唐 亮，陈 聪

（1.中国电信股份有限公司北京研究院 北京100035；2.中国电信集团公司 北京100010）

1 引言

移动互联网时代的到来使得运营商面临被管道化的危险，因此要对现有网络资源价值进行深入挖掘，智能管道技术应运而生。智能管道技术[1.2]利用先进的网络流量感知技术、策略决策和管控技术以及资源调度技术实现对网络流量的精细管理，达到“四可”（用户可识别，业务可区分，流量可调控，网络可管理）的目的。具体来说，智能管道使得运营商能够针对每个用户和每种业务，按照所约定的QoS策略对全部网络资源进行按需分配，这样就能够避免出现高价值用户得不到足够网络带宽，而低价值用户占据大量网络流量的场景出现。要实现以上目标，就需要统一的用户接入、统一的策略控制、统一的业务运营支撑系统的支持，同时也需要有统一的网管系统对承载业务的整个传输网络及其中的设备进行有效管理。在统一管理的基础上，为了高效保障业务的QoS，还需要网管系统与策略控制系统等上层业务相关系统连接，以根据用户业务需要实现对传输网络的有效管理。但是目前整个传输网络由于不同的厂商设备、不同的传输系统以及不同的管理方式导致了网管系统的纷繁复杂，而且网管系统和其他上层管理系统之间也缺乏连接性，对于网络业务无法做到及时有效保障，无法适应智能管道的需求。

对于上述统一网管系统的解决，相关参考文献[3～5]都是基于让不同厂商不同设备都使用统一的接口，但是这个解决方案需要厂商花费大量时间重新开发系统，同时也不利于不同厂商开发新功能，而且对于SDH系统和WDM系统很难进行统一，对于运营商来说也需要花费大量成本重新采购和部署设备。

这个情形和云计算系统需要管理大量的异种资源（不同厂商的产品）的情形很类似，因此在本文中利用了云计算[6,7]的解决思路，采用虚拟化思想屏蔽底层物理设备，构建统一网管系统，同时将网管系统与策略控制系统相连，实现了对业务QoS的保障。本文从网管系统现状出发，结合云计算和虚拟化技术，探讨智能管道云网管系统的架构、功能模块和管理方式。

2 网管系统现状

目前的电信传输网管系统纷繁复杂且孤立存在，无法完全适应智能管道的需求，具体体现在以下几点。

（1）传输网络的混杂

传输网络的混杂主要表现在传输系统和设备厂商的多样化上。现在的传输网络中存在的主要传输系统为SDH系统和WDM系统，而这两者之间的网管系统并不能实现兼容，同时对于新出现的40 Gbit/s、100 Gbit/s以及OTN等技术无法进行有效管理。其次现在网络中存在包括北电、华为、中兴通讯、烽火、阿尔卡特、西门子等多个厂商的设备。对于网管系统，虽然有规范对接口等部分进行约束，但是不同厂商在具体实现上有各自的方式，特别是在北向接口上，很难达到统一的标准。

（2）管理方式的混杂

不同系统、不同省市的网络管理方式不尽相同，有的使用集中网管进行管理，有的依靠各厂商专业网管进行管理。集团公司和各省市公司也都拥有各自的网管系统对同一个网络进行监控。这些混杂的网络管理方式既重复浪费，也不利于对网络的统一管理。

（3）网管系统的孤立化

现在使用的传输网管系统并没有与运营商的其他业务相关系统相连。这种情况下，当用户业务出现问题的时候，需要人工通知网管人员，再由网管人员对传输网络进行排查，找出并恢复故障，整个过程耗费时间较长，影响业务的QoS保障。

传输网管系统的这些现状造成了无法对整个传输网络进行有效监控，对业务QoS进行保证。智能管道要实现对流量和业务进行精细管理的目标，要求网管系统首先能够对承载业务流量的整个传输网络进行统一管理，在全网范围内进行传输资源的调控，而不用考虑传输系统和传输设备厂商之间的差异性；其次能够对用户业务的开通，维护等业务层面需求在传输网络层面上进行快速响应。因此需要一个新的网络管理架构，能够整合传输网络中不同的设备，同时连接策略控制系统以符合智能管道的要求。这与云计算虚拟化技术屏蔽底层不同设备的特性不谋而合，同时云计算所提供的强大计算能力和存储能力能够支撑网管系统功能的实现。所以在本文中，笔者利用云计算的虚拟化思想，建立智能管道的云网管系统。

3 云网管系统架构

虚拟化技术[8～10]是为一组类似资源提供一个通用的抽象接口集，从而隐藏属性和操作之间的差异，并允许通过一种通用的方式来查看并维护资源。具体来说，虚拟化技术包含了3层含义：第一，虚拟化的对象是各种各样、不尽相同的资源；第二，经过虚拟化后的逻辑资源为用户隐藏了不必要的细节；第三，用户可以在虚拟环境中实现其在真实环境中的部分或者全部功能。因此应用到云网管中，对上层网络管理员屏蔽底层不同厂商以及不同系统的网络设备，以网管实例的形式为网络管理员提供所需要的网络监控功能，从而实现统一网管系统的构建，如图1所示。

原有网管系统中，如图1左边部分所示，不同厂商不同传输制式的网络传输设备与各自的设备管理系统（equipment management system，EMS）相连，网络管理人员通过网络管理系统（network management system，NMS）连接到EMS上，通过EMS对相应的网络传输设备进行告警上报、性能获取、链路配置和管理等操作。因此对于拥有不同设备的现网来说，不同厂商不同传输制式的网络传输设备需要不同的网管系统，无法利用一套网管系统进行统一管理。

在使用虚拟化技术后，在网络传输设备和网管系统之间添加一个虚拟层，如图1右边部分所示。网络传输设备通过北向接口与虚拟层相连，虚拟层利用虚拟化技术将底层传输设备抽象为设备资源，多个传输设备则组成了设备资源池。这样就使得底层物理设备对上层的设备管理系统和网络管理系统透明，也就为网络管理人员屏蔽了底层传输设备的复杂性。网管人员只需要在虚拟层的基础上建立一个网管实例，就能够通过调用设备资源池中的设备资源，实现对整个传输网络的监控。同时虚拟层还与策略控制系统相连，对业务运营支撑系统的用户业务需求，策略控制系统利用虚拟层的相关设备资源及网管功能进行快速响应，保障用户业务的QoS需求。

4 云网管系统功能模块

从图1可以看出，云网管系统最重要的部分就是虚拟层，其保证了整个网管系统能够对网络实行有效监控。依据所起的作用，整个虚拟层可以划分为用户接口、告警管理、性能管理、电路管理、设备和拓扑管理、工单系统、设备资源池7大模块，如图2所示，其中告警管理、性能管理、电路管理、设备和拓扑管理统称为管理模块。

设备资源池负责将底层物理设备抽象化，通过对不同厂商的SDH、WDM、OTN等设备接口协议进行转换，将底层设备转化为统一的设备资源，以供具体的管理模块使用。

管理模块包括告警管理模块、性能管理模块、电路管理模块以及设备和拓扑管理模块。其中告警管理模块负责设备告警的查询、上报、存储、故障定位、故障参数设置等。性能管理模块负责设备性能的查询、收集、存储以及管理等。电路管理模块负责电路的拆建、管理、调度以及路由的选择和指配等。设备和拓扑管理模块负责设备节点以及网络拓扑的查询、配置管理等。

用户接口模块与网管实例相连，负责接收用户的网管需求，并根据需求调用相应的管理模块，同时将需求的处理结果返回给网管实例，同时对网管实例的接入进行安全和权限控制，所接入的网管人员只能接触自己权限范围内的设备和网络。同时用户接口模块还与策略控制系统相连，为策略控制系统提供相应的设备资源池及网管功能，以使策略控制系统能够迅速对接收自业务运营支撑系统的用户业务需求进行快速响应。工单系统包含了传输网相关工单信息，用于辅助网管管理模块以及提供给网管人员相关工单信息。

当网管人员需要对传输网络进行监控时，网管人员首先创建一个网管实例，网管实例将所需要的网管功能传递给虚拟层的用户接口模块，用户接口模块根据网管实例所传递的网管功能信息，调用相应的管理模块，管理模块再从资源池中访问相应的设备资源，如果需要的话，同时结合工单系统对其进行处理，并将结果逆向返回网管实例。这样就实现了对底层设备实时告警查询、性能监测、电路拆建和管理、路由选择和指配等功能。

当用户业务需要开通或者对故障进行申告时，业务运营支撑系统将相关用户业务需求传递给策略控制系统，策略控制系统通过用户接口模块和管理模块调用告警、性能、电路等相关设备资源信息，完成对故障的定位及业务开通所需资源的调度，并做出决策，自动生成工单传递给工单系统。这就实现了对用户业务QoS的保障，满足了智能管道对统一网管及业务QoS保障的需求。

5 云网管系统管理方式

在现网中，网络管理方式一般为厂商建立自己设备的EMS，同时运营商网管人员通过建立NMS调用EMS对网络进行监控。在运营商内部，集团公司和各地省市公司都建立有各自的NMS，这造成了一定的重复投资和混乱管理。在云网管系统中，可以在IDC服务器硬件上建立虚拟层，无论是集团还是各地省市公司的网管人员都可以通过高速互联网接入IDC，在虚拟层上创建自己的网管实例，来进行网络监控，不同的网管实例之间互不干扰。同时运营商还可以向网络用户开放相应的监控权限，专线大客户可以建立自己的网管实例，监控和自己租用线路相关的设备信息和电路信息。

6 结束语

云网管系统通过架构、功能模块、管理方式3方面对传统传输网络管理技术做了改进，建立了一个屏蔽底层物理设备差别及与业务系统相连的统一网管系统。这就解决了现存网管体系混杂以及孤立化的缺点，满足了智能管道对网管系统的要求，能够更有效地对智能管道技术进行支持。

1 赵慧玲，徐向辉，陈运清等.智能管道构建思路探讨.电信科学，2011,27（3）：7～11

2 赵慧玲，徐向辉.智能管道的内涵与特征.电信科学，2011,27(10A):1～4

3 张凯，柴勇哲.以客户服务为中心的综合网管系统构建与实现.信息通信技术,2011(6):33～37

4 邓波，丁鲲.一种面向复合事件处理的综合网管服务计算平台.东南大学学报：自然科学版，2008(S1):308～311

5 罗枫，王丹志，宋俊德.综合网管中基于模型驱动的元数据管理.武汉大学学报:理学版,2007(1):59～62

6 Armbrust M,Fox A,Griffith R,et al.A view of cloud computing.Communications of the ACM，2010,53(4):50～58

7 Dikaiakos M D,Katsaros D,Mehra P,et al.Cloud computing:distributed internet computing for IT and scientific research.IEEE Internet Computing,2009,13(5):10～13

8 Barham P,Dragovic B,Fraser K,et al.Xen and the art of virtualization.Proceedings of the Nineteenth ACM Symposium on Operating Systems Principles,BoltonLanding,NY,USA,2003:164～177

9 Goldberg R P.Survey of virtual machine research.IEEE Computer Magazine,1974,7(6):34～45

10 Willmann P,Shafer J,Carr D,et al.Concurrent direct network access for virtual machine monitors.Proceedings of the 13th International Symposium on High-Performance Computer Architecture,Phoenix,Arizona,2007