基于業(yè)務(wù)感知的下一代網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量管理模型

摘要　下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)是基于軟交換、業(yè)務(wù)網(wǎng)與承載網(wǎng)分離的多業(yè)務(wù)融合網(wǎng)絡(luò)。由于其多業(yè)務(wù)特性，出現(xiàn)了對(duì)業(yè)務(wù)流進(jìn)行區(qū)分的業(yè)務(wù)感知技術(shù)，并將在NGN中起重要作用。NGN結(jié)構(gòu)及特性的革命性變化，也對(duì)NGN的網(wǎng)管技術(shù)提出了新的要求，帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。NGN的多業(yè)務(wù)特性要求其網(wǎng)管技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)層面的管理和監(jiān)測(cè)，從而為NGN提供高品質(zhì)業(yè)務(wù)打下基礎(chǔ)。文中提出了一種能動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)感知的網(wǎng)管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的智能代理結(jié)構(gòu)模型。

關(guān)鍵詞　下一代網(wǎng)絡(luò)　網(wǎng)管　業(yè)務(wù)感知

0、引言

　　目前，電信網(wǎng)逐漸向IP網(wǎng)方向演進(jìn)的趨勢(shì)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(wù)特征和網(wǎng)絡(luò)要求上的巨大差異，導(dǎo)致IP網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)電信網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、流量規(guī)劃、運(yùn)行維護(hù)等理念上存在根本差異。目前的IP網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)不能滿足電信級(jí)業(yè)務(wù)的需求，面臨以下關(guān)鍵問(wèn)題：1)服務(wù)質(zhì)量(QoS)問(wèn)題，無(wú)法保證電信級(jí)業(yè)務(wù)的QoS；2)安全問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、業(yè)務(wù)和管理服務(wù)器等易遭黑客攻擊，發(fā)生業(yè)務(wù)盜用；3)運(yùn)營(yíng)維護(hù)問(wèn)題，缺少方便的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃?rùn)C(jī)制以滿足電信業(yè)務(wù)對(duì)流量統(tǒng)計(jì)、規(guī)劃、路由規(guī)劃等方面的要求；4)對(duì)承載網(wǎng)故障缺乏及時(shí)有效的定位和測(cè)試手段。

　　下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)是基于軟交換、業(yè)務(wù)網(wǎng)與承載網(wǎng)分離的多業(yè)務(wù)融合網(wǎng)絡(luò)。區(qū)分網(wǎng)絡(luò)中不同業(yè)務(wù)流的技術(shù)稱為業(yè)務(wù)感知技術(shù)。NGN具有多業(yè)務(wù)融合特性，因此感知網(wǎng)絡(luò)中各種業(yè)務(wù)流，對(duì)NGN的管理、計(jì)費(fèi)、安全、QoS保障等具有重要意義。

　　與傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)絡(luò)相比，NGN在業(yè)務(wù)構(gòu)成、結(jié)構(gòu)、交換技術(shù)上有了革命性的變化，它不再是單一的業(yè)務(wù)網(wǎng)，而是由固定網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、IP網(wǎng)及接入網(wǎng)組成的多業(yè)務(wù)融合網(wǎng)，這就增加了NGN管理的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性。在NGN中，提供有保障的、可靠的業(yè)務(wù)已成為NGN發(fā)展的焦點(diǎn)之一。網(wǎng)絡(luò)測(cè)試和管理是NGN提供可靠、有保障業(yè)務(wù)的重要手段。

　　網(wǎng)絡(luò)測(cè)試和管理可分為承載網(wǎng)測(cè)試層、網(wǎng)元設(shè)備測(cè)試層、業(yè)務(wù)和應(yīng)用測(cè)試層3個(gè)層面，承載網(wǎng)測(cè)試層負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)層測(cè)試、數(shù)據(jù)鏈路層測(cè)試及物理層測(cè)試；網(wǎng)元設(shè)備測(cè)試層負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基本功能測(cè)試、設(shè)備實(shí)體間接口屬性測(cè)試及設(shè)備間信令協(xié)議和互聯(lián)互通測(cè)試；業(yè)務(wù)和應(yīng)用測(cè)試層負(fù)責(zé)NGN中業(yè)務(wù)性能指標(biāo)測(cè)試。

　　NGN具有承載網(wǎng)與業(yè)務(wù)網(wǎng)相分離的特點(diǎn)。從承載網(wǎng)層面對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的傳統(tǒng)網(wǎng)管監(jiān)測(cè)技術(shù)已無(wú)法滿足NGN對(duì)業(yè)務(wù)層進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理的需求，迫切需要一種新的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和管理模型來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)NGN中業(yè)務(wù)層的監(jiān)測(cè)和管理，從而為NGN中業(yè)務(wù)可靠性保障提供有效手段。

1、業(yè)務(wù)感知技術(shù)和服務(wù)等級(jí)協(xié)議

　　NGN是基于包傳送的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)感知技術(shù)是區(qū)分網(wǎng)絡(luò)中不同業(yè)務(wù)流的技術(shù)。

　　由此可知，各業(yè)務(wù)的信令流都經(jīng)過(guò)NGN控制層面的軟交換設(shè)備，可從網(wǎng)絡(luò)控制層提取業(yè)務(wù)流的相應(yīng)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的感知。

　　傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)只能簡(jiǎn)單傳送各種業(yè)務(wù)，難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的QoS保證，常常要為一些重要業(yè)務(wù)的服務(wù)保證建設(shè)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(wù)承載的QoS問(wèn)題。有別于傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)采用的靜態(tài)QoS解決方案，NGN需要提供更強(qiáng)的智能性，這里所說(shuō)的網(wǎng)絡(luò)智能不再是簡(jiǎn)單的訪問(wèn)控制和標(biāo)記，它體現(xiàn)在業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)感知、帶寬嚴(yán)格保證、帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整3方面。

　　業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)感知是實(shí)施QoS策略和安全策略的基礎(chǔ)，其基本過(guò)程是IP網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備根據(jù)業(yè)務(wù)流的特征、流標(biāo)記以及流統(tǒng)計(jì)閾值觸發(fā)特定業(yè)務(wù)的感知。隨著新業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)，IP網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)需要具備強(qiáng)大的智能處理能力和業(yè)務(wù)靈活性。業(yè)務(wù)感知可以由邊緣節(jié)點(diǎn)獨(dú)立完成，也可以與業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)配合，這樣更容易實(shí)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(wèn)題之一就是能提供具有不同QoS要求的IP業(yè)務(wù)。如何對(duì)具有QoS的IP網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)進(jìn)行管理，已成為目前網(wǎng)絡(luò)管理研究的重點(diǎn)。為了滿足客戶參與協(xié)商業(yè)務(wù)的需求，各IP業(yè)務(wù)提供商(SP)提出了支持服務(wù)等級(jí)協(xié)議(SLA)的保證。通過(guò)SLA，客戶在購(gòu)買業(yè)務(wù)時(shí)，可以選擇能提供更好QoS的SP，SP也可以通過(guò)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(jìn)行有效的SLA管理，已成為SP增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵，也成為業(yè)務(wù)管理研究關(guān)注的重點(diǎn)。

　　NGN是基于分組技術(shù)的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，要提供端到端的QoS保障，除了通過(guò)與用戶簽署SLA外，業(yè)務(wù)提供商還需要通過(guò)業(yè)務(wù)層面的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試感知用戶所得到的QoS，并與簽署的SLA比較，當(dāng)提供的業(yè)務(wù)質(zhì)量出現(xiàn)裂化時(shí)，及時(shí)調(diào)整，這樣才能形成良性的反饋鏈，從而更好地提供有質(zhì)量保證的業(yè)務(wù)。這就對(duì)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試管理技術(shù)提出了新要求，本文提出了一種新的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試管理模型，它在傳統(tǒng)網(wǎng)管模型的基礎(chǔ)上，加入了業(yè)務(wù)層測(cè)試，通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)感知，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量的動(dòng)態(tài)感知，使NGN能提供有質(zhì)量保證的業(yè)務(wù)。

2、應(yīng)用業(yè)務(wù)感知技術(shù)的網(wǎng)管應(yīng)用模型

　　網(wǎng)管模型結(jié)構(gòu)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(qū)動(dòng)，每個(gè)代理代表一種不同的技術(shù)，在接收到合適的數(shù)據(jù)和信息時(shí)被激活。網(wǎng)管模型應(yīng)用業(yè)務(wù)感知模型，能實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層數(shù)據(jù)的管理和測(cè)試。

　　要求網(wǎng)管系統(tǒng)能進(jìn)行主動(dòng)或被動(dòng)的數(shù)據(jù)采集，并能分析不同類型及不同時(shí)延要求的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都包含應(yīng)用智能技術(shù)和算法的本地代理，這些代理在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中完成自己的功能，在數(shù)據(jù)到來(lái)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并把分析結(jié)果或結(jié)論放入共享內(nèi)存，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，各個(gè)代理都能對(duì)共享內(nèi)存進(jìn)行存取，能取得其他節(jié)點(diǎn)的處理結(jié)果。實(shí)線部分表示各代理實(shí)體間的交互關(guān)系，虛線部分表示信息流方向。

　　2.1　控制代理

　　控制代理負(fù)責(zé)將各個(gè)代理的處理結(jié)果進(jìn)行同步，并控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)，它能分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、本地代理的處理結(jié)果以及相鄰節(jié)點(diǎn)的處理結(jié)果，然后進(jìn)行控制決策，以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)QoS的最優(yōu)化。控制代理不僅能夠?qū)Ρ镜毓?jié)點(diǎn)進(jìn)行控制和決策，還能通過(guò)與相鄰節(jié)點(diǎn)的交互實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)全局性的分析和控制�？刂拼�理分析所有本地代理的處理結(jié)果，接收本地代理的不同數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)需求，并向其他節(jié)點(diǎn)的控制代理請(qǐng)求數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行智能控制決策，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，通過(guò)這種方式，控制代理能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行靈活監(jiān)測(cè)。

　　2.2　業(yè)務(wù)感知代理

　　在本網(wǎng)管模型中，業(yè)務(wù)感知代理根據(jù)其他代理的處理需求及業(yè)務(wù)感知策略的策略控制，對(duì)接收的數(shù)據(jù)流進(jìn)行業(yè)務(wù)感知處理，然后將處理結(jié)果放入共享內(nèi)存，供其他代理進(jìn)一步分析時(shí)使用。通過(guò)業(yè)務(wù)感知代理與其他代理的配合，網(wǎng)管系統(tǒng)完成對(duì)業(yè)務(wù)層的測(cè)試和管理。其他本地代理可能工作在業(yè)務(wù)感知代理處理的結(jié)果之上，因此要求業(yè)務(wù)感知代理具備實(shí)時(shí)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(wù)感知結(jié)果，通過(guò)獲取、解析應(yīng)用層發(fā)出的符合標(biāo)準(zhǔn)定義的SLA或服務(wù)級(jí)別定義(SLS)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制層QoS信息的感知。

　　QoS感知代理根據(jù)業(yè)務(wù)感知的結(jié)果，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)或協(xié)議信令的跟蹤分析結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)層不同業(yè)務(wù)類型QoS數(shù)據(jù)的識(shí)別和分析。監(jiān)測(cè)代理通過(guò)比較SLA提取代理和QoS感知代理的分析結(jié)果，監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中QoS提供情況，同時(shí)通過(guò)控制代理將網(wǎng)絡(luò)QoS劣化域提交故障診斷代理。

　　故障診斷代理收到監(jiān)測(cè)代理報(bào)告的問(wèn)題域后，通過(guò)綜合分析監(jiān)測(cè)代理采集的數(shù)據(jù)，對(duì)故障進(jìn)行定位和診斷。故障診斷代理還能通過(guò)向控制代理發(fā)送請(qǐng)求，獲得臨近節(jié)點(diǎn)采集信息，實(shí)現(xiàn)全局性分析和處理。

3、網(wǎng)管功能的實(shí)現(xiàn)

　　3.1　網(wǎng)管功能的實(shí)現(xiàn)機(jī)制

　　系統(tǒng)中的代理由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)接收到數(shù)據(jù)時(shí)，控制代理作為協(xié)助者通知相應(yīng)的代理。為了確保代理能收到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，它們必須向控制代理進(jìn)行注冊(cè)，提供3項(xiàng)信息：1)是否正常運(yùn)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�理利用這些信息將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的代理。

　　代理還能請(qǐng)求不同的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，將請(qǐng)求發(fā)送給控制代理，控制代理收到請(qǐng)求后將進(jìn)行以下工作：1)采取措施滿足請(qǐng)求；2)將結(jié)果放入共享內(nèi)存；3)將狀態(tài)報(bào)告發(fā)送至發(fā)出請(qǐng)求的代理。此外，控制代理還能請(qǐng)求某個(gè)特定代理進(jìn)行某些工作，輔助它進(jìn)行決策。

　　通過(guò)上述方式，系統(tǒng)中的代理無(wú)須知道所在節(jié)點(diǎn)中其他代理的情況，只需知道在共享內(nèi)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(jìn)行交互，減少了代理之間的通信負(fù)載。

　　3.2　網(wǎng)管功能的實(shí)現(xiàn)流程

　　代理接收的數(shù)據(jù)包括網(wǎng)絡(luò)中各業(yè)務(wù)的信令信息。下面通過(guò)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明此模型業(yè)務(wù)感知功能的工作流程。業(yè)務(wù)感知代理收到業(yè)務(wù)感知請(qǐng)求后，配置好相應(yīng)業(yè)務(wù)感知策略，向控制代理發(fā)送請(qǐng)求�？刂拼�理將業(yè)務(wù)流的信令信息放入共享內(nèi)存，并通知業(yè)務(wù)感知代理數(shù)據(jù)到達(dá)狀態(tài)。業(yè)務(wù)感知代理將感知后的數(shù)據(jù)包打上標(biāo)記送至相應(yīng)共享內(nèi)存�？刂拼�理通知監(jiān)測(cè)代理，根據(jù)業(yè)務(wù)感知結(jié)果對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)代理向控制代理報(bào)告各業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)，網(wǎng)管人員可通過(guò)控制代理收集的情況及時(shí)感知網(wǎng)絡(luò)中各業(yè)務(wù)運(yùn)行情況，當(dāng)監(jiān)測(cè)代理發(fā)現(xiàn)指標(biāo)下降時(shí)，可根據(jù)情況向控制代理發(fā)送請(qǐng)求，啟動(dòng)相應(yīng)問(wèn)題發(fā)現(xiàn)代理或故障診斷代理。

　　3.3　模型的優(yōu)缺點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)是：1)采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能代理結(jié)構(gòu)，能靈活方便地集成新技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的影響最小；2)各代理只與控制代理進(jìn)行通信便能完成網(wǎng)管功能，簡(jiǎn)化了網(wǎng)管系統(tǒng)各組件之間的通信機(jī)制；3)應(yīng)用了業(yè)務(wù)感知技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)層面的監(jiān)測(cè)和管理。

　　缺點(diǎn)是：1)各代理都與控制代理交互，因此系統(tǒng)對(duì)節(jié)點(diǎn)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(wù)感知代理技術(shù)還不夠成熟。