李 凱，完顏紹澎，顧舒嫻，于 佳

（1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司連云港供電分公司，江蘇 連云港 222002；2.南瑞集團(tuán)有限公司（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司），江蘇 南京 210000；3.南京蘇逸實(shí)業(yè)有限公司科技信息網(wǎng)絡(luò)分公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

IP 多媒體子系統(tǒng)（IP Multimedia Subsystem，IMS）和軟交換均是下一代網(wǎng)絡(luò)（Next Generation Network，NGN）交換技術(shù)，這兩種技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)成熟應(yīng)用，是當(dāng)前主流的交換技術(shù)體制［1-2］。IMS 相比其他多媒體業(yè)務(wù)形式，開(kāi)發(fā)環(huán)境和技術(shù)架構(gòu)更具有優(yōu)勢(shì)。

電力公司IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)的建設(shè)，將大大加強(qiáng)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支撐能力［3］。IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)的運(yùn)維壓力主要集中在省級(jí)信通公司，隨著接入設(shè)備日益增長(zhǎng)，現(xiàn)行的運(yùn)行維護(hù)方式無(wú)法滿足管理需要，亟需先進(jìn)的維護(hù)管理方式方法及智能化監(jiān)控［4］。目前IMS 用戶的數(shù)據(jù)配置是在核心系統(tǒng)多個(gè)網(wǎng)元中進(jìn)行的，難度和復(fù)雜程度都較大，僅僅依靠人工方式難以應(yīng)付數(shù)量較大的配置需求，且IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)接入設(shè)備僅能通過(guò)廠家網(wǎng)管對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，無(wú)法在信令層面及業(yè)務(wù)層面進(jìn)行測(cè)試監(jiān)控，單純依靠設(shè)備層面的監(jiān)控，難以有效保障語(yǔ)音業(yè)務(wù)的可用性［5-6］。需制定IMS 前臺(tái)接口規(guī)范，構(gòu)建IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)，建立信令層面的語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)控及維護(hù)系統(tǒng)，為IMS 語(yǔ)音交換系統(tǒng)運(yùn)維管理及智能監(jiān)控保駕護(hù)航。各類(lèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)告警信息主要通過(guò)各自短信及網(wǎng)管進(jìn)行告警消息通知［7］，通知不標(biāo)準(zhǔn)，手段技術(shù)各異，推送內(nèi)容不夠豐富，須借助IMS 業(yè)務(wù)可擴(kuò)展能力以及多媒體能力，提供語(yǔ)音、視頻、消息等多種方式融合的消息發(fā)布新業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的消息發(fā)布。

為解決上述問(wèn)題，對(duì)IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)IMS 智能化故障處理系統(tǒng)，為提升電力公司運(yùn)營(yíng)安全穩(wěn)定性提供保障。

1 IMS 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

隨著IMS 業(yè)務(wù)的發(fā)展，對(duì)IMS 網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)管理、故障分析、服務(wù)質(zhì)量保證的需求逐步增強(qiáng)［8］。為了確保IMS 網(wǎng)絡(luò)的可靠性和質(zhì)量，需要進(jìn)行大量的測(cè)試和驗(yàn)證，而網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測(cè)是保障IMS 網(wǎng)絡(luò)高質(zhì)量運(yùn)行，快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)故障的重要技術(shù)手段。

IMS 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1 所示，IMS 域的網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測(cè)范圍包括其中的業(yè)務(wù)層、控制層以及接入層。

圖1 IMS 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

業(yè)務(wù)層主要包括應(yīng)用服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備。用戶的業(yè)務(wù)采用SIP 應(yīng)用服務(wù)器的方式提供，第三方業(yè)務(wù)通過(guò)業(yè)務(wù)能力開(kāi)放網(wǎng)關(guān)和業(yè)務(wù)能力引擎提供，智能網(wǎng)業(yè)務(wù)通過(guò)IP 多媒體業(yè)務(wù)交換功能提供。

控制層的設(shè)備包括多媒體資源控制器、歸屬用戶服務(wù)器、媒體網(wǎng)關(guān)等，實(shí)現(xiàn)的功能包括業(yè)務(wù)觸發(fā)、用戶鑒權(quán)、網(wǎng)絡(luò)互通、會(huì)話控制和路由等。

接入層的主要功能是完成用戶的業(yè)務(wù)接入，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)互通、媒體管理、QoS 管理等功能。

2 IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)

2.1 IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)總體架構(gòu)

IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)沿用分層系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)理念，通過(guò)多層架構(gòu)可以限制系統(tǒng)功能間的依賴關(guān)系，使系統(tǒng)以更松散的方式耦合，從而更易于開(kāi)發(fā)及維護(hù)［9］。由管理應(yīng)用層（包括接入網(wǎng)業(yè)務(wù)管理Web 管理終端及其后臺(tái)服務(wù)）、控制層和終端層（包括IP 話機(jī)終端、模擬話機(jī)終端及其IAD／AG 接入設(shè)備）組成。其中管理應(yīng)用層負(fù)責(zé)本系統(tǒng)的主體框架，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能的基礎(chǔ)，其職責(zé)是處理用戶與軟件的前臺(tái)交互，顯示信息并提供后臺(tái)服務(wù)，因前后臺(tái)邏輯緊密，相互依賴，同處于本層便于系統(tǒng)整體的統(tǒng)籌開(kāi)發(fā)?？刂茖訉⑸婕芭cIMS 核心網(wǎng)網(wǎng)元設(shè)備和接入網(wǎng)設(shè)備交互的模塊服務(wù)單獨(dú)剝離，降低與上層間的依賴性，既可以保證未來(lái)設(shè)備接入時(shí)良好的可擴(kuò)展性，在復(fù)用性上也具有明顯優(yōu)勢(shì)。如業(yè)務(wù)發(fā)放和接入設(shè)備管理功能模塊一旦定義好統(tǒng)一的接口，就可以接入各廠家的設(shè)備，而不須為不同型號(hào)的設(shè)備接口進(jìn)行重復(fù)地開(kāi)發(fā)。最后終端層即為被管理的接入側(cè)終端類(lèi)設(shè)備，其部署與替換對(duì)上層均無(wú)依賴性，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成性能瓶頸。

管理應(yīng)用層：采用B／S 系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，提供接入網(wǎng)運(yùn)維管理界面操作交互功能，各級(jí)單位用戶可以通過(guò)瀏覽器以分權(quán)分域的方式在任何一臺(tái)客戶端上訪問(wèn)IMS 接入網(wǎng)運(yùn)維管理系統(tǒng)的界面，通過(guò)界面對(duì)各自歸屬終端控制進(jìn)行業(yè)務(wù)發(fā)放、接入設(shè)備和安全管理等。

控制層： 接收管理應(yīng)用層的業(yè)務(wù)發(fā)放和設(shè)備管理的操作請(qǐng)求，其中該層的業(yè)務(wù)發(fā)放網(wǎng)關(guān)通過(guò)北向接口接收業(yè)務(wù)操作請(qǐng)求，并根據(jù)請(qǐng)求通過(guò)南向接口向?qū)MS 核心網(wǎng)元進(jìn)行數(shù)據(jù)配置操作；接入設(shè)備網(wǎng)管服務(wù)通過(guò)HTTP 協(xié)議接收設(shè)備管理操作請(qǐng)求，通過(guò)TR069 協(xié)議和開(kāi)放MIB 信息的SNMP 協(xié)議分別對(duì)硬SIP 終端及IAD 設(shè)備、AG 設(shè)備對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端層設(shè)備的配置下發(fā)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)及升級(jí)管理等，并通過(guò)北向接口向公司現(xiàn)有TMS 系統(tǒng)上報(bào)IMS 接入網(wǎng)設(shè)備的重要狀態(tài)、告警等信息。

終端層：主要是IMS 接入側(cè)終端類(lèi)設(shè)備，包括硬SIP 話機(jī)終端、模擬話機(jī)終端、IAD 和AG 設(shè)備。硬SIP 話機(jī)終端和IAD／AG 設(shè)備一般通過(guò)控制層的接入網(wǎng)管服務(wù)交互實(shí)現(xiàn)設(shè)備的采集、監(jiān)控和管理等功能。

2.2 IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)部署架構(gòu)

IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)定位于提升各單位IMS 核心網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)放和設(shè)備管理的運(yùn)維效率，屬于IMS 管理維護(hù)業(yè)務(wù)類(lèi)系統(tǒng)建設(shè)范疇。目前IMS 的運(yùn)行維護(hù)與IMS 核心網(wǎng)行政劃分職責(zé)一致，均由所在單位負(fù)責(zé)。IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)采用分省部署模式建設(shè)，并負(fù)責(zé)本省各級(jí)單位的IMS 接入網(wǎng)運(yùn)維管理［10］。分省部署模式是在省公司部署一套IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)，本省公司各級(jí)單位通過(guò)Web 運(yùn)維客戶端遠(yuǎn)程連接到省公司系統(tǒng)，根據(jù)分權(quán)分域規(guī)則實(shí)現(xiàn)對(duì)本單位歸屬終端用戶業(yè)務(wù)發(fā)放和設(shè)備管理。IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)部署如圖2 所示，平臺(tái)需要與位于IMS VPN 網(wǎng)絡(luò)的IMS 核心網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)IMS 核心網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)放網(wǎng)關(guān)的控制，完成終端發(fā)放業(yè)務(wù)在各自所屬核心網(wǎng)側(cè)的數(shù)據(jù)配置；通過(guò)IP 話機(jī)終端、IAD／AG 接入設(shè)備的連接，完成用戶側(cè)設(shè)備配置及狀態(tài)信息采集，根據(jù)IMS建設(shè)總體要求，IP 話機(jī)終端及IAD／AG 接入設(shè)備也統(tǒng)一運(yùn)行在IMS 網(wǎng)內(nèi)，系統(tǒng)建議部署在同側(cè)。

圖2 IMS 平臺(tái)部署

2.3 IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)智能化故障處理功能設(shè)計(jì)

IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)智能化故障處理功能架構(gòu)如圖3 所示，故障智能處理包括撥測(cè)管理和故障管理，撥測(cè)管理包括策略配置、IAD 撥測(cè)、終端撥測(cè)和查詢統(tǒng)計(jì)，故障管理包括故障單生成、故障單監(jiān)控、故障處理和障礙消障。

圖3 IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)智能化故障處理功能架構(gòu)

3 IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)智能化故障處理功能實(shí)現(xiàn)方案

3.1 故障處理總流程

IMS 智能故障處理主要是通過(guò)信令層的語(yǔ)音通道測(cè)試技術(shù)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)相關(guān)的終端故障，并且對(duì)發(fā)生的故障進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果給出故障解決方案或直接自動(dòng)處理［11］。IMS 智能化故障處理的故障來(lái)源包括呼叫中心的客戶故障申報(bào)、告警采集之后的自動(dòng)分析、關(guān)鍵終端的零感知自動(dòng)撥測(cè)。IMS 智能化故障處理數(shù)據(jù)流程如圖4 所示。步驟為：

圖4 IMS 智能化故障處理數(shù)據(jù)流程

1）對(duì)于核心網(wǎng)告警，一旦分析出原因形成故障，在生成故障單處理的同時(shí)通知網(wǎng)絡(luò)管理員；

2）對(duì)應(yīng)人工申告的障礙，生成故障單后做驗(yàn)證撥測(cè)；

3）故障處理完成后做撥測(cè)驗(yàn)證，確認(rèn)無(wú)誤后做消障處理。

3.2 核心網(wǎng)故障分析流程

核心網(wǎng)故障分析流程如圖5 所示。步驟為：

1）通過(guò)SNMP 協(xié)議與U2000 進(jìn)行監(jiān)控，采集設(shè)備告警信息；

2）發(fā)現(xiàn)設(shè)備告警后判斷告警級(jí)別；

3）對(duì)告警進(jìn)行分析，選擇處理策略，可在設(shè)備拓?fù)渖险故荆?/p>

4）若故障無(wú)法處理則生成報(bào)障單，轉(zhuǎn)人工處理，并調(diào)用多媒體通知能力進(jìn)行告警消息推送。

圖5 核心網(wǎng)故障分析流程

3.3 IAD 監(jiān)測(cè)流程

對(duì)IAD 的監(jiān)測(cè)流程如圖6 所示。步驟為：

1） 系統(tǒng)通過(guò)TELNET 方式對(duì)IAD 進(jìn)行周期性監(jiān)測(cè)；

2）IAD 與模擬話機(jī)之間的關(guān)系可能存在變化，周期性采集IAD 與模擬話機(jī)之間的關(guān)系；

3）若發(fā)現(xiàn)被監(jiān)測(cè)的IAD 出現(xiàn)故障，關(guān)聯(lián)查詢同一地區(qū)的IAD 是否正常（主動(dòng)發(fā)起），同時(shí)檢查核心網(wǎng)是否存在告警，若存在則生成報(bào)障單，轉(zhuǎn)人工處理；

4）若IAD 為單點(diǎn)故障則判斷是否可以登錄控制臺(tái)且IAD 設(shè)備狀態(tài)非正常，若狀態(tài)異常則直接發(fā)起Reboot 命令重啟設(shè)備。

圖6 IAD 監(jiān)測(cè)流程

3.4 關(guān)鍵用戶保障流程

關(guān)鍵用戶保障流程如圖7 所示。步驟為：

1）首先判斷終端保障等級(jí)屬于一類(lèi)電話、二類(lèi)電話或三類(lèi)電話，其中電網(wǎng)控制電話、不可中斷電話和配網(wǎng)搶修電話屬于一類(lèi)電話，重點(diǎn)用戶電話屬于二類(lèi)電話，普通用戶電話屬于三類(lèi)電話；

2）選擇保障策略，一二類(lèi)電話探測(cè)的頻次更高，一二類(lèi)電話采用更主動(dòng)、實(shí)時(shí)的SIP OPTIONS 方式；

3）選擇告警策略，一二類(lèi)電話故障為生產(chǎn)故障，全渠道告警，具備最高的優(yōu)先級(jí)。

圖7 關(guān)鍵用戶保障流程

4 IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)智能化故障處理功能應(yīng)用

圖8 是IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)智能化故障處理功能的界面展示，包括告警采集管理、操作維護(hù)、故障管理和撥測(cè)管理。圖9 是操作維護(hù)中智能化分析處理的結(jié)果顯示，在界面中，序號(hào)3 的故障處理策略是呼轉(zhuǎn)號(hào)碼配置錯(cuò)誤，處理結(jié)果是已自動(dòng)修復(fù)，請(qǐng)用戶重試。

圖8 IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)智能化故障處理界面

圖9 智能化分析處理結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

利用電力公司通信管理與運(yùn)維積累的經(jīng)驗(yàn)和需求，通過(guò)構(gòu)建IMS 運(yùn)維管理平臺(tái)，可以改變當(dāng)前IMS主要依靠手工進(jìn)行配置的低效方式，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)IMS 的業(yè)務(wù)隱患，大幅提高通信運(yùn)維效率和水平。完成基于IMS 網(wǎng)絡(luò)信令的監(jiān)控和業(yè)務(wù)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)IMS 智能故障處理的功能，為IMS 語(yǔ)音交換系統(tǒng)運(yùn)維管理及智能監(jiān)控保駕護(hù)航。所述成果的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，將為IMS 的運(yùn)行、維護(hù)、管理提供全方位的支持，為電力通信的運(yùn)維管理來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，有效提升電力公司運(yùn)營(yíng)的安全穩(wěn)定性。