基于業(yè)務感知的下一代網(wǎng)絡服務質量管理模型
柏海英 沈鳳 2007/02/08
引言
目前，電信網(wǎng)逐漸向IP網(wǎng)方向演進的趨勢已經(jīng)明朗，但由于傳統(tǒng)IP網(wǎng)與傳統(tǒng)電信網(wǎng)在業(yè)務特征和網(wǎng)絡要求上的巨大差異，導致IP網(wǎng)絡與傳統(tǒng)電信網(wǎng)在網(wǎng)絡設計、流量規(guī)劃、運行維護等理念上存在根本差異。目前的IP網(wǎng)絡遠不能滿足電信級業(yè)務的需求，面臨以下關鍵問題：1)服務質量(QoS)問題，無法保證電信級業(yè)務的QoS；2)安全問題，網(wǎng)絡設備、業(yè)務和管理服務器等易遭黑客攻擊，發(fā)生業(yè)務盜用；3)運營維護問題，缺少方便的網(wǎng)絡規(guī)劃機制以滿足電信業(yè)務對流量統(tǒng)計、規(guī)劃、路由規(guī)劃等方面的要求；4)對承載網(wǎng)故障缺乏及時有效的定位和測試手段。
下一代網(wǎng)絡(NGN)是基于軟交換、業(yè)務網(wǎng)與承載網(wǎng)分離的多業(yè)務融合網(wǎng)絡。區(qū)分網(wǎng)絡中不同業(yè)務流的技術稱為業(yè)務感知技術。NGN具有多業(yè)務融合特性，因此感知網(wǎng)絡中各種業(yè)務流，對NGN的管理、計費、安全、QoS保障等具有重要意義。
與傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)絡相比，NGN在業(yè)務構成、結構、交換技術上有了革命性的變化，它不再是單一的業(yè)務網(wǎng)，而是由固定網(wǎng)、移動網(wǎng)、IP網(wǎng)及接入網(wǎng)組成的多業(yè)務融合網(wǎng)，這就增加了NGN管理的復雜性和挑戰(zhàn)性。在NGN中，提供有保障的、可靠的業(yè)務已成為NGN發(fā)展的焦點之一。網(wǎng)絡測試和管理是NGN提供可靠、有保障業(yè)務的重要手段。
網(wǎng)絡測試和管理可分為承載網(wǎng)測試層、網(wǎng)元設備測試層、業(yè)務和應用測試層3個層面，承載網(wǎng)測試層負責網(wǎng)絡層測試、數(shù)據(jù)鏈路層測試及物理層測試；網(wǎng)元設備測試層負責網(wǎng)絡設備基本功能測試、設備實體間接口屬性測試及設備間信令協(xié)議和互聯(lián)互通測試；業(yè)務和應用測試層負責NGN中業(yè)務性能指標測試。
NGN具有承載網(wǎng)與業(yè)務網(wǎng)相分離的特點。從承載網(wǎng)層面對網(wǎng)絡進行監(jiān)測的傳統(tǒng)網(wǎng)管監(jiān)測技術已無法滿足NGN對業(yè)務層進行監(jiān)測和管理的需求，迫切需要一種新的網(wǎng)絡監(jiān)測和管理模型來實現(xiàn)對NGN中業(yè)務層的監(jiān)測和管理，從而為NGN中業(yè)務可靠性保障提供有效手段。
1、業(yè)務感知技術和服務等級協(xié)議
NGN是基于包傳送的多業(yè)務網(wǎng)絡，業(yè)務感知技術是區(qū)分網(wǎng)絡中不同業(yè)務流的技術。
由此可知，各業(yè)務的信令流都經(jīng)過NGN控制層面的軟交換設備，可從網(wǎng)絡控制層提取業(yè)務流的相應信息，實現(xiàn)對業(yè)務的感知。
傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡只能簡單傳送各種業(yè)務，難以同時實現(xiàn)多業(yè)務的QoS保證，常常要為一些重要業(yè)務的服務保證建設專網(wǎng)(如視頻專網(wǎng)、0A專網(wǎng)等)，因此NGN必須解決多業(yè)務承載的QoS問題。有別于傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡采用的靜態(tài)QoS解決方案，NGN需要提供更強的智能性，這里所說的網(wǎng)絡智能不再是簡單的訪問控制和標記，它體現(xiàn)在業(yè)務的動態(tài)感知、帶寬嚴格保證、帶寬動態(tài)調整3方面。
業(yè)務動態(tài)感知是實施QoS策略和安全策略的基礎，其基本過程是IP網(wǎng)絡邊緣設備根據(jù)業(yè)務流的特征、流標記以及流統(tǒng)計閾值觸發(fā)特定業(yè)務的感知。隨著新業(yè)務的不斷涌現(xiàn)，IP網(wǎng)絡邊緣節(jié)點需要具備強大的智能處理能力和業(yè)務靈活性。業(yè)務感知可以由邊緣節(jié)點獨立完成，也可以與業(yè)務管理系統(tǒng)配合，這樣更容易實現(xiàn)整體的策略部署。
下一代互聯(lián)網(wǎng)所要解決的主要問題之一就是能提供具有不同QoS要求的IP業(yè)務。如何對具有QoS的IP網(wǎng)絡及業(yè)務進行管理，已成為目前網(wǎng)絡管理研究的重點。為了滿足客戶參與協(xié)商業(yè)務的需求，各IP業(yè)務提供商(SP)提出了支持服務等級協(xié)議(SLA)的保證。通過SLA，客戶在購買業(yè)務時，可以選擇能提供更好QoS的SP，SP也可以通過提供SLA吸引更多客戶。因此，如何為客戶提供交互更快捷、使用更方便和更有保障的SLA，即如何進行有效的SLA管理，已成為SP增強競爭優(yōu)勢的關鍵，也成為業(yè)務管理研究關注的重點。
NGN是基于分組技術的多業(yè)務網(wǎng)絡，要提供端到端的QoS保障，除了通過與用戶簽署SLA外，業(yè)務提供商還需要通過業(yè)務層面的網(wǎng)絡測試感知用戶所得到的QoS，并與簽署的SLA比較，當提供的業(yè)務質量出現(xiàn)裂化時，及時調整，這樣才能形成良性的反饋鏈，從而更好地提供有質量保證的業(yè)務。這就對網(wǎng)絡測試管理技術提出了新要求，本文提出了一種新的網(wǎng)絡測試管理模型，它在傳統(tǒng)網(wǎng)管模型的基礎上，加入了業(yè)務層測試，通過對業(yè)務的動態(tài)感知，實現(xiàn)對業(yè)務質量的動態(tài)感知，使NGN能提供有質量保證的業(yè)務。
2、應用業(yè)務感知技術的網(wǎng)管應用模型
網(wǎng)管模型結構集成了不同的網(wǎng)管流程、數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)共享。該模型由數(shù)據(jù)驅動，每個代理代表一種不同的技術，在接收到合適的數(shù)據(jù)和信息時被激活。網(wǎng)管模型應用業(yè)務感知模型，能實現(xiàn)對網(wǎng)絡業(yè)務層數(shù)據(jù)的管理和測試。
要求網(wǎng)管系統(tǒng)能進行主動或被動的數(shù)據(jù)采集，并能分析不同類型及不同時延要求的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡的每個節(jié)點都包含應用智能技術和算法的本地代理，這些代理在一個網(wǎng)絡節(jié)點中完成自己的功能，在數(shù)據(jù)到來時對數(shù)據(jù)進行分析，并把分析結果或結論放入共享內存，在進行數(shù)據(jù)處理時，各個代理都能對共享內存進行存取，能取得其他節(jié)點的處理結果。實線部分表示各代理實體間的交互關系，虛線部分表示信息流方向。
2.1 控制代理
控制代理負責將各個代理的處理結果進行同步，并控制各個節(jié)點，它能分析網(wǎng)絡數(shù)據(jù)、本地代理的處理結果以及相鄰節(jié)點的處理結果，然后進行控制決策，以達到網(wǎng)絡QoS的最優(yōu)化�？刂拼聿粌H能夠對本地節(jié)點進行控制和決策，還能通過與相鄰節(jié)點的交互實現(xiàn)對網(wǎng)絡全局性的分析和控制�？刂拼矸治鏊斜镜卮淼奶幚斫Y果，接收本地代理的不同數(shù)據(jù)和監(jiān)測需求，并向其他節(jié)點的控制代理請求數(shù)據(jù)，然后進行智能控制決策，優(yōu)化網(wǎng)絡性能，通過這種方式，控制代理能根據(jù)網(wǎng)絡現(xiàn)狀對網(wǎng)絡進行靈活監(jiān)測。
2.2 業(yè)務感知代理
在本網(wǎng)管模型中，業(yè)務感知代理根據(jù)其他代理的處理需求及業(yè)務感知策略的策略控制，對接收的數(shù)據(jù)流進行業(yè)務感知處理，然后將處理結果放入共享內存，供其他代理進一步分析時使用。通過業(yè)務感知代理與其他代理的配合，網(wǎng)管系統(tǒng)完成對業(yè)務層的測試和管理。其他本地代理可能工作在業(yè)務感知代理處理的結果之上，因此要求業(yè)務感知代理具備實時性，處理速度要求較高。
2.3 其他代理
SLA提取代理根據(jù)業(yè)務感知結果，通過獲取、解析應用層發(fā)出的符合標準定義的SLA或服務級別定義(SLS)，實現(xiàn)對控制層QoS信息的感知。
QoS感知代理根據(jù)業(yè)務感知的結果，通過對網(wǎng)絡流量數(shù)據(jù)的監(jiān)測或協(xié)議信令的跟蹤分析結果，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)層不同業(yè)務類型QoS數(shù)據(jù)的識別和分析。監(jiān)測代理通過比較SLA提取代理和QoS感知代理的分析結果，監(jiān)測網(wǎng)絡中QoS提供情況，同時通過控制代理將網(wǎng)絡QoS劣化域提交故障診斷代理。
故障診斷代理收到監(jiān)測代理報告的問題域后，通過綜合分析監(jiān)測代理采集的數(shù)據(jù)，對故障進行定位和診斷。故障診斷代理還能通過向控制代理發(fā)送請求，獲得臨近節(jié)點采集信息，實現(xiàn)全局性分析和處理。
3、網(wǎng)管功能的實現(xiàn)
3.1 網(wǎng)管功能的實現(xiàn)機制
系統(tǒng)中的代理由數(shù)據(jù)驅動，當網(wǎng)絡接收到數(shù)據(jù)時，控制代理作為協(xié)助者通知相應的代理。為了確保代理能收到相應的數(shù)據(jù)，它們必須向控制代理進行注冊，提供3項信息：1)是否正常運行；2)希望接收的數(shù)據(jù)類型；3)能提供的數(shù)據(jù)類型�？刂拼砝眠@些信息將數(shù)據(jù)轉發(fā)給相應的代理。
代理還能請求不同的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，將請求發(fā)送給控制代理，控制代理收到請求后將進行以下工作：1)采取措施滿足請求；2)將結果放入共享內存；3)將狀態(tài)報告發(fā)送至發(fā)出請求的代理。此外，控制代理還能請求某個特定代理進行某些工作，輔助它進行決策。
通過上述方式，系統(tǒng)中的代理無須知道所在節(jié)點中其他代理的情況，只需知道在共享內存中有什么數(shù)據(jù)可以獲取及控制代理傳給它們的數(shù)據(jù)。另外，各代理直接與控制代理進行交互，減少了代理之間的通信負載。
3.2 網(wǎng)管功能的實現(xiàn)流程
代理接收的數(shù)據(jù)包括網(wǎng)絡中各業(yè)務的信令信息。下面通過簡單的例子說明此模型業(yè)務感知功能的工作流程。業(yè)務感知代理收到業(yè)務感知請求后，配置好相應業(yè)務感知策略，向控制代理發(fā)送請求�？刂拼韺I(yè)務流的信令信息放入共享內存，并通知業(yè)務感知代理數(shù)據(jù)到達狀態(tài)。業(yè)務感知代理將感知后的數(shù)據(jù)包打上標記送至相應共享內存�？刂拼硗ㄖO(jiān)測代理，根據(jù)業(yè)務感知結果對網(wǎng)絡業(yè)務進行監(jiān)測。監(jiān)測代理向控制代理報告各業(yè)務運行狀態(tài)，網(wǎng)管人員可通過控制代理收集的情況及時感知網(wǎng)絡中各業(yè)務運行情況，當監(jiān)測代理發(fā)現(xiàn)指標下降時，可根據(jù)情況向控制代理發(fā)送請求，啟動相應問題發(fā)現(xiàn)代理或故障診斷代理。
3.3 模型的優(yōu)缺點
優(yōu)點是：1)采用數(shù)據(jù)驅動的智能代理結構，能靈活方便地集成新技術，對現(xiàn)有結構的影響最�。�2)各代理只與控制代理進行通信便能完成網(wǎng)管功能，簡化了網(wǎng)管系統(tǒng)各組件之間的通信機制；3)應用了業(yè)務感知技術，能實現(xiàn)對業(yè)務層面的監(jiān)測和管理。
缺點是：1)各代理都與控制代理交互，因此系統(tǒng)對節(jié)點中控制代理的可靠性和性能要求較高，控制代理很容易成為網(wǎng)管系統(tǒng)的瓶頸；2)業(yè)務感知代理技術還不夠成熟。
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