电信级网络设备指标标准总册.docx
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电信级网络设备指标标准总册
RUSERredactedonthenightofDecember17,2020
电信级网络设备指标标准总册
中国移动通信企业标准
QB-W-008-2007
版本号：
1.0.0
前言
传统电话网基于电路交换，这种网络经过长期的发展和完善，形成了成熟的技术体系和管理模式，能够长时间、稳定地向公众提供电信业务，传统电话网提供的业务通常被我们称为电信级业务。
随着技术的发展和市场的变化，网络呈现宽带化、分组化的发展趋势，基于IP技术的分组交换网络已经成为未来全业务网络的事实标准，在IP网络之上的业务应用也逐渐走向通用服务器加载软件的方式。
然而，旧有的数据路由交换设备和通用计算平台是为企业级应用设计开发的，设备在可用性、可管理性等多个方面不能达到电信级水平。
随着电信网络IP化的发展，数据路由交换设备和通用计算平台在设计理念上发生了重大变化，目前已出现了大量电信级数据承载设备和数据计算设备。
本标准的目的是对网络设备所应达到的电信级要求进行规范。
本标准主要内容包括：
电信级网络的定义和特征，系统可用性评估方法和电信级网络设备指标要求框架。
本标准的附录A数据设备硬件可用性评估方法为资料性附录
本标准的附录B软件可用性评估方法为资料性附录
本标准的附录C可靠性指标预计（获取）方法论为资料性附录
本标准由中移有限技〔2007〕55号印发。
本标准由中国移动通信有限公司技术部提出并归口。
本标准由归口部门负责解释。
本标准起草单位：
中国移动通信有限公司研究院
本标准主要起草人：
孙少陵、周兆民、孙金霞、毛叶琴、杨冬
1.范围
本标准对中国移动重要数据承载网络设备、核心控制网络设备和数据业务网络设备所应达到的电信级要求进行规范，本标准暂不对接入网末端设备进行规范。
本标准为新建数据网络组网、设备选型，现有网络电信级评估和优化提供技术依据。
本标准供中国移动内部适用。
本标准中涉及到系统和设备这两个基本概念：
系统指能够独立完成某项业务的本地站点,站点内包含能够独立完成整个业务流程的设备群；
设备指业务系统内部每一个有独立物理封装的软硬件装置。
在本标准中：
必选：
表示该条目是本规范必须达到的要求。
本规范中没有特殊注明的要求均为必选要求。
应、应该：
文中出现的“应”和“应该”，其含义为“必选”。
不允许（不可以）：
标识该条目绝对禁止。
可选：
标识该条目确实可选。
属于本规范非强制建议性要求。
2.规范性引用文件
[1]
GB/T14715-1993
信息技术设备用不间断电源通用技术条件
[2]
GB/T17618-1998
信息技术设备抗扰度限值和测量方法
[3]
GB/T18313-2001
声学信息技术设备和通信设备空气噪声的测量
[4]
GB/T18698-2002
声学信息技术设备和通信设备噪声发射值的标示
[5]
低压电气及电子设备发出的谐波电流限值
[6]
GB4943-2001
信息技术设备的安全
[7]
GB9254-1998
信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法
[8]
ASTMF1757-1996（2002）
计算机系统数字通讯协议的标准指南
[9]
IEEE
以太网标准
[10]
IEEE（2003）
微处理机.计算机模块的环境规范
[11]
IEEE（2003）
计算机系统用环境规范
[12]
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信息技术—小型计算机系统接口（SCSI）—第112部分:
平行接口-2（SPI-2）
[13]
ISO/IEC14776-113:
2002
信息技术—小型计算机系统接口（SCSI）—第112部分:
平行接口-3（SPI-3）
[14]
ISO/IEC14776-115:
2004
信息技术—小型计算机系统接口（SCSI）—第115部分:
平行接口-5（SPI-5）
[15]
ISO/IEC14776-115:
2004
信息技术—小型计算机系统接口（SCSI）—第150部分:
串行连接SCSI
[16]
ISO/IEC14776-222:
2005
信息技术—小型计算机系统接口（SCSI）—第222部分:
SCSI光纤通道协议第二版
[17]
ISO/IEC14776-232:
2001
信息技术—小型计算机系统接口（SCSI）—第232部分:
串行总线协议-2（SBP-2）
[18]
ISO/IEC14776-321:
2002
信息技术—小型计算机系统接口-3（SCSI-3）—第321部分:
SCSI-3块命令（SBC）
[19]
ISO/IEC14776-326:
2002
信息技术—小型计算机系统接口（SCSI）—第326部分:
精简块命令（RBC）
[20]
ISO/IEC14776-331:
2002
信息技术—小型计算机系统接口（SCSI）—第331部分:
流命令（SSC）
[21]
ISO/IEC14776-341:
2000
信息技术—小型计算机系统接口-3（SCSI-3）—第341部分:
控制命令（SCC）
[22]
ISO/IEC14776-342:
2000
信息技术—小型计算机系统接口—第342部分:
控制命令-2（SCC-2）
[23]
ISO/IEC14776-441:
1999
信息技术—小型计算机系统接口-3—第441部分:
SCSI-3结构模型（SCSI-3SAM）
[24]
ISO/IEC9316:
1995
信息技术—小型计算机系统接口-2
[25]
中国移动支撑系统集中账号管理、认证、授权与审计（4A）技术要求
中国移动通信有限公司
[26]
中国移动有限公司内部控制手册
中国移动通信有限公司
[27]
中国移动支撑系统集中账号管理、认证、授权与审计（4A）技术要求―――应用系统改造规范
中国移动通信有限公司
[28]
中国移动应用软件系统账号口令功能模块技术要求
中国移动通信有限公司
[29]
中国移动数据网设备网管接口数据要求
中国移动通信有限公司
[30]
中国移动数据网设备网管接口技术规范
中国移动通信有限公司
[31]
中国移动专用IP承载网核心及汇聚路由器设备技术规范
中国移动通信有限公司
[32]
中国移动专用IP承载网接入路由器设备技术规范
中国移动通信有限公司
[33]
中国移动PC服务器设备技术规范
中国移动通信有限公司
[34]
中国移动存储设备技术规范
中国移动通信有限公司
[35]
中国移动PC服务器测试规范
中国移动通信有限公司
[36]
中国移动存储设备测试规范
中国移动通信有限公司
[37]
中国移动CNGI路由器设备技术规范-核心路由器分册
中国移动通信有限公司
[38]
中国移动CNGI路由器设备技术规范-接入路由器分册
中国移动通信有限公司
[39]
中国移动路由器测试规范（全国骨干路由器分册）
中国移动通信有限公司
[40]
中国移动路由器测试规范（省网节点路由器分册）
中国移动通信有限公司
[41]
中国移动路由器测试规范（城域核心路由器分册
中国移动通信有限公司
[42]
中国移动路由器测试规范（城域汇聚路由器分册）
中国移动通信有限公司
[43]
中国移动IPSec总体技术要求
中国移动通信有限公司
3.术语、定义和缩略语
设备关键部件
设备内部对该设备业务正常运行起决定性作用的板卡及电源、风扇等硬件功能模块，设备内任一关键部件缺失，设备无法正常提供服务。
设备可更换部件
设备内部可根据需要或在故障时进行更换的板卡及电源、风扇等硬件功能模块，不包括CPU，内存等器件级部件。
设备可扩展单元
设备内部可根据需求时进行扩展的板卡及电源、风扇等硬件功能模块，不包括CPU，内存等器件级部件。
ATCA先进电信计算体系结构
AdvancedTelecomComputingArchitecture用于下一代电信设备的板卡、底板以及软件规范。
BELLCORE贝尔通信研究
BellCommunicationsResearch贝尔通信研究是代表RBOCs进行研究与开发的组织。
CISPR国际无线电干扰特别委员会
ComiteInternationalSpecialdesPerturbationsRadioelectriques
EN55022标准
欧洲标准关于信息技术设备.无线电干扰特性.限值和测量方法的标准
FCC联邦电信委员
FederalCommunicationsCommission
IEC国际电工委员会
InternationalElectrotechnicalCommission是撰写并分发电子产品和元件标准的行业性组织。
IP因特网协议
InternetProtocol是TCP／IP栈中的网络层协议，它提供一个无连接的互联网服务。
IP提供寻址的功能、服务类型的规范、分段存储和重新组合、以及安全的特性。
记录在RFC 791文件中。
IPSec
InternetProtocolsecurity IPSEC是一系列基于IP网络（包括Intranet、Extranet和Internet）的，由IETF正式定制的开放性IP安全标准。
IP专网
中国移动新一代面向多种业务的、能够同时支持语音、视频、数据等多业务的核心承载网络。
ITU-T
国际电信联盟电信标准化部
MHz 兆赫
MMS 多媒体信息服务
MultimediaMessageService 短信技术开发最高标准的一种
MMSC 多媒体消息业务中心
MultimediaMessagingServiceCenter
MTBF 平均无故障时间
MTTR 平均故障修复时间
PSD部分系统中断时间
PartialSystemDowntime
PUSH业务
一种信息选择模式,把恰当的信息主动推到用户面前
RBD建模
可靠性框图建模
Relay 继电器
SEI-CMM
SEI美国卡内基梅隆大学软件工程研究院
SoftwareEngineeringInstitute
CMM能力成熟度模型
CapabilityMaturityModel该模型共分5级,每级对应软件企业过程能力成熟度的不同水平
Server服务器
一种智能设备，通常是计算机，能对其他智能设备（通常是计算机或设备）提供服务。
一种不对称的关系，通常是第二方（也称client）发送请求，而server响应这些请求。
TSD总系统中断时间
TotalSystemDowntime
VPN虚拟专用网络
VirtualPrivateNetwork通过一个公用网络（通常是因特网）建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道
WAP无线应用协议
WirelessApplicationProtocol提供了通过手机访问互联网的途径
WAPGW无线应用协议网关
WirelessApplicationProtocolGateway
4.项目研究背景
传统电话网基于电路交换，这种网络经过长期的发展和完善，形成了成熟的技术体系和管理模式，能够长时间、稳定地向公众提供电信业务，传统电话网提供的业务通常被我们称为电信级业务。
随着技术的发展和市场的变化，网络呈现宽带化、分组化的发展趋势，基于IP技术的分组交换网络已经成为未来全业务网络的事实标准，在IP网络之上的业务应用也逐渐走向通用服务器加载软件的方式。
4.1.电信级电路交换网设备和现有企业级网路设备的比较
现有的基于IP技术的网络设备和应用多为企业级水平，在设备设计、制造、维护、管理等方面与电信网之间存在较大差别，表4－1对电信交换机和现有企业级网络设备从八个方面进行了比较。
项目
电信交换机
现有企业级网络设备
设备设计
单设备模块化设计，故障影响局部，且易于定位
在共享的硬件平台上以软件方式实现各种逻辑功能，故障影响全局，不易于故障定位
设备制造
设备通常完全由一个厂家开发制造，故障时责任主体单一
设备通常由多厂家系统集成，故障定位困难，故障时责任主体不明确，延长了故障定位和恢复时间
设备配置
低速连接，电缆多，连接关系复杂，硬件配置复杂
业务较单一，局方人员只要对业务熟悉，很容易配置和维护，软件配置简单
高速连接，电缆少，硬件配置简单；
涉及技术领域太多，业务种类丰富，且不同的设备往往来自不同的厂家，软件配置复杂，要求维护人员有相关领域的技术背景和积累，对局方人员技术水平要求高
冗余备份
采用冗余设计，更换故障部件不需要重新配置，真正的“即插即用”——插上就能用。
故障部件替换后（如双机中一个单机故障），往往需要对更换后的部件手工进行重新配置，甚至重新安装操作系统
操作维护
单一供应商开发和提供，设备一体感强，一个操作台实现所有部件的管理
不同设备来自不同的设备商，且设备间松耦合，如服务器和存储单独采购，设备间的维护管理风格、界面不统一。
对不同设备的管理配置要在不同的设备上进行，设备一体感较差
资源共享
资源专用，关键资源按最大配置设置，在小容量的时候成本高，但升级或扩容不会影响现有业务
资源共享度高，资源不够时通过增加CPU、服务器数量等方式扩展，导致多业务在多服务器上混乱分布，不利于后续管理
业务可扩展性
设备业务处理流程较固定，接口扩展困难，难以实现业务的扩展
采用标准架构、标准接口，业务扩展非常容易，如业务种类增加非常方便
安全性
采用私有设计，专有连接，私有接口，安全性好，抗攻击能力强，不需要特殊的技术就可以保证设备和网络的安全
设备趋向开放性和标准化，采用IT设备，标准OS，TCP/IP标准协议，以太网连接，设备和网络容易遭到攻击，必须借助于其它安全技术和特殊设备来保证设备和网络的安全，如IPSec、VPN、负载均衡、防火墙等
表4－1电信交换机和现有企业级网络设备对比
目前，大量采用通用服务器加载业务软件方式开发的网络设备，其硬件平台所使用的服务器设备在可用性、可管理性、可扩展性方面都难以达到电信级水平。
未来基于IP技术的核心网络系统和数据业务系统将逐渐走向运营商业务体系的核心，同时电信网络将延伸到企业和家庭，网络设备必须达到电信级服务质量，运营商才能够在未来的综合信息服务市场上竞争中取得成功。
本标准从网络系统可用性评估、网络设备要求、系统要求三大方面对电信级系统及设备进行评估和要求。
4.2.网络架构和标准适用范围
随着网络宽带化、分组化的趋势，NGN网络将演进为以IP为核心承载、软交换为核心控制的核心网络，在核心网络之上，形成丰富灵活的以IT技术为基础的业务网络，网络将采用扁平化架构。
本标准针对中国移动主要核心承载网络、核心控制网络和业务网络设备进行电信级指标要求。
网络接入末端设备和支撑网络设备可参考本标准执行，但本标准不对网络接入末端设备和支撑网络设备进行强制要求。
如下图所示：
5.电信级网络定义和特征
电信级网络与企业级网络相对应，是以可运营为核心，为用户提供7X24小时不间断可用服务的网络。
电信级网络应具备以下特性：
高可用性（Availability）：
可以提供长时间不中断的、可用的服务；
高可管理性（Serviceability）：
基于标准技术，可进行远程的故障管理、性能管理、配置管理、安全管理；
高可扩展性（Scalability）：
支持平滑单点容量上的扩展性和多点地域上的扩展性；
高安全性（Security）：
具有较高的安全特性。
5.1.可用性
可用性是一个统计概念，具体计算方法是：
系统可用性（Availability）=MTBF/（MTBF+MTTR）
其中：
MTBF指平均无故障时间，MTTR指平均故障修复时间。
高可用性对于运营网络非常重要。
具体体现为可长时间不间断的为用户提供网络服务。
设备的高可用性是设备软硬件架构和功能模块可用性的综合，主要影响对象包括：
（1）硬件
（2）操作系统（3）中间件（4）数据库（5）应用软件。
系统的高可用性是通过高可用性组网技术实现的。
5.2.可管理性
可管理性对于运营商网络至关重要。
电信级网络应当提供符合中国移动标准接口和标准协议的远程故障管理、性能管理、配置管理、安全管理等功能。
电信级网络中的网元设备应支持开放标准管理接口连接集中网络管理系统。
5.3.可扩展性
设备应支持设计规格范围内的线性扩展能力。
在规格扩展范围内，系统性能不足时，可在纵向通过增加硬件模块、软件模块扩展系统的处理能力，也可在横向通过集群、4－7层交换等方式增加系统的可扩展性。
5.4.安全性
系统安全性包括网络安全、主机安全、操作系统安全、数据库安全、应用安全等等，电信级网络应从组网和设备两个层次对安全性进行要求，以保证电信级网络和设备在管理面、控制面和数据面的安全。
6.系统可用性评估方法
数据业务系统及核心网络控制系统具有灵活多样的特征，不同系统的组织结构具有较大差异。
因此，难以用一个固定的计算公式对不同系统进行评估。
针对大量系统可用性不高的现状，本标准提出系统可用性评估通用方法，作为优化系统结构、提高系统可用性的基础。
本评估方法重点用于对局域内的数据业务系统或核心网络控制系统的本地站点进行电信级评估，整个业务网络或核心控制网络由异地多站点构成，对整个业务网络或核心控制网络的可用性分析涉及到业务路由、数据和应用的容灾的技术，这些内容不在本标准约束范围内。
本标准提供的可用性评估方法也不含对传输网络的可用性分析。
6.1.系统评估层次
对于复杂系统可以采用分层的方法对系统进行解析，针对每一层次分别进行分析和要求，再将低层次拼装为高层次系统。
数据业务可按业务提供粒度划分为3个层次。
如图6－1所示。
业务整体方案层：
指特定业务（如：
WAP业务）在全网范围内的部署方案，包括节点间的路由策略、站点的异地容灾保护等；
业务系统层：
指能够独立完成某项业务的本地站点,以及业务系统内部完成业务流程中一个独立功能环节的设备群，如：
防火墙设备双机、服务器集群等；
物理设备层：
业务系统内部每一个有独立物理封装的设备。
图6－1系统层次结构图
在电信级网络特征中，最重要的特征是可用性。
系统的整体可用性体现在网络系统从微观到宏观的多个层面，保证电信级网络需要对网络中各个层面进行全面考察。
采用自底向上的研究方法，分物理设备层、业务系统层和业务整体解决方案层三个层面，在各层定义不同粒度的可用性指标，分别进行建模，进而在此基础上进行可用性综合评价。
在物理设备层，从物理设备故障概率的角度分析可用性。
业务系统层：
用随机Petri网重点分析典型的逻辑系统：
集群系统、双机备份等，分别进行建模并进行定量分析。
对于给定拓扑的业务系统，可通过业务流程和物理设备层、业务逻辑设备层的模型求解，定量的对业务系统进行可用性分析，得到整个系统的平均无故障时间，评估响应时延等指标。
业务整体解决方案层主要涉及业务在不同站点间的路由策略、异地容灾等问题，不在本规范约束范围内。
因此，本规范不对业务整体解决方案层技术提出要求。
6.2.建模方法
本节以WAP系统节点为例，介绍从实际系统拓扑到形式化数学模型的建模过程。
6.2.1.WAP基本业务流程
现网WAPGW系统大部分都采用集群组网，其典型组网图如图6－3所示：
图6－3现网WAPGW系统集群组网图
由图6－3可以看出WAPGW系统中关键的设备包括：
防火墙、局域网交换机、负载均衡器、协议栈集群、协议栈集群、PPG集群、用户数据以及数据库服务器。
分析业务，其业务流经过的关键路径有集群、主备均衡器、防火墙以及用户数据/数据库服务器，其基本业务流程如图6－4所示：
图6－4基本业务流程
6.2.2.业务理想系统的Petri网模型
在理想情况下，不考虑硬件设备的故障，可以使用Petri网模型对WAP业务理想系统进行建模，如图6－5所示。
图6－5WAP业务理想系统的Petri网模型
表：
符号
含义
可实施谓词
任务到达
防火墙处理
负载均衡器处理
集群处理
用户数据/数据库服务器处理
6.2.3.业务实际系统的Petri网模型
在实际系统中，不仅仅考虑业务系统的性能参数，而且需要考虑各个单设备及子功能模块的资源可用性指标。
它们之间通过变迁上的实施谓词结合在一起，如图6－6所示。
图6－6WAP业务实际系统的Petri网模型
表：
符号
含义
可实施谓词
任务到达
防火墙处理
主用负载均衡器处理
备用负载均衡器处理
集群处理
由集群字模型决定
主用用户数据/数据库服务器处理
备用用户数据/数据库服务器处理
主用负载均衡器正常
主用负载均衡器故障
主用用户数据/数据库服务器正常
主用用户数据/数据库服务器故障
其中
由集群字模型决定，该子模型如图6－7（设该集群由3台均衡服务器组成，并采用最小期望等待时间调度策略）。
图6－7
通过该模型可以求得与
相关的实施速率参数，将其带入WAP业务实际系统的Petri网模型中即可求得整个模型的相关指标。
6.3.模型求解
在建立了系统的Petri网模型之后，需构造与数据业务系统随机Petri网模型相对应的马尔可夫链，并基于马尔可夫链的稳定状态概率进行所要求系统的可用性分析。
通过对马尔可夫链稳态方程的求解，最终可得到系统可用性公式。
在公式中代入基本的设备可用性参数，即可求得整个系统的平均无故障时间、平均处理时延等参数。
需要输入的设备参数包括：
设备处理能力（服务器的处理速率）
设备能容纳的最大用户数（业务系统的最大队列长度）
设备的MTTF和MTRF
业务流量负载（任务的到达速率）
通过可用性方程计算，可得到以下系统可用性指标：
系统的平均响应时延
系统平均无故障运行时间
系统理想状态下的响应时间与实际系统响应时间的比值
使用数学建模的方法将实际业务系统转换成形式化的数学模型，进而对模型求解计算系统可用性。
在建模求解的过程中，有以下三个因素将直接影响建模结果的准确性，包括：
设备的平均无故障时间和故障修复时间是否符合实际情况；
集群系统、双机热备系统的倒换性能；
输入的业务流量负载是否与现网实际运行流量模型相符。
以上三方面内容与设备的具体实现和性能相关，建模本身无法解决这些问题，需要在参数代入时，尽量使用与实际相符的指标，这样才能够保证建模结果的准确性。
7.电信级网络指标要求框架
7.1.电信级网络指标要求概述
本标准从设备和系统两个粒度对网络电信级特征进行要求。
《中国移动电信级设备指标标准设备要求分册》对中国移动网络系统中所使用的各种主要设备所应具有的电信级指标进行了明确的要求。
该标准从设备可用性要求、可管理性要求、可扩展性要求、安全性要求和规格及电气特性要求等六个方面进行要求。
这些指标要求作为中国移动电信级设备的入门级要求对新入网设备和现网设备进行规范。
考虑到全网系统改造成本和经济受益等
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