網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)及電信管理網(wǎng)的開發(fā)概述
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摘 要：網(wǎng)絡(luò)管理已經(jīng)成為計算機網(wǎng)絡(luò)和電信網(wǎng)研究中最重要的內(nèi)容之一。本文首先介紹當(dāng)前幾種網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)和TMN基本概念，然后討論了TMN開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)及TMN開發(fā)工具引入的必要性，并結(jié)合自己的開發(fā)實踐討論了TMN管理者和代理的開發(fā)，最后對電信管理網(wǎng)的未來發(fā)展趨勢進行了展望。
一、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)概述
網(wǎng)絡(luò)管理已經(jīng)成為計算機網(wǎng)絡(luò)和電信網(wǎng)研究中最重要的內(nèi)容之一。網(wǎng)絡(luò)中采用的先進技術(shù)越多，規(guī)模越大，網(wǎng)絡(luò)的維護和管理工作也就越復(fù)雜。計算機網(wǎng)絡(luò)和電信網(wǎng)的管理技術(shù)是分別形成的，但到后來漸趨同化，差不多具有相同的管理功能和管理原理，只是在網(wǎng)絡(luò)管理上的具體對象上有些差異。
通常，一個網(wǎng)絡(luò)由許多不同廠家的產(chǎn)品構(gòu)成，要有效地管理這樣一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，就要求各個網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品提供統(tǒng)一的管理接口，即遵循標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。這樣，一個廠家的網(wǎng)絡(luò)管理產(chǎn)品就能方便地管理其他廠家的產(chǎn)品，不同廠家的網(wǎng)絡(luò)管理產(chǎn)品之間還能交換管理信息。
在簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP（Simple Network Management Protocol）設(shè)計時，就定位在是一種易于實施的基本網(wǎng)絡(luò)管理工具。在網(wǎng)管領(lǐng)域中，它扮演了先鋒的角色，因OSI的CMIP發(fā)展緩慢同時在Internet的迅猛發(fā)展和多廠商環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)管理解決方案的驅(qū)動下，而很快成為了事實上的標(biāo)準(zhǔn)。
SNMP的管理結(jié)構(gòu)如圖1所示。它的核心思想是在每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上存放一個管理信息庫MIB（Management Information Base），由節(jié)點上60代理（agent）負責(zé)維護，管理者通過應(yīng)用層協(xié)議對這些代理進行輪詢進而對管理信息庫進行管理。SNMP最大的特點就是其簡單性。它的設(shè)計原則是盡量減少網(wǎng)絡(luò)管理所帶來的對系統(tǒng)資源的需求，盡量減少agent的復(fù)雜性。它的整個管理策略和體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計都體現(xiàn)了這一原則。
SNMP的主要優(yōu)點是：
·易于實施；
·成熟的標(biāo)準(zhǔn)；
· C／S模式對資源要求較低；
·廣泛適用，代價低廉。
簡單性是SNMP標(biāo)準(zhǔn)取得成功的主要原因。因為在大型的、多廠商產(chǎn)品構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，管理協(xié)議的明晰是至關(guān)重要的；但同時這又是SNMP的缺陷所在——為了使協(xié)議簡單易行，SNMP簡化了不少功能，如：
·沒有提供成批存取機制，對大塊數(shù)據(jù)進行存取效率很低；
·沒有提供足夠的安全機制，安全性很差；
·只在TCP／IP協(xié)議上運行，不支持別的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；
·沒有提供管理者與管理者之間通信的機制，只適合集中式管理，而不利于進行分布式管理；
·只適于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，不適于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)本身。
針對這些問題，對它的改進工作一直在進行。如1991年11月，推出了RMON（Rernote Network Monitor）MIB，加強SNMP對網(wǎng)絡(luò)本身的管理能力。它使得SNMP不僅可管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還能監(jiān)測局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)流量等信息，1992年7月，針對SNMP缺乏安全性的弱點，又公布了S-SNMP（Secure SNMP）草案。到1993年初，又推出了SNMP Version 2即SNMPv2（推出了SNMPv2以后，SNMP就被稱為SNMPv1）。SNM-Pv2包容了以前對SNMP的各項改進工作，并在保持了SNMP清晰性和易于實現(xiàn)的特點以外，吸取了CMIP的部分優(yōu)點，功能更強，安全性更好，具體表現(xiàn)為：
·提供了驗證機制，加密機制，時間同步機制等，安全性大大提高；
·提供了一次取回大量數(shù)據(jù)的能力，效率大大提高；
·增加了管理者和管理者之間的信息交換機制，從而支持分布式管理結(jié)構(gòu)，由位于中間層次（intermediate）的管理者來分擔(dān)主管理者的任務(wù)，增加了遠地站點的局部自主性。
·可在多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上運行，如OSI、AppleTalk和IPX等，適用多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（但它的缺省網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仍是UDP）。
·擴展了管理信息結(jié)構(gòu)的很多方面。特別是對象類型的定義引入了幾種新的類型。另外還規(guī)范了一種新的約定用來創(chuàng)建和刪除管理表（management tables）中的“行”（rows）。
·定義了兩種新的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU（Protocol Data Unit）。Get-Bulk-Request協(xié)議數(shù)據(jù)單元允許檢索大數(shù)據(jù)塊（large data blocks），不必象SNMP那樣逐項（item by item）檢索； Inform-Request協(xié)議數(shù)據(jù)單元允許在管理者之間交換陷阱（tran）信息。
CMIP協(xié)議是在OSI制訂的網(wǎng)絡(luò)管理框架中提出的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。CMIP與SNMP一樣，也是由管理者、代理、管理協(xié)議與管理信息庫組成。
CMIP是基于面向?qū)ο蟮墓芾砟Ｐ偷摹＿@個管理模型表示了封裝的資源并標(biāo)準(zhǔn)化了它們所提供的接口。如圖2所示了四個主要的元素：
·系統(tǒng)管理應(yīng)用進程是在擔(dān)負管理功能的設(shè)備（服務(wù)器或路由器等〕中運行的軟件：
·管理信息庫MIB是一組從各個接點收集來的與網(wǎng)絡(luò)管理有關(guān)的數(shù)據(jù)；
·系統(tǒng)管理應(yīng)用實體（system management application entities）負責(zé)網(wǎng)絡(luò)管理工作站間的管理信息的交換，以及與網(wǎng)絡(luò)中其它接點之間的信息交換；
·層管理實體（layer management entities）表示在OSI體系結(jié)構(gòu)設(shè)計中必要的邏輯。
CMIP模型也是基于C／S結(jié)構(gòu)的�？蛻舳耸枪芾硐到y(tǒng)，也稱管理者，發(fā)起操作并接收通知；服務(wù)器是被管系統(tǒng)，也稱代理，接收管理指令，執(zhí)行命令并上報事件通知。一個CMIP操作臺（console）可以和一個設(shè)備建立一個會話，并用一個命令就可以下載許多不同的信息。例如，可以得到一個設(shè)備在一段特定時間內(nèi)所有差錯統(tǒng)計信息。
CMIP采用基于事件而不是基于輪詢的方法來獲得網(wǎng)絡(luò)組件的相關(guān)數(shù)據(jù)。
CMIP已經(jīng)得到主要廠商，包括IBM、HP及AT&T的支持。用戶和廠商已經(jīng)認識到CMIP在企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域是一個比較好的選擇。它能夠滿足企業(yè)級網(wǎng)管對橫跨多個管理域的對等相互作用（peer to peer interactions）的要求。CMIP特別適合對要求提供集中式管理的樹狀系統(tǒng)，尤其是對電信網(wǎng)（telecommunications network）的管理。這就是下面提到的電信管理網(wǎng)。
二、電信管理網(wǎng)TMN
電信管理網(wǎng)TMN是國際電聯(lián)ITU-T借鑒0SI中有關(guān)系統(tǒng)管理的思想及技術(shù)，為管理電信業(yè)務(wù)而定義的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，TMN基于OSI系統(tǒng)管理（ITU-U X.700／ISO 7498-4）的概念，并在電信領(lǐng)域的應(yīng)用中有所發(fā)展.它使得網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)與電信網(wǎng)在標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)下，按照標(biāo)準(zhǔn)的接口和標(biāo)準(zhǔn)的信息格式交換管理信息，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理功能。TMN的基本原理之一就是使管理功能與電信功能分離。網(wǎng)絡(luò)管理者可以從有限的幾個管理節(jié)點管理電信網(wǎng)絡(luò)中分布的電信設(shè)備。
國際電信聯(lián)盟（ITU）在M.3010建議中指出，電信管理網(wǎng)的基本概念是提供一個有組織的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以取得各種類型的操作系統(tǒng)（OSs）之間、操作系統(tǒng)與電信設(shè)備之間的互連。它采用商定的具有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和信息的接口進行管理信息交換的體系結(jié)構(gòu)。提出TMN體系結(jié)構(gòu)的目的是支撐電信網(wǎng)和電信業(yè)務(wù)的規(guī)劃、配置、安裝、操作及組織。
電信管理網(wǎng)TMN的目的是提供一組標(biāo)準(zhǔn)接口，使得對網(wǎng)絡(luò)的操作、管理和維護及對網(wǎng)絡(luò)單元的管理變得容易實現(xiàn)，所以，TMN的提出很大程度上是為了滿足網(wǎng)管各部分之間的互連性的要求。集中式的管理和分布式的處理是TMN的突出特點。
ITU-T從三個方面定義了TMN的體系結(jié)構(gòu)（Architecture），即功能體系結(jié)構(gòu)（Functional Architecture），信息體系結(jié)構(gòu)（Information Architecture）和物理體系結(jié)構(gòu)（Physical Architecture）。它們分別體現(xiàn)在管理功能塊的劃分、信息交互的方式和網(wǎng)管的物理實現(xiàn)。我們按TMN的標(biāo)準(zhǔn)從這三個方面出發(fā)，對TMN系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。
功能體系結(jié)構(gòu)是從邏輯上描述TMN內(nèi)部的功能分布。引入了一組標(biāo)準(zhǔn)的功能塊（Functional block）和可能發(fā)生信息交換的參考點（reference points）。整個TMN系統(tǒng)即是各種功能塊的組合。
信息體系結(jié)構(gòu)包括兩個方面：管理信息模型和管理信息交換。管理信息模型是對網(wǎng)絡(luò)資源及其所支持的管理活動的抽象表示，網(wǎng)絡(luò)管理功能即是在信息模型的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。管理信息交換主要涉及到TMN的數(shù)據(jù)通信功能和消息傳遞功能，即各物理實體和功能實體之間的通信。
物理體系結(jié)構(gòu)是為實現(xiàn)TMN的功能所需的各種物理實體的組織結(jié)構(gòu)。TMN功能的實現(xiàn)依賴于具體的物理體系結(jié)構(gòu)，從功能體系結(jié)構(gòu)到物理體系結(jié)構(gòu)存在著映射關(guān)系。物理體系結(jié)構(gòu)隨具體情況的不同而千差萬別。在物理體系結(jié)構(gòu)和功能體系結(jié)構(gòu)之間有一定的映射關(guān)系。物理體系結(jié)構(gòu)中的一個物理塊實現(xiàn)了功能體系結(jié)構(gòu)中的一個或多個功能塊，一個接口實現(xiàn)了功能體系結(jié)構(gòu)中的一組參考點。
仿照OSI網(wǎng)絡(luò)分層模型，ITU-T進一步在TMN中引入了邏輯分層。如圖3所示：
TMN的邏輯分層是將管理功能針對不同的管理對象映射到事務(wù)管理層BML（Business Management Layer），業(yè)務(wù)管理層SML（Service Management Layer），網(wǎng)絡(luò)管理層NML（Network Management Layer）和網(wǎng)元管理層EML（Element Management Layer）。再加上物理存在的網(wǎng)元層NEL（Network Element Layer），就構(gòu)成了TMN的邏輯分層體系結(jié)構(gòu)。從圖2-6可以看到，TMN定義的五大管理功能在每一層上都存在，但各層的側(cè)重點不同。這與各層定義的管理范圍和對象有關(guān)。
三、TMN開發(fā)平臺和開發(fā)工具
1．利用TMN的開發(fā)工具開發(fā)TMN的必要性
TMN的信息體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用OSI系統(tǒng)管理的原則，引入了管理者和代理的概念，強調(diào)在面向事物處理的信息交換中采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)。如前所述，TMN是高度強調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)，故基于TMN標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品開發(fā)，其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求嚴格復(fù)雜，使得TMN的實施成為一項具有難度和挑戰(zhàn)性的工作；再加上OSI系統(tǒng)管理專業(yè)人員的相對缺乏，因此，工具的引入有助于簡化TMN的開發(fā)，提高開發(fā)效率。目前比較流行的基于TMN標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)平臺有HPOV DM、SUN SEM、IBM TMN平臺和DSET的DSG及其系列工具。這些平臺可以用于開發(fā)全方位的TMN管理者和代理應(yīng)用，大大降低TMN／Q3應(yīng)用系統(tǒng)的編程復(fù)雜性，并且使之符合開放系統(tǒng)互連（OSI）網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)包括高級信息模型定義語言GDM0，OSI標(biāo)準(zhǔn)信息傳輸協(xié)議CMIP，以及抽象數(shù)據(jù)類型定義語言ASN.1。其中DSET的DSG及工具系列除了具備以上功能外，還具有獨立于硬件平臺的優(yōu)點。下面將比較詳細論述DSET的TMN開發(fā)工具及其在TMN開發(fā)中的作用。
2．DSET的TMN開發(fā)工具的基本組成
DSET的TMN開發(fā)工具從功能上來講可以構(gòu)成一個平臺和兩大工具箱。一個平臺：分布式系統(tǒng)生成器DSG（Distributed System Generator）；兩個工具箱：管理者工具箱和代理工具箱。
分布式系統(tǒng)生成器DSG
DSG是用于頂層TCP／IP、OSI和其它協(xié)議上構(gòu)筑分布式并發(fā)系統(tǒng)的高級對象請求代理0RB。 DSG將復(fù)雜的通信基礎(chǔ)設(shè)施和面向?qū)ο蠹夹g(shù)相結(jié)合，提供構(gòu)筑分布式計算的軟件平臺。通信基礎(chǔ)設(shè)施支持分布式計算中通信域的通信要求。如圖4所示，它提供了四種主要的服務(wù)：透明遠程操作、遠程過程調(diào)用和消息傳遞、抽象數(shù)據(jù)服務(wù)及命名服務(wù)。借助于并發(fā)的面向?qū)ο罂蚣埽粋�復(fù)雜的應(yīng)用可以分解成一組相互通信的并發(fā)對象worker，除了支持例如類和多重繼承等重要的傳統(tǒng)面向?qū)ο筇卣魍�，為了�?gòu)筑新的worker類，DSG也支持分布式對象。在一個開放系統(tǒng)中，一個worker可以和其它worker進行通信，而不必去關(guān)心它們所處的物理位置。
DSG提供給用戶用以開發(fā)應(yīng)用的構(gòu)造塊（building block）稱為worker。一個worker可以有自己的控制線程，也可以和別的線程共享一個控制線程，每個Worker都有自己的服務(wù)訪問點SAP（Service Access Point），通過SAP與其它worker通信。Worker是事件驅(qū)動的。在Worker內(nèi)部，由有限狀態(tài)機FSM（Finite State Machine〕定義各種動作及處理例程，DSG接受外部事件并分發(fā)到相應(yīng)的動作處理例程進行處理。如圖5所示，獨占線程的此worker有三個狀態(tài)，兩個SAPs，并且每個SAP的消息隊列中都有兩個事件。DSG環(huán)境通過將這些事件送到相應(yīng)的事件處理程序中來驅(qū)動worker的有限狀態(tài)機。
Worker是分布式的并發(fā)對象，DSG用它來支持面向?qū)ο蟮奶攸c，如：類，繼承等等。Worker由worker class定義。Worker可以根據(jù)需要由應(yīng)用程序動態(tài)創(chuàng)建。在一個UNIX進程中可以創(chuàng)建的Worker個數(shù)僅受內(nèi)存的限制。
管理者工具箱由ASN.C／C＋＋編譯器、CMIP／ROSE協(xié)議和管理者代碼生成器MCG構(gòu)成，如圖6所示。
其中的CMIP／ROSE協(xié)議提供全套符合Q3接口選用的OSI七層協(xié)議棧實施。由于TMN在典型的電信環(huán)境中以面向?qū)ο蟮男畔⒛Ｐ涂刂坪凸芾砦锢碣Y源，所有被管理的資源均被抽象為被管對象（M0），被管理系統(tǒng)中的代理幫助管理者通過MO訪問被管理資源，又根據(jù)ITU-T M.3010建議：管理者與代理之間通過Q3接口通信。為此管理者必須產(chǎn)生與代理通信的CMIP請求。管理者代碼生成器讀取信息模型（GDMO文件和ASN.1文件），創(chuàng)立代碼模板來為每個被定義的MO類產(chǎn)生CMIP請求和CMIP響應(yīng)。由于所有CMIP數(shù)據(jù)均由ASN.1符號定義，而上層管理應(yīng)用可能采用C／C++，故管理者應(yīng)用需要包含ASN.1數(shù)據(jù)處理代碼，管理者工具箱中的ASN C／ C++編譯器提供ASN.1數(shù)據(jù)到C／C++語言的映射，并采用“預(yù)處理技術(shù)“生成ASN.1數(shù)據(jù)的低級代碼，可見利用DSET工具用戶只需編寫網(wǎng)管系統(tǒng)的信息模型和相關(guān)的抽象數(shù)據(jù)類型定義文件，然后利用DSET的ASN C／C++編譯器，管理者代碼生成器即可生成管理者部分代碼框架。
代理工具箱包括可硯化代理生成器VAB、CMIP翻譯器、ASN.C／C++ Toolkit，其結(jié)構(gòu)見圖7。用來開發(fā)符合管理目標(biāo)定義指南GDMO和通用管理信息協(xié)議CMIP規(guī)定的代理應(yīng)用.使用DSET獨具特色的代理工具箱的最大的好處就是更快、更容易地進行代理應(yīng)用的開發(fā)。DSET在代理應(yīng)用的開發(fā)上為用戶做了大量的工作。
一個典型的GDMO／CM1P代理應(yīng)用包括三個代碼模塊：
·代理、MIT、MIB的實施
·被管理資源的接口代碼
·后端被管理資源代碼
第一個模塊用于處理代理與MO實施。代理工具箱通過對過濾、特性處理、MO實例的通用支持，自動構(gòu)作這一個模塊。DSET的這一部分做得相當(dāng)完善，用戶只需作少量工作即可完成本模塊的創(chuàng)建。對于mcreate、m-delete、m-get、m-cancel-get、m-set、m-set-confirmed、m-action、m-action-confirmed這些CMIP請求，第一個模塊中包含有缺省的處理代碼框架。這些缺省代碼都假定管理者的CMIP請求只與MO打交道。為了適應(yīng)不同用戶的需求，DSET代理工具箱又提供在缺省處理前后調(diào)用用戶程序的接入點（稱為User hooks）。當(dāng)某CMIP請求需與實際被管資源或數(shù)據(jù)庫打交道時，用戶可在相應(yīng)的PRE-或POST-函數(shù)中加入自己的處理代碼。例如，當(dāng)你需要在二層管理應(yīng)用中發(fā)CMIP請求，需望獲取實際被管資源的某屬性，而該屬性又不在相應(yīng)MO中時你只需在GDMO預(yù)定義模板中為此屬性定義一PRE-GET函數(shù)，并在你自己的定制文件中為此函數(shù)編寫從實際被管設(shè)備取到該屬性值的代碼即可。DSET的Agent代碼在執(zhí)行每個CMIP請求前都要先檢查用戶是否在GDMO預(yù)定義文件中為此清求定義了PRE-函數(shù)，若是，則光執(zhí)行PRE-函數(shù)，并根據(jù)返回值決定是否執(zhí)行缺省處理（PRE-函數(shù)返回D-OK則需執(zhí)行缺省處理，否則Agent向管理者返回正確或錯誤響應(yīng)）。同樣當(dāng)Agent執(zhí)行完缺省處理函數(shù)時，也會檢查用戶是否為該請求定義了POST-函數(shù)，若是則繼續(xù)執(zhí)行POST-函數(shù)。至于Agent與MO之間具體是如何實現(xiàn)通信的，用戶不必關(guān)心，因為DSET已為我們實現(xiàn)了。用戶只需關(guān)心需要與設(shè)備交互的那一部分CMIP請求，為其定制PRE-／POST函數(shù)即可。
第二個模塊實現(xiàn)MO與實際被管資源的通信。它的實現(xiàn)依賴于分布式系統(tǒng)生成器DSG所提供“網(wǎng)關(guān)處理單元”（gateway）、遠程過程調(diào)用（RPC）與消息傳遞機制及MSL語言編譯器。通信雙方的接口定義由用戶在簡化的ROSE應(yīng)用中定義，在DSG中也叫環(huán)境，該環(huán)境定義了雙方的所有操作和相關(guān)參數(shù)。DSG的CTX編譯器編譯CTX格式的接口定義并生成接口表。DSG的MSL語言編譯器用以編譯分布式對象類的定義并生成事件調(diào)度表。采用DSG的網(wǎng)關(guān)作為MO與實際被管資源間的通信橋梁，網(wǎng)關(guān)與MO之間通過定義接口定義文件及各自的MSL文件即可實現(xiàn)通信，網(wǎng)關(guān)與被管設(shè)備之間采用設(shè)備所支持的通信協(xié)議來進行通信，例如采用TCP／IP協(xié)議及Socket機制實現(xiàn)通信。
第三個模塊對被管理資源進行實際處理。這一模塊根據(jù)第二個模塊中定義的網(wǎng)關(guān)與被管設(shè)備間的通信機制來實現(xiàn)，與工具沒有多大聯(lián)系。
四、TMN開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)
電信管理網(wǎng)技術(shù)蘊含了當(dāng)今電信、計算機、網(wǎng)絡(luò)通信和軟件開發(fā)的最新技術(shù)，如OSI開放系統(tǒng)互連技術(shù)、OSI系統(tǒng)管理技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及分布式處理、面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒ㄒ约案咚贁?shù)據(jù)通信技術(shù)等。電信管理網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)具有巨大的挑戰(zhàn)性。
工具的引入很大程度上減輕了TMN的開發(fā)難度。留給開發(fā)人員的最艱巨工作就是接口（interface）的信息建模。尤其是Q3接日的信息建模問題。
Q3接口是TMN接口的“旗艦”，Q3接口包括通信模型和信息模型兩個部分，通信模型（0SI系統(tǒng)管理）的規(guī)范制定的十分完善，并且工具在這方面所作的工作較多，因此，當(dāng)我們設(shè)計和開發(fā)各種不同管理業(yè)務(wù)的TMN系統(tǒng)時，主要是采用一定的方法學(xué)，遵循一定的指導(dǎo)原則，針對不同電信領(lǐng)域的信息建模問題。
為什么說建模是TMN開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)呢？從管理的角度而言，在那些先有國際標(biāo)準(zhǔn)（或事實上的標(biāo)準(zhǔn)），后有設(shè)備的情況下，是有可能存在一致性的信息模型的，例如目前SDH和七號信令網(wǎng)的TMN系統(tǒng)存在這樣的信息模型標(biāo)準(zhǔn)。但即使這樣，在這些TMN系統(tǒng)的實施過程，有可能由于管理需求的不同而對這些模型進行進一步的細化。在那些先有設(shè)備而后才有國際標(biāo)準(zhǔn)（或事實上的標(biāo)準(zhǔn)）的設(shè)備，而且有的電信設(shè)備就無標(biāo)準(zhǔn)而言，由于不同廠家的設(shè)備千差萬別，這種一致性的信息模型的制定是非常困難的。
例如，近年來標(biāo)準(zhǔn)化組織國際電信聯(lián)盟（ITU-T）、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織（ETSI）、網(wǎng)絡(luò)管理論壇（NMF）和ATM論壇等相繼頒布了一些Q3信息模型。但至今沒有一個完整的穩(wěn)定的交換機網(wǎng)元層的Q3信息模型。交換機的Q3信息模型提供了交換機網(wǎng)元的一個抽象的、一般的視圖，它應(yīng)當(dāng)包含交換機的管理的各個方面。但這是不可能的。因為隨著電信技術(shù)的不斷發(fā)展，交換機技術(shù)也在不斷的發(fā)展，交換機的類型不斷增加，電信業(yè)務(wù)不斷的引入。我們很難設(shè)計一個能夠兼容未來交換機的信息模型。如今的交換機已不再是僅僅提供電話的窄帶業(yè)務(wù)，而且也提供象ISDN這樣的寬帶業(yè)務(wù)。交換機趨向?qū)拵д瓗б惑w化發(fā)展，因此交換機的Q3信息模型是很復(fù)雜的，交換機Q3信息建模任務(wù)是很艱巨的。
五、TMN管理者和代理的開發(fā)
下面結(jié)合我們的開發(fā)工作，探討一下TMN管理者和代理的開發(fā)。
1．管理者的開發(fā)
基于OSI管理框架的管理者的實施通常被認為是很困難的事，通常，管理者可以劃分為三個部分。第一部分是位于人機之間的圖形用戶接口GUI（Graphical User Interfaces），接收操作人員的命令和輸入并按照一種統(tǒng)一的格式傳送到第二部分——管理功能。管理功能提供管理功能服務(wù)，例如故障管理，性能管理、配置管理、記費管理，安全管理及其它特定的管理功能。接收到來GUI的操作命令，管理功能必須調(diào)用第三部分——CMSI API來發(fā)送CMIP請求到代理。CMIS API為管理者提供公共管理信息服務(wù)支持。
大多數(shù)的網(wǎng)管應(yīng)用是基于UNIX平臺的，如Solaris，AIX and HP-UX。若GUI是用X-Window來開發(fā)的，那么GUI和管理功能之間的接口就不存在了，從實際編程的的角度看，GUI和管理功能都在同一個進程中。
上面的管理者實施方案盡管有許多優(yōu)點，但也存在著不足。首先是費用昂貴。所有的管理工作站都必須是X終端，服務(wù)器必須是小型機或大型機。這種方案比采用PC機作客戶端加上UNIX服務(wù)器的方案要昂貴得多。其次，擴展性不是很好，不同的管理系統(tǒng)的范圍是不同的，用戶的要求也是不一樣的，不是所有的用戶都希望在X終端上來行使管理職責(zé)。因此，PC機和調(diào)終端都應(yīng)該向用戶提供。最后由于X-Window的開發(fā)工具比在PC機上的開發(fā)工具要少得多。因此最終在我們的開發(fā)中，選擇了PC機作為管理工作站，SUN Ultral作為服務(wù)器。
在實際工作中我們將管理者劃分為兩個部分——管理應(yīng)用（management application）和管理者網(wǎng)關(guān)（manager gateway）。如圖8所示。
管理應(yīng)用向用戶提供圖形用戶接口GUI并接受用戶的命令和輸入，按照定義好的消息格式送往管理者網(wǎng)關(guān)，由其封裝成CMIP請求，調(diào)用CMIS API發(fā)往代理。同時，管理者網(wǎng)關(guān)還要接收來自代理的響應(yīng)消息和事件報告并按照一定的消息格式送往管理應(yīng)用模塊。
但是這種方案也有缺點。由于管理應(yīng)用和管理者網(wǎng)關(guān)的分離，前者位于PC機上，后者位于Ultral工作站上。它們之間的相互作用須通過網(wǎng)絡(luò)通信來完成。它們之間的接口不再是一個參考點（Reference Point），而是一個物理上的接口，在電信管理網(wǎng)TMN中稱為F接口。迄今為止ITU-T一直沒能制定出有關(guān)F接口的標(biāo)準(zhǔn)，這一部分工作留給了TMN的開發(fā)者。鑒于此，我們制定了管理應(yīng)用和管理者網(wǎng)關(guān)之間通信的協(xié)議。
在開發(fā)中，我們選擇了PC機作為管理工作站，SUN Ultral作為我們的管理者網(wǎng)關(guān)。所有的管理應(yīng)用都在PC機上。開發(fā)人員可以根據(jù)各自的喜好來選擇不同開發(fā)工具，如Java，VC++，VB，PB等。管理者網(wǎng)關(guān)執(zhí)行部分的管理功能并調(diào)用CMIS API來發(fā)送CMIP請求，接收來自代理的響應(yīng)消息和事件報告并送往相應(yīng)的管理應(yīng)用。
管理者網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通過編譯信息模型（GDMO文件和ASN.1文件）獲得的。它基于DSG環(huán)境的。管理者網(wǎng)關(guān)必須完成下列轉(zhuǎn)換：
數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換：GUI中的數(shù)據(jù)類型與ASN.1描述的數(shù)據(jù)類型之間的相互轉(zhuǎn)換；
消息格式轉(zhuǎn)換：GUI和管理者網(wǎng)關(guān)之間的消息格式與CMIP格式之間的相互轉(zhuǎn)換；
協(xié)議轉(zhuǎn)換：TCP／IP協(xié)議與OSI協(xié)議之間的相互轉(zhuǎn)換。
這意味著管理者網(wǎng)關(guān)接收來自管理應(yīng)用的消息。將其轉(zhuǎn)換為ASN.1的數(shù)據(jù)格式，并構(gòu)造出CMIS的參數(shù)，調(diào)用CMIS API發(fā)送CMIP請求。反過來，管理者收到來自代理的消息，解讀CMIS參數(shù)，構(gòu)造消息格式，然后送往GUI。GUI和管理者網(wǎng)關(guān)之間的消息格式是由我們自己定義的。由于管理應(yīng)用的復(fù)雜性，消息格式的制定參考了CMIS的參數(shù)定義和ASN.1的數(shù)據(jù)類型。
管理者網(wǎng)關(guān)是采用多線程（multi-thread）編程來實現(xiàn)的。
2．代理的開發(fā)
代理的結(jié)構(gòu)如圖9所示。
為了使代理部分的設(shè)計和實現(xiàn)模塊化、系統(tǒng)化和簡單化，將agent分成兩大模塊——通用代理模塊和MO模塊——進行設(shè)計和實現(xiàn)。如圖所示，通用agent向下只與MO部分直接通信，而不能與被管資源MR直接進行通信及操作，即通用agent將manager發(fā)來的CMIP請求解析后投遞給相應(yīng)的M0，并從MO接收相應(yīng)的應(yīng)答信息及其它的事件報告消息。
代理的作用是代表管理者管理MO。利用工具的支持，采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，分為八個步驟進行agent的設(shè)計和實現(xiàn)，這八個步驟是：
第一步：對信息模型既GDMO文件和ASN.1文件的理解，信息模型是TMN系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。特別是對信息模型中對象類和其中各種屬性清晰的認識和理解，對于實際的TMN系統(tǒng)來說，其信息模型可能很復(fù)雜，其中對象類在數(shù)量上可能很多。也就是說，在設(shè)計和實現(xiàn)agent之前，必須作到對MO心中有數(shù)。
第二步：被管對象MO的定制。這一部分是agent設(shè)計和實現(xiàn)中的關(guān)鍵部分，工具對這方面的支持也不是很多，特別是涉及到MO與MR之間的通信，更為復(fù)雜，故將MO專門作為一個模塊進行設(shè)計和實現(xiàn)MO和MR之間的通信以及數(shù)據(jù)和消息格式的轉(zhuǎn)換問題，利用網(wǎng)關(guān)原理設(shè)計一個網(wǎng)關(guān)來解決。
第三步：創(chuàng)建內(nèi)置的M0。所謂內(nèi)置MO就是指在系統(tǒng)運行時，已經(jīng)存在的物理實體的抽象。為了保證能對這些物理實體進行管理，必須將這些被管對象的各種固有的屬性值和操作預(yù)先加以定義。
第四步：創(chuàng)建外部服務(wù)訪問點SAP。如前所述，TMN系統(tǒng)中各個基于分布式處理的worker之間通過SAP進行通信，所以要為agent與管理者manager之間、agent與網(wǎng)關(guān)之間創(chuàng)建SAP。
第五步：SAP同內(nèi)置MO的捆綁注冊。由于在TMN系統(tǒng)中，agent的所有操作是針對MO的，即所有的CMIP請求經(jīng)解析后必須送到相應(yīng)的M0，而基于DSG平臺的worker之間的通信是通過SAP來實現(xiàn)的。因而，在系統(tǒng)處理過程中，當(dāng)進行信息的傳輸時，必須知道相應(yīng)MO的SAP，所以，在agent的設(shè)計過程中，必須為內(nèi)置MO注冊某一個SAP。
第六步：agent配置。對agent中有些參數(shù)必須加以配置和說明。如隊列長度、流量控制門限值、agent處理單元組中worker的最大／最小數(shù)目。報告的處理方式、同步通信方式中超時門限等。
第七步：agent用戶函數(shù)的編寫，如agent worker初始化函數(shù)、子代理函數(shù)等的編寫。
第八步：將所有函數(shù)編譯，連接生成可運行的agent。
MO模塊是agent設(shè)計中的一個重要而又復(fù)雜的部分。這是由于，一方面工具對該部分的支持不是很多：另一方面，用戶的大部分處理函數(shù)位于這一部分；最主要的還在于它與被管資源要跨平臺，在不同的環(huán)境下進行通信。MO模塊的設(shè)計思想是在MO和MR之間設(shè)計一個網(wǎng)關(guān)（gateway），來實現(xiàn)兩者之間的消息、數(shù)據(jù)、協(xié)議等轉(zhuǎn)換。
MO部分的主要功能是解析，執(zhí)行來自管理者的CMIP請求，維持各MO的屬性值同被管資源的一致性，生成CMIP請求結(jié)果，并上報通用agent模塊，同時與MR通信，接收和處理來自MR的事件報告信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給通用agent。
MO部分有大量的用戶定制工作。工具只能完成其中一半的工作，而另一半工作都需要用戶自己去定制。用戶定制分為兩大類；
第一類是PRE-／POST-函數(shù)。PRE-／POST-函數(shù)的主要功能是在agent正式處理CMIP請求之前／之后與被管資源打交道，傳送數(shù)據(jù)到MR或從MR獲取數(shù)據(jù)并做一些簡單的處理。通過對這些PRE-／POST-函數(shù)的執(zhí)行，可以確保代理能夠真實地反映出被管資源的運行狀態(tài)。PRE-／POST-函數(shù)分為兩個層次：MO級別和屬性級別。MO級別層次較高，所有對該對象類的CMIP操作都會調(diào)用MO級別的PRE-／POST-函數(shù)。屬性級別層次低，只有對該屬性的CMIP操作才會調(diào)用這些函數(shù)。DSET工具只提供了PRE-／POST-函數(shù)的人口參數(shù)和返回值，具體的代碼需要完全由用戶自己編寫。由于agent與被管資源有兩種不同的通信方式，不同的方式會導(dǎo)致不同的編程結(jié)構(gòu)和運行效率，如果是同步方式，編程較為簡單，但會阻塞被管資源，適合于由大量數(shù)據(jù)返回的情況。異步方式不會阻塞被管資源，但編程需要作特殊處理，根據(jù)不同的返回值做不同的處理，適合于數(shù)據(jù)不多的情況，在選擇通信方式時還要根據(jù)MO的實現(xiàn)方式來確定。比如，MO若采用Doer來實現(xiàn)，則只能用同步方式。
第二類是動作、事件報告和通知的處理，動作的處理相對比較容易，只需考慮其通信方式采用同步還是異步方式。對事件報告和通知的處理比較復(fù)雜。首先，需要對事件進行分類，對不同類別的事件采用不同的處理方法，由哪一個事件前向鑒別器EFD（Event Forwarding Discriminator）來處理等等。比如，告警事件的處理就可以單獨成為一類。其次，對每一類事件需要確定相應(yīng)的EFD的條件是什么，哪些需要上報管理應(yīng)用，哪些不需要。是否需要記入日志，這些日志記錄的維護策略等等。
除了這兩類定制外，MO也存在著優(yōu)化問題。比如MO用worker還是Doer來實現(xiàn)，通信方式采用同步還是異步，面向連接還是無連接等等，都會影響整個代理的性能。
如果MO要永久存儲，我們采用文件方式。因為目前DSET的工具只支持Versant、ODI這兩種面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)OODBMS，對于0racle，Sybase等數(shù)據(jù)庫的接口還需要用戶自己實現(xiàn)。MO定制的工作量完全由信息模型的規(guī)模和復(fù)雜程度決定，一個信息模型的對象類越多，對象之間的關(guān)系越復(fù)雜（比如一個對象類中的屬性改變會影響別的類），會導(dǎo)致定制工作的工作量和復(fù)雜程度大大增加。
代理者agent在執(zhí)行管理者發(fā)來的CMIP請求時必須保持與被管資源MR進行通信，將manager傳送來的消息和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給MR，并要從MR獲取必要的數(shù)據(jù)來完成其操作，同時，它還要接收來自MR的事件報告，并將這些事件上報給manager。
由上述可知，代理與被管資源MR之間的通信接口實際上是指MO與MR之間的通信接口。大部分MO是對實際被管資源的模擬，這些MO要與被管資源通信。若讓這些MO直接與被管資源通信，則存在以下幾個方面的弊端：
·由于MO模塊本身不具備錯誤信息檢測功能（當(dāng)然也可在此設(shè)計該項功能，但增加了MO模塊的復(fù)雜性），如果將上向發(fā)來的所有信息（包括某些不恰當(dāng)?shù)男畔ⅲ┤哭D(zhuǎn)發(fā)給MR，不僅無此必要，而且增加了數(shù)據(jù)通信量；同理MR上發(fā)的信息也無必要全部發(fā)送給MO。
·當(dāng)被管資源向MO發(fā)消息時，由于MIT對于被管資源來說是不可知的，被管資源不能確定其相應(yīng)MO在MIT中所處的具體位置，從而也就無法將其信息直接送到相應(yīng)的MO，因而只能采用廣播方式發(fā)送信息。這樣一來，每當(dāng)有消息進入MO模塊時，每個MO都要先接收它，然后對此消息加以判斷，看是否是發(fā)給自己的。這樣一方面使編程復(fù)雜化，使軟件系統(tǒng)繁雜化，不易控制，調(diào)試困難；另一方面也使通信開銷增大。
·MO直接與被管資源通信，使得系統(tǒng)在安全性方面得不到保障，在性能方面也有所下降，為此，采用計算機網(wǎng)絡(luò)中中網(wǎng)關(guān)（gateway）的思想，在MO與被管資源建立一個網(wǎng)關(guān)，即用一個gateway worker作為MO與被管資源通信的媒介。網(wǎng)關(guān)在代理的進程處理中起到聯(lián)系被管資源與MO之間的“橋梁”作用。
六、總結(jié)與展望
Q3接口信息建模是TMN開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)。目前，各標(biāo)準(zhǔn)化組織針對不同的管理業(yè)務(wù)制定和發(fā)布了許多信息模型。這些模型大部分是針對網(wǎng)元層和網(wǎng)絡(luò)層，業(yè)務(wù)層和事務(wù)層的模型幾乎沒有，還有相當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化工作正在繼續(xù)研究。業(yè)務(wù)層和事務(wù)層的模型是將來研究的重點。
除了Q3接口外，TMN的接口還包括X，F(xiàn)，Qx接口。它們的Q3接口相同也包括通信模型和信息模型兩個部分。各標(biāo)準(zhǔn)化組織幾乎沒有發(fā)布針對這些接口的規(guī)范。F接口和具體的一個TMN系統(tǒng)的實施密切相關(guān)，沒有必要對其的通信模型和信息模型進行規(guī)范化。Qx是不完善的Q3接口，它是非標(biāo)準(zhǔn)的廠家專用的Q接口，雖然在管理系統(tǒng)的實施中，很多產(chǎn)品采用Qx接口作為Q3接口的過渡，但是隨著標(biāo)準(zhǔn)化進程的推進，Qx接口將逐步被拋棄。電信工業(yè)的變化日新月異，寬帶網(wǎng)絡(luò)使得分布系統(tǒng)互連成為可能，使得不同的電信服務(wù)公司和運營公司相互競爭、相互合作來向用戶提供服務(wù)。在這種環(huán)境下，整個電信網(wǎng)絡(luò)管理將涉及到不同的組織以及它們的管理系統(tǒng)。基于TMN的多域管理（TMN-Based Multi-Domain Management）將成為未來電信網(wǎng)管的重要研究方向。X接口位于兩個TMN系統(tǒng)之間，對它研究是基于TMN的多域管理系統(tǒng)的重點。
TMN有技術(shù)上的先進、強調(diào)公認的標(biāo)準(zhǔn)和接口等優(yōu)點。但它也有目標(biāo)太大、抽象化要求太高、信息模型的標(biāo)準(zhǔn)化進程太慢、OSI滿協(xié)議棧的效率不高等問題。TMN自身需要進一步發(fā)展。在網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)方面，除了TMN一種體系結(jié)構(gòu)以外，還有ITU & ISO的開放分布處理（ODP），OSF的分布處理和管理環(huán)境（DCE／DME），NMF的OMNIPoint，OMG的公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)（CORBA）以及TINA-C的電信信息網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（TINA）。目前，CORBA技術(shù)越來越被電信、網(wǎng)絡(luò)部門接受和采用。CORBA體系結(jié)構(gòu)是對象管理組織OMG為解決分布式處理環(huán)境中，硬件和軟件系統(tǒng)的互連而提出的一種解決方案。CORBA適用于業(yè)務(wù)層和事務(wù)層的管理應(yīng)用。對于下幾層（網(wǎng)元層、網(wǎng)元管理層和網(wǎng)絡(luò)管理層）而言，還沒有比TMN更好的體系結(jié)構(gòu)。TINA體系結(jié)構(gòu)是基于分布式計算，面向?qū)ο笠约半娦藕陀嬎銠C業(yè)界的其它和標(biāo)準(zhǔn)，如ODP，IN，TMN和CORBA；它將電信業(yè)務(wù)和管理業(yè)務(wù)綜合到同一種體系結(jié)構(gòu)中，是電信業(yè)務(wù)與電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無關(guān)，從而使電信業(yè)務(wù)的開放與管理不受多廠商設(shè)備的影響。雖然TINA處于發(fā)展中，還不很成熟，但它是未來電信體系結(jié)構(gòu)的最終方向。
