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接入网网管研究----马奔腾

2/14/2005来源:接入系统人气:12811

接入网网管研究----马奔腾 摘要 本文从接入网网管模型和TMN分层结构的分析出发,结合当前流行的接入网网 管实例,总结出接入网网管设计的重点:接入网网管和其他相关管理网接口的实现 方法,并重点强调接入网网管对V5接口管理的实现。最后,展望接入网网管的发展 方向,给出作者对宽带接入网网管的预测。 关键词 接入网 TMN 网络管理 功能实体 Q3接口 从全球通信发展上看,90年代末正是接入网技术开发和应用的活跃时期,诸如 xDSL、 HFC、SCDMA、PON等接入新技术得以飞速发展,使得接入网需要管理的功能项目也越来越 纷繁复杂,这要求旧有的相对落后、封闭、分散和相互不兼容的接入网网管尽快更新, 平滑过渡成为高度兼容的电信管理网(TMN)的一个子集。 1 接入网的界定 接入网(AN)主要由3个接口界定:网络侧经由业务节点接口与业务节点(SN)相连 ;用户则经由用户网络接口和用户相连;管理功能经 Q3接口与电信管理网(TMN)相连。 如图 1所示,按照接入网的界定,终端设备不属于接入网(AN)的范围,但实际上为了 保证业务质量(QoS),AN的网管必须对终端设备进行管理。为此中国电信总局建议接入 网设备应提供终端设备测试功能并提供和112受理系统的接口,同时要求AN的网管具有管 理终端设备的功能并可以和112受理系统交换管理信息。 提出接入网概念的一个重要原因是接入网的灵活性—一接入网具有开放协议接口, 能和不同厂商生产的网络端节点相连,由此形成业务网和接入网的多厂商环境。众多的 开放接口在要求接口协议高度规范的同时,也要求接口有一个灵活实现的过程。这些必 将对AN网管在各个接口上的管理提出更高的要求。 2 基于TMN的接入网网管 2.1 接入网的网管形式 接入网的网管可以有多种形式,其中以基于TMN的接入网网管为主要发展趋势。这种 网管首先基于接入网的功能结构,如图2所示下部分虚框之内为接入网的功能结构。其中 的SMF(System Management Function)王要协调 UPF、CF、TF、SPF之间的运行,并对 网管系统提供管理接口Qan。接入网网管部分分为管理功能结构和非管理功能结构实体( 如WSF和QAF等),管理功能实体分为3个: (1)PCF-OSF(端口/核心管理功能OSF):它对接入网功能结构中的UPF、SPF和CF 进行管理。其基本功能是对SNI(业务网络接口)、UNI(用户网络接口)及其支持的业 务进行管理,主要包括SNI的配置、UNI的配置、UPE/SPE/CF的故障和性能管理。当UNI 采用V5接口时,PCF-OSF就是对V5接口及其支持的业务进行管理。 (2)TF-OSF(传送管理功能 OSF)管理 TF实体,其基本功能是对TF进行配置以及 性能和故障方面的管理。TF具体设备和技术的不同(如xDSL、ATM、CDMA、HFC)致使TF -OSF的功能有所不同。 (3)在PCF-OSF和TF-OSF之上的功能实体是CO-OSF(调度管理功能OSF)。因 PCF -OSF和 TF-OSF相对独立,并和具体的接入技术紧密相关,需要上层的CO-OSF从接入 网全网的角度进行协调和调度,特别是处理和全网有关的故障和性能管理。 对图2和图3 TMN的功能结构作对比,可以看出SMF实际上完成网元层网元管理操作系 统(EM-OSF)的功能,它通过Qx接口管理 UPF、CF、TF、SPF。在1997年10月,ITU-T 第四研究组决定从当前 TMN结构中删去关于Qx和 MD(中介器)的规定,同时预留插入新 的接口及其支持功能模块的余地,所以目前该接口的实现方法视厂商的不同而有很大不 同,通常使用 Q3、Qc等接口。因 Qc接口(接入网中小容量设备不能提供 Q3接口时,它 所提供的网管接口暂定名为 Qc接口)和 Q1、Q2接口一样均是面向字符流的协议,不适 合大容量设备的集中网管需要,而Q3接口是面向对象的支持网管七层协议栈的满栈协议, 具有全面的管理功能,所以ITU-T推荐使用Q3接口。但因Q3的满栈特性,实现起来繁琐 而困难,所以目前该接口主要决定于各个厂商在Q3接口标准之上取舍部分的多少和它们 产品的未来发展方向。 对Qan接口来说,TMN的主要目标是解决不同级别上(设备级、网络组、操作级等) 不同厂商设备的兼容性、应用系统的平滑扩展性等问题,在根本上要求采用先进的接口 技术,如要求接口的语法、语义和操作分开;独立于设备的接口语义描述;支持继承、 封装技术等。而Q3的面向对象特性恰恰使其成为Qan的当然之选,所以众多厂商在Qan接 口上均采用Q3接口或向此方向努力。 2.2 典型的互连模型 接入网作为本地网的一部分,接入网网管必将涉及的一个问题是接入网网管和本地 网中其他部分网络管理系统的互连。典型的互连模型是当SNI为V5接口,业务网为电话网 时的模型,如图4所示。 Qta是本地电话网管和接入网网管之间的接口,目前有如下实现方法: (1)非标准接口,如 M接口。 (2)采用TMN中的X接口;X接口实质提供TMN和TMN之间或TMN和具有TMN接口的其他管 理网络之间的连接。在这种情况下,本地网管和AN网管成为对等的管理功能实体,只有 管理信息交换,无需确定管理逻辑层次关系。 (3)采用TMN的Q3接口;此时需要确定AN网管中PCF-OSF和本地交换网管的OSF的管 理逻辑层次关系。 (4)采用系统内部接口,这种情况多适用在本地电话网管和AN网管综合建设时期。 (5)其他方法。 Qca是接入网网管和112受理系统间的接口。112受理系统和号线管理系统是用户管理 和质量管理的支撑系统,它们和接入网网管的接口 Qca和Qra目前多采用基于TCP/ip流 的方式传送。 112受理系统主要完成对用户设备的测试。当其收到接入网用户拨的112号码后,初 步确定应作哪些测试后,把发生故障的用户号码和需要作的测试命令发向AN网管,由AN 网管对相应用户端口阻塞后,再进行相关测试。112系统发给AN网管的测试命令通常包括 :内线测试、外线测试、对用户线振铃、送嗥鸣音、人工插入语音或通知、用户话机特 性测试和例行测试等。实际上,112受理系统发给AN网管的用户号码为E164号码,由接入 网网管系统再映射到相应的用户端口之上。 2.3 应用实例 由于基于TMN的接入网网管有着和其他相关网管易于接口的优点,在我国的新兴接入 网上得到普遍推广,中兴光接入网(ZXA10)即为一例典型。 如图5所示,ANMS为ZXA10系统的网管,负责用户线路、设备环境、网络设备性能的 管理和维护。光网络单元(ONU)负责综合业务接入,是光纤到路旁(FTTC)和光纤到大 楼(FTTB)的关键设备;光线路终端(OLT)负责接入网(ONU)设备的拓扑组网。 在 OLT与 ANMS之间:若是小容量 OLT,则采用 Qc接口;若是大容量OLT,则采用Q3 接口;ANMS与112受理中心之间采用Q3接口;在ANMS与当地集中维护中心之间采用非标准 M接口。在 ONU和 OLU之间,使用 E1DT中的第16时隙或 84 Mbit/s光传输系统中的 H通 道(开销通道)传输管理维护信息。OLT和ANMS之间传送维护管理信息的物理通道一般是 DDN、串口或局域网(LAN)口。 另外,ZXA10网管基本遵循TMN系统结构,是一个开放的综合网管体系;其各相关管 理实体间的接口大部分遵循国际标准,ONU、OLT、ANMS间接口实现符合Q3的AGENT-MAN- AGER模式(ONU、OLT、ANMS的网管协议栈恕不赘述,可参见ITU-T Q.811,Q.812);网 管的软件平台采用X-windows和 MS-windows双重界面,面向对象的多进程、多线程开 发环境,使用数据库管理系统和网无管理信息模型库(MIB)等新技术。在管理功能上, 除基本的故障、配置、性能、安全、网管自身管理等功能之外,还有CATV管理、信令跟 踪管理等新功能。管理功能较为完全。ZXA10同时具有较强的管理能力:最大用户数目前 可达 4O96个,16个ONU;网管做到了功能和网络拓扑(星型、环形、总线型)无关。设 备操作终端(EOT)可以做到对一个网元NE的全面管理,并具有远程管理能力。 综上可知,ZXA10网管在遵循TMN结构的同时,充分保留其本身灵活性,是一个较为 完善全面的AN网管综合系统。 3 VS接口管理 维护管理是接入网的一项极其重要的功能,比较重要的维护管理功能包括:指配功 能、接入能力管理、资源配置和重新配置、检测定位接入网故障功能、监视和报告接入 网性能的功能、安全控制、资源管理等等。对V5接口来说,主要是实现指配功能(PRov- sioning),其网管功能描述包括: (1)负责与V5接口及用户端口均相关的配置管理,如负责用户端口与V5接口的连接, 规定当前指配的变量; (2)负责与V5接口相关的配置,如规定V5接口身份标识和链路身份标识等; (3)负责与用户端口相关的配置,如分配用户端口地址和用户端四类型; (4)负责激活/去激活线路测试和通道/通路测量; (5)负责检测、定位、报告和恢复用户端口和V5接口的故障; (6)负责监视、报告用户端口和V5接口的性能。 AN侧V5的管理信息必须和交换机侧(LE)有关的V5管理信息相一致,目前有两种方 法实现两者的一致性:第一种是通过V5协议来协调,由V5协议保证了两侧信息的一致性; 第二种利用两侧的管理系统协调。参见图4,当使用Q3接口时,两侧有关V5接口的管理对 象的定义是相同的,因此两侧相同的管理对象应当保持一致性。首先,在初始设置时, 两侧的配置数据应保持一致。其次,在运行过程中,若一例进行了创建、删除、设置等 操作,对方应做同样的操作。即一侧的管理系统向自己的代理者(AGENT)发出M-CREA- TE、M-DELETE、M-SET命令时,也应把相同的命令发向对方的管理系统,由对方的管理 系统向自己的代理者转发此命令。 但由于AN的用户端口和交换机侧的用户接入(指UNI侧用户端口经V5接口后在交换机 倒入口处的一种映象)管理对象(MO)定义木相同,因此,若其中一侧管理系统对用户 端口(用户接入)进行 M-CREATE、 M-DELETE、 M-SET等操作时,必须经过相应的改 变,才能传送到另一侧的管理系统进行。此外,当管理系统使用M-ACTION命令建立管理 对象实例之间的关系时,也应当考虑到两侧定义的管理对象(MO)(用户端口和用户接 入)的不同,应当经过相应的改变,再传送到对方的管理系统进行实施。 以上是在配置有Q3接口的情况,在尚未装备Q3接口的情况下,可以在V5接口单独设 置一条维护管理C通道,由交换机代理完成网管功能,以便平滑过渡到Q3接口。特别是用 户端目测试可通过V5接口并入网络已有的集中线路维护中心处理。 4 接入网网管工程设计 从以上几部分的阐明中不准总结出AN网管工程设计中的几个主要方面: 网管系统结构:主要考虑网管系统的分层构成;各个子网间的对应关系;本系统和 TMN其他子集或非TMN网管系统间的接口和逻辑管理关系等问题。 (1)接口规范:主要涉及系统内部各个接口的协议栈实现;子网间的接口规范等问 题。要求既要满足国际标准,又要考虑现在多网并存的灵活性。 (2)软件、硬件平台:力争使用先进的软硬件技术,如 MIB、面向对象编程、RTOS 实时操作系统,CORBA环境等,并应提供鲜明友好的操作界面。 (3)管理功能:在5大基本网管功能的基础上,AN网管的管理域有其自有特点。 由表1可见,和其他电信子网相比,AN的网管功能更接近传输网网管,它不具有业务 量管理、路由管理等功能,它的功能更多地集中在用户管理上。这一功能的强弱同时可 以作为评价AN网管优劣的一个重要依据。 (4)管理能力:主要涉及最大管理网元(NE)数、网元类型、拓扑相关/无关性、 设备操作终端对网元的管理能力等等。 实际上,其他电信子网网管也同样涉及以上几个方面,所以这几个方面同时可以作 为优选网管系统的参考。 5 结论与展望 伴随电信网的宽带化,AN正走向宽带接入网(B-AN)。宽带接入网更复杂的功能体 系、宽带 V5接口(VB5.1和VB5.2)的实现、窄带用户接入和宽带用户接入的并存等等一 系列挑战必将推动AN网管走向一个新境界,可以预见现存的AN网管和ATM网络管理的紧密 融合将是必然发展趋势。我们将进一步关注并深入研究。 [作者简介]马奔腾,1997年毕业于北京邮电大学无线系,获工学硕士学位。现于 邮电部北京设计院第二设计所任工程师,从事无线网络工程设计和研究工作。