集 Netflow 数据包或者是在 POS 链路上加分光器和探针设备来采集数据包 ;全网路由监测和管理 ,采集方式主要为通过SNMP 接口采集 。( 2) 业务系统主机设备 主要包括提供各种移动数据业务的高端服务器 , 例如 WAP业务系统 、彩信业务系统 、J ava 下载业务系统和移动梦网邮件系 统 。其管理特色在于 :主机设备通用管理 ,通过在主机上部署代理进程来实现数据采集 ;特定业务的统计分析 ,通过采集业务系 统的私有网管接口来实现 , 例如业务日志文件 、私有 MIB (管理信息库) 。( 3) 接入网设备主要包括 WLAN 的 AP(接入点) 、AC (接入控制器) 设备 , LMDS 的远端站和中心站设备等 。其管理特色在于 : 接入侧的流量统计分析 , 主要通过 SNMP 接口来采 集流量数据 ; 接入侧的用户行为分析 , 目 前不具备较统一的数据采集方式 , 具体采 集方案因厂家而异 。3. 3 数据网网管功能分析数据网网管系统的总体功能架构在 遵循 ITU- T 的 TMN 框架的前提下 , 也具 备自身的管理特色 , 具体包括以下几个 方面 :( 1) 集中统一对象化的资源管理 集中统一对象化的资源管理是实现“三集中”的网络维护管理的基础 , 资源数网管特色的部分 。数 据 网 的 运 营 最 终 是 为 了 向 用 户 提 供 各种各样的移动数据业务 , 按照 TMF 论坛的 e TOM 模型 , 如何 做到业务保障是网管 系 统 需 要 着 重 解 决 的 一 个 问 题 。在 中 国移动数据网网管系 统 建 设 过 程 中 , 业 务 管 理 功 能 的 实 施 是分阶段性的 , 首先 是 要 实 现 对 业 务 性 能 的 监 测 和 业 务 数 据的统计分析 , 其次 是 要 实 现 对 业 务 数 据 深 层 次 的 挖 掘 分 析 , 从分析结果来预测业务发展的趋势 , 最终要实现对业务 服务质量的全面保障 。( 5) SP/ 大客户分析和监控 目前中国移动数据网上提供移动数据业务的 SP 可以划分为三类 : 短信类 SP 、WAP 浏览类 SP 和彩信类 SP ,这些 SP 在CMNet 上产生了大量的业务数据 , 他们在推进移动数据业务 发展的同时 , 也给网络带来了很大的压力 , 如何对 SP 的业务 行为进行有效监控 , 如何实现对各种专线类大客户的业务质 量分析和 SLA 保障是目前中 国 移 动 数 据 网 网 管 迫 切 需 要 解 决的问题 。网管系统应具备二次开发的能力 , 系统的二次开发能力主要是为了满足在网管建设中需要不断地增加新的管理对象 、新 的功能特色 ,以满足网络和业务的发展 。5结束语数据网网管系统是网络质量控制 、资源配置 、业务调度的核心 , 对于提高网络运维效率 , 降低网络故障历时起到了 重要的作用 。但是 ,随着移动数据业务的蓬勃发展 ,对业务的质量 、管理维护的效能都提出了更高的要求 。因此在数据网 网管系统的建设过程中 , 应充分考虑到其特点 , 总的来说有 以下几点 :规范性 : 将实际运维需求落实到网管规范中 , 并通过网 管规范来指导网管系统的建设 ;开放性 : 网管系统应具备开放的体系结构和开放的标准 接口 ;可持续性 : 随着网络和业务的不断发展 , 新的网管需求 也会不断地提出 , 网管系统也就需要持续建设来满足各 种客户化的要求 , 可持续性是衡量网管系统的一个重要 指标 ;面向业务 : 将业务处理与应用管理有机地结合起来 , 从 业务管理的角度来关注和管理网络资源 。4 数据网网管建设中应注意的几个问题数据网络管理系统要符合现有的数据网管理维护体制 、维护方式 、网络管理和维护人员的工作习惯 ,网管建设的出发点就 是为了解决日常维护中的实际问题 , 两者之间进行有效地结合才能真正发挥网管系统的作用 ,才能保证网络质量 ,降低运维成本 ,支撑快速提供业务的能力 。 数据网网管系统的底层采集平台必须具备可扩展性 。近年来移动数据业务的发展非常迅速 ,每年都会推出新的业务 ,这必 然也会带来新的系统 。只有具备了稳定可扩展的数据采集机 制 , 才能够满足新上一套系统时 , 能够迅速将其纳入采集范围 , 并实现基本的监控目标 。参考文献孔令萍 ,李建国 . 电信管理网 . 北京 :人民邮电出版社 ,1997胡谷雨 . 网络管理系统的综合 . 电信科学 ,1999 ( 9) OMG. Unified modeli ng language ( UML V1. 3) , January 1999ITU- T Rec M. 3400 , TMN Management FunctionsITU- T Rec M. 3200M. 3205 , TMN Management Services12345The Construction ofChina Mobile DataNet wor k Mana ge ment Syste mXu Haidong , Li n Sitao( Network Dept . of Chi na Mobile Communications Corporation , Beiji ng 100032)Abstract In thi s paper , accordi ng to the Chi na Mobile data network management actuality , the i nevitability and construction mode of buil di ng dadanetwork management system are anal ysed. Thi s paper al so i ntroduces the framework of network mana gement specifications , the flow of network management test , the speciality of managed network element. Fi nall y the paper p uts forward several i mportant i ssues and generalizes the character2 i stic of data network management system.Key words data network management system , mobile data service , network management specification , network management test , managed network element( 收稿日期 : 2003 - 04 - 04)