李 凱，完顏紹澎，顧舒嫻，于 佳

（1.國網(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.南瑞集團有限公司（國網(wǎng)電力科學研究院有限公司），江蘇 南京 210000；3.南京蘇逸實業(yè)有限公司科技信息網(wǎng)絡分公司，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（Next Generation Network，NGN）交換技術，這兩種技術在網(wǎng)絡中已經(jīng)成熟應用，是當前主流的交換技術體制［1-2］。IMS 相比其他多媒體業(yè)務形式，開發(fā)環(huán)境和技術架構更具有優(yōu)勢。

電力公司IMS 運維管理平臺的建設，將大大加強語音、數(shù)據(jù)業(yè)務支撐能力［3］。IMS 運維管理平臺的運維壓力主要集中在省級信通公司，隨著接入設備日益增長，現(xiàn)行的運行維護方式無法滿足管理需要，亟需先進的維護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)多個網(wǎng)元中進行的，難度和復雜程度都較大，僅僅依靠人工方式難以應付數(shù)量較大的配置需求，且IMS 運維管理平臺接入設備僅能通過廠家網(wǎng)管對設備工作狀態(tài)進行監(jiān)控，無法在信令層面及業(yè)務層面進行測試監(jiān)控，單純依靠設備層面的監(jiān)控，難以有效保障語音業(yè)務的可用性［5-6］。需制定IMS 前臺接口規(guī)范，構建IMS 運維管理平臺，建立信令層面的語音網(wǎng)絡故障監(jiān)控及維護系統(tǒng)，為IMS 語音交換系統(tǒng)運維管理及智能監(jiān)控保駕護航。各類業(yè)務系統(tǒng)告警信息主要通過各自短信及網(wǎng)管進行告警消息通知［7］，通知不標準，手段技術各異，推送內(nèi)容不夠豐富，須借助IMS 業(yè)務可擴展能力以及多媒體能力，提供語音、視頻、消息等多種方式融合的消息發(fā)布新業(yè)務，實現(xiàn)實時準確的消息發(fā)布。

為解決上述問題，對IMS 運維管理平臺進行優(yōu)化，設計IMS 智能化故障處理系統(tǒng)，為提升電力公司運營安全穩(wěn)定性提供保障。

1 IMS 網(wǎng)絡結(jié)構

隨著IMS 業(yè)務的發(fā)展，對IMS 網(wǎng)絡的維護管理、故障分析、服務質(zhì)量保證的需求逐步增強［8］。為了確保IMS 網(wǎng)絡的可靠性和質(zhì)量，需要進行大量的測試和驗證，而網(wǎng)絡信令監(jiān)測是保障IMS 網(wǎng)絡高質(zhì)量運行，快速響應網(wǎng)絡故障的重要技術手段。

IMS 網(wǎng)絡結(jié)構如圖1 所示，IMS 域的網(wǎng)絡信令監(jiān)測范圍包括其中的業(yè)務層、控制層以及接入層。

圖1 IMS 網(wǎng)絡結(jié)構

業(yè)務層主要包括應用服務器、網(wǎng)關等設備。用戶的業(yè)務采用SIP 應用服務器的方式提供，第三方業(yè)務通過業(yè)務能力開放網(wǎng)關和業(yè)務能力引擎提供，智能網(wǎng)業(yè)務通過IP 多媒體業(yè)務交換功能提供。

控制層的設備包括多媒體資源控制器、歸屬用戶服務器、媒體網(wǎng)關等，實現(xiàn)的功能包括業(yè)務觸發(fā)、用戶鑒權、網(wǎng)絡互通、會話控制和路由等。

接入層的主要功能是完成用戶的業(yè)務接入，實現(xiàn)業(yè)務互通、媒體管理、QoS 管理等功能。

2 IMS 運維管理平臺

2.1 IMS 運維管理平臺總體架構

IMS 運維管理平臺沿用分層系統(tǒng)架構設計理念，通過多層架構可以限制系統(tǒng)功能間的依賴關系，使系統(tǒng)以更松散的方式耦合，從而更易于開發(fā)及維護［9］。由管理應用層（包括接入網(wǎng)業(yè)務管理Web 管理終端及其后臺服務）、控制層和終端層（包括IP 話機終端、模擬話機終端及其IAD／AG 接入設備）組成。其中管理應用層負責本系統(tǒng)的主體框架，是實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務功能的基礎，其職責是處理用戶與軟件的前臺交互，顯示信息并提供后臺服務，因前后臺邏輯緊密，相互依賴，同處于本層便于系統(tǒng)整體的統(tǒng)籌開發(fā)?？刂茖訉⑸婕芭cIMS 核心網(wǎng)網(wǎng)元設備和接入網(wǎng)設備交互的模塊服務單獨剝離，降低與上層間的依賴性，既可以保證未來設備接入時良好的可擴展性，在復用性上也具有明顯優(yōu)勢。如業(yè)務發(fā)放和接入設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備，而不須為不同型號的設備接口進行重復地開發(fā)。最后終端層即為被管理的接入側(cè)終端類設備，其部署與替換對上層均無依賴性，不會對系統(tǒng)造成性能瓶頸。

管理應用層：采用B／S 系統(tǒng)架構實現(xiàn)，提供接入網(wǎng)運維管理界面操作交互功能，各級單位用戶可以通過瀏覽器以分權分域的方式在任何一臺客戶端上訪問IMS 接入網(wǎng)運維管理系統(tǒng)的界面，通過界面對各自歸屬終端控制進行業(yè)務發(fā)放、接入設備和安全管理等。

控制層： 接收管理應用層的業(yè)務發(fā)放和設備管理的操作請求，其中該層的業(yè)務發(fā)放網(wǎng)關通過北向接口接收業(yè)務操作請求，并根據(jù)請求通過南向接口向?qū)MS 核心網(wǎng)元進行數(shù)據(jù)配置操作；接入設備網(wǎng)管服務通過HTTP 協(xié)議接收設備管理操作請求，通過TR069 協(xié)議和開放MIB 信息的SNMP 協(xié)議分別對硬SIP 終端及IAD 設備、AG 設備對接，實現(xiàn)對終端層設備的配置下發(fā)、狀態(tài)監(jiān)測及升級管理等，并通過北向接口向公司現(xiàn)有TMS 系統(tǒng)上報IMS 接入網(wǎng)設備的重要狀態(tài)、告警等信息。

終端層：主要是IMS 接入側(cè)終端類設備，包括硬SIP 話機終端、模擬話機終端、IAD 和AG 設備。硬SIP 話機終端和IAD／AG 設備一般通過控制層的接入網(wǎng)管服務交互實現(xiàn)設備的采集、監(jiān)控和管理等功能。

2.2 IMS 運維管理平臺部署架構

IMS 運維管理平臺定位于提升各單位IMS 核心網(wǎng)業(yè)務發(fā)放和設備管理的運維效率，屬于IMS 管理維護業(yè)務類系統(tǒng)建設范疇。目前IMS 的運行維護與IMS 核心網(wǎng)行政劃分職責一致，均由所在單位負責。IMS 運維管理平臺采用分省部署模式建設，并負責本省各級單位的IMS 接入網(wǎng)運維管理［10］。分省部署模式是在省公司部署一套IMS 運維管理平臺，本省公司各級單位通過Web 運維客戶端遠程連接到省公司系統(tǒng)，根據(jù)分權分域規(guī)則實現(xiàn)對本單位歸屬終端用戶業(yè)務發(fā)放和設備管理。IMS 運維管理平臺部署如圖2 所示，平臺需要與位于IMS VPN 網(wǎng)絡的IMS 核心網(wǎng)連接，實現(xiàn)對IMS 核心網(wǎng)業(yè)務發(fā)放網(wǎng)關的控制，完成終端發(fā)放業(yè)務在各自所屬核心網(wǎng)側(cè)的數(shù)據(jù)配置；通過IP 話機終端、IAD／AG 接入設備的連接，完成用戶側(cè)設備配置及狀態(tài)信息采集，根據(jù)IMS建設總體要求，IP 話機終端及IAD／AG 接入設備也統(tǒng)一運行在IMS 網(wǎng)內(nèi)，系統(tǒng)建議部署在同側(cè)。

圖2 IMS 平臺部署

2.3 IMS 運維管理平臺智能化故障處理功能設計

IMS 運維管理平臺智能化故障處理功能架構如圖3 所示，故障智能處理包括撥測管理和故障管理，撥測管理包括策略配置、IAD 撥測、終端撥測和查詢統(tǒng)計，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 運維管理平臺智能化故障處理功能架構

3 IMS 運維管理平臺智能化故障處理功能實現(xiàn)方案

3.1 故障處理總流程

IMS 智能故障處理主要是通過信令層的語音通道測試技術自動發(fā)現(xiàn)相關的終端故障，并且對發(fā)生的故障進行分析，根據(jù)分析結(jié)果給出故障解決方案或直接自動處理［11］。IMS 智能化故障處理的故障來源包括呼叫中心的客戶故障申報、告警采集之后的自動分析、關鍵終端的零感知自動撥測。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通知網(wǎng)絡管理員；

2）對應人工申告的障礙，生成故障單后做驗證撥測；

3）故障處理完成后做撥測驗證，確認無誤后做消障處理。

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SNMP 協(xié)議與U2000 進行監(jiān)控，采集設備告警信息；

2）發(fā)現(xiàn)設備告警后判斷告警級別；

3）對告警進行分析，選擇處理策略，可在設備拓撲上展示；

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

圖5 核心網(wǎng)故障分析流程

3.3 IAD 監(jiān)測流程

對IAD 的監(jiān)測流程如圖6 所示。步驟為：

1） 系統(tǒng)通過TELNET 方式對IAD 進行周期性監(jiān)測；

2）IAD 與模擬話機之間的關系可能存在變化，周期性采集IAD 與模擬話機之間的關系；

3）若發(fā)現(xiàn)被監(jiān)測的IAD 出現(xiàn)故障，關聯(lián)查詢同一地區(qū)的IAD 是否正常（主動發(fā)起），同時檢查核心網(wǎng)是否存在告警，若存在則生成報障單，轉(zhuǎn)人工處理；

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

圖6 IAD 監(jiān)測流程

3.4 關鍵用戶保障流程

關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屬于一類電話、二類電話或三類電話，其中電網(wǎng)控制電話、不可中斷電話和配網(wǎng)搶修電話屬于一類電話，重點用戶電話屬于二類電話，普通用戶電話屬于三類電話；

2）選擇保障策略，一二類電話探測的頻次更高，一二類電話采用更主動、實時的SIP OPTIONS 方式；

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

圖7 關鍵用戶保障流程

4 IMS 運維管理平臺智能化故障處理功能應用

圖8 是IMS 運維管理平臺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、故障管理和撥測管理。圖9 是操作維護中智能化分析處理的結(jié)果顯示，在界面中，序號3 的故障處理策略是呼轉(zhuǎn)號碼配置錯誤，處理結(jié)果是已自動修復，請用戶重試。

圖8 IMS 運維管理平臺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

利用電力公司通信管理與運維積累的經(jīng)驗和需求，通過構建IMS 運維管理平臺，可以改變當前IMS主要依靠手工進行配置的低效方式，并及時發(fā)現(xiàn)IMS 的業(yè)務隱患，大幅提高通信運維效率和水平。完成基于IMS 網(wǎng)絡信令的監(jiān)控和業(yè)務的監(jiān)控，實現(xiàn)IMS 智能故障處理的功能，為IMS 語音交換系統(tǒng)運維管理及智能監(jiān)控保駕護航。所述成果的進一步推廣應用，將為IMS 的運行、維護、管理提供全方位的支持，為電力通信的運維管理來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，有效提升電力公司運營的安全穩(wěn)定性。