王雪瀅

（中國(guó)電信集團(tuán)云網(wǎng)運(yùn)營(yíng)部（大數(shù)據(jù)和AI中心），北京 100010）

0 引言

近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也被成功地應(yīng)用到了各行各業(yè)［1］。隨著業(yè)務(wù)量的增多和網(wǎng)絡(luò)覆蓋面的擴(kuò)大，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求也越來(lái)越高。但是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)還存在很多問(wèn)題，例如傳統(tǒng)移動(dòng)核心網(wǎng)效率低，共享性差，網(wǎng)絡(luò)使用價(jià)格高、覆蓋面低等。導(dǎo)致各行各業(yè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的效率降低，生產(chǎn)成本提高，嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展［2］。為了提高用戶服務(wù)質(zhì)量滿意度，降低運(yùn)營(yíng)成本，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商因此迫切需要對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，構(gòu)建能夠承載大規(guī)模流量、結(jié)構(gòu)靈活、易于管理的智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)［3］。因此，網(wǎng)元管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常重要。

R16標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，增強(qiáng)5G更好服務(wù)行業(yè)應(yīng)用的能力，提高了5G系統(tǒng)的效率。網(wǎng)元管理系統(tǒng)原則上應(yīng)采用省內(nèi)統(tǒng)一集中部署的模式，即各省、同一設(shè)備制造商采用同一套網(wǎng)管系統(tǒng)管理本省內(nèi)的5G傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以便實(shí)現(xiàn)省內(nèi)控制面業(yè)務(wù)的端到端調(diào)度。這對(duì)5GC網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)承擔(dān)全網(wǎng)跨廠商的、跨不同設(shè)備形態(tài)提出了新的挑戰(zhàn)［4］。

1 全生命周期理論模型

1.1 基于流程的項(xiàng)目生命周期模型

從流程上看，所有項(xiàng)目都可統(tǒng)一劃分為兩個(gè)階段：前期階段和項(xiàng)目階段，如圖1所示［5］。

新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)包括三個(gè)階段：前期階段、中期階段和后期階段。前期階段包括：調(diào)查研究、新產(chǎn)品的構(gòu)思、方案評(píng)價(jià)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)決策。中期階段包括：產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品試制、產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)、評(píng)價(jià)與鑒定。項(xiàng)目后期階段包括：產(chǎn)品成批生產(chǎn)和市場(chǎng)營(yíng)銷。

1.2 基于控制的科技項(xiàng)目生命周期模型

計(jì)劃階段指對(duì)需求、經(jīng)濟(jì)及技術(shù)方面的概念進(jìn)行可行性分析；執(zhí)行階段指按照計(jì)劃階段標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采購(gòu)和實(shí)施；運(yùn)轉(zhuǎn)階段指將實(shí)際執(zhí)行情況與計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照分析。如圖2所示［6］。

1.3 基于質(zhì)量的項(xiàng)目生命周期模型

時(shí)間為橫坐標(biāo)軸，抽象化程度為縱坐標(biāo)軸。在項(xiàng)目的概念化階段抽象化水平比較高，隨著時(shí)間的推移，到物質(zhì)化階段抽象化水平下降到最低，這是產(chǎn)品由抽象到具體，由概念到投產(chǎn)到大規(guī)模生產(chǎn)的過(guò)程。隨著時(shí)間進(jìn)一步推移，到移交階段，產(chǎn)品的抽象化水平逐漸提高，這是由于隨著人們收入水平提高，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量等要求更高，促使產(chǎn)品進(jìn)行新一輪的更新?lián)Q代［7］。

2 網(wǎng)元管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

網(wǎng)元管理系統(tǒng)提供設(shè)備信息、文件、參數(shù)等管理功能［8］。

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸以及網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)字電視前端設(shè)備的安全管理。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、PC運(yùn)行系統(tǒng)和數(shù)字電視前端設(shè)備。PC運(yùn)行系統(tǒng)可以阻止非法用戶對(duì)服務(wù)器的惡意訪問(wèn)和篡改相關(guān)信息，數(shù)字電視前端設(shè)備主要負(fù)責(zé)為用戶展示相關(guān)畫面信息，服務(wù)器連接PC運(yùn)行系統(tǒng)和數(shù)字電視前端設(shè)備，負(fù)責(zé)對(duì)重要信息、數(shù)據(jù)、文件的存儲(chǔ)和訪問(wèn)。

2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.2.1 管理端結(jié)構(gòu)

管理端結(jié)構(gòu)主要由管理站實(shí)體、應(yīng)用程序界面、應(yīng)用程序子系統(tǒng)等部分組成［9］。

（1）應(yīng)用程序界面

應(yīng)用程序界面主要為用戶提供圖形化界面，可以直接與用戶進(jìn)行交互，方便用戶對(duì)呈現(xiàn)的畫面信息進(jìn)行保存、刪除或者對(duì)某些參數(shù)重新設(shè)定修改等，如圖4所示。

（2）應(yīng)用子系統(tǒng)

應(yīng)用子系統(tǒng)包括5個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)的功能如下［10］。

1）設(shè)備信息子系統(tǒng)負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)上查詢被管理設(shè)備的名稱、地址和運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)信息。查詢完畢之后，再將獲取到的有關(guān)設(shè)備的相關(guān)信息發(fā)送到圖形界面進(jìn)行查看。

2）文件操作子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息的加載和存儲(chǔ)功能，加載功能根據(jù)用戶的搜索請(qǐng)求從系統(tǒng)中查找相關(guān)信息，存儲(chǔ)主要是保存相關(guān)信息和文件。

3）TS的操作子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分析、編輯和重用的功能，文件的編輯和重用在系統(tǒng)中也是非常重要的，主要根據(jù)用戶的需求去修改。

4）參數(shù)操作子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)的采集和設(shè)置，設(shè)備信息的采集和參數(shù)的設(shè)置也是常用的功能，設(shè)置和采集數(shù)據(jù)之后，系統(tǒng)會(huì)記錄，用戶下次使用無(wú)需重新采集數(shù)據(jù)。

5）自動(dòng)測(cè)試子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備管理的自動(dòng)測(cè)試，設(shè)備在一定階段后會(huì)自動(dòng)進(jìn)行更新，更新之后會(huì)有新的功能，更新會(huì)對(duì)原來(lái)的程序進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，用戶的使用效果也會(huì)更好。

（3）SNMP管理站

SNMP管理站是管理端的核心部分，主要負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的整體功能進(jìn)行統(tǒng)一指揮和調(diào)度。管理站結(jié)構(gòu)如圖5所示。

SNMP引擎由調(diào)度器、消息處理子模塊和安全子模塊組成，調(diào)度器負(fù)責(zé)采集用戶的信息數(shù)據(jù)，接受用戶的相關(guān)請(qǐng)求，并根據(jù)用戶的要求進(jìn)行搜索，將搜索結(jié)果轉(zhuǎn)換到應(yīng)用界面。消息處理子模塊能夠?qū)?shù)據(jù)快速識(shí)別、分析、處理。也可以根據(jù)用戶的請(qǐng)求保存和發(fā)送文件。安全子模塊主要負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的安全管理，通過(guò)各種加密技術(shù)和加密協(xié)議或者防火墻技術(shù)可以快速識(shí)別、判斷、檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中不安全因素，并能夠快速處理，從而可以保障用戶信息的安全。

2.2.2 設(shè)備端結(jié)構(gòu)

它主要由SNMP引擎和嵌入式程序模塊SNMP組成的實(shí)體組成。SNMP引擎功能主要是用戶利用該搜索引擎進(jìn)行數(shù)據(jù)資料的搜集、查找工作。嵌入式程序模塊主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)與系統(tǒng)、模塊與模塊之間的連接［11］。

3 接口設(shè)計(jì)

3.1 用戶接口的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)向用戶提供的命令如表1所示［12］。

表1 命令表

3.2 外部接口的設(shè)計(jì)

（1）設(shè)備與系統(tǒng)的接口，提供管理設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接的硬件接口，常見(jiàn)的是路由器與服務(wù)器的連接。

（2）網(wǎng)絡(luò)接口，提供系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)之間的接口連接，常見(jiàn)的是電腦與路由器之間的連接。

（3）系統(tǒng)與用戶管理的接口，用戶登錄系統(tǒng)，具有相應(yīng)的操作權(quán)限，通過(guò)各種操作程序，實(shí)現(xiàn)用戶與系統(tǒng)之間的交互。

（4）系統(tǒng)與報(bào)警管理系統(tǒng)之間的接口，系統(tǒng)可以檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行中的故障，通過(guò)一些指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定，一旦達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警［13］。

3.3 內(nèi)部接口的設(shè)計(jì)

3.3.1 設(shè)備信息管理子系統(tǒng)接口

在設(shè)備信息管理子系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理接口主要負(fù)責(zé)從SNMP接口中調(diào)用數(shù)據(jù)和反饋信息，并在搜索設(shè)備的過(guò)程中，使用操作中的接口獲得設(shè)備信息，在控制臺(tái)中呈現(xiàn)出來(lái)［14］。如圖6所示。

3.3.2 文件操作管理子系統(tǒng)接口

在文件操作管理子系統(tǒng)中，流程管理通過(guò)與文件解析接口之間的數(shù)據(jù)及信息的調(diào)用和返回提供了讀取和保存文件的接口，供客戶端界面調(diào)用［15］。如圖7所示。

3.3.3 TS操作管理子系統(tǒng)接口

在TS操作管理子系統(tǒng)的顯示模塊中，調(diào)用分析模塊中的接口，獲得從碼流中解析出的信息，返回到數(shù)據(jù)處理接口中，最后將結(jié)果提供給客戶端［16］。如圖8所示。

在Table編輯及節(jié)目復(fù)用模塊中，TS復(fù)用模塊中的接口與數(shù)據(jù)處理接口之間實(shí)現(xiàn)信息的處理和提交，最后結(jié)果在客戶端顯示出來(lái)［17］。如圖9所示。

3.3.4 設(shè)備參數(shù)信息管理子系統(tǒng)接口

在獲取設(shè)備參數(shù)模塊中，調(diào)用SNMP操作中的接口，實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)處理接口之間的信息互通，最后數(shù)據(jù)結(jié)果在客戶端顯示出來(lái)［18］。如圖10所示。

在設(shè)置設(shè)備參數(shù)模塊中，調(diào)用SNMP操作中的接口，實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)處理之間的通信，最后數(shù)據(jù)處理結(jié)果在客戶端顯示出來(lái)［19］。如圖11所示。

3.3.5自動(dòng)化測(cè)試子系統(tǒng)接口

在自動(dòng)化測(cè)試子系統(tǒng)中，SNMP操作的接口主要用于接收數(shù)據(jù)處理的結(jié)果窗口和反饋SNMP操作的結(jié)果，最后將返回的消息在控制臺(tái)顯示出來(lái)。如圖12所示。

4 系統(tǒng)模型時(shí)序圖的設(shè)計(jì)

如圖13所示，命令發(fā)生器負(fù)責(zé)發(fā)送用戶的命令請(qǐng)求，命令傳送到調(diào)度器，調(diào)度器對(duì)命令進(jìn)行識(shí)別、判斷，判斷之后調(diào)度器會(huì)把對(duì)應(yīng)的命令傳送到消息處理模型，消息處理模型負(fù)責(zé)對(duì)命令請(qǐng)求做出回應(yīng)，消息處理模型連接安全模型，安全模型負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)安全及信息在傳輸過(guò)程中的安全。

5 與5GC綜合網(wǎng)管對(duì)接要求

通過(guò)以5G網(wǎng)元直采直管為主，EMS北向接口交互為補(bǔ)充的方式，實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)5G核心網(wǎng)設(shè)備的集中維護(hù)和統(tǒng)一管理。另外，本文闡述了5GC網(wǎng)管系統(tǒng)南向VNF接口與各廠區(qū)無(wú)線電項(xiàng)目局域網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)?；?GC核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在原來(lái)的網(wǎng)元管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上采用5GC技術(shù)，EMS南向VNF接口必須具備相同的功能，包括對(duì)網(wǎng)元系統(tǒng)用戶數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)元性能管理、業(yè)務(wù)配置等方面進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，因此新設(shè)計(jì)的網(wǎng)元管理系統(tǒng)的配置，自動(dòng)化程度、準(zhǔn)確性、效率、安全性等方面都得到了很大提升［20］。

6 結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹5GC網(wǎng)元管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。網(wǎng)元管理系統(tǒng)原則上應(yīng)集中部署，即同一設(shè)備廠商使用同一網(wǎng)管系統(tǒng)，首選云部署，這樣網(wǎng)元管理系統(tǒng)就可以提供大容量的管理能力。根據(jù)管理平面和控制平面對(duì)數(shù)據(jù)信息的要求，組織一個(gè)DCN通道，滿足管控信息傳輸?shù)目煽啃砸?。網(wǎng)元管理系統(tǒng)功能的完善能夠把所有的網(wǎng)元設(shè)備呈現(xiàn)在GUI的拓?fù)湟晥D中，從而大大提高了管理的效率和服務(wù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)網(wǎng)元連接關(guān)系的動(dòng)態(tài)管理方式可以快速準(zhǔn)確地查找數(shù)據(jù)網(wǎng)元連接關(guān)系和屬性變更信息，并及時(shí)通知相關(guān)人員確認(rèn)變更信息。將此前的手動(dòng)驗(yàn)證工作轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)可自動(dòng)完成的工作，效率增加了90%。與此同時(shí)，通過(guò)調(diào)查研究還發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的手動(dòng)驗(yàn)證很容易泄漏或驗(yàn)證錯(cuò)誤，現(xiàn)在通過(guò)對(duì)網(wǎng)元管理系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)元素連接關(guān)系發(fā)生變化，精度也提高了30%，大大提高了效率和用戶的滿意度。