下一代智能光网络的网络管理系统

　　付友学 重庆邮电学院信科股份有限公司通信建设部总经理，总工程师。主要从事网络管理和下一代网络（NGN）技术方面的研究工作。

　　王喜　重庆邮电学院通信与信息系统专业硕士研究生，研究方向为网络管理，参编和主编了学术着作５本。

　　管文明 重庆邮电学院通信与信息系统专业硕士研究生，研究方向为下一代网络（ＮＧＮ）技术与应用。 　　导读：随着下一代智能光网络（ION）概念的提出，应用于传统光网络的网络管理系统面临着许多新的挑战。本文从体系结构、各层的功能、网络管理协议等三个方面出发对下一代智能光网络的网络管理系统进行了阐述。

　　一、前言

　　下一代智能光网络-在传统光网络的传送平面和管理平面的基础之上创造性地引入了基于GMPLS的控制平面，可以实现连接的快速建立和拆除、资源的自动发现、网络的流量工程以及新业务的提供，因此下一代智能光网络的控制平面引起了广泛关注，成为研究的热点。与下一代智能光网络的控制平面相比，在管理平面方面人们所做的研究工作相对较少。实际上控制平面的引入虽然减弱了光网络传统的管理功能，例如网络的监控、保护以及恢复等，但是在另一方面，却对下一代智能光网络的网络管理提出新的需求和挑战，例如，如何实现对下一代智能光网络中3种类型连接的管理，如何实现对新增控制平面的管理等。本文阐述了下一代智能光网络网络管理系统的体系结构、各层的功能以及网络管理协议。

　　二、下一代智能光网络网络管理系统的体系结构

　　传统光网络的管理系统的主要目标是完成基本的设备管理和网络管理功能。在传统光网络中，网管系统是针对不同厂商的，各设备厂商之间很难实现统一的网络管理功能。而在下一代智能光网络中，按照地域、厂商设备、技术把网络划分成不同的管理区域。每一个区域都需要建立相应的网络管理系统NMS进行网络管理，下一代智能光网络管理平面可以实现跨区域的端到端业务指配，并以动态方式提供客户网络之间的连通性，实现光虚拟专用网(OVPN)、按需带宽服务(BoD)等灵活的服务。下一代智能光网络网管系统还可以针对不同用户的业务需求制定服务等级协商SLA，提供与之相适应的策略管理，从而确保服务的QOS。

　　下一代智能光网络的网络管理系统参考电信管理网络（TMN）体系结构，采用分层管理方式，从上到下依次为服务管理系统层（SMS）、综合网络管理系统层（INMS）、网络管理系统层（NMS）、网元管理系统层（EMS）、网元层（NE），它比TMN增加了综合网络管理系统层（INMS）。如图1所示。

图1 下一代智能光网络的多层网络管理体系结构

　　三、下一代智能光网络管理系统各层的功能

　　下一代智能光网络管理系统的每一层都有相应的管理功能，下面就分别阐述。

　　1、服务管理系统层

　　服务管理主要包括服务的配置、管理、动态创建和调整；建立灵活的服务等级协商（SLA）机制，允许QoS与CoS参数的协商；对实时的服务状态和性能进行监测；计费管理和安全管理等内容。

　　（1） 服务配置、管理功能

　　服务管理系统的一个非常重要的特点就是能够允许客户对网络服务资源进行一定的控制管理。这包括以下步骤：客户通过网络向管理系统发出服务请求；允许进行简单的服务等级协商（SLA）；进行服务配置；监测SLA是否遵从协议。服务管理系统支持以下服务：波长带宽管理服务、基于Mesh恢复的QoS连接管理、通过UNI接口建立带宽按需分配（BoD）的连接管理、光虚拟专用网络（OVPN）的管理。

　　（2） SLA管理

　　SLA管理需要支持标准的服务度量和服务质量等级，将IP层的服务等级（如保护恢复等级）与光层的资源使用情况进行映射。SLA管理主要包括SLA协商、SLA确立、SLA监测等。

　　（3） 故障管理

　　与光网络的底层保护恢复策略相结合对服务连接的故障进行监测。

　　（4） 性能管理

　　完成对服务连接的性能进行监测管理。包括端到端的性能监测，检查数据包的拥塞状况等。

　　（5） 计费管理

　　计费策略主要参照对网络资源的使用状况以及请求的服务等级。能够对网络的一些动态事件，如连接的建立、拆除进行监测，并维护计费数据库。

　　（6） 安全管理

　　主要针对UNI接口的授权和认证处理过程，目的是为了确保用户接入数据的安全性以及业务提供商网络资源的独立性。

　　2、综合网络管理系统层

　　综合网络管理系统层（INMS）位于网络管理层（NMS）之上，它的主要功能是完成跨区域连接的建立，并进行多区域网络的协调管理。INMS通过基于公共对象请求代理架构（CORBA）的分布式网络平台，形成开放的网络管理平台，很好地解决了传统光网络中不同网络管理系统NMS之间的互联互通问题。网络管理者可以通过INMS的图形用户接口（GUI）建立跨管理区域的连接，进行多区域网络的协调管理。

　　综合网络管理系统层（INMS）的另一功能是对数据通信网络（DCN）进行有效管理。DCN网络的作用是为管理平面和控制平面提供通信通道。管理平面内部的管理数据和指令等信息的传递，用户网络接口(UNI)、网络节点接口(NNI)之间的信令信息传递都通过DCN网络提供实际支持。DCN网络可以包含在传送平面中，例如使用传送平面的开销字节，也可以通过独立于传送平面本地网络的数字通信网络实现。对DCN的管理主要包括DCN的初始化配置、工作/保护路由的设计、带内/带外传送方式的选择等。

　　DCN的管理需求与业务层的数据链路有很大的不同，DCN的链路要求更高的可靠性。在保护恢复方面，DCN链路一般采用"1+1"保护模式，并且需要快速的故障定位和通知机制。INMS基于传送平面的网络拓扑构造DCN拓扑，并在必要的地方增加冗余链路。另外，DCN通路的配置可以和控制平面的自动发现机制相互结合，管理平面可以结合控制平面的链路管理协议，共同实现对DCN的管理。

　　3、网络管理系统层

　　网络管理系统（NMS）通过分布的EMS实现对特定网管区域的管理。NMS负责在本管理区域内实现连接的自动建立以及对控制平面和传送平面的管理。

　　（1） 端到端连接的管理

　　下一代智能光网络智能光网络的传送、控制和管理三大层面之间相互连接，存在三种各具特色的连接方式：永久连接（PC）、交换连接（SC）和软永久连接（SPC），这三种连接方式很好地满足了当前复杂异构的网络条件下端到端连接的需求。连接管理主要包括连接路由计算、连接指配、连接维护等几个方面的内容。 永久连接（PC）的管理：永久连接（PC）与传统光网络中连接建立的方式相同，没有控制平面参与，网络管理系统完成连接路由的计算和传送平面网络资源的配置，对PC进行建立、调整、查询、重路由、拆除等操作。

　　交换连接（SC）的管理：交换连接（SC）是通过用户请求发起，由控制平面单独完成建立过程的一种连接方式，网络管理系统主要完成对SC的资源管理、确定SC的发起者是否符合认证等工作。此外，网络管理系统有权发起SC的拆除操作。

　　软永久连接（SPC）的管理：软永久连接（SPC）的建立是通过管理和控制平面共同完成的，它是前面两种连接方式的综合形式。它由两端的PC和中间的SC构成，其中SC的建立由控制平面完成，网络管理系统主要提供PC部分的建立、路由计算、查询、拆除等功能。

　　（2） 控制平面的管理

　　控制平面在下一代智能光网络中处于核心地位，是动态连接建立、修改和拆除操作的实施者。因此，对它的管理是下一代智能光网络管理系统的重要内容。网络管理系统主要对控制平面进行以下管理工作。

　　控制平面的初始化配置：包括配置网络节点必需的参数、配置网络资源、配置信令和路由协议参数等，这些操作要在激活网络控制平面功能之前进行。

　　性能管理：网络管理系统可以收集控制平面上报的性能数据，如呼叫次数、流量、拥塞情况、连接占用时间、有效连接次数等，并对这些性能数据进行管理。

　　故障管理：网络管理系统可以及时得到控制平面的故障信息，并采取相应的措施进行故障处理。

　　连接管理；针对与控制平面相关的交换连接和软永久连接，网络管理系统能够协助控制平面完成连接的建立和拆除过程。

　　网络资源管理：网络管理系统可以为控制平面提供网络资源的标识和属性定义，如共享风险链路组（SRLG）以及保护恢复等级等。另外，借助控制平面的邻居自动发现机制，在管理平面内部可以实现动态的拓扑资源更新和网络资源发现。

　　（3） 传送平面的管理

　　网络管理系统对传送平面的管理继承了传统光网络的管理模式，提供故障、性能、配置、安全管理功能，主要包括：提供基本的传送平面网络资源的配置、拓扑连接的配置以及适配管理配置；进行永久连接建立过程中传送平面和管理平面之间的交互；完成日常维护过程中的网络性能监测和故障管理。

　　4、网元管理系统层

　　在下一代智能光网络中的智能光交叉连接器（OXC）中集成了网元管理系统、分布式的控制模块和由交叉连接矩阵构成的传送模块。网元管理系统（EMS）的主要功能就是实现对OXC中的控制模块和传送模块进行管理。

　　四、下一代智能光网络的网络管理协议

　　下一代智能光网络中运用的网络管理协议有很多，限于篇幅，本文只对其中有代表性的三种作一下简要介绍。

　　1、SNMP与CMIP协议

　　位于低层的网络管理系统和网元管理系统需要支持不同类型的设备。一般采用简单网络管理协议SNMP（Simple Network Management Protocol）和公共管理信息协议CMIP（Common Management Protocol）。

　　SNMP为网络管理系统提供了低层网络管理的框架。是一个标准的、开放的、被广泛接受和应用的网络管理协议。SNMP使用嵌入到网络设施中的代理软件来收集网络的通信信息和有关网络设备的统计数据。代理软件不断地收集统计数据，并把这些数据记录到管理信息库（MIB）中。SNMP在网络管理系统中的关键功能就在于各种管理信息库（MIB）的构建。在下一代智能光网络中，SNMP在网络管理信息模型定义的基础之上可以通过映射生成如下管理信息库（MIB）：端到端连接管理MIB、性能和维护管理MIB、控制平面资源MIB、传送平面资源MIB、链路绑定MIB、LMP MIB、以及DCN MIB等等。

　　公共管理信息协议（CMIP）是提供管理信息传输服务的应用层协议。CMIP主要针对OSI七层协议模型的传输环境而设计，采用报告机制，具有许多特殊的功能，需要能力强的处理机和大容量的存储器，因此目前支持它的产品没有SNMP多。

　　SNMP与CMIP协议相比较而言，SNMP是由IETF制定，用来管理TCP/IP互联网和以太网的，但由于它并不依赖于具体的传输协议而且能够适应其他网络的传输环境，所以受到很多产品的广泛支持，但是安全性不是很理想。。CMIP则是国际标准化组织（ISO）制定的公共管理信息协议，它是一个更为有效的网络管理协议，把更多的工作交给管理者去做，减轻了终端用户的工作负担。此外，CMIP建立了安全管理机制，提供授权、访问控制、安全日志等功能。从对传输服务的支持方面来说，SNMP只要求无连接服务，而CMIP则要求下层提供面向连接的服务。

　　2、CORBA协议

　　公共对象请求代理结构CORBA（Common Object Request Broker Architecture）是一个面向对象的分布式计算平台，它允许不同的应用程序之间可以透明地进行互操作而不用关心这些应用程序位于何地、由谁来设计、运行于何种软硬件平台以及用何种语言实现等。由于采用面向对象技术，对象之间的交互与下层的各种网络协议无关，而各种应用进程也被抽象化，与网络的细节无关。利用CORBA可以将现有的或今后将出现的网络管理系统都综合到一起。由于拥有这么多优点，ISO已批准CORBA作为分布式对象的标准体系结构。

　　在传统的光传输网络中，CORBA协议已经得到了一定程度的应用。在下一代智能光网络系统中，创建综合网络管理系统层INMS与网络管理系统层NMS之间开放统一的接口，形成基于CORBA的分布式网络管理平台，可以很好地支持不同厂家网管系统的互联互通，是实现不同管理区域之间协调的最佳方案。

　　五、结语

　　下一代智能光网络的出现导致网络管理向自动化、智能化、综合化的方向发展。实现多层次、多区域、多技术环境要求的网络管理系统必将成为未来网络管理系统研究的热点。