班瑞 鄒雨佳 王迪

中訊郵電咨詢設計院有限公司

0 引言

隨著應用需求的增加，城域網(wǎng)在局域網(wǎng)的技術基礎上迅速發(fā)展。美國是世界上最早發(fā)展城域網(wǎng)的國家之一，擁有世界上最大的局域網(wǎng)市場，因為SMDS（Switched Multimegabit Data Service SMDS，交換多兆位數(shù)據(jù)服務）使得局域網(wǎng)之間的通信費用大幅降低，所以城域網(wǎng)技術在美國得到了相當快速的發(fā)展。中國的網(wǎng)絡技術發(fā)展較晚，落后于先行國家，因而城域網(wǎng)建設時間較短，規(guī)劃不足導致浪費許多資源。

隨著數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的發(fā)展及5G 時代的到來，中國寬帶網(wǎng)絡的發(fā)展已經(jīng)逐漸步入世界頂尖國家行列，快速發(fā)展的云網(wǎng)業(yè)務、垂直行業(yè)的創(chuàng)新應用等都對承載網(wǎng)絡提出了新的要求，現(xiàn)有城域網(wǎng)絡的架構及業(yè)務開通模式對于創(chuàng)新業(yè)務支撐不足的問題將更加凸顯。5G 技術、通信云化以及城域網(wǎng)網(wǎng)絡功能的虛擬化，會對現(xiàn)有的傳統(tǒng)城域網(wǎng)網(wǎng)絡產(chǎn)生重大影響，因而對傳統(tǒng)城域網(wǎng)網(wǎng)絡的重構是勢在必行的。

中國聯(lián)通以5G 建設及5G 承載網(wǎng)絡構建為契機，搭建了一張融合承載的智能城域網(wǎng)，智能城域網(wǎng)以網(wǎng)絡架構簡化，實現(xiàn)通信云、移動業(yè)務、政企客戶接入以及固網(wǎng)寬帶等業(yè)務的綜合承載為目標，引入簡化的網(wǎng)絡設備，提升網(wǎng)絡流量疏導能力，滿足5G 時代未來業(yè)務的承載需求。

目前，在傳統(tǒng)城域網(wǎng)建設過程中，傳統(tǒng)網(wǎng)管由各省獨立建設，沒有一套全國集中分權分域的網(wǎng)管系統(tǒng)協(xié)助運維、網(wǎng)建人員進行日常維護和網(wǎng)絡規(guī)劃建設，無法實現(xiàn)全程全網(wǎng)分析，同時，分省建設存在浪費投資的問題。傳統(tǒng)方式難以實現(xiàn)對資源數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)和告警數(shù)據(jù)的智能化管控，難以做到全國層面的管理。其次，運維人員在傳統(tǒng)網(wǎng)管操作中存在大量手動配置的情況，耗費人力物力資源，且手動配置易出錯，過程繁瑣，為日后運維埋下隱患。同時，隨著5G 技術的發(fā)展，業(yè)務開通的需求量激增，傳統(tǒng)的人工業(yè)務開通模式已無法滿足當前的需求，急需業(yè)務開通功能自動化，提高工作效率，減輕人員負擔。

1 系統(tǒng)設計思路

結合傳統(tǒng)城域網(wǎng)網(wǎng)管存在的不足，新型城域網(wǎng)要具有“集中監(jiān)控、集中管理、集中維護”的網(wǎng)絡管理思想，同時要往智能化、自動化的方向演進，本系統(tǒng)從需求上要求設計思路滿足以下幾點，符合新一代集約化、扁平化、敏捷的規(guī)建運營支撐系統(tǒng)的要求。

（1）智能城域網(wǎng)應實現(xiàn)全程全網(wǎng)分析，分權分域管理，建設全國統(tǒng)一的集中網(wǎng)管系統(tǒng)。集中網(wǎng)管系統(tǒng)全國統(tǒng)一集中建設，避免傳統(tǒng)城域網(wǎng)網(wǎng)管分省建設帶來的投資浪費問題和難以從全網(wǎng)層面分析的問題。集中網(wǎng)管系統(tǒng)實現(xiàn)靈活分權管理和細粒度的訪問控制，從而實現(xiàn)集團、大區(qū)、省份、地市運維人員對網(wǎng)絡的分區(qū)域自治管理，協(xié)助各級運維網(wǎng)建人員對智能城域網(wǎng)進行建設維護。

（2）未來網(wǎng)絡逐漸向智能化方向演進，需要新型的智能化、自動化網(wǎng)管系統(tǒng)。智能城域網(wǎng)集中網(wǎng)管系統(tǒng)將提供自動資源管理、自動配置管理、智能告警管理、性能管理等功能，實現(xiàn)電路自動發(fā)現(xiàn)、自動配置及下發(fā)、實時告警、網(wǎng)元端口和電路性能監(jiān)視，進而協(xié)助運維人員實現(xiàn)對智能城域網(wǎng)的管控，實現(xiàn)5G 時代智能化的運維模式。

（3）未來面臨大量業(yè)務開通任務，需要實現(xiàn)業(yè)務開通自動化的集中網(wǎng)管系統(tǒng)。智能城域網(wǎng)以實現(xiàn)5G 業(yè)務、移動業(yè)務、寬帶業(yè)務等綜合承載為目標，將面對大量的業(yè)務開通任務，集中網(wǎng)管系統(tǒng)通過與SDN 控制器的協(xié)同合作，實現(xiàn)5G 業(yè)務開通的自動化流程，并將陸續(xù)開通其他業(yè)務的自動化流程。

2 系統(tǒng)技術特點

（1）集中部署、分權分域

全國統(tǒng)一一套系統(tǒng)集中部署，各省分權分域管理與使用，同時具有數(shù)據(jù)備份及恢復能力、網(wǎng)絡安全防護能力。

（2）與SDN 控制器協(xié)同實現(xiàn)配置下發(fā)流程自動化

系統(tǒng)結合SDN 控制器，在零人工干預配置的情況下，自動完成設備的初始配置，并使接入設備自動進入可被網(wǎng)管系統(tǒng)管理、可開通業(yè)務的狀態(tài)，實現(xiàn)自動配置下發(fā)整個流程，包括5G業(yè)務開通等，迎合了SDN對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的集中管理。

（3）支持多種網(wǎng)管協(xié)議

集中網(wǎng)管系統(tǒng)支持SNMP（Simple Network Management Protocol，簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議）、Telemetry 等多種數(shù)據(jù)采集技術。網(wǎng)管系統(tǒng)的性能監(jiān)視功能根據(jù)時間顆粒度要求，實現(xiàn)Telemetry 數(shù)據(jù)及SNMP 數(shù)據(jù)的智能選擇，時間顆粒度性能數(shù)據(jù)能夠自動采用Telemetry 數(shù)據(jù)進行分析，大時間顆粒度數(shù)據(jù)能夠自動選擇SNMP 數(shù)據(jù)進行適配，以此來實現(xiàn)在監(jiān)控顆粒度與系統(tǒng)性能之間的平衡。

（4）大數(shù)據(jù)分析能力

系統(tǒng)進行Hadoop 分布式集群資源管理，提供多維度的數(shù)據(jù)報告分析能力，深度洞察全國各省市數(shù)據(jù)，使運維人員能方便了解各關鍵資源的配備和使用情況。

（5）實時性能及告警監(jiān)視

系統(tǒng)提供海量數(shù)據(jù)存儲，并將實時采集的數(shù)據(jù)處理直觀地以多種圖形化的方式顯示全網(wǎng)網(wǎng)元數(shù)據(jù)。網(wǎng)管系統(tǒng)對智能城域網(wǎng)整體的網(wǎng)絡運行性能狀況進行實時監(jiān)測和展示，并提供豐富的告警管理功能，保證網(wǎng)絡能夠有效、平穩(wěn)、安全地運行。

（6）網(wǎng)絡自動拓撲

集中網(wǎng)管系統(tǒng)支持自動發(fā)現(xiàn)智能城域網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲及網(wǎng)絡鏈路關系，并生成網(wǎng)絡拓撲視圖。網(wǎng)絡拓撲主要包括拓撲發(fā)現(xiàn)、拓撲呈現(xiàn)、拓撲告警視圖等功能。維護人員可在拓撲圖中直觀查看設備、端口、鏈路等資源，并通過拓撲聯(lián)動實現(xiàn)網(wǎng)絡及設備運行狀態(tài)（性能狀態(tài)、告警狀態(tài)）的實時監(jiān)視能力。

3 系統(tǒng)技術框架

系統(tǒng)技術框架如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)總體技術框架

智能城域網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)總體架構由五部分組成，分別是數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)分析層、業(yè)務邏輯層、WEB 展示層和自動配置模塊。

數(shù)據(jù)采集層利用采集系統(tǒng)的采集能力，采集程序使用Docker 進行封裝，負責設備數(shù)據(jù)的采集，包括設備、接口、告警以及性能等數(shù)據(jù)。采集完數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)打入Kafka 中，供智能城域網(wǎng)使用。

數(shù)據(jù)分析層調用分析系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析能力，使用Spark Stream 的方式對接入到Kafka 的數(shù)據(jù)進行實時分析處理。

業(yè)務邏輯層由Spring Cloud 構建的微服務構成，由Eureka、Zuul 以及微服務實例組成。包括自動資源管理、性能管理、智能告警管理以及第三方微服務。基于此方式，可以動態(tài)、平滑地升級模塊功能。

WEB展示層注冊在Spring Cloud中，前端主要是HTML、CSS、JS 技術，后端專注于具體業(yè)務邏輯，實現(xiàn)前后臺分離。

自動配置作為單獨模塊，以微服務的形式注冊到系統(tǒng)中，底層通過SDN 控制器與網(wǎng)絡設備進行交互。

4 系統(tǒng)整理功能框架

系統(tǒng)實現(xiàn)功能總體架構如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)功能總體架構圖

系統(tǒng)總體功能包括自動資源管理、自動配置、智能告警管理、性能管理、網(wǎng)絡自動拓撲、權限智能管理、綜合分析視圖、接入設備自動納管等功能。

自動配置包括配置文件管理和數(shù)據(jù)配置管理兩大模塊，其中配置文件管理模塊包含備份計劃管理、文件采集管理、備份文件管理。數(shù)據(jù)配置管理包括配置模板、配置激活、日志管理等。

5 系統(tǒng)應用情況

目前智能城域網(wǎng)集中網(wǎng)管系統(tǒng)已在全國正式上線，全國統(tǒng)一建設一套，面向全國各省份的智能城域網(wǎng)核心、匯聚、接入網(wǎng)元設備，系統(tǒng)的自動資源管理、自動配置、智能告警管理、性能管理、網(wǎng)絡自動拓撲、權限智能管理、綜合分析視圖、接入設備自動納管功能均已上線運行，支撐智能城域網(wǎng)日常的數(shù)據(jù)分析展示、網(wǎng)絡運行維護、業(yè)務配置下發(fā)等工作。

業(yè)務開通自動化與自動配置下發(fā)，改變了業(yè)務傳統(tǒng)的配置模式，分省平均月減少建設運維6 人力的配置工作；接入設備的自動上線納管流程優(yōu)化，推動建設智能化進展，分省平均月減少7 人力的配置工作；集中管理智能化分析節(jié)省了傳統(tǒng)網(wǎng)管各省獨自建設60%的建設成本。系統(tǒng)有效提高智能城域網(wǎng)建設管理和日常運維的效率，進一步提高運營商的管理、建設效率，從而提升市場競爭力，并將間接帶來可觀的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。

6 結束語

智能城域網(wǎng)總體架構是云網(wǎng)一體化的承載網(wǎng)絡，本文提出的新型智能城域網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)實現(xiàn)了全國智能城域網(wǎng)設備的統(tǒng)一智能化分析，并與SDN 控制器協(xié)同實現(xiàn)了業(yè)務開通自動化，支持接入設備的自動上線納管。本系統(tǒng)從宏觀視角實時呈現(xiàn)網(wǎng)絡建設、網(wǎng)絡運行及業(yè)務承載狀態(tài)，已取得試驗性良好效果，更好地提升了運維人員的工作效率。