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1、论文第一章 TMN基础 随着电信业的快速发展，我国电信网的网络规模越来越大，网络结构越来越复杂。在这种情况下，建设高度自动化、智能化的电信管理网络系统是十分必要的。而在整个电信管理网（Telecommunication Management Network, TMN）中，TMN用户即电信运营部门最关心的问题是操作是否方便以及管理业务的质量如何等。对于TMN开发商而言，管理业务是否方便、快捷提供给用户与管理业务的质量直接关系到整个TMN系统的质量。目前，ITU_T关于管理业务与管理业务接入的规范并不多。笔者认为有必要在这方面做一些研究。我们研究基于TMN的管理业务接入技术，有必要先分析一下TMN

2、。这是因为，一方面，TMN的有关标准是我们开发网管应用系统的一般性指导原则；另一方面，只有从TMN的体系结构出发，我们才能分析出与管理业务接入相关的模块与接口等，进而才能讨论具体的管理业务接入方式。为此，本文在第一章介绍TMN的基本原理，重点对TMN的体系结构进行论述。1.1 TMN概要1.1.1 TMN的产生在早期的网络管理中，采用的方法是按地域或按管理功能和管理目标的不同，将管理系统划分为若干专业网管系统，比如交换网的集中监控系统、信令网的网管、传输网的网管等。这些系统各自为阵，分别自成独立体系，相互之间没有信息来往，由于没有规定的标准接口和公共的信息结构，也不可能进行相互之间的交互。20

3、世纪末期以来，随着各种新业务的不断出现，各厂商的设备和新产品源源不断地涌入，致使电信网愈来愈复杂。在这种情况下，网络管理滞后的矛盾在电信网中显得愈来愈突出。如何保证网络能够高效、可靠、灵活地运行成了一个迫切需要解决的问题，TMN就是在这样的形势下应运而生。1988年，国际电信联盟标准部ITU-T（原国际电报电话咨询委员会CCITT）首先提出了电信管理网（TMN）的概念，并在随后的几年里，又通过和修改了一系列相关的建议，从而使TMN的理论越来越完善，应用也越来越广泛。1.1.2 TMN的定义ITU在M.3010中指出，TMN是提供一个有组织的网络结构，以取得各种类型的操作系统（OSs）之间、操作

4、系统与电信设备之间的互连。换句话说，TMN是采用商定的标准协议和信息接口进行管理信息交换的体系结构。TMN从标准化的角度出发，提供了一种有组织的体系结构和标准接口，按照规范的方法对整个电信网进行统一的综合维护和管理，从而实现了网管的自动化和标准化。TMN是一种电信网的管理体系结构，包括了对网络的规划、指配、安装、维护、运行和管理，以及对电信设备、网络及业务的管理等方面。我们可以从不同的角度去认识TMN： TMN是一个提供业务的业务网 提供了一种用于网络建设的开放网络体系结构 用于解决多厂商环境下的标准的接口 TMN提供了一种网管可持续建设思路 提供了一种软件可重用方法 提供了一种平滑过渡方法

5、TMN是一系列标准1.1.3 TMN的特点 TMN具有如下特点： 1TMN强调把物理网络与电信业务分开传统的网络建设的思路是由电信网直接提供各种业务，如图1-1中的（1），这种结构 图 1-1 通信网的两种简化模型机构虽然比较简单，但是，网络设备稍有变化（如有故障），必然会直接影响到上层业务。采用TMN的思想，即可避免这一弊病，如图1-1中的（2），只有TMN系统直接建在网络之上，TMN提供各种管理业务，TMN业务层之上才是电信业务层，当网络改变时，例如设备有故障时，经过TMN的过滤、分析即可进行自动保护切换或人工恢复，故不会直接影响电信业务的提供。另外，TMN还可对网络资源进行规划与优化，以

6、有效利用网络资源，为用户提供高质量的电信业务。2TMN标准化程度较高一般的通信组件，要在功能、接口与性能三个方面做到标准化。而TMN无疑是在这三个方面做得最好的。在功能方面，TMN规定了性能、故障、配置、帐务和安全五大类管理功能，各类管理功能又分出一系列的子功能；在接口方面，TMN规定了Q、F、X、M各类接口及其协议等；在性能方面，TMN引入了科学的评估策略。在这三个方面，以下章节中将详细介绍，再此不一一赘述。3TMN与网络具有松耦合性TMN与电信网的总体关系如图1-2所示。从图中可以看出，TMN包括一部分网元功能，但又不包括整个的电信网。也就是说，TMN与电信网不过分亲密，又不距离过远，即保

7、持适当距离，或者说TMN与网络具有松耦合性。 图 1-2 TMN与电信网的关系 总之，TMN 综合了计算机领域和电信领域中最先进的思想和技术，代表着电信网络管理技术发展的方向。 我们讨论TMN，最重要的是要讨论TMN的体系结构。TMN的体系结构基于OSI系统管理（CCITT X.700/ISO7498-4）的概念，包括TMN的功能体系结构、信息体系结构与物理体系结构三个方面。1.2 TMN的功能体系结构TMN功能体系结构不涉及具体的网络细节，而是规定了TMN内功能度的适当分配，以设置各种功能块。这些功能快向TMN提供一般的功能，以使TMN能执行TMN管理功能。功能块之间的信息传输由数据通信功能

8、（DCF）完成。交换管理信息的一对TMN功能块由一个参考点分开。不同的功能块在同一参考点的执行范围内可能有不同程度的限制。TMN的功能参考模型如图1-3所示。1.2.1 功能块 TMN功能体系结构包括运行系统功能（OSF）、中介功能（MF）、数据通信功能（DCF）（没有在图中画出）、工作站功能（WSF）、网元功能（NEF）以及Q适配器功能（QAF）。其中，WSF、NEF、QAF部分在TMN内，部分在TMN外。1. 网络单元功能(NEF)块NEF是为TMN监视和控制而与TMN通信的功能块。NEF提供被管理电信网所要求的电信功能及支持功能。NEF所包括的作为被管理主体的电信功能不是TMN的一部分，

9、而是由NEF展示给TMN。提供这种展示以支持TMN的NEF的这一部分属于TMN本身，但其电信功能部分在TMN之外。NEF具有下列功能： 包含在电信进程中的各电信功能，典型功能是交换和传输。 不直接包含在电信进程中的各电信支持功能，如失效定位、计费和保护切换等。2. Q适配器功能(QAF)块 QAF是连接那些类NEF和类OSF的非TMN实体，完成TMN参考点与非TMN参考点的转换。3. 中介功能(MF)块 当两个功能块所支持的信息空间不同时，需要用MF来完成转换。MF块主要对OSF和NEF之间传递的信息进行处理，使其符合满足通信双方的相互需求。MF进程包含一个或多个下述进程： 涉及信息模型间信息

10、转换的进程； 涉及高层协议互通的进程； 涉及数据处理的进程； 涉及作出判断的进程； 涉及数据存储的进程。4. 工作站功能(WSF)块 WSF为TMN和使用人员之间提供信息交互的手段。WSF的任务是在一个TMN参考点(f参考点)与一个非TMN参考点(g参考点)间进行转换。因此,该功能块不完全在TMN内。 图1-3 TMN 功能参考模型5. 运行系统功能（OSF）块 OSF处理与电信管理有关的信息，以监视、协调和/或控制包括管理功能（即TMN本身）在内的电信功能。按抽象程度可将OSF分为商务OSF（Business OSF）、业务OSF(Service OSF)、网络OSF(Network OSF

11、)、基层OSF(Element OSF),如图1-4所示。 图1-4 OSF参考模型1.2.2 功能成分 TMN功能块由功能成分组成，详见图1-5所示。MAFManagement Application Function WSSFworkstation Support Function (M manager Agent) UISFUser Interface Support FunctionICFInformation Communication Function SFSecurity FunctionDSFDirectory System Function DAFDirectory Acce

12、ss Function 图1 - 5 TMN的功能成分1. 管理应用功能（MAF） MAF实际上执行TMN管理服务。它或作为管理者，或作为代理。根据它们所在功能块，可分为MF MAF、OSF MAF、NEF MAF和QAF MAF 。2. 消息转化功能（ICF） ICF在中间系统中用来提供功能块两侧接口上信息模型的转化机制，这种转化可在语法上或语义上进行。3. 工作站支持功能（WSSF） WSSF为WSF提供支持，并为管理OSF提供访问。4. 用户接口支持功能（UISF） UISF实现用户与TMN系统的信息格式转换。5. 消息通信功能（MCF） 所有具备物理接口的功能块都有MCF。MCF用于在

13、对等层通信中交换包含于消息中的管理信息。MCF由协议栈组成，该栈将功能块连接到DCF。由于各参考点支持的协议不同，MCF存在不同的类型MCF f 、MCF q、MCF x 和MCF m。 6. 号码簿系统功能（DSF） DSF代表本地或全球都可用的分布式的号码簿系统。7. 号码簿访问功能（DAF） DAF用来访问和维护（读、列表显示、增加、修改、删除）号码簿信息库（DIB）中描述的与TMN相关的信息。8. 安全功能（SF） SF提供功能块所需的安全服务以满足安全规则和用户要求，包括鉴别、访问控制、 数据保密性、数据完整性和不可否认。1.2.3 参考点参考点是各非重叠的管理功能块之间信息交换的概

14、念点。参考点在两个管理功能块之间定义服务的边界，确定它们之间的关系，目的是规范功能块之间交换的信息。1. q参考点 q参考点用以描述各功能块之间信息交换的逻辑部分。当参考点两侧所支持的信息空间有差异时，需要利用中介功能进行补偿。q参考点分为两类：q x 与q3，q x 位于MF和与之相连的功能块QAF、NEF之间；q3位于OSF和与之相连的功能块MF、QAF、NEF之间。2. f参考点 f参考点置于WSF和与之相连的功能块OSF、MF之间。3. x参考点 x参考点位于不同的TMN中的OSF功能块之间。X参考点外侧的实体可以是另一TMN（OSF）的一部分，也可以是非TMN环境（类OSF）。4.

15、g参考点 g参考点位于TMN用户与WSF功能块之间。尽管g参考点上传送TMN信息，但它不被看作TMN的一部分。5. m参考点 m参考点位于QAF和非TMN被管实体或不遵守TMN各建议的被管实体之间。1.3 TMN的信息体系结构TMN的信息体系结构基于OSI系统管理的原则，在面向事务（Transaction-Oriented）的信息交换过程中采用面向对象（Object-Oriented）的技术，并引入了管理者/代理者（Manager/Agent）的概念。管理信息可从两个方面来考虑：管理信息模型和管理信息交换。管理信息模型是对被管网络资源及其相关的管理活动的抽象表示，此模型定义了信息交换的标准方式

16、；管理信息交换是指特定的物理实体之间通过DCFs或MCFs在给定接口处完成信息的交换。1.3.1 面向对象（OO）的方法为了有效地定义被管资源，TMN利用OSI系统管理的原则并基于面向对象的技术（OOT）之上。其实，OOT并不是TMN的特有技术，目前，在计算机软件工程中，已广泛采用面向对象的方法。人们发现，采用OO的观点设计的软件系统，与传统的采用面向过程的方法设计的系统相比，具有诸多后者所没有的优点，如界面清晰、易于扩充、可重用性强、后期维护方便等。在TMN的应用开发中采用面向对象的技术，同样具有上述优势。1. 对象特征(1) 属性（Attribute） 对象内凡是可以描述自身状态、性质的数

17、据名称的总和称为属性。例如一个阀门应当有流量、材质、大小、压力等数据名称。又如骰子应有点数、形状、颜色等反映其性状的数据名称。(2) 方法（Method） 对象在外力作用下而产生的可以改变其部分或全部属性值的动作行为的总和称为方法。对象的方法可以是单独的、分立的动作，也可以是一个过程。如阀门的开和关，骰子的投掷等。(3) 封装（Encapsulation） 当对象含有完整的属性和与之相对应的方法时，则称为封装。这样的对象可以用一种被称为“田田圈”的图形表示，如图2-1。由此可得出两个推论：从对象的外面不能直接访问对象的属性，而要通过对象的方法才能实现；对象的方法可以接收来自对象以外的信息；(4

18、) 消息（Message）促使对象动作的来自外界的触发信息的总和被称为消息。消息包含四个基本要素：接收消息的对象标识；接收消息的对象的方法标识；可能含有接收消息的对象的方法所需的参数；可能含有由接收消息的对象的方法提供的返回信息； 图1-6 “田田圈”在对象系统中消息必然将两个对象联系在一起。此时，称发出消息的一方为客户；接收消息的一方为服务器。因而，消息便构成了客户/服务器关系结构。(5) 对象的抽象（Abstract）与类（Class） 在一个由对象构成的系统中会大量存在基本结构相同仅属性的具体数值不同的一类对象。因此最好用能够描述这种对象基本结构的一种抽象形式来代替，以使系统的构造清晰易

19、懂。于是把这种对象的抽象形式称之为类。则类便具有以下的两个突出的要素：类是对象的属性和方法的抽象结构描述，又常被叫做模板（Template）；当提供具体的属性数值后便可用类来制造对象；在现实世界中的对象内的属性和方法可以按数学模型设立访问权限，这些访问权限要在具体的语言中用相应的语法予以支持。2. 对象之间的关系 对象间存在有包容（Aggregation）、继承（Inheritance or Derived既派生）和关联（Association）三类关系。(1) 包容关系（Aggregation）在一个类中若存在至少有一个属性成员不是简单的数据类型而是另外一个类的关系就被称为包容关系。(2)

20、继承关系（Inheritance）一个类拥有另一个类的部分或全部的属性及其相应的方法的关系则称为继承。例如，人作为一个类，可派生出男人、女人两个类。(3) 关联关系（Association） 存在有消息关系的对象关系称为关联关系。关联关系是将现实世界中的对象模型化的重要关系。在一般情况下关联关系不能被当作类中的属性。目前还很少有对象化的语言直接支持关联关系的描述。 在开发TMN系统时，我们一般采用面向对象的方法，把被管网络资源抽象为被管对象类（Managed Object Class），把对网络实体的管理和操作转化为对被管对象（MO）的操作，不同MO之间的相互作用和相互通信就构成了一个完整的管

21、理系统。1.3.2 管理者(Manager)/代理者(Agent)概念电信环境的管理是一个信息处理的过程。由于被管环境是分散的，所以网络管理是一个分布式的信息处理过程。监测和控制各种物理和逻辑网络资源的管理过程之间需要交换管理信息。这样，就有必要引入管理者/代理者（Manager/Agent）的概念。Manager与Agent的主要功能包括： 反映管理对象的外部特性 运用管理服务和应用程序实现对管理对象的管理 根据管理对象的状态，处理相应管理对象的管理请求和响应 实现管理对象的入口/出口控制 对管理对象所表示的管理资源进行加工处理Manager与Agent的关系并非是一一对应的，一个Manag

22、er可以有多个Agent，一个Agent也可以为多个Manager服务。代理者（Agent）直接操纵被管网络资源，管理者（Manager）不直接连接物理资源，而是通过Agent进行管理操作。这样，实际网络的改变并不影响Manager。对于TMN系统，管理者、代理者与被管对象之间的关系如图1-8所示。 图1-8管理者、代理者与被管对象之间的关系1.3.3 Manager/Agent 互通管理者（Manager）发出管理操作指令，并接收代理者发来的通报；代理者（Agent）管理被管对象，应答管理者发出的指令，向管理者反映被管对象的视图，发出通报以反映被管对象的行为。Manager与Agent之间的

23、信息交换一般要利用通用管理信息服务（Common Management Information Services , CMIS）和CMIP协议来实现。TMN是使用Manager/Agent来完成管理活动的，Manager与Agent是TMN的管理应用功能的一部分。图1- 9即是一个利用Manager/Agent完成TMN系统通信的例子。在此例中，系统A管理系统B，系统B管理系统C。在此级连环境中，A系统中只有Manager，B系统中既有相对于A系统的Agent，又有相对于C系统的Manager，只有C系统才直接与网络资源相连。这样，在每一个接口处的信息模型是不同的，A系统中的Manager看到

24、的是B系统中的Agent呈现给它的信息模型，B系统中Manager看到的是C系统中的Agent呈现给它的信息模型。 图1- 9 TMN系统之间通信的例子 1.3.4 共享管理知识(SMK)TMN的基本目标是通过标准接口来实现管理软件的互操作性。实现互操作性的基本要求是管理的一方发出的消息必须能被令一方所理解。具体地说，两个管理系统之间必须对下列信息具有共同的理解： 支持的协议能力 支持的管理功能 支持的被管对象类 可用的被管对象实例 授权的能力 对象之间的包含关系这些信息被称为共享管理知识（Shared Management Knowledge , SMK），当两个功能块交换管理信息时，它们必

25、须理解对方的SMK。图1-10给出了系统间的共享管理知识的一个例子。 图 1-10 系统间的共享管理知识 图1-10表明，共享管理知识是与成对的通信实体有关的，例如，系统A和系统B要互通，它们就应有A和B 都认可的SMK；同理，系统B和系统C也有双方认可的SMK。这两种SMK是不相同的。信息交换的开始需要进程能够确保互通接口使用相同的SMK，一般可以通过协商来解决。1.4 TMN的物理体系结构TMN的物理体系结构确定为实现TMN的功能所需要的各种物理配置的结构。图1-11即为一种TMN物理体系结构的实例。1.4.1 物理块 TMN的物理块有操作系统（OS）、Q适配器（QA）、网络单元（NE）、

26、工作站（WS），主要实现相应的功能块OSF、QAF、NEF、WSF的功能。在此不对上述物理块作详细说明，仅对DCN稍加说明。 DCN为数据通信网络，是TMN内支持数据通信功能DCF的通信网。DCN主要实现OSI参考模型的下三层功能，并不提供第4层到第7层的功能。DCN可以由不同类型的子网组成，例如ISDN、分组交换数据网、专线、公众交换电话网、局域网等。 DCNData Communication Network MDMediation Device NENetwork Element OSOperation System WSWorkstation QAQ Adaptor 图1-11 TMN

27、的物理体系结构1.4.2 TMN标准接口 当TMN功能体系结构中互连的功能块分别嵌入不同的设备时,它们之间的参考点就转化为具体的物理接口。 1Q接口 Q接口应用于q参考点，Q接口有两类：Q 3接口与 Q x接口。其中Q 3接口是实现TMN的关键技术，它实现了操作系统（OS）与其它实体之间的通信。Q 3接口包括两个方面的内容，其一是跨越Q 3接口交换的管理模型，其二为接口的通信协议栈。ITU 建议Q.811与Q.812分别对Q 3接口的低层协议框架与高层协议框架做了说明。Q 3接口具备有OSI参考模型的全部7层功能，其中第一层至第六层利用OSI已有的协议栈，第七层（应用层）为CMIS（公共管理信

28、息服务）、ACSE（关联控制服务元素）与ROSE（远程操作服务元素）。 2F接口 F接口应用于f参考点，通过DCN将含有OSF或MF的TMN物理块与WS相连。 3X接口 X接口应用于x参考点。它用于实现两个TMN互连，或者实现TMN与其它具有类似TMN的网络互连。因此，该接口往往需要高于Q类接口所要求的安全性。 此外，TMN还有两个不属于TMN的接口：G接口（对应g参考点）与M接口（对应m参考点），在此不再详述。1.4.3 TMN协议栈每一个TMN接口都具备一组协议栈，栈中协议的选择主要取决于物理配置的实现要求。只有Q 3接口具有标准化协议栈，X接口与F接口协议栈目前还没有统一的标准。在Q 3

29、接口的应用层协议中，最常用的是公共管理服务单元CMISE。在跨越Q 3接口的通信中，管理进程和代理是依靠CMISE提供的服务来交换管理信息的。CMISE包括两大部分内容：公共管理信息服务CMIS和公共管理信息协议CMIP。其中，CMIS是对CMISE用户的接口，CMIP是对两个对等CMISE实体交互的协议数据单元PDU格式的定义。CMISE为管理系统提供了以下7种面向对象的服务：1. M-CREATE：生成一个管理对象实例。2. M-DELETE：删除某管理对象实例。3. M-GET：管理者请求从代理的MIB中读取有关管理对象的信息。4. M-CANCEL-GET：用于取消前面发出的M-GET

30、服务请求。5. M-SET：管理者请求修改代理MIB中管理对象属性值。6. M-ACTION：管理者对代理MIB中管理对象执行某种操作。7. M-EVENT-REPORT：代理向管理者报告检测到的各种事件。CMIP是与CMISE配对的协议，接收来自CMISE的网络管理应用原语，在发起方的CMIP协议实体中，CMISE服务原语被映射成合适的应用协议数据单元APDU，通过低层发送给对等层的CMIP实体。在接收方，同层的CMIP实体将收到的APDU再映射成服务指示原语，然后递交给接收方的网络管理应用。按照同样的方法，该CMIP实体再把接收方的接收响应传回到发起方的网络管理应用。 第二章 管理业务概述

31、 ITU_T M.3200中这样定义TMN(Telecommunication Management Network)中的管理业务(MS: Management Services) ：TMN的一种业务，是从使用者所需要的角度来概述的，对被管理网络进行操作、组织管理与维护（OAM）的管理活动。广义上讲，管理业务是基于TMN的网管系统，按业务提供给用户的体系结构。2.1 管理业务与管理功能的关系管理业务客户管理话务管理 映射 F FS 管理功能 FSG 映射 M MIB MIB 信息模型 转换ROSEOSI通信协议ACSECMISE FTMN管理功能 FSTMN管理功能集 FSGTMN管理功能集组 MIB管理信息库 ACSE联系控制单元 ROSE远端操作服务单元 CMISE通用管理信息服务单元 图2 1 TMN 的管理业务、管理功能与信息模型的关系 TMN提供的业务是管理业务。这种管理业务是从使用