下一代電信網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第卷第期年月文章編號：（）計(jì)算機(jī)應(yīng)用下一代電信網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)郭建華，謝燕瑜（廣東技術(shù)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，廣州；中圜移動通信集團(tuán)廣東有限公司，廣州）（）摘要：為了主動發(fā)現(xiàn)和跟蹤解決電信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量問題，支持網(wǎng)絡(luò)管理業(yè)務(wù)的平滑過渡，提出面向性能問題生命周期管理構(gòu)建性能監(jiān)控系統(tǒng)。參考下一代運(yùn)營操作系統(tǒng)和軟件，構(gòu)建了端到端的性能問題生命周期管理流程和性能監(jiān)控共享信息數(shù)據(jù)模型，設(shè)計(jì)了以組件為基礎(chǔ)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)和集成應(yīng)用，應(yīng)用表明，性能監(jiān)控系統(tǒng)能有效支撐對性能問題的發(fā)現(xiàn)、分析和解決效果評估，并支持靈活的系統(tǒng)集成和持續(xù)的業(yè)務(wù)演進(jìn)。關(guān)鍵詞：性能問題；業(yè)務(wù)生命周

2、期；電信網(wǎng)絡(luò)；性能監(jiān)控；下一代運(yùn)營操作系統(tǒng)和軟件中圖分類號：；文獻(xiàn)標(biāo)志碼：，（，婦毋，；“戚吐，）：，（），；：；（）引言隨著電信企業(yè)的重組和時(shí)代的來臨，我國電信行業(yè)持續(xù)演進(jìn)。性能問題的生命周期及其管理流程性能問題是指電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量奠定了全業(yè)務(wù)運(yùn)營的競爭格局，電信網(wǎng)絡(luò)管理理念正在由“面向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備”向“面向客戶感知”轉(zhuǎn)變，網(wǎng)絡(luò)管理手段也正在由事后、被動監(jiān)測轉(zhuǎn)向事前、主動監(jiān)控。性能監(jiān)控作為主動發(fā)現(xiàn)問題、保障客戶感知的有效手段，已經(jīng)被越來越多的電信運(yùn)營商所接受。但是目前國內(nèi)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維支撐系統(tǒng)建設(shè)的重點(diǎn)仍然是告警監(jiān)控和性能分析，性能監(jiān)控方面的信息化支撐能力普遍偏弱。性能監(jiān)控系

3、統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維支撐系統(tǒng)的一部分，其建設(shè)需要充分考慮業(yè)務(wù)的持續(xù)演進(jìn)和功能的靈活集成。電信管理論壇（，）提出的下一代運(yùn)營軟件系統(tǒng)（下降現(xiàn)象，而其內(nèi)在原閃可能是業(yè)務(wù)故障、話務(wù)異常、容量不足等。性能問題一般通過性能告警來反映，性能告警是指某一時(shí)刻從網(wǎng)絡(luò)采集的一組關(guān)鍵性能指標(biāo)（，），因滿足預(yù)先設(shè)定的性能告警條件而觸發(fā)的告警事件。性能問題與性能告警是兩個既有區(qū)別又有聯(lián)系的概念，性能問題強(qiáng)調(diào)其存在性，一旦某個性能問題葉現(xiàn)，沒有解決之前它一直存在。性能告警強(qiáng)調(diào)其事件特性，即瞬時(shí)性，反映某個時(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，性能告警狀態(tài)是區(qū)別于網(wǎng)絡(luò)正常狀態(tài)的一種異常狀態(tài)。從管理的角度來定義，性能問題的生命周期可劃分為問題產(chǎn)生

4、、問題處理、問題觀察、問題解決個階段。某個網(wǎng)元或管理對象的某一類性能告警首次產(chǎn)生，定義為性能問題產(chǎn)生。而在該性能問題解決之前再次出現(xiàn)的同類性能告警，則都?xì)w并為對該性能問題的霞復(fù)反映，不再產(chǎn)生新的性能問題。性能問題處理是指某性能問題從得到管理人員關(guān)注開始，到提出并實(shí)施解決方案為止的整個過程。該過程中，管理人員可能會對該性能問題進(jìn)行反復(fù)分析和轉(zhuǎn)發(fā)處理，提出多個解，）體系，強(qiáng)調(diào)以端到端業(yè)務(wù)運(yùn)營流程為業(yè)務(wù)需求驅(qū)動，以共享信息數(shù)據(jù)模瓔為信息交換基礎(chǔ)，應(yīng)用基于組件的軟件體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)分布異構(gòu)環(huán)境中的應(yīng)用集成，以期實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)營流程的自動化和支持業(yè)務(wù)的持續(xù)演進(jìn)口“。體系為性能監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)提供廠參照規(guī)范。本文根

5、據(jù)性能問題從產(chǎn)生到解決的生命周期規(guī)律，以思想為指導(dǎo)來建設(shè)性能監(jiān)控系統(tǒng)，支撐性能問題生命周期管理，并且靈活集成到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維支撐系統(tǒng)中，支持業(yè)務(wù)的收稿日期：一；修回日期：一。基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)日（）。作者簡介：郭建華（一），男，湖南漣源人，講師，博，嬰研究方向：軟件體系結(jié)構(gòu)、電信運(yùn)維支撐系統(tǒng)；謝燕瑜（一），女。廣東潮州人，工程師，主要研究方向：電信運(yùn)維支撐系統(tǒng)、電信網(wǎng)絡(luò)管理。第期郭建華等：下一代電信網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題處理階段，提出并實(shí)施新的解決方案。決方案。性能問題觀察是指實(shí)施解決方案后，監(jiān)控人員對方案實(shí)施的效果進(jìn)行觀察和評估，如果在指定的觀察期內(nèi)不再出現(xiàn)同類性能告警，則確認(rèn)該性

6、能】題解決，否則，需要轉(zhuǎn)回根據(jù)性能問題生命周期管理的定義，參考流程框架構(gòu)建性能監(jiān)控端到端業(yè)務(wù)流程如圖所示。性能問題分析）性能】題上報(bào)資源（應(yīng)用、汁算和網(wǎng)絡(luò)）資源數(shù)據(jù)上報(bào)。，原燃鏟圖！磐由肋）讎燃黜曲）性能告警事件上報(bào)南匝囹）數(shù)據(jù)歸檔性能問題生命周期管理流程性能口】題歸檔流程步驟描述如下：）用于計(jì)算的原始統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)被“資源數(shù)據(jù)采集”從網(wǎng)元中周期性地采集。）網(wǎng)元的原始統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上報(bào)給“計(jì)算”。）網(wǎng)元的原始統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)通過“計(jì)算”轉(zhuǎn)化為。管理所需的，并上報(bào)給“狀態(tài)分析”，根據(jù)性能告警條件對進(jìn)行分析。分支流程：）如果當(dāng)前不處于告警狀態(tài)，則將數(shù)據(jù)歸檔，流程終結(jié)。分支流程：）如果當(dāng)前處于告警狀態(tài)，則產(chǎn)生性能告警事

7、件，并上報(bào)給“性能問題分析”。）如果當(dāng)前性能告警事件能關(guān)聯(lián)到現(xiàn)存的性能問題中，則將性能告警事件歸檔，流程終結(jié)。分支流程：）如果當(dāng)前性能告警事件不能關(guān)聯(lián)到現(xiàn)場的性能問題中，則產(chǎn)生一個新的性能題，并報(bào)給“性能問題解決”。）分析并提性能問題解決方案，實(shí)施解決方案，然后將性能問題處理情況提交給“性能問題解決評估”，請求觀察該性能問題；）如果觀察期內(nèi)該性能問題對應(yīng)的性能告警再次出現(xiàn)，則返回）；否則將性能題歸檔，該性能問題已經(jīng)解決，流程終結(jié)。作為資源層面的主動監(jiān)控，性能監(jiān)控流程包含在的資源（）水平流程組中，沒有跨越多個流程組，不需要體現(xiàn)橫向?qū)用娴南到y(tǒng)融合。流程的主要作用在于反映性能問題生命周期管理的功能需

8、求，為共享信息數(shù)據(jù)模型和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。一定業(yè)務(wù)相關(guān)性，并且能同時(shí)通過采集和計(jì)算獲取的一組。如移動交換中心（）的呼人接通率、呼出接通率、負(fù)荷等?？梢酝瑫r(shí)采集和計(jì)算，又共同反映了的工作狀態(tài)，因此可以組合為一個組，在性能告警定義時(shí)，可以在組內(nèi)定制多邏輯條件，這比傳統(tǒng)的基于單一的告警條件定義，定位問題更準(zhǔn)確、更靈活。與電信運(yùn)營商的差異化服務(wù)策略相適應(yīng)，網(wǎng)絡(luò)資源也需要差異化的性能管理，不同網(wǎng)元或者不同的管理對象，即使類型相同，因?yàn)槌休d業(yè)務(wù)的差別，性能告警觸發(fā)的條件也不一樣；同樣，同一網(wǎng)元或管理對象，在不同時(shí)段對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的要求也有差別，因此，性能告警條件是網(wǎng)元、時(shí)問和組等項(xiàng)的邏輯組合。

9、綜上，性能監(jiān)控的共享信息數(shù)據(jù)模型描述如圖所示。就資源而言，網(wǎng)元（）和管理對象（）從資源實(shí)體（）中派生，網(wǎng)元包含（）管理對象，兩者是聚合關(guān)系。就性能問題而言，性能問題（）依附于資源而存在，兩者是聚合關(guān)系，性能問題需要性能告警（）來反映，一個性能問題包含（）多個性能告警，兩者是聚合關(guān)系，性能問題與性能問題處理（）也是聚合關(guān)系。就性能告警而言，一條性能告警依賴于一組記錄來產(chǎn)生，兩者是一對一的關(guān)聯(lián)關(guān)系，一類性能告警包含多個告警級別（）的定義，兩者是聚合關(guān)系，一個告警級別由多個性能告警條件（）來定義，兩者是聚合關(guān)系，一個性能告警條件由多個條件項(xiàng)（）構(gòu)成，兩者是聚合關(guān)系，條件項(xiàng)又派生為類：資源條件項(xiàng)（）、

10、時(shí)間條件項(xiàng)（）、組條件項(xiàng)（），其中資源條件項(xiàng)依賴于資源實(shí)體，組條件項(xiàng)依賴于組實(shí)體。另外，組與之間是聚合關(guān)系。性能監(jiān)控的共享信息數(shù)據(jù)模型是的共享信息模型框架，通過抽象商業(yè)性能監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)根據(jù)性能問題生命周期管理流程，在功能上分解出資源實(shí)體（，）及其關(guān)系，用表達(dá)共享信息數(shù)據(jù)模型一。根據(jù)性能問題生命周期的定義，可抽象出網(wǎng)元（）、管理對象（）、性能告警（）、性能】題（）、性能題處理（）等商業(yè)實(shí)體。對性能告警定義相關(guān)的商業(yè)實(shí)體及其關(guān)系上需要進(jìn)一步分析和抽象。為了直觀體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的狀態(tài)和問題的緊急程度，一般將一類性能告警劃分出多個告警級別，如一級代表輕微告警、二級代表豐要告警、三級代表嚴(yán)重告警，

11、而一個告警級別由一個或多個告警條件來定義。組是性能告警條件定義的主要依據(jù)，組是具有性能數(shù)據(jù)采集、定義、計(jì)算、性能問題定義、性能狀態(tài)分析、性能問題分析、性能問題處理等功能組件，各功能組件按照共享信息數(shù)據(jù)模型定義的商業(yè)實(shí)體規(guī)范對外提供交互接口。建立的性能監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖所示。定義、性能題定義、性能問題分析和性能問題處理等功能組件主要是人機(jī)交瓦驅(qū)動，采用面向操作的遠(yuǎn)程過程調(diào)用方式提供接交互，實(shí)現(xiàn)時(shí)一般被集成為監(jiān)控客戶端。資源性能數(shù)據(jù)采集、定義、計(jì)算、性能狀態(tài)分析等功能組件主要足由數(shù)據(jù)流驅(qū)動的，采用異步消息機(jī)制提供交互接計(jì)算機(jī)應(yīng)用口，而組件本身一般以進(jìn)程或線程的形式存在。與性能問題生命周期管理流程

12、一致，各組件協(xié)同工作描述如下：定義組件主要完成網(wǎng)元原始統(tǒng)計(jì)指標(biāo)到指標(biāo)的語義定義，如把交換機(jī)的呼人次數(shù)和呼入接通次數(shù)通過表達(dá)式映射為呼人接通率。性能問題定義組件主要基于進(jìn)一步定義性能告警和性能問題，包括性能告警產(chǎn)生的閾值，性能問題與性能告警的產(chǎn)生與清除關(guān)系等。資源性能數(shù)據(jù)采集組件利用網(wǎng)元（如交換機(jī)）提供的接口（如指令、文件、數(shù)據(jù)庫接口等），周期性地獲取網(wǎng)元和的原始統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，并提交給計(jì)算組件處理；計(jì)算組件接收資源性能第卷數(shù)據(jù)采集組件上傳的原始統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，按照定義組件的語義定義，實(shí)現(xiàn)資源原始統(tǒng)計(jì)指標(biāo)到的計(jì)算轉(zhuǎn)換。并將計(jì)算出的上傳給性能狀態(tài)分析組件；性能狀態(tài)分析組件接收，并根據(jù)性能告警定義產(chǎn)生性能告警。

13、上傳給性能問題分析組件；性能問題分析組件根據(jù)性能問題定義產(chǎn)生性能問題，并上傳給集成的監(jiān)控客戶端；監(jiān)控人員則利用集成在監(jiān)控客戶端上的性能問題分析組件進(jìn)行問題分析，包括資源性能歷史查詢、資源性能趨勢分析、資源告警關(guān)聯(lián)查詢等。監(jiān)控人員還利用集成在監(jiān)控客戶端卜的性能問題處理組件進(jìn)行性能問題轉(zhuǎn)發(fā)、處理方案制定、關(guān)閉等操作。性能監(jiān)控共享信息數(shù)據(jù)模型二二）二二二霧黑 誓惶性能監(jiān)控組件數(shù)圖性能監(jiān)徑系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖性能監(jiān)控的共享信息模型鬯倒崮崮崮性能監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)在某移動運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)性能監(jiān)控系統(tǒng)，基礎(chǔ)環(huán)境搭建時(shí)，采用數(shù)據(jù)庫構(gòu)建了共享信息數(shù)據(jù)服務(wù)器；采用消息中間件實(shí)現(xiàn)組件間的圖性能監(jiān)控客戶端異步消

14、息交互；對于面向操作的遠(yuǎn)程過程調(diào)用接口，則實(shí)現(xiàn)為，部署在。網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)器中。功能組件以的中繼性能監(jiān)控為例來說明性能監(jiān)控系統(tǒng)的功能。資源性能數(shù)據(jù)采集組件通過向發(fā)送指令并解析指令報(bào)告，周期性地獲取中繼群的來話占用次數(shù)、去話占用次數(shù)、來話應(yīng)答次數(shù)、去話應(yīng)答次數(shù)、去話溢出次數(shù)等原始統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)管理人員利用定義組件基于原始統(tǒng)計(jì)指標(biāo)配置出中繼群的來話接通率、去話接通率、去話溢出率等，如：去話溢出率：去話溢出次數(shù)去話占用次數(shù)，利用問題定義組件定義出中繼群的各類性能告警，如去話溢出率告警的條件定義為：中繼溢出率且中繼溢出率實(shí)現(xiàn)時(shí)，資源性能數(shù)據(jù)采集、定義、計(jì)算、性能狀態(tài)分析等數(shù)據(jù)流驅(qū)動的功能組件采用開發(fā)，實(shí)現(xiàn)

15、為具有消息收發(fā)接口的進(jìn)程，進(jìn)程內(nèi)采用多線程方式進(jìn)行多任務(wù)并發(fā)處理；性能問題定義、性能問題分析和性能問題處理等人工交互驅(qū)動的功能組件采用開發(fā)，每一個功能組件作為一個部署，然后再將功能集成在一個性能監(jiān)控客戶端中。性能監(jiān)控客戶端主界面如圖所示。第期郭建華等：下一代電信網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而性能問題則定義為首次產(chǎn)生性能告警時(shí)產(chǎn)生性能問題。資源性能數(shù)據(jù)采集組件采集的中繼群原始統(tǒng)計(jì)指標(biāo)經(jīng)過計(jì)算組件、性能狀態(tài)分析組件、性能問題分析組件處理后，產(chǎn)生的性能問題和性能告警上傳給性能監(jiān)控客戶端呈現(xiàn)。如圖所示，性能監(jiān)控客戶端呈現(xiàn)了長途軟交換局向接通率低的問題（對應(yīng)圖中告警標(biāo)題欄的長途軟交換局向接通率低），性能問題采

16、用列表形式呈現(xiàn)，體現(xiàn)性能問題狀態(tài)的性能告警以子樹節(jié)點(diǎn)的形式連接在相應(yīng)的性能問題上。處于不同生命周期的性能問題分欄呈現(xiàn)，新產(chǎn)生的性能問題呈現(xiàn)在未處理欄，處于問題處理階段的呈現(xiàn)在正在處理欄，處于觀察階段的呈現(xiàn)在處理完畢欄，而已解決的呈現(xiàn)在已清除欄。性能問題列表中包括網(wǎng)元名稱、對象、告警標(biāo)題、最壞級別、當(dāng)前狀態(tài)、告警首次產(chǎn)生時(shí)間、告警最近產(chǎn)生時(shí)間等屬性列，詳細(xì)展示告警內(nèi)容。監(jiān)控人員在監(jiān)控客戶端對性能問題進(jìn)行處理，主要是記錄處理的情況，包括處理人、處理時(shí)間、處理意見、是否處理完畢等，當(dāng)前選中的性能題，其問題處理記錄顯示在監(jiān)控客戶端右下方的子窗中。而開始已錄首次處理記錄后，該性能問題自動從未處理欄進(jìn)入正

17、在處理欄，如果在處理記錄中標(biāo)記處理完畢，并設(shè)定觀察期，則性能問題自動進(jìn)入處理完畢欄。如果在觀察期內(nèi)對應(yīng)的中繼去話溢出率告警一直沒有產(chǎn)生，則該性能問題自動遷入已清除欄，并暫存一段時(shí)間后從監(jiān)控客戶端消失。性能題處理過程中，利用監(jiān)控客戶端可查詢歷史性能值，并提供趨勢圖等分析手段，即性能問題分析組件的功能?！荆ā尽俊尽繎?yīng)用表明，將數(shù)量龐大的性能告警歸并為有限的性能問題，大大提高了性能監(jiān)控的效率，并能對性能問題的分析、處理和解決效果評估進(jìn)行規(guī)范管理。同時(shí)，基于組件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)則能支持靈活的系統(tǒng)集成和持續(xù)的業(yè)務(wù)演進(jìn)。結(jié)語本文以為指導(dǎo)建設(shè)電信網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控系統(tǒng)，圍繞性能】題的生命周期管理來構(gòu)建業(yè)務(wù)流程，規(guī)范了性

18、能監(jiān)控端到端的業(yè)務(wù)過程，加強(qiáng)了性能監(jiān)控的有效性。共享信息數(shù)據(jù)模型和組件體系結(jié)構(gòu)則考慮性能監(jiān)控系統(tǒng)的方便集成和平滑、務(wù)演進(jìn)。性能監(jiān)控作為電信網(wǎng)絡(luò)管理的一個新的重要功能模塊，是實(shí)現(xiàn)下一代電信運(yùn)維支撐系統(tǒng)的一個很好的嵌入點(diǎn)，為指導(dǎo)下一代電信運(yùn)維支撐系統(tǒng)的建設(shè)提供了一個參考案例。參考文獻(xiàn)：】趙勇電信運(yùn)營支攆系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢】通信世界：，（）：廣捍華，于啞石，閔麗娟，等基于的框架¨電信科學(xué)，（）：肖丁，安靜，下柏基于構(gòu)件的電信運(yùn)營支撐系統(tǒng)的開發(fā)【計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，（）：【】張雷新一代電信運(yùn)營支撐系統(tǒng)【】通信世界：，（）：【】，】，（上接第頁）以看出，認(rèn)證水印對剪切進(jìn)行了較為精確地定位。由于自

19、恢復(fù)水印在使用壓縮算法的同時(shí)，結(jié)合了置亂，使得提取出來的自恢復(fù)水印中與原始圖像篡改對應(yīng)區(qū)域沒有受到影響，圖像修復(fù)才得以實(shí)現(xiàn)。圖顯示了圖像的替換攻擊，用其他標(biāo)志替換圖像中帽子的區(qū)域，修復(fù)結(jié)果從視覺上可以接受。容。參考文獻(xiàn)：【】，有算法相比本文算法具有以下優(yōu)點(diǎn)：）提高了自嵌入水印算法的篡改定位精確度；）提高了自嵌入水印算法的抗壓縮性能，提高了魯棒性。如何提高水印嵌入后圖像質(zhì)量，是我們下一步研究的內(nèi)【】【一】：心圖替換篡改定位和修復(fù)過程張鴻賓，楊成圖像的自嵌入及篡改的檢測和恢復(fù)算法【】電子學(xué)報(bào)，（）：舊何臀平，范鵬一種基于圖像內(nèi)容的自恢復(fù)水印算法【】四川理工學(xué)院撤：自然科學(xué)版，（）：，引言中提到為了定位篡改，現(xiàn)有算法通常是通過對每種篡改設(shè)定不同的閾值來實(shí)現(xiàn)，這同樣可能導(dǎo)致定位的精確度不高。本文算法的認(rèn)證水印，很好地解決了虛警檢測，在精確定位篡改的同時(shí)，省去了閾值選擇的麻煩。雖然出現(xiàn)了一定的漏檢，但總體來說漏檢的增加對篡改定位影響不大。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，不論是圖像的剪切還是替換，該算法均能較為精確地定位，沒有顯示虛警檢測。雖然修復(fù)的圖像不如原始圖