3G综合网管原型系统应用实现方案

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移动网的综合管理是提高移动网络的服务质量和运行效率，合理管理和控制网络资源以及确保网络顺利运行的保障，也是网络建设中必不可少的一部分。在目前的2G网管系统中，不同设备厂家采用各自不同的技术自行研制网管系统，不可避免地带来网络协议互不兼容、管理信息不能互通、缺乏对整个网络的综合管理、管理内容庞杂、操作界面多样等问题。
    而即将到来的第三代移动通信系统，网络规模将进一步扩大，设备复杂度会不断提高，新业务也将层出不穷，导致运营商管理和维护移动网络的工作量越来越大，代价也越来越高。为了能更好地监控网络运行情况，提高网络维护的效率，降低运营成本，移动运营商对集中式、统一网管的需求越来越急迫。
    为了探讨运营商建立集中式综合网管系统的技术方案，同时对3G设备厂商网管系统的接口与规范的一致性加以验证，我们遵照信息产业部《第三代移动通信网网络管理技术要求系列标准》（以下简称“行标”），开发了一套3G综合网管的原型系统，实现了行标中规定的NMS的主要功能。
    一、技术方案
    在3G网络中，对于网络实体的管理也是基于TMN模型构建的，主要采用了网元(NE)、网元管理系统（EMS）和网络管理系统(NMS)的三层管理架构。本原型系统的定位是一个位于省级运营商的3G集中式综合网管系统，遵循行标，按照NMS的基本功能要求搭建。它与EMS之间的接口是开放的，遵守OMG组织的CORBA规范。
    二、系统架构
    如图1所示，系统主体分为三层：应用层、数据层和采集接口层。应用层是与用户直接打交道的部分，用户的操作都通过GUI客户端进行，数据的上报、相关结果的显示等都是通过应用层展示给用户的。数据层主要是数据库服务器，采集接口层收集上来的数据存放到数据库中，由应用层程序对数据库进行查询、增加、删除记录等操作。在数据库服务器上还有一些存储过程、触发器等业务逻辑，以实现客户端不同的应用。采集接口层是对设备商EMS的接口，通过标准CORBA接口与EMS相连。


图1系统架构图
    三、应用功能模块
    应用层提供面向用户的操作维护界面，接受数据输入，向数据层发出数据请求，数据库服务器返回数据结果，或者根据需要，进行相关的业务逻辑运算后，再向客户返回相关信息。
    系统基于client/server架构开发，GUI客户端运行在Windows系统下，数据库服务器运行在NT系统下。下面对本系统应用层目前支持的主要应用功能模块分别进行介绍。
    1．故障管理模块
    （1）告警监控功能。网管系统能够对所管EMS上报的告警信息进行实时显示，用户可以选择手动或自动刷新告警信息，对于自动刷新方式可以设置告警刷新频率。系统还提供针对不同级别的告警定制不同显示颜色的功能。同时，用户可以选择显示特定网元、特定类型的告警，并且能够进一步查询告警的详细信息。
    （2）告警分析功能。能根据告警设备、告警级别、告警类型、告警产生时间等组合条件对告警信息进行查询和统计，这包括实时告警和历史告警信息。查询统计结果可以报表、图形（直方图、曲线图、饼图）等方式显示，并能将其进行存储和输出打印。
    （3）告警知识库功能。用户对告警的处理经验进行记录，形成经验库。当系统再次发生同一现象的告警时，用户可以参考告警知识库中的解决建议，对故障进行修复。这非常有利于排除故障的经验共享。
    2．性能管理模块
    （1）性能分析功能。网管系统提供对历史和当前性能数据的查询、统计功能。用户可以设置查询条件，如按网元、时间范围，方便快捷地查询网络设备的所有测量项性能指标。系统提供多种形式（如线图、柱图、饼图等）的查询统计结果显示，以更直观地对不同性能统计项目进行对比分析，如针对不同网元的同一指标的对比分析等。分析结果可以进行存储和输出打印，允许用户设置输出条件，输出目的地和输出方式（如打印机，文件等）。
    （2）报表管理功能。系统的报表定制功能通过报表模板和任务的方式实现。用户可以选择网元设备、测量数据族、测量项（指标）来定制报表模板，这样可以避免以后每次定义报表。对需要定期产生的报表，用户可以创建任务，只要设定产生报表的时间、周期、模板，系统将自动执行任务，生成所需报表，而无须手工操作。
    3．拓扑管理
    与系统相连的EMS所管的子网和网元都以树图的形式在界面上显示，真实地反映网络的拓扑结构。告警、性能的数据都与实际的拓扑信息相关联。在树图上双击子网或网元，可以查询其基本属性信息。
    4．安全管理
    网管系统提供的用户管理模块具有新用户创建、用户信息修改、用户删除的功能。系统具有对登录系统的用户进行鉴权的功能，只有名称和密码都正确的用户才允许登录到系统中，否则拒绝登录。除了密码，还增加了对IP地址和用户状态的验证，用户具有激活和挂起两种状态，只有处于激活状态的用户才能登录。
    四、应用前景
    目前的网管原型系统已能够实现NMS的基本功能，但是它距离上线运行的网管系统还有一定的距离，如拓扑管理的功能较弱、客户端访问量和数据传输量等性能因素考虑得较少等等。为进一步完善系统功能，解决数据访问的瓶颈，提高系统安全性和软件的扩展性，在下一步的系统开发中将引入中间件技术和GIS功能模块。
    1．中间件的引入
    现有系统的应用层程序直接访问数据库服务器，与接口适配器之间没有交互。引入中间件技术后，系统架构中将增加一层业务逻辑层，应用层将通过中间的业务逻辑层来进行与数据库和接口适配器之间的通信。业务逻辑层接受客户端的业务请求，根据请求访问数据库，做相关处理，再将处理结果返回客户机。业务逻辑层从物理上和逻辑上都可以独立出来，客户端不直接访问数据层，而是向业务逻辑层发送业务（事务）请求。同样，客户端需要与接口适配器通信时，也先将请求发送到业务逻辑层，通过中间件来与接口适配器交互。
    消息中间件能够屏蔽掉各种平台及协议之间的特性，进行相互通信，实现应用程序之间的协同。采用中间件技术可以带来以下优点。
    （1）在进程管理方面，用尽量少的服务进程处理尽量多的请求，减少进程的启动/终止次数。当请求服务的数量超过了服务器的处理速度时，中间件会把请求排队进行缓冲，通过对服务进程的有效管理，可以使系统在额定的功率下稳定工作。中间件还通过长驻服务进程的手段，来保持和复用数据库连接，从而减少客户端与数据库连接的次数和时间。
    在安全性方面，将客户端与数据库和接口隔离起来，客户端无权直接访问数据库和接口适配器，有利于安全管理，可有效地防止恶意攻击。还可以利用中间件的安全管理特性进一步加强权限控制管理，对业务（事务）进行访问控制，使权限控制不仅仅局限于对数据库表的插入、删除、修改等权限，而是以业务（事务）为主线。业务（事务）级权限控制的引入使得权限控制与管理更加灵活、方便、实效。
    业务逻辑层往往有多台服务器，因此可以有效地解决网络瓶颈和数据库连接数过多导致系统性能下降的问题。还可利用中间件的特点来选择路由、平衡负载，提高整个系统的性能。
    由于中间件提供标准的程序接口和协议，针对不同的操作系统和硬件平台，它们可以有符合接口和协议规范的多种实现。采用了中间件之后，可以屏蔽掉各种平台及协议之间的差异。这就使软件的高层应用环境相对稳定，不管底层的硬件和系统软件怎样更新换代，只要将中间件升级更新，保持中间件对外的接口定义不变，应用软件几乎不需任何修改，从而节省在应用软件开发和维护中的成本，使系统具有更强的扩展能力。
    2．GIS技术
    将GIS（地理信息系统）技术应用于系统的拓扑管理，在加载网络设备的地理信息之后，网元将能够在客户端的地图上呈现，并能方便地查看设备的地理分布以及连接关系。在地图上还能够进行拓扑监视，即动态、实时地显示被管网络的运行状态，包括网络资源的配置信息、实时告警信息和网络性能数据。当然，这需要GIS开发平台和组件的支持。
    这套3G网管原型系统，已经分别与UT和Alcatel两个厂家的EMS北向接口进行了互联测试，实际验证了这一实现方案。通过上面的论述，相信在下一步的开发中，引入中间件和GIS技术将使此系统的功能更加丰富，更大程度上满足运营商对集中式综合网管系统的要求。