下一代网络的管理体系架构

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1、引言
　　由于市场、业务和竞争的驱动，电信运营企业纷纷开始企业转型。网络作为支撑运营商实施全面业务转型的重要基础设施，其转型与演进成为必然，网络演进的下一个目标就是下一代网络。ITU-T在建议Y.2001中对NGN的定义如下：“NGN是基于分组的网络，能够提供电信业务；利用多种宽带能力和有QoS保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立；NGN使用户可以自由接入到不同的业务提供商；它支持通用移动性，使用户体验到业务的连续性和一致性。”网络向NGN的演进将涉及到从核心到边缘、从无线到有线的各个网络层面和部分。具体说来，当前网络转型的主要方面包括接入网、交换网、互联网、移动网、传送网和增值业务网络。
　　由于NGN由固定网、移动网、IP网和接入网等多种网络和技术组成，这导致了网络和业务管理的复杂性与挑战性，也吸引了各标准组织投入研究力量来完善和增强NGN网络管理的体系，定义适用于NGN要求的基本网络管理业务和接口，应用新的网络管理体系架构和概念、新的网络管理技术实现对NGN网络与业务的有效管理。因此，如何运营、管理和维护由下一代网络技术提供的网络和业务，提出一套合适的管理体系和标准是网络管理相关标准组织近期的研究热点之一。
2、NGN体系架构
　　NGN的目标是不断提高对各种业务的创建、实现和管理的能力。要做到这一点，就需要把业务创建和实现的基础设施与传送基础设施分离。这种分离充分体现在NGN的体系架构中，即业务层和传送层的划分。图1是NGN的体系架构概要及管理范围。NGN的主要特征体现在14个方面：

图1　NGN体系架构

　　●传送分组化。
　　●控制、承载、呼叫/会话和应用的分离。
　　●业务提供松耦合，通过开放接口互联。
　　●基于业务块的方式，支持多业务和应用（实时、流媒体、非实时、多媒体等）。
　　●具有端到端业务质量控制的宽带能力。
　　●实现与遗留网络的开放接口互联。
　　●具有移动性。
　　●多业务提供者的访问能力。
　　●多种识别方式。
　　●保持用户感知的业务的一致性。
　　●支持“最后一公里”接入技术的多样性。
　　●支持固网与移动的融合。
　　●实现业务功能与低层传送技术无关。
　　●支持各种管制政策的要求，如紧急通信、安全、隐私权等。
　　根据对上述高层需求的归纳，NGN的体系架构划分为3个部分：业务层、传送层和管理平面。NGN业务层提供终端用户业务与应用的控制与管理。这些业务和应用可以是语音、数据或者视频的，可以是单独的业务，也可以是业务的组合。NGN终端用户的业务可以通过多个业务层的递归调用来实现（详情可参阅ITU-T建议Y.2011）。NGN Release1所提供的业务包含以下6类：
　　●多媒体业务。
　　●PSTN/ISDN仿真业务。
　　●PSTN/ISDN模拟业务。
　　●Internet接入业务。
　　●公共业务，主要指从管制的角度需要提供的业务，如合法监听业务。
　　●其他业务，主要指由NGN网络提供的基于分组网络的多种数据业务，如虚拟专网业务。
　　NGN传送层实现NGN中对等实体之间的信息传送，建立实体之间动态或静态的关联，控制信息在实体之间准确地传送。这些关联可以是短期、中长期（几分钟）或长期的（小时、天或更长），详情可参阅ITU-T建议Y.2011。
　　NGN管理平面包含业务层管理平面和传送层管理平面，也可能包括一些联合管理功能，如一些对两个层中的实体都要用到的管理功能和辅助功能。
3、NGN管理标准活动现状与路标
　　在ITU-T组织中涉及研究NGN相关课题的研究组有：SG4、SG11、SG13、SG15、SG16和SG19。为了协调和加快研究，2004年5月又成立了一个临时性的工作组——下一代网络焦点组（focus group over next generation network，FGNGN），它隶属于SG13，主要从业务需求、体系架构、服务质量、控制和信令能力、安全、网络演进、未来基于分组的网络7个领域进行研究，而传送、管理、协议、终端等内容由其他研究组进行研究。FGNGN已于2005年11月结束，转由NGN-GSI（global standards initiative）继续协调SG2、SG4、SG9、SG11、SG13、SG15、SG16、SG17、SG19等工作组之间的NGN标准化工作。
　　应ITU-T FGNGN的要求，ITU-T SG4于2004年9月在其下成立了下一代网络管理焦点组（next generation networks management focus group，NGNMFG）。管理焦点组的目的是要以一种集中的组织方式就NGN Release1所要求的NGN管理规范进行工作，侧重开发NE-OS、OS-OS之间的接口规范。目前还有其他标准或论坛组织在开展NGN管理相关的标准研究。SG4牵头协调相关规范的研究，其中包括确认其他标准组织在这个领域里的输出结果，如TMF、3GPP、ETSI等研究成果，从而协调整个规范体系的开发方向、计划与进程，鼓励各组织之间的协作以及为填补某些空白规范投入研究资源。SG4 2006年北京会议的输出文件《NGN管理规范路标2.0》（NGN management specification roadmap v2.0）描述了有关标准的现状和开发思路，文件中的标准体系结构如图2所示。其中包括高层需求（目标1）、管理框架（目标2）、原则与体系架构（目标3）、协议无关接口规范和协议相关接口规范（目标4）。图2中每一个方框都代表包含一个或多个规范的规范组。高层需求规范是NGNMFG的输入文件，主要来自FGNGN，如NGN总体概要（Y.2001）、NGN网络总体原则与参考模型（Y.2011）、NGN功能需求与体系结构（Y.NGN-FRA）等。

图2　下一代网络管理规范体系架构

　　与NGN管理相关的规范分为4类：第1类是与NGN管理总体需求相关的规范（如ETSI TS 188 004，NGN management，OSS vision；ITU-T M.3060，clause 7，management of next generation networks）。第2类是在NGN管理领域里重用的通用管理规范（如ITU-T M.3050 series，eTOM；M.3016 series，security of the management plane）。第3类是与NGN功能实体（业务层、传送层、客户网络）相关的管理规范（如ITU-T G.7718/Y.1709，framework for ASON management；3GPP TS 32.111-1 to-4，fault management IRP for IMS）。第4类是其他相关的规范。
4、NGN管理体系架构与原则
　　下面介绍的NGN管理体系架构与原则主要是来自第1类NGN管理规范《NGN管理原则》（M.3060）中的部分内容。
　　4.1　NGN管理的基本原则与目标
　　《NGN管理原则》的基本目标是为管理NGN提供一整套的原则和框架。为了开发NGN管理标准，必须促使设备供应商、运营商之间在组织流程、支撑系统、其他ICT（信息与通信系统）方面达成共识。该管理框架强调关注如下内容：
　　●运营商之间的管理域边界。
　　●跨管理域的运营商流程（如业务开通保障等）。
　　●运营商和设备供应商之间的流程。
　　●在实现这些流程的逻辑功能之间设立业务提供者参考点和消费者参考点。
　　●在业务提供者参考点和消费者参考点上，实现业务提供者和消费者物理实体之间的接口。
　　●支持逻辑功能的信息模型概念。如使用通用的网络模型概念，就可能对不同的设备、网络和业务实现通用的管理功能。
　　ITU-T定义了5种通用的管理功能：故障管理（F）、配置管理（C）、账务管理（A）、性能管理（P）、安全管理（S），简称FCAPS。在M.3050中定义的企业流程和在M.3400中定义的管理功能域FCAPS被视为NGN网络与业务管理的抽象结构。在管理框架内信息交换的分类在使用上相互独立，但必须注意在电信网络管理领域，网络与业务是一组互相合作的系统。NGN的管理原则与目标包括：
　　●通过管理融合和智能报告，使在不同网络技术之间适配工作最小化。
　　●对网络事件的管理响应时间最小化。
　　●管理信息流量的负载最小化。
　　●允许基于地理分布对网络运营的分权分域管理。
　　●提供隔离机制让安全风险最小化。
　　●提供隔离机制进行故障定位和实现容错。
　　●改善对客户的业务帮助和交互能力。
　　●在管理架构上进行业务分层。使得业务提供商可以通过业务构建模块灵活提供业务和业务绑定。
　　●M.3050中定义的业务流程，如何在NGN得到应用。
　　●支持各种在同一分布式计算平台上的应用或分布在整个网络中的应用。
　　4.2　NGN管理的一般需求
　　NGN管理目的是通过管理信息的交互使NGN管理功能能够监视和控制NGN业务（如流媒体等）、NGN的业务资源（如媒体服务器等）和传送资源（如IP带宽等）。管理信息交互通过NGN的资源与管理系统之间、NGN辅助管理系统之间、NGN组件与终端业务提供者之间、网络服务提供者之间的接口实现。具体的NGN管理功能需求如下：
　　●提供对NGN系统物理和逻辑资源的整个生命周期管理，具体包括核心网（如IMS）、接入网、互连部分、客户网络及终端等。
　　●以独立于传送层的方式提供管理NGN业务层资源的能力，使得运营组织能够提供NGN终端用户业务，并构建特色业务（可能来自多个业务提供者）。
　　●支持在业务能力基础之上（包括来自多业务提供者）NGN终端用户进行业务管理和个性化业务生成的能力。
　　●具有改善包括客户自助服务在内的终端用户服务的能力，如服务配置、故障报告、在线计费报告。
　　●确保授权的用户对管理信息（包括客户与用户信息）的安全访问与使用。
　　●在任何地点、任何时间对任何授权的组织或个人。确保管理业务的可用性（如计费记录7×24 h）。
　　●基于商业角色（客户/业务提供者/中介/供货商等）支持价值网络（value network）。
　　●允许一个业务提供商和个体在不同的价值网络或者某个具体的网络中具有多重角色（如零售和分销业务提供者）。
　　●支持提供NGN业务组织之间的B2B流程。
　　●集成对资源（网络/计算/应用）的抽象视图，屏蔽资源层中的技术多重性和复杂性。
　　●支持运营商根据网络资源使用情况对计费数据进行收集，用于离线计费处理（offline charging）或是进行在线计费（online charging）和批价应用。
　　●提供在网络事件（如网络调整、故障）修复期间的网络的可用性。
　　●提供主动式的趋势监视能力。
　　●提供管理客户网络的能力。
　　●提供集成的端到端的业务配置能力。
　　●提供自动和动态分配网络资源的能力。
　　●提供基于业务质量的网络运营能力。
　　●提供独立于公司组织（如部门职责分工）的管理能力，在组织形式变化（如部门的增减）时仍然能够保持一定的管理边界。
　　●提供跨越网络环境的管理信息互通，如传送层和业务层面的界限、管理和控制平面的界限、组织管理区域（如集团总部、子公司）的界限。
　　●在网元（业务层网元/传送层网元）上具有一致的跨技术的开放管理接口，采用抽象的资源概念从而有助于各种不同管理技术的应用。
　　●管理体系架构、企业流程以及管理功能应当使业务提供商减少用于新业务设计、创建、交付和运营所需时间。
　　●具有用一致、适当的方法来控制、分析、响应管理信息的能力。
　　●具有用一致、适当的方法来描述管理信息。并交付给管理信息用户使用的能力。
　　●应该支持管制政策和法律所要求功能的实现。
　　4.3　NGN的管理体系架构
　　NGN管理体系架构分为4个不同的体系架构视图（如图3所示），包括：企业流程视图（business process view）、管理功能视图（management functional view）、管理信息视图（management information view）、管理的物理视图（management physical view），另外，这4种不同的视图都要考虑安全管理方面的需求。图3还表达了一种管理规范开发的工作流程：首先确定功能架构，然后提出信息架构，最后确定物理架构。企业流程会影响整个活动的生命周期，随着时间的变化，体系架构的各个方面会按需不断演进。

图3　NGN管理体系架构

　　企业流程视图对业务提供者的运营活动提供一个参考框架，主要参考eTOM模型（ITU-T M.3050系列）。管理功能视图确定实现管理应用时所需的功能要求。管理信息视图确定了在进行管理系统建设时，功能实体之间进行交互时用到的信息模型。管理的物理视图描述实现各种不同的管理功能可以采用的不同方法，有可能对不同的配置采用不同的管理协议。安全管理保护企业的重要资产（建筑、员工、机器、信息等）不受威胁。NGN的安全管理特别关注NGN网络和管理基础设施的安全。ITU-T X.805（security architecture for systems providing end-to-end communications）和M.3016（security of the management plane）都是NGN管理安全标准的参考标准。
　　本文由于篇幅所限，不能对每一种视图展开讨论，归纳起来NGN管理体系架构的主要特点有如下几个方面：
　　●与以往的管理体系架构相比，NGN管理体系架构的最大的不同之处就是在传统的面向网络和设备管理需求基础之上，考虑了企业运营流程的要求，改变了过去ITU-T SG4过于关注网络管理功能、信息模型与接口的局面，业务流程以及与业务相关的管理功能等逐步得到重视。
　　●为了满足NGN业务层的业务管理与控制要求，运用面向业务（SOA）的技术，在NGN管理体系架构中更多地考虑了客户、业务提供者以及两者之间的注册关系。在功能视图、信息视图中都强调了对客户、产品、业务与服务以及B2B、C2B等网络的多个层面的管理支持。
　　●NGN管理体系架构通过业务流程、管理信息模型和管理功能等维度，比较全面地考虑了NGN的管理范围和功能等，通过多个运营管理系统互通，为NGN提供了具有协同效应的管理。
　　●NGN管理体系架构对后续与NGN功能实体（业务层、传送层、客户网络1相关的管理规范的开发具有很好的上层指导作用。
5、结束语
　　下一代网络提供的新业务，可以让用户通过自由的选择，在任何地点、任何时间、任何（终端）设备上实现。技术的演进对企业的运营模式和高效率的业务提供方式带来了挑战，灵活、高效的管理系统和流程至关重要，提高客户满意度、降低运营成本、支持新的商业模式需要合理的管理框架。M.3060针对这些需求，提出了NGN的总体管理原则、体系架构，为演进中的NGN运营支撑系统的规划、规范、开发、建设和部署提供了参考和借鉴。
　　NGN是通信网的未来发展方向，关注NGN的标准化进展情况，同时也要关注NGN管理标准的发展动态。目前国际标准组织已开发了三、四十种NGN管理相关规范，但NGN管理标准仍然需要进一步细化，不断地完善。中国积极参与了NGN管理标准的制定，承担了包括NGN故障管理需求分析、SLA模板定义指导手册、NGN业务管理要求标准的编制，为NGN管理标准的发展做出了贡献。