基于业务感知的NGN服务质量管理模型

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0、引言

目前，电信网逐渐向IP网方向演进的趋势已经明朗，但由于传统IP网与传统电信网在业务特征和网络要求上的巨大差异，导致IP网络与传统电信网在网络设计、流量规划、运行维护等理念上存在根本差异。目前的IP网络远不能满足电信级业务的需求，面临以下关键问题：1)服务质量(QoS)问题，无法保证电信级业务的QoS；2)安全问题，网络设备、业务和管理服务器等易遭黑客攻击，发生业务盗用；3)运营维护问题，缺少方便的网络规划机制以满足电信业务对流量统计、规划、路由规划等方面的要求；4)对承载网故障缺乏及时有效的定位和测试手段。

下一代网络(NGN)是基于软交换、业务网与承载网分离的多业务融合网络。区分网络中不同业务流的技术称为业务感知技术。NGN具有多业务融合特性，因此感知网络中各种业务流，对NGN的管理、计费、安全、QoS保障等具有重要意义。

与传统的电路交换网络相比，NGN在业务构成、结构、交换技术上有了革命性的变化，它不再是单一的业务网，而是由固定网、移动网、IP网及接入网组成的多业务融合网，这就增加了NGN管理的复杂性和挑战性。在NGN中，提供有保障的、可靠的业务已成为NGN发展的焦点之一。网络测试和管理是NGN提供可靠、有保障业务的重要手段。

网络测试和管理可分为承载网测试层、网元设备测试层、业务和应用测试层3个层面，承载网测试层负责网络层测试、数据链路层测试及物理层测试；网元设备测试层负责网络设备基本功能测试、设备实体间接口属性测试及设备间信令协议和互联互通测试；业务和应用测试层负责NGN中业务性能指标测试。

NGN具有承载网与业务网相分离的特点。从承载网层面对网络进行监测的传统网管监测技术已无法满足NGN对业务层进行监测和管理的需求，迫切需要一种新的网络监测和管理模型来实现对NGN中业务层的监测和管理，从而为NGN中业务可靠性保障提供有效手段。

1、业务感知技术和服务等级协议

NGN是基于包传送的多业务网络，业务感知技术是区分网络中不同业务流的技术。

由此可知，各业务的信令流都经过NGN控制层面的软交换设备，可从网络控制层提取业务流的相应信息，实现对业务的感知。

传统的IP网络只能简单传送各种业务，难以同时实现多业务的QoS保证，常常要为一些重要业务的服务保证建设专网(如视频专网、0A专网等)，因此NGN必须解决多业务承载的QoS问题。有别于传统IP网络采用的静态QoS解决方案，NGN需要提供更强的智能性，这里所说的网络智能不再是简单的访问控制和标记，它体现在业务的动态感知、带宽严格保证、带宽动态调整3方面。

业务动态感知是实施QoS策略和安全策略的基础，其基本过程是IP网络边缘设备根据业务流的特征、流标记以及流统计阈值触发特定业务的感知。随着新业务的不断涌现，IP网络边缘节点需要具备强大的智能处理能力和业务灵活性。业务感知可以由边缘节点独立完成，也可以与业务管理系统配合，这样更容易实现整体的策略部署。

下一代互联网所要解决的主要问题之一就是能提供具有不同QoS要求的IP业务。如何对具有QoS的IP网络及业务进行管理，已成为目前网络管理研究的重点。为了满足客户参与协商业务的需求，各IP业务提供商(SP)提出了支持服务等级协议(SLA)的保证。通过SLA，客户在购买业务时，可以选择能提供更好QoS的SP，SP也可以通过提供SLA吸引更多客户。因此，如何为客户提供交互更快捷、使用更方便和更有保障的SLA，即如何进行有效的SLA管理，已成为SP增强竞争优势的关键，也成为业务管理研究关注的重点。


　　NGN是基于分组技术的多业务网络，要提供端到端的QoS保障，除了通过与用户签署SLA外，业务提供商还需要通过业务层面的网络测试感知用户所得到的QoS，并与签署的SLA比较，当提供的业务质量出现裂化时，及时调整，这样才能形成良性的反馈链，从而更好地提供有质量保证的业务。这就对网络测试管理技术提出了新要求，本文提出了一种新的网络测试管理模型，它在传统网管模型的基础上，加入了业务层测试，通过对业务的动态感知，实现对业务质量的动态感知，使NGN能提供有质量保证的业务。

2、应用业务感知技术的网管应用模型

网管模型结构集成了不同的网管流程、数据分析及数据共享。该模型由数据驱动，每个代理代表一种不同的技术，在接收到合适的数据和信息时被激活。网管模型应用业务感知模型，能实现对网络业务层数据的管理和测试。

要求网管系统能进行主动或被动的数据采集，并能分析不同类型及不同时延要求的数据。网络的每个节点都包含应用智能技术和算法的本地代理，这些代理在一个网络节点中完成自己的功能，在数据到来时对数据进行分析，并把分析结果或结论放入共享内存，在进行数据处理时，各个代理都能对共享内存进行存取，能取得其他节点的处理结果。实线部分表示各代理实体间的交互关系，虚线部分表示信息流方向。

2.1　控制代理

控制代理负责将各个代理的处理结果进行同步，并控制各个节点，它能分析网络数据、本地代理的处理结果以及相邻节点的处理结果，然后进行控制决策，以达到网络QoS的最优化。控制代理不仅能够对本地节点进行控制和决策，还能通过与相邻节点的交互实现对网络全局性的分析和控制。控制代理分析所有本地代理的处理结果，接收本地代理的不同数据和监测需求，并向其他节点的控制代理请求数据，然后进行智能控制决策，优化网络性能，通过这种方式，控制代理能根据网络现状对网络进行灵活监测。

2.2　业务感知代理

在本网管模型中，业务感知代理根据其他代理的处理需求及业务感知策略的策略控制，对接收的数据流进行业务感知处理，然后将处理结果放入共享内存，供其他代理进一步分析时使用。通过业务感知代理与其他代理的配合，网管系统完成对业务层的测试和管理。其他本地代理可能工作在业务感知代理处理的结果之上，因此要求业务感知代理具备实时性，处理速度要求较高。

2.3　其他代理

SLA提取代理根据业务感知结果，通过获取、解析应用层发出的符合标准定义的SLA或服务级别定义(SLS)，实现对控制层QoS信息的感知。

QoS感知代理根据业务感知的结果，通过对网络流量数据的监测或协议信令的跟踪分析结果，实现对数据层不同业务类型QoS数据的识别和分析。监测代理通过比较SLA提取代理和QoS感知代理的分析结果，监测网络中QoS提供情况，同时通过控制代理将网络QoS劣化域提交故障诊断代理。

故障诊断代理收到监测代理报告的问题域后，通过综合分析监测代理采集的数据，对故障进行定位和诊断。故障诊断代理还能通过向控制代理发送请求，获得临近节点采集信息，实现全局性分析和处理。

3、网管功能的实现

3.1　网管功能的实现机制

系统中的代理由数据驱动，当网络接收到数据时，控制代理作为协助者通知相应的代理。为了确保代理能收到相应的数据，它们必须向控制代理进行注册，提供3项信息：1)是否正常运行；2)希望接收的数据类型；3)能提供的数据类型。控制代理利用这些信息将数据转发给相应的代理。

代理还能请求不同的网络数据，将请求发送给控制代理，控制代理收到请求后将进行以下工作：1)采取措施满足请求；2)将结果放入共享内存；3)将状态报告发送至发出请求的代理。此外，控制代理还能请求某个特定代理进行某些工作，辅助它进行决策。


　　通过上述方式，系统中的代理无须知道所在节点中其他代理的情况，只需知道在共享内存中有什么数据可以获取及控制代理传给它们的数据。另外，各代理直接与控制代理进行交互，减少了代理之间的通信负载。

3.2　网管功能的实现流程

代理接收的数据包括网络中各业务的信令信息。下面通过简单的例子说明此模型业务感知功能的工作流程。业务感知代理收到业务感知请求后，配置好相应业务感知策略，向控制代理发送请求。控制代理将业务流的信令信息放入共享内存，并通知业务感知代理数据到达状态。业务感知代理将感知后的数据包打上标记送至相应共享内存。控制代理通知监测代理，根据业务感知结果对网络业务进行监测。监测代理向控制代理报告各业务运行状态，网管人员可通过控制代理收集的情况及时感知网络中各业务运行情况，当监测代理发现指标下降时，可根据情况向控制代理发送请求，启动相应问题发现代理或故障诊断代理。

3.3　模型的优缺点

优点是：1)　采用数据驱动的智能代理结构，能灵活方便地集成新技术，对现有结构的影响最小；2)各代理只与控制代理进行通信便能完成网管功能，简化了网管系统各组件之间的通信机制；3)应用了业务感知技术，能实现对业务层面的监测和管理。

缺点是：1)　各代理都与控制代理交互，因此系统对节点中控制代理的可靠性和性能要求较高，控制代理很容易成为网管系统的瓶颈；2)业务感知代理技术还不够成熟。