徐云斌 宋鸿升 桂烜 张杰
（北京邮电大学 北京 100876）
摘要 自动交换光网络（ASON）在光传输网络之上引入控制平面，可以支持动态波长连接的建立，动态地分配网络资源，因此一出现就引起了广泛的关注。ITU-T等组织定义了大量关于控制信令方面的规范，但是没有给出任何与网络管理方面相关的内容。本文针对ASON网络的特点，提出了适合ASON网络的基于CORBA技术实现的域间网络管理方案，然后对ASON的基本管理功能需求进行了分析，其中着重分析了ASON引入的控制平面的管理需求，为控制平面管理功能的实现做出了理论指导。最后，对如何应用CORBA技术实现网管系统进行了分析。
关键词 自动交换光网络 域间网络管理系统 网络管理系统
1 前言
目前网络的传输模式已由过去的基于电子技术的铜缆传输过渡到目前的基于光子技术的光纤传输，密集波分复用技术（DWDM）提供了巨大的网络带宽，但因特网业务的迅猛发展对服务提供商提出了新的要求，服务提供商需要构建一个灵活、有效的网络，以满足客户的不同需求。光网络仅仅提供巨大的带宽容量是不够的，还需要提供各种不同的服务，使得用户获得网络带宽就像购买一台PC那样方便容易。
自动交换光网络（ASON）在底层光纤网络之上引入以IP为核心的控制和管理技术，可以管理端到端的波长业务，实现了动态连接的提供。此外，ASON支持多种传输网络技术（如IP、SONET/SDH、ATM、WDM），可以提供更好的网络保护恢复性能，并实现了光通道的流量工程，可以按照需求分配网络带宽，满足不同的网络服务需求，如波长出租、OVPN（光虚拟专用网）等。因此ASON一出现许多网络运营商和服务提供商就对其十分感兴趣，国内外一致认为自动交换光网络是未来光网络发展的一个重要方向，不同的组织和实体已经在讨论ASON的问题（如ITU、IETF、ODSI、OIF等），相关协议规范已经给出。但是各大组织对ASON网络管理系统并没有给出任何规范，对ASON引入的控制平面所需的管理功能也没有做出规定。本文将对ASON管理系统进行分析。
ASON网络分为控制平面、传送平面和管理平面三个部分，由此我们可以看出，管理平面需要管理的网络资源不仅包括传统的传送网络的资源，还包括控制平面的资源。由于控制平面主要通过一些信令协议、软件模块来实现，因此它有一些特殊的管理需求，本文将对控制平面的管理需求进行着重分析。另一方面，在光网络之上承载IP业务是目前网络的发展趋势，对运营商来说，希望能够有一个综合的网络管理方案，实现统一的网络管理，支持端到端的用户业务的接入和服务管理。本文给出了一种支持多厂商、多技术的域间网络管理方案，并在此基础上，对ASON网管功能需求进行分析，最后设计域间网络管理系统的功能结构模型。
2 ASON网管系统体系结构
本文给出的ASON网络管理系统体系结构的主要特点是支持多种技术，支持不同的厂商设备，可以实现不同厂商管理系统之间的互操作。可将ASON网络划分为不同的管理区域，每一个区域都代表不同厂商的设备，如图1所示，管理区域内部的设备由一个统一的网管系统管理，各个管理系统之间通过公共对象请求代理结构（CORBA）技术互连，这样可以实现多厂商设备之间的互操作。
图1 ASON网络管理系统体系结构
ASON网络管理系统共分为四个层面：
最底层为网元管理层，由网元管理系统（EMS）管理不同的网络设备。
在网元管理层之上为网络管理层，网络管理系统（NMS）通过EMS完成对其管理的网络内部设备的管理。
在网络管理层之上构建一个域间网络管理系统（INMS），通过提供统一的CORBA接口，INMS可以完成和不同厂商、采用不同技术的管理系统之间的互操作，可以形成统一的网络管理。用户或者网络运营商可以通过图形用户界面（GUI）访问网管系统，参与对整个网络的管理。
在域间网络管理系统之上，引入服务管理，可以完成光虚拟专用网络、波长出租等多种业务的管理。
由此可以看出，本网络管理系统是一个分层的、支持多种技术和多种厂商设备的综合的网络管理方案。NMS通过其底层的EMS完成对整个网络的管理，对其上层的INMS提供各种管理服务支持。INMS通过其底层的NMS实现对整个网络的控制，在INMS之上引入服务管理层面，可以提供对各种服务管理的支持。由于INMS和NMS位于不同的层面，它们面向的服务对象也各不相同，INMS主要是向运营商以及用户提供一个全局的网络观念。NMS由服务提供商提供，可以实现对其管理区域内部底层网络资源的完全控制管理，但是受不同服务提供商管理区域之间的策略限制，不能形成全局的观念，因此INMS和NMS的管理视图是不一样的。
3 ASON网络管理功能的需求
域间网络管理系统以及对控制平面、传送平面的管理是ASON网络研究的重要组成部分。下面我们将对这三个部分分别进行需求分析。
3.1 域间网络管理系统需求分析
多厂商网管系统之间的互通互操作是网络管理系统的核心技术之一。CORBA技术为我们提供了一种接口机制，可以解决不同厂商管理系统之间的互通互操作问题。ASON的域间网络管理系统通过在不同NMS之上引入INMS，INMS和NMS之间采用CORBA技术，形成多个管理系统的集中式管理，实现统一的网络管理，另外在网管系统之间提供公共接口，实现NMS之间的互通和互操作。
INMS为高层的网管，面向运营商提供各种服务。INMS通过位于其底层的NMS完成对整个网络的资源管理，通过位于其上层的SMS（服务管理系统）实现了对各种服务的管理。INMS可以给网络运营商一个全局的网络观念，网络操作者从INMS配置永久连接（PC）、软永久连接（SPC）以及交换连接（SC），并实现三种连接的管理。
NMS为服务提供商提供的网管，基于底层的设备，完成对其管理区域内部底层网络资源的管理。NMS可以对其内部的网络资源进行策略划分，只有策略允许的网络资源可以上报给INMS。通过这种策略的划分，NMS可以对INMS屏蔽其内部网络资源的一些细节部分，这样INMS和NMS就形成了对整个网络资源的不同管理视图。
3.2 控制平面管理需求分析
控制平面的引入使得ASON具有了智能交换功能，可以按照用户的需求建立网络连接，分配网络带宽资源，这是ASON网络的最大特色。另一方面，控制平面的引入也对ASON网络管理系统提出了新的需求，网管系统对控制平面的管理需求主要分为以下几个方面：
（1） 管理系统对控制平面初始网络资源的配置。包括配置控制模块和传输资源的绑定模式（如控制代理和传送网元是在同一节点内部还是相互通过网络进行控制，以及控制代理和传送网元之间是一对一的关系还是一对多的关系）。
（2） 管理系统对控制平面的控制模块的初始参数配置，包括：
控制模块路由功能的命名和地址参数的配置，注意确保控制平面对资源名称的理解应该同管理平面的管理资源的定义保持一致，不能产生语义上的分歧，这应该由接口或者翻译功能来实现。
信令控制模式的配置，信令初始参数的配置，信令一些关键参数的配置（如Hello间隔），域间策略机制（管理平面要完成控制平面区域的划分，此区域的划分方式应该与传送平面保持一致），以及与发现机制相关的内容。
资源管理模块初始网络资源参数的配置（如一个控制模块所管理的传输网络单元的一些资源属性）。在网络运行过程中，控制平面的资源管理数据库应该和管理平面的资源数据库保持一致。
用户网络接口（UNI）、网络网络接口（NNI）的参数配置。此配置应该属于信令功能配置的范畴，但是也与一些策略相关，主要包括呼叫接纳策略（管理域网络之间的安全接纳认证控制）、连接认证接纳策略。
（3） 三种连接的管理过程中控制平面和管理平面之间的信息交互，包括SPC建立过程中管理平面和控制平面之间的信息交互，交换连接（SC）建立完成以后控制平面对管理平面的信息上报过程，控制平面和管理平面协同完成对SC以及SPC的管理过程。
（4） 控制平面本身的性能和故障管理，使用定期上报的机制，如果规定时间内没有接收到控制平面的上报信息，就认为控制节点或者节点内部的控制模块发生了故障。
（5） 实现对支撑控制平面的数据通信网络（DCN）的管理和对控制通道的管理和维护。
3.3 传送平面管理的需求分析
传送平面的管理与传统的光网络管理的内容类似，主要完成传送网络资源的配置管理、性能管理以及故障管理等内容。对传送网络单元的管理主要包括以下的操作：
初始传送网络资源的配置，如配置网络拓扑、各种传送网元的性能参数等
配置、删除、调整一条永久连接；
传送网络资源的性能监测和故障管理。
4 域间网络管理系统结构及其CORBA技术的实现
本部分提出了域间网络管理系统的功能结构，如图2所示。
图2 域间网络管理系统功能结构
整个域间网络管理系统从功能上划分为五个部分：用户界面（GUI）、输入子系统、核心处理功能模块、输出子系统以及支持子系统。用户界面完成操作指令的输入以及管理功能的演示；输入子系统向核心处理功能模块输入管理指令、网络拓扑更新状况以及告警和性能等数据；核心功能处理模块完成配置、连接、性能、故障等管理功能，它接收来自输入系统的数据（从底层的管理系统收集或者为网管指令），进行处理以后输出到底层的管理系统或者到界面演示；输出子系统将输出指令处理以后向相应的管理系统转发；支持子系统主要完成一些事件服务、命名翻译以及数据库的同步等功能。
CORBA技术与电信管理网（TMN）相结合是目前网络管理中比较流行的一种方案。CORBA提供了一种接口机制，可以实现不同平台、不同操作系统、不同网络协议条件下的网管系统之间的互操作。CORBA吸收了软件界面面向对象技术、分布式计算技术、多层体系结构技术以及接口技术，将CORBA技术用于ASON网络管理系统中是一种比较合理的选择。
图3 基于CORBA技术的ASON网络管理系统
图3中，域间网络管理系统（INMS）、网络层管理系统（NMS）以及网元层管理系统（EMS）都通过CORBA提供的ORB（对象请求代理）进行通信。并通过IDL语言定义统一的CORBA接口，实现各个管理系统之间的互操作。其中NMI-A为网管系统与控制网元之间的接口，NMI-T为网管系统与传送网元之间的接口。
5 小结
ASON的特色就是支持多种厂商的网络，支持多种网络传输技术，通过控制平面的引入，实现了动态网络资源的配置和动态服务的提供，这些特色都对ASON网络管理系统提出了新的需求。在ASON网络管理系统的设计与开发过程中，需要解决以下关键技术：
域间网络管理系统中，要实现不同厂商之间网管系统的互操作，需要提供标准的CORBA接口。CORBA接口的制定基于网络资源信息模型的抽象，网管系统在对其管理的资源建立抽象信息模型时，与其它网管系统信息模型的定义不能产生歧义。
在ASON网管系统中，端到端的连接管理是很重要的内容，需要定义针对ASON给出的三种连接（永久连接、软永久连接以及交换连接）的信息模型以及相关的CORBA接口。
ASON控制平面的引入对ASON网络管理提出了新的需求，要实现控制平面的管理，需要对控制平面的资源抽象信息模型。目前，ITU-T规范中并没有对控制平面的信息模型做出定义，控制平面信息模型的建立是ASON网管系统中非常重要的内容。另外，除了前面提到的CORBA技术以外，在NMS与EMS之间也可以使用SNMP协议进行通信。ASON传送平面的管理与传统的光传送网络相比并没有太大的区别。
控制平面和网管系统同时对传送网络资源进行管理，容易产生资源竞争问题，需要提供传送网络资源抢占机制以及冲突解决机制，这可以通过资源使用优先级来解决。
分布式网管系统环境中，各个不同网管系统之间数据库的同步是一个非常关键的问题。
摘自《电信科学》
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