第三代移动通信网络的SLM体系结构及实现

摘要    基于第三代移动通信网络的业务管理特性,提出了第三代移动通信网络的SLM的功能体系结构和物理体系结构,设计并实现了一个第三代移动通信网络的SLM原型系统。

关键词    第三代移动通信    服务等级管理    服务等级协定    服务质量

0  前言

随着移动通信的日益发展和进步,移动通信网络的服务和服务质量[1]被日益关注并在全球商业中占有越来越重要的位置,人们从仅仅关心网络调度策略[2]､网络质量方面转向对业务质量､业务保证的关注。ITU提出了IMT-2000,即3G,并制定了相关的标准,3G网络的宽带化､分组化和智能化将对我们的生活产生重大的影响。服务等级管理(SLM)能够保障服务质量､开发､执行和评估SLA,并确保给客户提供适当的服务等级,SLM与3G的结合能够更大限度地发挥3G业务的优势和保证服务质量,因此有必要进行3G业务的SLM的研究。
   
1  问题的提出

对服务质量进行有效保证的一个强有力的工具是服务等级协定(SLA)[3],它是服务提供商(SP)和客户之间用来定义提供的服务和服务等级或质量的一个和约,是一种电信服务评估标准。针对SLA的部署和管理,不同的组织和专家都提出了对SLM的理解,进行了不同程度的研究。

3GPP TSG-SA WG5[4]､3GPP2[5]和ITU-T[6]是研究移动通信和3G网络管理的最主要机构,但目前它们提供的规范和研究成果仅有管理原则､高层的需求和电信管理框架等一些概念性的内容,还没有针对3G网络的业务管理开展研究。

TMF电信管理论坛的GB917[7]明确提出了SLA管理的参数框架和生命周期两种方法,对SLM进行了一定的规划,但是没有给出具体针对网络和技术的管理体系。

参考文献8提出了一个多媒体Internet业务的SLA管理和控制的实用模型,着重描述采用了微观经济学理论的实用模型能够实现对VoIP业务的接入控制和质量适应方面的服务等级管理,对业务的服务质量管理的研究不够深入。

Lundy Lewis和Pradeep Ray [9]定义SLM为根据支持客户商业流程的SP和客户之间的服务和服务等级,对SLA进行连接､监测､平衡和评估的过程,但文章只粗略地讨论了SLM的管理流程,缺乏实际指导意义。

本文基于3G网络的业务管理特性,提出了3G SLM的功能体系结构和物理体系结构,在此基础上,设计并实现了一个3G SLM的原型系统。

2  3G SLM的体系结构

本节首先给出了3G SLM的特点,然后提出了3G SLM的功能体系结构和物理体系结构,为原型设计提供理论支持。

2.1  3G SLM的特点

3G SLM的特点是由3G的业务特点所决定的,3G SLM应该具备如下特点[10]:

a) 保证服务质量。3G业务的服务质量是客户最关心的,所以SLM应该能够根据客户的要求提供不同业务不同服务质量要求的服务质量保证,提供方便直接的质量统计报告。3G具有对宽带业务的需求,要能与宽带ISDN和IP网络互通,因此需要SLM能够根据要求分配带宽。

b) 实现移动性管理。3G的移动性是能够在不同的网络间实现无缝漫游,无处不在的漫游要求支持不同网络间的切换,要求业务在不同网络间传递而不被终止。相应的,3G SLM应该具有移动性管理,能够实时实现业务信息在寄存器和数据库中的更新,便于业务计费管理和质量数据的生成。

c) 兼容不同标准。欧洲提出的WCDMA､北美提出的cdma2000和我国提出的TD-SCDMA将是3G的主要技术。目前的自适应技术和空中软件下载技术能使多模/多频的多媒体终端支持不同标准之间的互通,这也使SLM兼容不同标准的业务成为可能。

d) 扩展多业务。3G不仅能够提供基本的电信业务和承载业务,而且能够提供许多附加业务。3G SLM能够根据用户的要求扩展业务的种类,提供满足个性需求的即时聊天､位置导航等业务,为用户提供方便。

2.2  SLM的功能体系结构

3G SLM的功能体系结构包含了对3G网络的客户管理､ SP管理､订购管理､计费管理､资源目录管理､报告管理､服务质量管理､配置管理､性能管理和故障管理共10项管理功能。

a) 客户管理负责管理客户(当前客户和潜在客户)的所有接口,进行客户身份验证､客户信息管理并把客户和约和适当功能相关联。

b) SP管理用于对SP身份的验证和SP信息数据的管理。

c) 订购管理是对业务订单的管理,负责订单发布､订单状态跟踪､客户订购活动更新和订购完成后向客户发送通知。

d) 计费管理创建和维护客户的计费账目､向客户发送账单､监测账目结余､处理客户或系统报告的计费和交款特例。

e) 资源目录管理主要是对可用的网络资源和业务运营信息的存储备份,在必要的时候进行数据恢复。

f) 报告管理定期或按需向客户和SP提供质量报告,提供对当前业务质量的统计和评估。

g) 服务质量管理监测､分析和控制客户感知的服务性能,把客户要求的服务质量映射为SLA中定义的服务等级。

h) 配置管理为客户初始化和配置业务,包括客户前端设备的安装､业务初始配置后的再配置和容量更改等。

i) 性能管理负责把性能数据映射为对服务等级和质量的影响,并在接收业务恢复请求时向网络层发送通知。

j) 故障管理完成业务的维护和恢复,包括预防性业务维护活动､计划的业务维护活动､故障处理或客户投诉引起的修复等。

提供真正综合的3G业务管理的难题是对所有相关的业务和客户数据进行有效的管理,该功能体系结构能够实现对3G业务的有效管理。

2.3  SLM的物理体系结构

基于网络管理体系结构的功能结构,根据3G网络管理要求和业务管理特点,提出了3G SLM的物理体系结构。

在3G系统中,SLM的管理目标是在无线环境中帮助SP建立一个高质量的通信网络,提供丰富多彩的多媒体业务,不断提高服务质量。本文提出的3G SLM体系结构是一个能够支持2G到3G平滑过渡并且适应3G网络的解决方案,既能够管理无线网络､分组交换网络､电路交换网络,也能够支持语音信箱､短消息中心等。由于RNC､BTS本身都能够提供每个设备的开通､运行和故障解决等必要功能,所以网络管理位于网元管理之上,同时支持对SLM的业务和运营的管理。

对提供商和用户来说,SLM包含一个系统的步骤集来保障SLA的实现和对业务的管理。3G SLM包括下面的管理内容。

a) 录入并存储客户数据､SP数据和服务订购数据。

b) 记录服务级指标,包括公式､阈值和操作规则。

c) 进行业务分组,记录业务与指标的关系,并将它们与指标关联。

d) 基于底层的网元管理,从网络管理系统直接收集网络性能数据,或者通过业务主动检测和业务被动检测处理模块间接从网络管理系统收集网络性能数据。

e) 计算指标和提供客户关于所提供业务的服务质量信息。

f) 监测指标和定义违例处理方法,部署可操作的过程来允许违例时的回卷和相应的操作。

g) 验证提供业务的信息､服务等级指标和服务质量。

h) 生成计费信息和账单。

i) 创建质量报告,重新评价需求并重新定义新的业务指标。

其中第b~g项都是由3G SLM的核心管理模块"服务质量管理模块"来完成的。

帮助客户实现期望并调整期望到实际提供的服务质量,对客户期望与获得的质量的监测和评估都能够通过SLM实现。3G SLM是确保适当的SLA提供给客户的过程和步骤的集合,服务级的调整必须根据涉及的多方的优先级来定义,从而使SP管理服务质量成为可能。在业务协商阶段,3G SLM可以帮助定制合适的服务水平;在业务开通和执行阶段,3G SLM可以监测服务质量,确保用户满意度;在业务评估阶段,3G SLM可以分析评价业务的服务质量并产生相应的质量报告和再协商时的建议。

3  原型系统的实现

参考提出的3G SLM的体系结构,在厂商商用3G试验网络环境下设计并开发了3G SLM的原型系统。试验环境基于小型或中型实际网络,包括无线接入网络､分组和电路交换核心网､网络管理系统､SLM系统､移动终端､网络规划工具和其他辅助设备。试验系统既可以连接到现有的GSM网络,也可以连接到PSTN/ISDN和Internet上,因此能够测试3G SLM的管理特性和管理能力,并验证3G业务和应用。

原型系统中实现了体系结构中定义的SLM的各个功能模块,客户端可以采用Web浏览器从Web服务器上下载Java Applet到本地执行,进行业务的实时监测和检索,它不直接调用服务器端函数,通过客户端的公共通信模块与服务器端的处理相联系,公共通信模块完成CORBA客户端的功能。服务器端由管理功能模块､通信总线､数据库和一个Web服务器组成,服务器端处理完成CORBA服务器端的功能,实现IDL接口中定义的操作,同时访问数据库,通信总线是分布式消息中间件平台。客户端和服务器端通过CORBA的IDL接口进行互操作,数据库采用了SQL 服务器数据库。

4  结束语

本文基于3G网络的业务管理特性,提出了3G的SLM功能体系结构和物理体系结构,设计并实现了一个3G的SLM原型系统。目前的原型系统已经完成与多家厂商的3G实验室网络互联。实践证明,该SLM的体系结构对3G网络的业务管理具有重要的指导意义。

参 考 文 献

1    ITU-T Recommendation E.800. Terms and definitions related to qua-lity of service and network performance including dependability. August 1994
2    LIU Yan-bing, LI Bing-zhi, XING Yun-hui. Performance Study of Scheduling Policies for ATM Cell Switches with Input Queue. Acta Electronica Sinica, Vol. 29 No.11 2001 (in Chinese with English abstract)
3    TeleManagement Forum TMF701. Performance reporting concepts & definition, Evaluation Version Issue 1.1. May 1999
4    3GPP Homepage [J/OL]. http://www.3gpp.org/
5    3GPP2 Homepage[J/OL].http://www.3gpp2.org/
6    IMT2000 Work Plan:Network Operations and Management [J/OL]. http://www.itu.int/imt/1_technical/netop/
7    TeleManagement Forum GB917. SLA Management Handbook, Public Evaluation/Version 1.5. June 2001
8    Jong-Tae Park, Jong-Wook Baek and James Won-Ki Hong. Management of service level agreements for multimedia Internet service using a utility model. Communications Magazine, IEEE, Volume: 39, Issue: 5, May 2001, Pages: 100-106
9    Lundy Lewis, Pradeep Ray. Service Level Management definition, architecture, and research challenges. Global Telecommunications Conference, 1999. GLOBECOM '99, Volume: 3, 1999, Pages: 1974-1978 vol.3
10  孙立新,尤肖虎,张萍等. 第三代移动通信技术. 北京:人民邮电出版社,2000