IMS接入網(wǎng)智能運維系統(tǒng)的應(yīng)用與實踐
——以中國聯(lián)通無錫分公司為例

王 琴， 張 炯

（1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院無錫機電分院，江蘇 無錫214028；2.中國聯(lián)通無錫分公司，江蘇 無錫214000）

一、引言

IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）起源于移動通信網(wǎng)絡(luò)，3GPP在R5版本引入IMS技術(shù)，并在之后的R6版本加入細(xì)化。IMS技術(shù)設(shè)計的初衷是利用PS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一張多媒體業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、視頻、即時通訊等多種業(yè)務(wù)的融合。IMS技術(shù)利用SIP技術(shù)完成各類通信技術(shù)的集中式管理，支持固定網(wǎng)絡(luò)、2G、3G、WLAN、寬帶網(wǎng)或者是ADSL網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)接入，實現(xiàn)了移動網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)的融合解決方案，所以IMS迅速成為各家固網(wǎng)語音運營商首選的網(wǎng)絡(luò)演進方案。

我國移動網(wǎng)絡(luò)采用IMS技術(shù)的步伐相對較慢，但隨著固定語音網(wǎng)絡(luò)設(shè)備逐年老化亟待換新，IMS技術(shù)成為了固定語音網(wǎng)實現(xiàn)PSTN網(wǎng)光改的重要利器。隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的光纖化改造逐步加速，各大運營商均提出了光改的網(wǎng)絡(luò)演進方向，上網(wǎng)及語音業(yè)務(wù)都將承載在光纖網(wǎng)上，IMS技術(shù)無疑是在寬帶網(wǎng)絡(luò)上最佳的語音解決方案，建設(shè)基于寬帶城域網(wǎng)的IMS語音網(wǎng)絡(luò)勢在必行。

二、IMS網(wǎng)運維現(xiàn)狀

無錫聯(lián)通固網(wǎng)語音業(yè)務(wù)以前主要是PSTN電纜業(yè)務(wù)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的演進，2015年公司開始將固網(wǎng)語音業(yè)務(wù)由原有的PSTN網(wǎng)絡(luò)逐步改造成為IMS網(wǎng)絡(luò)，原來的2M+電纜的電路接入方式改成了由光纖、網(wǎng)線+ONU終端到用戶的寬帶IP接入方式。截止2018年底無錫聯(lián)通IMS語音網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實現(xiàn)了15000用戶的接入，接入IMS語音ONU設(shè)備大約4000臺。

（一）IMS網(wǎng)運維難點

傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)是一張封閉的通信網(wǎng)絡(luò)，占地面積大、耗電高、新技術(shù)引入困難，需要占用大量的銅纜資源。而以現(xiàn)代IP技術(shù)為基礎(chǔ)的IMS技術(shù)則呈現(xiàn)出眾多優(yōu)勢，如：開放式網(wǎng)絡(luò)、新業(yè)務(wù)增加容易、網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)分層、變集中控制為分布式控制、接入無關(guān)性，終端設(shè)備只要符合相應(yīng)的協(xié)議均可接入，與接入網(wǎng)絡(luò)無關(guān)；功耗低、體積小、能夠?qū)崿F(xiàn)綠色節(jié)能減排。無疑IMS技術(shù)是先進的，但與傳統(tǒng)的PSTN技術(shù)相比，也存在以下缺點：

1.語音終端數(shù)量眾多，設(shè)備類型復(fù)雜

無錫聯(lián)通原有的語音網(wǎng)采用的是華為公司CC08機，擁有各類RIM模塊近400個。而無錫聯(lián)通還處于尚未大規(guī)模開展IMS光改的起步階段，在網(wǎng)的IMS語音終端ONU已經(jīng)將近4000臺，如果全部實現(xiàn)光改，無錫全區(qū)的語音終端ONU的數(shù)量預(yù)計將超過1萬臺。原有的PSTN語音模塊擁有專門的接入機房，便于集中管理；而近萬的ONU則基本位于用戶端，維護管理難度很大。

2．缺乏專業(yè)的網(wǎng)管設(shè)備

華為CC08機有統(tǒng)一的網(wǎng)管設(shè)備，各類設(shè)備告警能夠及時在告警窗口里面體現(xiàn)，歷史記錄可以方便查詢，有利于故障定位。而IMS網(wǎng)絡(luò)僅提供了核心網(wǎng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理，對于數(shù)量眾多的終端設(shè)備則無任何管理手段，只有在線、離線等兩個信息可以提供給維護人員。故障通常由用戶告知維護人員，無法實現(xiàn)主動式運維。

3．缺乏必要的性能統(tǒng)計手段

華為CC08機可以提供豐富的話務(wù)統(tǒng)計工具，用于用戶業(yè)務(wù)性能的正確評估。而對于IMS網(wǎng)絡(luò)，則只能根據(jù)當(dāng)前瞬間的情況來定位問題，缺乏歷史數(shù)據(jù)的匯總分析。

4．網(wǎng)絡(luò)安全亟待加強

傳統(tǒng)的語音網(wǎng)絡(luò)是獨立的、封閉的，而IMS網(wǎng)絡(luò)是基于寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的開放網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)安全問題亟待考慮，如網(wǎng)絡(luò)攻擊、用戶被盜打等情況時有發(fā)生。

（二）維護現(xiàn)狀

隨著無錫聯(lián)通組織架構(gòu)的調(diào)整，核心網(wǎng)專業(yè)2018年開始接手IMS終端設(shè)備的維護工作，當(dāng)時的情況正如前面反映的情況，維護資料只有幾張電子表格，記錄了號碼、IP地址、用戶名稱等幾類簡單的信息。故障處理流程如圖1所示，每次故障處理時間都很長，需要協(xié)調(diào)用戶、代維、數(shù)據(jù)專業(yè)、線路專業(yè)等多個環(huán)節(jié)，而且在維護過程中也多次發(fā)現(xiàn)提供的客戶信息不完整，需要多次往返的現(xiàn)象。

圖1 IMS接入網(wǎng)故障處理流程

三、IMS接入網(wǎng)智能運維系統(tǒng)部署思路

為有效提升維護水平，縮短故障歷時，建立IMS智能運維系統(tǒng)勢在必行，擬利用PHP、MySQL等技術(shù)構(gòu)建無錫聯(lián)通IMS管理平臺。

傳統(tǒng)的維護資料分布在各維護人員的維護電腦內(nèi)，以硬件設(shè)備為統(tǒng)計維度，缺乏統(tǒng)一的平臺來維護管理，資料的更新各自為政，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致故障定位困難。因此建立以客戶為中心，一站式的管理平臺顯得非常重要。考慮到IMS電話的數(shù)量級，擬采用的管理平臺是架構(gòu)在Apache+PHP上,底層數(shù)據(jù)庫則采用MySQL。

web 服務(wù)器采用Apache，Apache是免費的開源軟件，具有速度快、性能穩(wěn)定、維護簡單等很多優(yōu)點。另外它最大的特點是可以跨平臺使用，無論Windows系統(tǒng)還是Unix系統(tǒng)都能正常運行。而微軟的IIS系統(tǒng)雖然有著操作簡單、發(fā)布網(wǎng)站快捷等優(yōu)勢，但由于穩(wěn)定性、安全性、可擴展性等幾個方面存在一定的不足，逐漸被Apache之類的新型web服務(wù)器代替。

PHP是目前被廣泛應(yīng)用的網(wǎng)頁腳本語言，PHP語言可以完美的與Apache服務(wù)器相結(jié)合，對系統(tǒng)資源要求比較低。另外PHP同樣屬于免費開源軟件，許多第三方的軟件公司開發(fā)了相應(yīng)的庫文件，使得PHP的功能不斷加強，大大方便了網(wǎng)站編寫人員的工作，通過PHP語言提供的函數(shù)可以很方便的調(diào)用數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)網(wǎng)頁交互式的訪問。

底層數(shù)據(jù)庫采用的是MySQL數(shù)據(jù)庫，同樣MySQL也是開源軟件，作為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的一員，它的特點是體積小、速度快、系統(tǒng)資源要求比較低、特別適合于網(wǎng)頁版快速查詢的需要，MySQL數(shù)據(jù)庫成為中小網(wǎng)站后臺數(shù)據(jù)庫的首選。

Linux、Apache、MySQL和PHP四類軟件相互結(jié)合，構(gòu)造了一個免費、穩(wěn)定的網(wǎng)站系統(tǒng)，實現(xiàn)了客戶資料查詢、網(wǎng)元快速登錄、性能分析、登錄日志查詢等功能，系統(tǒng)框圖如圖2所示。

圖2 IMS接入網(wǎng)智能運維系統(tǒng)框圖

四、IMS接入網(wǎng)智能運維系統(tǒng)

（一）完善IMS接入網(wǎng)維護資料

維護資料是運維工作的重中之重，第一步就是完善資料。在目前實際使用的IMS網(wǎng)絡(luò)中，共有H248、SIP兩種協(xié)議的終端，兩種類型的終端既有相同的信息，也有各自不同的特點。IP地址、設(shè)備名稱、用戶號碼等信息是兩種終端都需要統(tǒng)計的，H248終端還需要另外統(tǒng)計設(shè)備域名、端口號等信息。以前這些信息采集的是業(yè)務(wù)開通時登記的維護資料，但由于人員變革、設(shè)備遷移等原因，資料的準(zhǔn)確性、完整性都不令人滿意。為了完善資料，公司從核心網(wǎng)的角度去重新獲取設(shè)備資料，與之前的維護資料進行對比，來實現(xiàn)資源準(zhǔn)確性的核對。

核心網(wǎng)絡(luò)可以記錄所有在線用戶的號碼、域名、IP地址和端口等信息，經(jīng)過十余次的全網(wǎng)IMS用戶數(shù)據(jù)的拉網(wǎng)式篩查，利用Python語言完成關(guān)鍵信息的提取與比對，我們獲取到了一部分缺失的用戶信息。再通過與數(shù)據(jù)專業(yè)、線路專業(yè)的核查，完善了公司IMS在網(wǎng)用戶的資料信息，包含用戶地址信息、接入機房信息、vlan信息、上聯(lián)設(shè)備信息等。完善的用戶信息為自動運維提供了第一手的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（二）建立客戶資料查詢系統(tǒng)

傳統(tǒng)的維護資料存在于各位維護人員的個人電腦之內(nèi)，經(jīng)常由于維護人員缺席導(dǎo)致資料查詢緩慢，而且由于更新不及時，常常存在相互矛盾的多個版本資料，給故障定位帶來不利的影響。為了快速查詢客戶資料，實現(xiàn)一站式維護，開發(fā)了IMS的客戶資料查詢系統(tǒng)，實現(xiàn)了對SIP、H248兩類終端信息的快速查詢，以及基于號碼、IP地址的雙向查詢，最大程度的縮短了資料查詢時間。圖3是H248客戶資料查詢網(wǎng)頁的截圖。

圖3 客戶資料查詢系統(tǒng)查詢頁面截圖

（三）建立基于IMS的性能統(tǒng)計系統(tǒng)

全網(wǎng)在線的IMS終端近4000個，以前只有當(dāng)用戶報障，運維人員才會介入處理。這樣造成的后果是一方面維護工作很被動，不利于故障定位；另一方面也不利于公司對重點大客戶的差異化服務(wù)，實現(xiàn)主動運維。為此制作了IMS性能監(jiān)測工具，以實現(xiàn)對IMS重點客戶終端的7*24小時性能監(jiān)測。通過監(jiān)測統(tǒng)計可以清晰的看到終端的歷史維護性能指標(biāo)：網(wǎng)絡(luò)延時、丟包率、故障中斷次數(shù)、最新的中斷時間、最新的恢復(fù)時間等，從而使得維護工作可以做到有的放矢。通過對長期存在丟包、響應(yīng)時間長的終端開展預(yù)防性維護，避免了用戶感知變差，減少了投訴次數(shù)，對提升NPS也有著積極的意義。對于需要進行重點保障的大客戶還可以設(shè)置優(yōu)先等級，發(fā)生中斷時實現(xiàn)自動告警提醒。

（四）建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)終端登陸平臺

原來的登錄方式是查詢維護資料后，再手工錄入登錄信息，由于各個廠家的登錄界面各不相同，往往需要登錄好幾次才能成功。系統(tǒng)開發(fā)了全網(wǎng)所有終端的統(tǒng)一登錄界面，實現(xiàn)維護的一站化。無論是通過IP地址，還是終端名稱都可以快速有效登錄網(wǎng)元，實現(xiàn)快速維護，減輕維護強度，避免出現(xiàn)人為錯誤。

（五）完善登錄日志記錄功能

目前網(wǎng)絡(luò)安全、信息安全越來越受重視，保護個人隱私、防止運營商泄密是我們需要重點關(guān)注的問題。為加強管控、防止非法接入，網(wǎng)站還提供了用戶登錄鑒權(quán)、登錄日志查詢功能，日志記錄了所有登錄頁面的IP地址、時間、查詢數(shù)據(jù)等統(tǒng)計信息備查。

五、結(jié)語

無錫聯(lián)通公司部署實施IMS接入網(wǎng)智能運維系統(tǒng)后，改變了投訴、故障驅(qū)動的被動式維護現(xiàn)狀，逐步形成了預(yù)防維護、主動維護的意識，將故障扼殺在了萌芽狀態(tài)，降低了客戶投訴率，提升NPS等用戶主觀感知，極大的提升了無錫地區(qū)維護IMS網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)能力，并為下一步IMS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整提供了有效信息。