傳送網(wǎng)OMC發(fā)展趨勢研究

蔣燕　廣東省郵電職業(yè)技術學院信息與通信工程系博士

產(chǎn)品與技術方案

傳送網(wǎng)OMC發(fā)展趨勢研究

蔣燕廣東省郵電職業(yè)技術學院信息與通信工程系博士

介紹了傳送網(wǎng)OMC的重要性，分析了其現(xiàn)狀、存在的問題以及相關關鍵技術，結合降低運維成本的要求，給出了傳輸網(wǎng)OMC技術的演進路線、現(xiàn)網(wǎng)部署策略，以便更好地支撐運營商開展集中運維與降本增效工作。

傳送網(wǎng)；集中；刀片服務器；存儲；虛擬機

1　傳送網(wǎng)OMC重要性簡介

傳送網(wǎng)是各大全業(yè)務運營商非常重要的基礎網(wǎng)絡，綜合承載著基站、專線、家寬等各種業(yè)務。傳送網(wǎng)的規(guī)模及承載能力是其體現(xiàn)各大運營商綜合能力的一個關鍵指標。傳送網(wǎng)主要由管道、光纜、傳輸設備組成，其中管道、光纜屬于“啞設備”，傳輸設備屬于“非啞設備”。

為了更好地為上層網(wǎng)絡提供承載服務，傳輸設備可以通過豐富的人機對話提供各種類型的業(yè)務。這些與傳輸設備進行友好人機對話的實體可被稱為傳輸設備的運行維護中心，簡稱OMC（OMC，Operation and MaintenanceCenter）。

傳送網(wǎng)OMC主要由網(wǎng)管計算機、存儲、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應用軟件等主要構件組成，這些構件相互配合，實現(xiàn)對海量傳輸設備告警、配置、性能、安全等方面的管理。本文重點分析研究了傳送網(wǎng)OMC的發(fā)展趨勢。

2　傳送網(wǎng)OMC現(xiàn)狀

（1）建設及管理模式

傳送網(wǎng)OMC的部署形態(tài)和各大運營商的運維管理及組網(wǎng)策略息息相關。各大運營商基本上都以一干、二干、本地3個層次進行網(wǎng)絡結構設計，那么傳送網(wǎng)OMC也基本上按照上述模式進行配套建設，屬于一種分而治之的模式。設備廠家的EMS網(wǎng)管從2001年起，一直采用以市公司為單位分散部署的模式開展建設工作，即以相對獨立的本地網(wǎng)或者干線為單位每種傳輸產(chǎn)品分別建設OMC，并隨著設備規(guī)模的進一步擴大，各個網(wǎng)絡、產(chǎn)品獨立進行擴容。

（2）硬件平臺

傳送網(wǎng)OMC硬件平臺的計算能力直接與其管理能力成正比，隨著傳送網(wǎng)絡規(guī)模的不斷變大，OMCde硬件平臺也在不斷地變化與更新，總體演進節(jié)奏和各主流計算機廠家服務器、工作站、PC的升級換代基本一致。早期運營商網(wǎng)絡主要使用的有SUN、HP、DELL、IBM等外資廠家的硬件作為服務器，近些年也使用了一些ORACLE、華為的服務器。硬件廠家及型號可謂五花八門。以某省級運營商為例全網(wǎng)165套傳送OMC，服務器硬件型號涉及6個廠家約50個硬件型號。

（3）軟件平臺

每個硬件廠商均有特定的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件。操作系統(tǒng)主要有Solaris、Unix、Windows、Linux四大類，數(shù)據(jù)庫軟件有SqlServer、Sybase、Oracel三大類，兩類軟件之間也存在兩兩互相組合的問題。

3　主要存在的問題

傳送網(wǎng)的建設、運營成本支出已經(jīng)逐步接近、甚至超越無線網(wǎng)，為了降本增效，各大運營商均在積極探索降本增效的改革措施。在此大背景下，上述分散模式建設的傳送網(wǎng)OMC主要存在以下問題：

（1）軟、硬件版本和型號繁多，維護工作量大。系統(tǒng)問題需要協(xié)調(diào)多個廠家進行支持，系統(tǒng)維保成本每年很大且有較快的上升趨勢。

（2）機房空間資源占用嚴重。按照一個標準機柜安裝兩臺服務器測算，某省級運營商OMC服務器（主機+顯示器）占據(jù)了約90個標準機柜，嚴重占用空間資源，阻礙后續(xù)業(yè)務發(fā)展。

（3）功耗高，電費成本支出大，不利于節(jié)能降耗工作的卡展：按照單機功耗1KW測算，上述運營商165套EMS每小時功耗為165KW，EMS為24h不間斷運行，按照一年365天、每度工業(yè)用電1元估算，一年電費成本約145萬。

（4）軟件版本管理難度大。上述運營商全省165 套EMS總計約68個版本，軟件版本管理難度大，無法滿足每個產(chǎn)品1～2個版本的管理要求。大量軟件版本也導致上層OSS集成難度大、周期長、費用高，而且嚴重影響OSS系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

（5）對于跨多地市的電路等故障，每次故障預處理需要打開多套網(wǎng)管且在多套之間來回切換，效率低下。

4　管理要求與關鍵技術分析

4.1管理要求

通過集中化運維變革實現(xiàn)維護專業(yè)降本增效是運營商維護部門一直在努力做的工作，這方面中國移動相比其他兩個主要運營商的力度大。中國移動已經(jīng)實現(xiàn)以省為單位的全專業(yè)集中監(jiān)控，可在省NOC實現(xiàn)對全省網(wǎng)絡的監(jiān)控及自動派單，部分業(yè)務專業(yè)也實現(xiàn)了集中維護，集中運維變革打響了相對堅實的一步。

傳輸專業(yè)因屬地化屬性較強，目前部分運營商實現(xiàn)了集中監(jiān)控與自動派單。現(xiàn)有運維架構下一步到位實現(xiàn)集中維護，不符合客觀情況。為了提升整體運維效率及降低成本，需要在分散運維與集中維護中尋找一個過渡方案，這個方案可以解決目前分散維護的痛點，同時也可為集中維護創(chuàng)造有利的推進環(huán)境。

基于上述分析，通過進行傳輸OMC的以省為單位集中是破解目前難題的一個最佳選擇。通過IT的集中降低各項成本，提升效率，為一線減負，進而支撐業(yè)務的發(fā)展，并可以為后續(xù)的集中維護打下堅實的IT基礎。

4.2關鍵技術

（1）刀片服務器技術

刀片服務器是一種HAHD（High Availability High Density，高可用高密度）的低成本服務器平臺，是專門為特殊應用行業(yè)和高密度計算機環(huán)境設計的，其主要結構為一大型主體機箱，內(nèi)部可插上許多“刀片”，其中每一塊刀片實際上就是一塊系統(tǒng)母板，類似于一個個獨立的服務器，它們可以通過本地硬盤啟動自己的操作系統(tǒng)。

刀片服務器支持Linux、Windows等不同操作系統(tǒng)。刀片中心包含了交換機模塊和獨立的管理模塊，可以極大地減少所需線纜和外部交換機。它的優(yōu)點主要如下：

●大大降低運行管理費用；高處理能力密度，節(jié)省寶貴空間和占地費用。

●低耗電降低電費；低散熱減少空調(diào)費用。

●可靠性設計更加完善，減少停機時間；冗余電源、風扇。

●冗余交換模塊和電纜連接。

刀片服務技術為解決傳輸OMC硬件型號繁雜、軟硬件版本多、能耗與空間占用大等問題提供了技術基礎。正確為：RedundanArrayof InexpensiveDisk。

（2）磁盤陣列技術

盤陣列的全稱是：Redundan Array of Inexpensive-Disk，簡稱RAID技術，意為“獨立磁盤構成的具有冗余能力的陣列”之意。磁盤陣列是由很多價格較便宜的磁盤組合成一個容量巨大的磁盤組，利用個別磁盤提供數(shù)據(jù)所產(chǎn)生加成效果提升整個磁盤系統(tǒng)效能。磁盤陣列技術的主要優(yōu)點如下：

●提高傳輸速率。RAID通過在多個磁盤上同時存儲和讀取數(shù)據(jù)來大幅提高存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量（Throughput）。

●通過數(shù)據(jù)校驗提供容錯功能。普通磁盤驅動器無法提供容錯功能，如果不包括寫在磁盤上的CRC（循環(huán)冗余校驗）碼的話。RAID容錯是建立在每個磁盤驅動器的硬件容錯功能之上的，所以它提供更高的安全性。

磁盤陣列技術為大量用戶并發(fā)進行數(shù)據(jù)訪問以及海量數(shù)據(jù)安全創(chuàng)建了條件。

（3）VMVARE虛擬機技術

虛擬機（Virtual Machine）指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運行在一個完全隔離環(huán)境中的完整計算機系統(tǒng)。主流的虛擬機軟件有VMware （VMWare ACE）、Virtual Box和Virtual PC，它們都能在Windows系統(tǒng)上虛擬出多個計算機，業(yè)界最為著名的是VMware的產(chǎn)品。VMware產(chǎn)品主要的功能有：

●不需要分區(qū)或重開機就能在同一臺PC上使用兩種以上的操作系統(tǒng)。完全隔離并且保護不同OS的操作環(huán)境以及所有安裝在OS上面的應用軟件和資料。

●不同的OS之間還能互動操作，包括網(wǎng)絡、周邊、文件分享以及復制粘貼功能。有復原（Undo）功能。

●能夠設定并且隨時修改操作系統(tǒng)的操作環(huán)境，如內(nèi)存、磁碟空間、周邊設備等。熱遷移，高可用性。

虛擬機技術可以充分利用刀片服務器的計算資源，做到資源共享，把資源的價值最大化。

（4）容災技術

基于刀片服務器及VMware的容災技術主要有以下3種：

●分布式本地HA能力——本地vSphere HA保護方案

HA（High Availability）原理：虛擬機數(shù)據(jù)存儲在共享存儲上，刀片服務器提供虛擬機運行所需要的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡等計算資源，當一臺刀片服務器故障，備機刀片會分配新的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡等計算資源給虛擬機，并重新啟動虛擬機。集群HA功能，可以保證集群中任意一臺刀片服務器故障時，其上運行的虛擬機能夠在集群中的備用刀片重新啟動，減少服務中斷時間（15m）。

●分布式異地HA能力——異地數(shù)據(jù)庫1+1冷備保護方案

支持搭建一套與主用站點完全一樣的應用系統(tǒng)，將兩套系統(tǒng)通過工具配置為異地冷備份高可用性系統(tǒng)。通過工具配置異地冷備份高可用系統(tǒng)，應用將主站點Backup節(jié)點的數(shù)據(jù)定時同步到遠程備站點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化同步、自動恢復。當主站點發(fā)生故障或者災難時，在備站點上直接啟動應用式系統(tǒng)，接管現(xiàn)網(wǎng)絡。

●分布式異地HA能力——異地1+1SRM溫備方案介紹

主站點和備站點配置完全一致。使用VMware SRM（Site Recovery Manager）技術，主備節(jié)點之間數(shù)據(jù)實時同步。當主站點發(fā)生故障或者災難時，備用站點啟動應用式系統(tǒng)，接管現(xiàn)網(wǎng)絡。

3種容災方案優(yōu)劣對比情況如表1所示。

表1　3種容災方案對比

可見，異地1+1SRM異地溫備方案相對效果最好，但軟件投入相對較大。完善的容災方案為集中建設大容量OMC提供了安全保障，確保了方案具備工程應用價值。

5　傳送網(wǎng)OMC發(fā)展技術要求

基于管理要求及關鍵技術分析，通過IT集中實現(xiàn)以省為單位的OMC集中是傳輸專業(yè)中長期傳輸運維效率提升的一個重要手段及方向。為了扎實推進此項工作，傳輸OMC需要在以下技術領域進行研究與突破。

（1）OMC應具備大容量網(wǎng)絡設備管理能力。目前，單個OMC最大只有2萬等效規(guī)模的管理能力，中期需要具備8～10萬等效網(wǎng)元的管理能力，長期來看需要具備15～20萬等效網(wǎng)元的管理能力，一套OMC不僅可管理多個地市、甚至全省的網(wǎng)絡設備。一套OMC可管理單專業(yè)的多種制式的網(wǎng)絡設備，如傳輸專業(yè)OMC可管理SDH、OTN、PTN/ATN、PON等網(wǎng)絡設備。

（2）OMC系統(tǒng)應全部采用通用X86硬件平臺。全部軟件模塊可部署在通用X86物理主機或虛擬主機上，采用主流商用操作系統(tǒng)，如Windows、UNIX、Linux等。OMC軟件模塊指設備廠商及第三方提供的各類軟件，包括但不限于OMC應用軟件、數(shù)據(jù)庫、中間件等。中長期來看硬件平臺應該和運營商自有網(wǎng)管云平臺融合。

（3）為提高系統(tǒng)可靠性和可擴展性，OMC系統(tǒng)應用服務器、數(shù)據(jù)處理服務器、數(shù)據(jù)庫等核心軟件模塊應采用負荷分擔的集群架構。實現(xiàn)單點故障不影響系統(tǒng)整體運行，并通過水平擴展硬件的方式，滿足被管設備和信息處理不斷擴展的需求。具體要求如下：

●支持動態(tài)、均衡地將任務分配到多個處理主機節(jié)點。

●支持在線、不停機地增加或減少應用主機節(jié)點。

●主動發(fā)現(xiàn)處理主機節(jié)點故障，自動進行任務遷移，確保數(shù)據(jù)完整性和準確性。

（4）原則上全部應用軟件采用B/S架構，監(jiān)控類、指令操作類可采用C/S架構。C/S架構的客戶端軟件，應提供客戶端軟件在線安裝和自動更新功能，應可適用于操作系統(tǒng)的最新版本。

（5）OMC系統(tǒng)應設置時間同步服務器，或使用公共的時間同步服務器。OMC系統(tǒng)的每臺服務器必須采用北京標準時間。OMC系統(tǒng)應提供圖形化操作界面及指令化操作界面。涉及網(wǎng)元配置設置、網(wǎng)元參數(shù)查詢、網(wǎng)元參數(shù)修改、網(wǎng)元告警查詢等網(wǎng)元操作以指令化操作界面為主且必須提供指令化操作界面；網(wǎng)絡拓撲展示、告警監(jiān)控、性能查詢等功能以圖形操作界面為主。OMC系統(tǒng)應支持中、英文兩種操作界面。

（6）集中OMC因管理海量網(wǎng)元，需具備強大的告警處理能力，能接入大量用戶，能處理大量用戶的并發(fā)操作。集中OMC需具備完善的分權分域功能，考慮短期內(nèi)不會改變最終用戶的運維習慣，集中OMC尤其要具備分級admin功能，即省級admin用戶可以管理各個地市的admin用戶、各個地市的admin用戶不能互相管理、地市admin只能管理特定地市的非admin用戶。

（7）集中OMC需具備強大且安全的接口，包括corba接口，文件接口等，以支持上層OSS繁重的采集任務。

（8）集中OMC需逐步集成各廠家提供小運維工具以及性能分析系統(tǒng)，將OMC打造成傳輸網(wǎng)絡專業(yè)運維平臺。

圖1　集中OMC建設的示意圖

6　集中OMC實現(xiàn)方式、部署策略及主流廠家成熟度

集中OMC建設的示意圖如圖1所示，目前其主要有兩種實現(xiàn)方式：

（1）OMC物理集群（目標方式）。提升OMC硬件擴展能力，基于負荷分擔的集群技術實現(xiàn)真正的一套OMC系統(tǒng)管理全省網(wǎng)絡設備。

（2）OMC邏輯一套（過渡方式）。在現(xiàn)有的軟件結構中，在多套OMC系統(tǒng)基礎上引入集中化服務。將已部署的每一個OMC系統(tǒng)服務器作為獨立接入點隱藏在集中化服務之后，由集中化服務對不同OMC系統(tǒng)服務器和各種工具進行統(tǒng)一管理。集中化服務中網(wǎng)元與實際歸屬OMC間的映射工作由集中化服務完成，運維人員實際使用過程中，在不切換系統(tǒng)的前提下實現(xiàn)全省網(wǎng)絡設備的管理，用戶登錄一次可完成全部操作，包括網(wǎng)絡設備操作和數(shù)據(jù)集中呈現(xiàn)等。

現(xiàn)網(wǎng)部署方面，考慮到4G業(yè)務快速發(fā)展以及即將到來的5G業(yè)務，建議推進策略如下：

（1）PTN、ATN和OTN優(yōu)先推進集中化：LTE業(yè)務的快速發(fā)展，將帶動PTNATN和OTN網(wǎng)絡加速建設，維護壓力將不斷增加，集中化將有助于緩解壓力，提高效率。

（2）SDH暫緩推進集中化：SDH承載的2G業(yè)務增長放緩，SDH后續(xù)將逐漸停止擴容，老舊設備逐漸規(guī)?；司W(wǎng)，待退網(wǎng)進程基本穩(wěn)定后再擇時開展集中化。

（3）PON暫不推進集中化：PON主要承載家客，以本地維護為主，且規(guī)模巨大，可暫不集中。

當前OMC系統(tǒng)普遍沒有達到每個省同一設備廠家同一專業(yè)采用一套OMC系統(tǒng)的要求，可先采用“OMC邏輯一套”的過渡方式，逐步過渡到目標方式。主流設備廠家中華為目前采用方案一，中興采用方案二。華為方案現(xiàn)階段可實現(xiàn)5萬等效的管理能力，17年可實現(xiàn)8萬等效的管理能力，后續(xù)管理能力如需繼續(xù)突破的話，方案一的結構需要進一步重構。中興目前方案的管理能力較強，但負荷分擔方面不夠完善，需要繼續(xù)突破。兩個主流廠家中華為現(xiàn)網(wǎng)部署的推進節(jié)奏相對較快。

7　集中OMC現(xiàn)網(wǎng)部署的價值

一個大容量OMCde管理能力對中西部城市來說可以做到1：15收斂比，對業(yè)務量大的東部城市可做到1：8的收斂比，折中按照1：10的收斂比測算1套集中型OMC部署價值如下：

（1）機房占用空間可節(jié)省90％；電費每年可節(jié)省約10萬元。

（2）軟硬件維護成本按照每機器每年30萬測算，每年可節(jié)省約270萬。

（3）軟硬件版本可歸一化，使運營商省級維護單位具備了對市級公司進行技術支持和生產(chǎn)管理的強大手段。

8　現(xiàn)網(wǎng)部署案例

中國移動在運維集中化方面的探索相比中國電信、中國聯(lián)通來說，走的相對靠前，在已實現(xiàn)核心網(wǎng)以省為單位集中維護、無線網(wǎng)以省為單位集中優(yōu)化的基礎上，正在攻堅傳送網(wǎng)的集中運維。在中國移動31個省級公司中，江蘇、浙江、廣東3家分公司對傳輸專業(yè)的集中運維變革思考相對走在前列，目前均都在優(yōu)先開展IT手段的集中，期望為后續(xù)的整體運維集中化打下良好的基礎。以廣東移動為例：目前已經(jīng)實現(xiàn)了烽火OTN/PTN以省為單位的OMC集中，正在同步開展存量最大的華為、中興兩個廠家PTN/OTN設備OMC以省為單位的集中改造，預計在2017年完成后將可稱為全國乃至全球最大的省級傳輸OMC。

9　結束語

隨著各廠家大容量OMC技術的不斷完善與發(fā)展，傳送網(wǎng)OMC以省為單位集中將在2～3年內(nèi)得到快速發(fā)展，這將有效地消除傳送網(wǎng)目前分層、分地域部署帶來的運維屏障，為后續(xù)傳輸專業(yè)集中配置、處理、業(yè)務調(diào)度的實現(xiàn)以及運維降本增效等變革措施帶來強力的IT支撐。