IMS網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)特點及部署問題研究

IMS網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)特點及部署問題研究

摘要：電信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理，一直是電信運營商非常關(guān)心的問題。IMS作為一種新興的技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)管理方面體現(xiàn)出了許多新特點。本文針對IMS網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點和應(yīng)用模式，提出了對IMS網(wǎng)管系統(tǒng)的新增功能要求，并對IMS網(wǎng)管建設(shè)中的要點提出了建議。關(guān)鍵詞：IMS，網(wǎng)絡(luò)管理，網(wǎng)管系統(tǒng)1前言IMS是下一代核心網(wǎng)發(fā)展的方向，是解決移動與固網(wǎng)融合，引入語音、數(shù)據(jù)、視頻三重融合等差異化業(yè)務(wù)的重要方式，目前各大運營商均致力于IMS網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展建設(shè)。IMS網(wǎng)絡(luò)相較于PSTN和軟交換網(wǎng)絡(luò)，具有網(wǎng)元種類和數(shù)目更多，功能進一步裂化，承載在IP網(wǎng)上等特點，IMS網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)如何滿足這些新需求，功能如何完善，系統(tǒng)如何部署，這些問題直接關(guān)系到新形勢新網(wǎng)絡(luò)下運維工作效率與IMS網(wǎng)絡(luò)自身的發(fā)展。2IMS網(wǎng)絡(luò)特點分析2.1IMS分布式的體系架構(gòu)IMS分布式的體系架構(gòu)如圖1所示。相對軟交換采用了業(yè)務(wù)/控制、承載/接入的相互分離的體系架構(gòu)而言，IMS架構(gòu)中設(shè)備進一步裂化，原軟交換設(shè)備的功能在IMS中分別由CSCF、MRF/MGCF、IBCF、BGF、基本業(yè)務(wù)AS、HSS等設(shè)備承擔，并通過數(shù)據(jù)網(wǎng)相連，通過設(shè)備之間的交互，完成呼叫控制、媒體交互、用戶屬性查詢、業(yè)務(wù)執(zhí)行等一系列業(yè)務(wù)實現(xiàn)過程，因此這就要求在網(wǎng)絡(luò)維護時，不能僅關(guān)注個別網(wǎng)元設(shè)備，而應(yīng)將各IMS設(shè)備之間的交互性、數(shù)據(jù)相關(guān)性以及和數(shù)通設(shè)備的聯(lián)通性一并考慮，進行綜合管理。2.2協(xié)議跟蹤分析在IMS網(wǎng)絡(luò)中，采用了SIP、H.248、DNS等協(xié)議，這些協(xié)議共同的特點是均基于IP網(wǎng)絡(luò)承載、采用ASCⅡ文本編碼。這些特點使得IMS網(wǎng)絡(luò)中協(xié)議跟蹤和分析功能實現(xiàn)起來更便捷。因此，可以將傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)中七號信令監(jiān)控系統(tǒng)中面向運行維護的那部分功能移植到IMS網(wǎng)管系統(tǒng)中實現(xiàn)，以提高管理效率，降低建設(shè)成本。2.3資源管理IMS網(wǎng)絡(luò)中既有傳輸資源又有IP資源，如何方便快速地、動態(tài)地把這些資源管理起來？在IMS網(wǎng)管中，拓展了資源管理模塊，就是把和IMS維護密切相關(guān)的傳輸資源和IP資源管理直接納入IMS網(wǎng)管系統(tǒng)進行管理，有利于提高運維工作效率，更直觀便捷。和以往利用資源管理系統(tǒng)進行管理的方式相比，兩者具有互補性，網(wǎng)管中的方式實時更新，便于和告警結(jié)合，內(nèi)容也更細致，如本端設(shè)備E1信息就包含了單板類型、單板位置、E1端口位置等諸多信息。2.4網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通性IMS網(wǎng)元不僅數(shù)量多、功能各異，而且IMS設(shè)備和以前軟交換、PSTN相比，更趨向于一個計算機范疇的服務(wù)器：功能較為單一、IP接口為主、體積小等，而不像傳統(tǒng)的功能大而全的通信范疇的交換機。并且基于IP承載的特性使大量數(shù)據(jù)設(shè)備專門用于IMS組網(wǎng)，因此這些IMS網(wǎng)元之間是否處在有效的聯(lián)通之中，是IMS網(wǎng)管必須實時監(jiān)控的重要內(nèi)容之一。2.5用戶數(shù)據(jù)的分布在IMS中用戶數(shù)據(jù)不僅是號碼和業(yè)務(wù)屬性，用戶有IP地址、用戶標識、用戶號碼等，并且也不再集中于某個核心控制設(shè)備，而是分散在多個設(shè)備中。運維工作中，如果數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，可能會造成對業(yè)務(wù)的影響，在日常工作中，運維人員如果周旋于多個設(shè)備的數(shù)據(jù)核查工作中，也勢必會影響運維效率。IMS網(wǎng)管建議對用戶數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)核查，解決這一問題。2.6更強的話務(wù)統(tǒng)計分析功能目前，國內(nèi)IMS主要應(yīng)用于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的演進及多媒體業(yè)務(wù)的引入，這對IMS提出了一些組合統(tǒng)計的功能要求，要求IMS網(wǎng)絡(luò)能夠更精細地根據(jù)業(yè)務(wù)、目的碼、IFC等各類條件進行業(yè)務(wù)量的統(tǒng)計，同時由于單個IMS網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍比較大（可以是多個本地網(wǎng)），因此在實際應(yīng)用中，對其話務(wù)統(tǒng)計的能力需求也較高。目前一般要求IMS核心網(wǎng)元至少能同時登記和進行2048個統(tǒng)計任務(wù)，支持對20000個以上的各種統(tǒng)計對象進行統(tǒng)計，并且盡量減少系統(tǒng)負荷。3IMS網(wǎng)管系統(tǒng)新功能的要求針對以上技術(shù)特點，要求IMS網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)除能實現(xiàn)傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)相類似的拓撲管理、故障管理、性能管理、配置管理和安全管理中的各項功能外，還應(yīng)實現(xiàn)以下一些新功能。3.1消息及信令跟蹤分析的功能擴展在軟交換網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)實現(xiàn)了對SIP、H.248協(xié)議的信令跟蹤，但是在IMS網(wǎng)絡(luò)中，由于話務(wù)控制及處理設(shè)備進一步裂化、業(yè)務(wù)流程更加復雜、采用IP尋址方式、接入無關(guān)等特性，因此IMS網(wǎng)絡(luò)中消息及信令跟蹤更加復雜。跟蹤的協(xié)議擴展為H.248、SIP、七號信令、ENUM、DNS、Diameter、MAP＋、INAP等；跟蹤的方式有所改變，可以根據(jù)某一中繼模塊、對指定用戶（按用戶號碼、SIPURI、TELURI及模糊號碼）、指定呼叫進行跟蹤；跟蹤的范圍以BAC為邊界；跟蹤的粒度，跟蹤內(nèi)部消息詳情，消息及信令跟蹤分析功能的實現(xiàn)，以提高管理效率，降低建設(shè)成本。3.2動態(tài)的資源管理IMS網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)對傳輸及IP資源進行動態(tài)的管理。傳輸資源管理主要指MGW設(shè)備光纖或E1傳輸?shù)氖褂们闆r以及對接信息。主要有：本/對端網(wǎng)元名、本/對端設(shè)備E1信息（如單板類型、單板位置、E1端口位置）、本端ODF/DDF位置信息。使用情況：作為話路的E1應(yīng)包含局向名稱、本端對端信令點、電路歸屬群信息、起始結(jié)束CIC、E1電路狀態(tài)（閉塞、故障、正常等）；作為信令的E1，應(yīng)提供局向名稱、本端對端信令點、鏈路SLC、鏈路歸屬組信息、信令鏈路狀態(tài)。IP資源管理包括維護、信令和媒體3類IP地址的使用情況：本/對端網(wǎng)元名、IP地址、類型（維護、信令或者媒體）、掩碼、網(wǎng)關(guān)、本端口位置信息、對端路由器端口位置信息。使用情況至少包括IP端口使用狀態(tài)、對端可達性測試結(jié)果。3.3維護信息的快速采集IMS設(shè)備形態(tài)各異、數(shù)量眾多，為適應(yīng)這一特征，IMS網(wǎng)管應(yīng)該對網(wǎng)元維護信息采取更便捷的采集方式。IMS網(wǎng)管提出了一鍵式采集的概念，運維人員不必對網(wǎng)元各項維護信息逐項采集，就能立即獲得設(shè)備的硬件配置、版本補丁信息、模塊信息、故障告警、進程運行情況等信息，大大減輕了運維人員的工作負荷，并且有助于運維人員對網(wǎng)元的運行情況進行綜合判斷及分析。3.4網(wǎng)絡(luò)連通性檢測IMS網(wǎng)實現(xiàn)了真正端到端IP化新特點：IMS信令扁平化采用了動態(tài)鏈路而非軟交換網(wǎng)的靜態(tài)鏈路，即發(fā)端網(wǎng)元通過ENUM/DNS尋址后將信令直發(fā)至目的網(wǎng)元。因此IMS業(yè)務(wù)對DNS（包括公網(wǎng)、CN2）依賴程度高，IMS設(shè)備互通兼容性要求非常高。故IMS網(wǎng)管應(yīng)提供設(shè)備間的關(guān)聯(lián)，并以拓撲圖的形式顯現(xiàn)。建議系統(tǒng)自動呈現(xiàn)網(wǎng)元之間的動態(tài)連線，包括IMS網(wǎng)元之間的信令心跳線、媒體線、網(wǎng)絡(luò)層的互通性監(jiān)測等，并反映各類故障。其中，心跳包括S－CSCF和P－CSCF之間、和AS之間、和BGCF之間、IBCF之間的SIP心跳；I－CSCF和HSS之間、S－CSCF和HSS/SLF之間的Diameter心跳；MGCF和MGW之間、AGCF和AG之間H.248心跳。IMS設(shè)備和數(shù)通設(shè)備之間需通過命令如Ping周期性地對網(wǎng)絡(luò)層的互通性進行監(jiān)測。3.5用戶數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)管理IMS網(wǎng)絡(luò)中，用戶數(shù)據(jù)可能分布在多個網(wǎng)元內(nèi)，如HSS、基本和補充業(yè)務(wù)服務(wù)器、AGCF、ENUM等，因此建議在IMS網(wǎng)管中能根據(jù)所輸入的用戶數(shù)據(jù)（如用戶號碼、SIPURI、telURI等），提取所有IMS廠家設(shè)備分別在多個網(wǎng)元中相關(guān)的數(shù)據(jù)。這一功能不但能夠?qū)τ脩魯?shù)據(jù)進行管理，進行周期性的核對，也能快速排除由用戶數(shù)據(jù)不一致引起的故障。3.6精細高效的性能統(tǒng)計分析處理IMS網(wǎng)元的裂變及功能上的差異，使得IMS性能統(tǒng)計可能落實到不同的網(wǎng)元上，并且針對不同的網(wǎng)元，性能統(tǒng)計分析的側(cè)重點不同：如針對CSCF的注冊注銷的統(tǒng)計、漫游相關(guān)的統(tǒng)計、業(yè)務(wù)觸發(fā)方面的統(tǒng)計；針對BGCF的網(wǎng)間互通話務(wù)統(tǒng)計、針對HSS的各類業(yè)務(wù)的用戶數(shù)的統(tǒng)計。另外，對多個網(wǎng)元（S－CSCF、基本業(yè)務(wù)AS等）均能提供的性能指標，需要指出誰是主體誰是參考體，如呼叫接通率等。同時，由于IMS中用戶標識、尋址方式、業(yè)務(wù)處理方式發(fā)生了變化，話務(wù)統(tǒng)計分析也更精細，如用戶可以按本地網(wǎng)、目的碼（用戶號碼、SIPURI、telURI，IP地址＋端口號）、PSI、IFC、各個業(yè)務(wù)（多媒體彩鈴、VT等）進行統(tǒng)計；按運營商、局向、字冠、中繼群等進行統(tǒng)計；可以按流量進行統(tǒng)計（如BAC、AS設(shè)備等）；或以上的組合進行性能測量。網(wǎng)元大容量、種類多的特征使得對話務(wù)測量也要求更高效迅速，能夠進行測量結(jié)果的合成，節(jié)省系統(tǒng)開銷，降低對系統(tǒng)處理能力的要求，提升話務(wù)分析效率。4IMS網(wǎng)管系統(tǒng)建設(shè)中需要關(guān)注的問題4.1管理范圍界定在以往的網(wǎng)管系統(tǒng)管理范圍界定中，由于核心處理設(shè)備相對集中，因此網(wǎng)管系統(tǒng)的管理范圍主要為網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備等，對方案中其他設(shè)備并未明確提出納入管理范圍。在IMS網(wǎng)管系統(tǒng)中，建議采用整體方案整體管理的思路，即廠商對其IMS解決方案中的設(shè)備及其形成的網(wǎng)絡(luò)進行統(tǒng)一管理，避免出現(xiàn)責任分切、各管一段的狀況，對于運營商來說，IMS核心設(shè)備提供商就是惟一的、整體的責任歸口人。因此，IMS被管對象應(yīng)包括CSCF、HSS、BGCF、MGCF、IM－MGW、IBCF、MRFC、MRFP、AGCF、ENUM、DNS、SLF、BAC、IM－SSF、CCF、AG、IMS錨定服務(wù)器、業(yè)務(wù)發(fā)放網(wǎng)關(guān)、本廠商所提供的各類業(yè)務(wù)平臺、IMS專用的各類數(shù)據(jù)交換機/路由設(shè)備、防火墻、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、工單接口機等，及其形成的網(wǎng)絡(luò)。廠商設(shè)備網(wǎng)管系統(tǒng)本身也包含在管理范圍內(nèi)。對于數(shù)據(jù)設(shè)備的管理，由于IMS網(wǎng)絡(luò)中一個主要的特點是基于IP分組網(wǎng)絡(luò)進行業(yè)務(wù)承載，因此在組網(wǎng)應(yīng)用中必然存在大量的數(shù)據(jù)設(shè)備，這些數(shù)據(jù)設(shè)備主要包括兩部分：IP核心承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和邊緣專用接入數(shù)據(jù)設(shè)備。其中IP核心承載網(wǎng)絡(luò)一般都有獨立的網(wǎng)管進行管理，IMS網(wǎng)管系統(tǒng)并不需要對這些設(shè)備進行直接管理，而只需定義與其網(wǎng)管系統(tǒng)的接口，以便在故障和性能分析時和數(shù)據(jù)網(wǎng)部分信息進行適當?shù)年P(guān)聯(lián)。而邊緣專用接入數(shù)據(jù)設(shè)備作為IMS網(wǎng)絡(luò)和IP核心承載網(wǎng)的接口設(shè)備往往會成為管理上的盲點，給網(wǎng)絡(luò)帶來極大的安全隱患。由于這部分設(shè)備和IMS網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)度非常高，因此將這部分設(shè)備納入IMS網(wǎng)管系統(tǒng)進行統(tǒng)一的管理，實現(xiàn)對這部分設(shè)備的故障監(jiān)控和性能分析。對于IMS網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備的管理主要包括：IAD/ONU、AG、家庭網(wǎng)關(guān)、BAC等的管理，應(yīng)具體問題具體分析：BAC盡管是接入設(shè)備，但其具有部分呼叫處理等重要功能，且容量巨大（數(shù)十萬甚至更多），考慮其重要性，建議將BAC納入IMS網(wǎng)管系統(tǒng)；AG設(shè)備在軟交換網(wǎng)絡(luò)中通常是和軟交換設(shè)備同時納入軟交換網(wǎng)管中，考慮到管理的傳承性及日后綜合網(wǎng)管的發(fā)展趨勢，建議將IMS網(wǎng)絡(luò)中的AG也納入IMS網(wǎng)管。對于IAD/ONU設(shè)備、家庭網(wǎng)關(guān)等小型海量接入設(shè)備，這些設(shè)備具有海量、上電自動配置、廠家多型號多、放置在用戶側(cè)等特點，因此在軟交換中就已經(jīng)有專門獨立的接入設(shè)備管理系統(tǒng)，和核心設(shè)備分別管理，因此在IMS中建議沿襲原有管理方式。4.2IMS網(wǎng)管系統(tǒng)建設(shè)模式在IMS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，由于設(shè)備容量因素，一般省內(nèi)會分為若干大區(qū)，按大區(qū)為單位進行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，大區(qū)可能集中在省會城市，也可能分散在若干主要城市。因此，IMS網(wǎng)管也存在兩種建設(shè)方式。（1）模式一：以大區(qū)為單位進行建設(shè)即每個大區(qū)中心建設(shè)一套IMS網(wǎng)管系統(tǒng)，將本大區(qū)所轄的各類相關(guān)設(shè)備納入網(wǎng)管系統(tǒng)中進行統(tǒng)一管理，這種方式比較符合網(wǎng)管建設(shè)傳統(tǒng)，能夠較好地管理本大區(qū)中心的設(shè)備，并且由于目前傳統(tǒng)運營商的OSS系統(tǒng)一般都以本地網(wǎng)為單位進行建設(shè)，采用該模式，比較容易實現(xiàn)IMS網(wǎng)管系統(tǒng)和其他OSS系統(tǒng)的銜接。但由于各大區(qū)中心系統(tǒng)相對獨立，因此不利于省公司對IMS網(wǎng)絡(luò)的集中管理，另外如果建設(shè)IMS全國級網(wǎng)管系統(tǒng)，系統(tǒng)對接數(shù)量也將大大增加。（2）模式二：以省為單位進行建設(shè)每個省統(tǒng)一建設(shè)一套IMS網(wǎng)管系統(tǒng)對省內(nèi)各個IMS網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)元設(shè)備進行統(tǒng)一管理，各大區(qū)中心、各本地網(wǎng)通過反拉的維護終端對本轄區(qū)內(nèi)的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進行管理。這種方式有利于今后省公司對IMS網(wǎng)絡(luò)進行集中管理。但由于因此IMS網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)需向多個本地網(wǎng)的多個OSS系統(tǒng)提供北向接口，因此與其他系統(tǒng)互聯(lián)的難度較大。網(wǎng)管系統(tǒng)的建設(shè)模式要和網(wǎng)絡(luò)的運維模式相匹配。IMS網(wǎng)絡(luò)由于其跨區(qū)域組網(wǎng)的特征，其網(wǎng)絡(luò)運維主體將逐步從本地網(wǎng)向省公司轉(zhuǎn)移。因此建議采用模式二的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式，即以省為單位進行IMS網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的建設(shè)。同時加強IMS網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)北向接口的標準化工作。4.3和固網(wǎng)網(wǎng)管、移動網(wǎng)網(wǎng)管、綜合網(wǎng)管的關(guān)系由于目前IMS網(wǎng)絡(luò)尚處于初期發(fā)展階段，規(guī)模及技術(shù)成熟度相較于固網(wǎng)及移動網(wǎng)絡(luò)還有待進一步發(fā)展。因此建議IMS網(wǎng)管系統(tǒng)采取獨立建設(shè)的方式，與移動網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、固網(wǎng)軟交換網(wǎng)管系統(tǒng)并行，各自維護管理自身網(wǎng)元；同時IMS網(wǎng)管系統(tǒng)可向一些專項的維護管理系統(tǒng)如：綜合告警管理系統(tǒng)、綜合性能管理系統(tǒng)等開放北向接口，向其提供相關(guān)告警信息及性能數(shù)據(jù)，滿足綜合維護管理需求。由于IMS網(wǎng)絡(luò)具有接入無關(guān)性的特點，因此IMS目前被認為是能夠使固網(wǎng)、移動最終實現(xiàn)真正融合的組網(wǎng)技術(shù)，并且固網(wǎng)和移動網(wǎng)最終會以IMS的接入網(wǎng)的形式出現(xiàn)，因此IMS網(wǎng)管最終可能會逐漸吸納目前移動及固網(wǎng)網(wǎng)管，三者可能會經(jīng)歷操作終端融合、界面融合、系統(tǒng)融合等階段，直至最終實現(xiàn)真正意義上的管理的融合。5結(jié)束語本文根據(jù)IMS網(wǎng)絡(luò)特點，對IMS網(wǎng)管系統(tǒng)在功能方面進行