专利名称：基于点对点的面向三网融合的网络管理架构的制作方法
技术领域：
本发明是针对基于三网融合的网络规模不断增大，异构性增加，网络业务多样化和业务 数量剧增，以及网络动态变化，对网络管理提出了新的更为苛刻的要求，如良好的可扩展性、 可靠性、抗毁性、并能适应复杂异构动态环境。
背景技术：
随着基于三网融合的网络的推进，网络规模的增大，异构性的增加，网络业务的多样化 和业务数量的剧增，以及网络动态变化，对网络管理提出了新的要求，即可扩展性、可靠性、 抗毁性、适应异构动态环境、和网络安全，能在任何时候、任何地点、任何平台下对任何网 络进行管理，能够解决网络应用的可集成性和可扩展性，使网络具有可伸縮性以及网络管理 任务的灵活分布和自动执行。
目前网络管理架构是按中心化设计的，如广泛部署的SNMP (Si即le Network Management Protocol) , TMN (Telecommunications Management Network), CMIP(common management information protocol)等，这种集中式网络管理因其单点失效、可扩展性差，不能实现域间 的网络管理等缺点，不能胜任大规模复杂网络的管理耍求。大量研究的分布式网络管理，基 于CORBA或Web Service等技术能够克服集中式网络管理的缺陷，提高了网络管理的可靠性、 抗毁性及网络管理性能，同时又降低了集中式网管方式消耗在通信和计算上的费用。所以可 扩展分布式管理是网络管理发展趋势以及主要挑战，以实现无处不在的未来三网融合的用户 的需求，但存在分布式数据共享问题。P2P网络是一种完全分散式的体系结构，网络中的任何 一个对等实体都处于同等的地位，它既可请求得到服务，同时又可提供服务，实现资源的共 享。采用基于多层分布式哈希表的P2P网络构建分布式网络管理架构，可以适应网络的动态性 和异构性，实现管理信息与资源的定位与共享，而层次的P2P体系结构通过选取性能优良的节 点作为管理节点，实现可扩展性和管理异构网络，适用于基于三网融合的异构复杂网络。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种基于点对点的面向二网融合的网络管理架构，能实 现可扩展性和异构网络的管理，适用于基于三网融合的大规模异构复杂网络的管理。而基于
SLA (Service Level Agreement服务水平协议)的面向服务的自治策略管理模型，实现以 服务为驱动，以策略为中心，自配置、自优化、自愈和自保护的自治反馈控制系统，保证了 端到端的用户可感知和体验的QoS (Quality of Service服务质量)。
技术方案本发明提出了基于多层分布式哈希表的面向三网融合的新型网络管理架构， 以及基于服务水平协议、面向服务的自治策略管理模型，能很好地适用于基于三网融合的复 杂异构网络，实现自治策略管理。
本发明基于点对点的面向三网融合的网络管理架构为
3a. 该架构是由策略决策网络、策略执行点PEPs以及用户组成，其中策略决策点PDP在应 用层上组成基于分布式哈希表的多层堤点对点网络，策略代理与策略决策点PDP之间以客户/ 服务器方式通信，在管理域内釆用分布式管理方式以提高管理性能；
b. 策略决策点的选举，策略决策点PDP是相对稳定且具有优良的性能的网络节点，对于 自组织网络而言，通过综合考虑处理能力、带宽、在线时间、动态性，从各终端选举出来， 以保证由策略决策点PDP自组织而成的覆盖网络PDN能提供较好的可扩展性和容错性；
c. 三网融合后网络中也包括了移动自组织接入，选择一个或多个备用策略决策点PDP, 以备在策略决策点PDP离开时及时启用，防止策略决策点PDP动态地加入与离开网络；
d. 策略决策点PDP除了制定本地或者本域的策略外，还要按照策略对本域的网络及其设 备进行管理，同时作为策略决策点PDP的分布式哈希表覆盖网络的成员，要维护基于分布式 哈希表的点对点策略管理网络，实现各域间策略的共享和传输；
e. 具有可扩展性，当相异的网络的用户间有关联业务服务时，建立上层的策略决策网络， 在需要时形成多层覆盖网络PDN网络层；
f. 具有分布式通信机制的管理模型。
本发明采用层次点对点(P2P)网络固有的灵活性好、无中心、自组织、可扩展性强和负 载均衡等优势，提出了基于DHT(Distributed Hash Table,分布式Hash表)的多层分布式策 略管理体系架构，以及基于SLA(服务水平协议)、面向服务的自治策略管理模型，能很好地适 用于基于三网融合的复杂异构网络，实现自治策略管理。 1.基于分布式哈希表的多层分布式策略管理体系架构
策略管理框架最早由IETF提出，但由于没有考虑到动态异构的情形，无法处理复杂的 动态使用模式和不可预测的服务需求，同时还存在扩展性差，以及C/S模式所带来的负载不 平衡、容错性差等缺陷。本发明提出了针对三网融合复杂网络的体系结构。 (1). 基于分布式哈希表的分布式策略管理体系总体架构
基于分布式哈希表的多层分布式策略管理体系结构(见图1)，它是由策略决策网络 (Policy Decision Network, PDN),策略执行点(PEPs)以及用户组成，PEPs和用户统称 为策略Agent,其中PEPs是执行策略的Agent,如路由器和防火墙，也可以是提供服务的软 硬件，以执行正确使用、安全、计费等策略。策略决策点(PDP，也称策略服务器)在应用层 上组成基于分布式哈希表的P2P网络，策略Agent与策略决策点(PDP)之间以Client /Server 方式通信，在管理域内可采用分布式管理方式以提高管理性能。由于策略决策点是相对稳定 且具有优良的性能的网络节点，对于自组织网络而言，可通过综合考虑处理能力、带宽、在 线时间、动态性等因素从各终端选举出来的，而对于固定的有线网络，可由网络管理服务器 担当，这样可保证由PDP自组织而成的覆盖网络PDN能提供较好的可扩展性和容错性，而策 略Agent则可以是动态的、能力较弱的及连接易变的节点，这样分层的结构可适用于三网融 合情况下有线无线多种接入，固定与移动节点等多种接入与网络设备共存的异构网络，实现 有效网络管理。另外考虑到三网融合后网络中也包括了移动自组织接入，为了防止PDP动态 地加入与离开网络，考虑选择一个(甚至多个)备用PDP,复制现役PDP的所有信息并得到及 时的更新，以备在PDP离开时及时启用。
PDP除了制定本地或者本域的策略外，还要按照策略对本域的网络及其设备进行管理， 同时作为PDP的分布式哈希表覆盖网络的成员，要维护基于分布式哈希表的P2P策略管理网络，实现各域间策略的共享和传输。
当相异的网络如中国移动与中国联通，或三网融合后的电信网与Internet网络的用户间 有关联业务服务时，建立上层的策略决策网络。假设PDN。层上有PDN。a与PDNw等策略块策网 络相互间有业务连接，每个PDN。网络各自选出一个PDP节点形成新的上层PDN,网络，分属于 两个不同PDN。网络的用户可通过各自的PDP代表节点获取协商的策略，可见上层PDN,网络的 任一成员将作为它所代表的PDN网络的网关，以透明的方式实现容错和可扩展性。系统架构 还可以在需要时形成多层PDN网络层，即在PDN,网络上再形成新的上层逻辑管理网络，如PDN2 网络，具有很好的灵活性和可扩展性。 (2). 基于P2P的分布式网络管理模型
域内分布式网络管理模型如图2所示，由三部分组成网管服务器(同时也作为策略决 策服务器PDP)、分布式网络代理(DNA)和被管设备。PDP从DNA装载经DNA过滤、合成等 处理的MIB (Management Information Base管理信息库)统计数据，对整个网络的运行情况 进行全局管理。DNA是基于P2P的网络监测、管理和控制系统的基本单元，具有网络性能监测 与控制、安全接入与认证管理、业务分类与计费管理等功能，按策略监测并管理各DNA管辖 范围内的网络元素。DNA之间形成分布式P2P管理网络，按结构化的或非结构化的P2P通信机 制进行通信，在数据库级别上共享网管信息，MIB数据的共享类似于文件的共享，可以很好地 发挥P2P网络和相关协议的技术优势进行数据共享。DNA负责在其管理群内管理、监测和收集 有关节点的管理信息，实现各管理群DNA之间的通信、索引和转发，维护一个本地的数据库， 供DNA间共享管理信息。同时DNA与PDP进行交互，DNA可定时发送所需的网络管理信息，或 者当PDP向DNA发送请求或轮询时，该DNA传递相关的MIB的统计信息到网管服务器。如此 大大减轻了网管服务器的处理负荷，同样也减少了管理信息通信量，此外，即使网管服务器 临时失效，也不影响DNA的管理，只是延缓了相互之间的通信。用户还可通过图形化用户接 口进行配置管理功能模块，提高用户可感知的QoS。 2.基于SLA的面向服务的自治策略管理模型
基于三网融合的复杂网络在全网IP化是必然的趋势，网络管理不可能通过人工管理的 方式来实现，而需要采用自治策略管理。本发明在基于分布式哈希表的分布式策略管理体系 总体架构下，提出一种通用的IP网络上自动服务交付管理模型，该模型采用基于SLA的面向 服务和端到端用户QoS的策略指导，协调服务、资源、计费和差错管理，实现以服务为驱动， 以策略为中心，自配置、自优化、自愈和自保护的自治反馈控制系统。
该自治策略管理模型是由服务驱动的，从复杂的多媒体的应用到简单的IP包的传送， 都看成是服务。在资源之上的底层IP包的传送为基本服务，而在其上的各上层应用是复合服 务(见图3)。物理资源包括计算与网络资源如路由器、交换机、链路、服务和存储设备，在 逻辑层面上为物理资源提供一个统一的、 一致的接口，以简化资源管理、服务合成和动态资 源共享。基本服务层使用由服务提供商(SP)直接提供给用户的资源，如具有QoS保障的IP 传输服务，或者从其它SP购买的己成为购买方SP可供支配的基本服务。复合服务包含了多 个基本服务和/或复合服务，最上层的复合服务直接提供给客户。服务的合成可分级递归，直 到得到期望的复合服务为止。每个服务都封闭成一个自治元素，所有的自治元素与其它元素 在不同服务等级上自动地、策略可控地交互。
策略管理包括策略产生、存储、评估和执行。策略代表了可确定管理系统行为的服务目标和操作控制逻辑。策略管理保证了计算/网络资源在符合一定的规则前提下可以动态配置以 达到某一目标，并能对环境变化做出快速反映。管理平面基于策略管理实现所有的會理功能 (资源、策略，SLA、计费和账务管理)见图4 ，其中信息库由五大类组成-
*用户信息库包含用户信息，如个人信息，订购的服务列表和更新的计费方案； *策略信息库包含实时产生的策略，或预定义的策略。这些策略是基于服务，用于控制 监测引擎，性能评估，SLA评估，问题检测，规划引擎等操作以及为提供的服务提供SLA 模板；
*服务信息库包含用户激活的服务实例信息，如相关的参与方(用户和SP)，服务交付
的SLA调整，所需资源的类型及数量，服务的计费方案和操作历史； *资源信息库SP支配的可获资源的信息。如资源类型和质量等
*知识信息库包含在问题出现时所需的信息，如问题描述、问题产生原因、发生时间、 牵涉的参与方、详细解决方案和所采取方案的影响。知识信息库用丁-规划网络管理。
用户一旦与SP之间完成服务水平协议(SLA)协商，签署合同，即可激活相应的服务并 期待能达到所订购的性能级别，而用户信息和计费信息分别送到用户信息库和计费管理。为 提供用户激活的服务，首先要解释SLA并把SLA信息转化为所需资源类型和数量，并为复合 服务提供合成方案，接着由资源管理器实施资源管理和调度，实现服务的交付。在反馈环节 中，自治管理系统通过对不同的业务进行网络流量的监测，原始数据的采集、过滤、合并与 关联及预测，并提交给操作执行管理器。操作管理器主要执行问题检测、SLA评估、网络性能 评估和流量策略控制，邻把相关信息反馈给规划引擎、计费管理和服务合成。规划引擎是自 主系统自优化、自保护和自愈的核心部分，根据输入的服务信息、策略信息、资源信息、知 识信息和违例信息调整策略、重分配服务和资源。这样形成反馈的闭环控制，以达到良好的 基于SLA的面向服务的自主管理的目的。最后，计费管理用于调整用户的账单，例如当SLA 违例时，则根据SP所设置的计费策略来调整。
有益效果本发明采用层次点对点网络所固有的灵活性好、无中心、自组织、可扩展性 强和负载均衡等优势，提出基于DHT(Distributed Hash Table,分布式Hash表)的多层分布 式策略管理体系架构，以及基于SLA(服务水平协议)、面向服务的自治策略管理模型，能很好 地适用于基于三网融合的复杂异构网络，实现自治策略管理。
本发明的基于点对点的面向三网融合的网络管理体系架构，采用基于分布式哈希表的点 对点策略决策网络所具的灵活性、无中心、自组织、可扩展性强和负载均衡等优势，建立面 向三网融合的新型网络管理架构，以适应网络的动态性，实现管理信息与资源的定位与共享， 由于层次的体系结构可选取性能优良的节点作为管理节点，能实现可扩展性和异构网络的管 理，适用于基于三网融合的大规模异构复杂网络的管理。而基于SLA(Service Level Agreement 服务水平协议)的面向服务的自治策略管理模型，实现以服务为驱动，以策略为中心，自配 置、自优化、自愈和自保护的自治反馈控制系统，保证了端到端的用户可感知和体验的QoS (Quality of Service服务质量)。
图1是基于分布式哈希表的分布式策略管理体系架构。图中给出了面向三网融合的可扩 展分布式策略管理网络架构。图2是基于P2P的分布式网络管理模型图。图中给出了网络管理各部分层次示意图。 图3给出了网络服务分层示意图。
图4基于SLA的面向业务的自主管理控制图。图中给出了面向业务，以管理信息数据库 为中心的网络管理自主反馈控制流图。
具体实施例方式
本发明架构为
a. 该架构是由策略决策网络、策略执行点PEPs以及用户组成，其中策略决策点PDP在应 用层上组成基于分布式哈希表的多层堤点对点网络，策略代理与策略决策点PDP之间以客户/ 服务器方式通信，在管理域内采用分布式管理方式以提高管理性能；
b. 策略决策点的选举，策略决策点PDP是相对稳定且具有优良的性能的网络节点，对于 自组织网络而言，通过综合考虑处理能力、带宽、在线时间、动态性，从各终端选举出来， 以保证由策略决策点PDP自组织而成的覆盖网络PDN能提供较好的可扩展性和容错性；
c. 三网融合后网络中也包括了移动自组织接入，选择一个或多个备用策略决策点PDP， 以备在策略决策点PDP离开时及时启用，防止策略决策点PDP动态地加入与离开网络；
d. 策略决策点PDP除了制定本地或者本域的策略外，还要按照策略对本域的网络及其设 备进行管理，同时作为策略决策点PDP的分布式哈希表覆盖网络的成员，要维护基于分布式 哈希表的点对点策略管理网络，实现各域间策略的共享和传输； ，
e. 具有可扩展性，当相异的网络的用户间有关联业务服务时，建立上层的策略决策网络， 在需要时形成多层覆盖网络PDN网络层；
f. 具有分布式通信机制的管理模型。
1 建立基于分布式哈希表的分布式策略管理体系总体架构
首先建立基于分布式哈希表的多层分布式策略管理体系结构(见图1 )。策略决策点(PDP) 在应用层上组成基于分布式哈希表的点对点(P2P)网络，即策略决策网络(PDN)。策略Agent (包括用户和策略执行点)和策略决策点之间以客户/服务器方式通信，在管理域内可采用分 布式管理方式以提高管理性能。PDP除了制定本地或者本域的策略外，还要按照策略对本域的 网络及其设备进行管理，同时作为PDP的分布式哈希表覆盖网络的成员，要维护基于分布式 哈希表的P2P策略管理网络，实现各域间策略的共享和传输。所以，策略决策点是相对稳定 且具有优良的性能的网络节点，而策略Agent则可以是动态的、能力较弱的及连接易变的节 点，这样分层的结构可适用于三网融合情况下有线无线多种接入，固定与移动节点等多种接 入与网络设备共存的异构网络，实现有效网络管理。
1.1 策略决策点的确定 策略决策点在应用层上组成基于分布式哈希表点对点网络，即策略决策网络(PDN)。由
于策略决策点是相对稳定且具有优良的性能的网络节点，对于自组织网络而言，可通过综合 考虑处理能力、带宽、在线时间、动态性等因素从各终端选举得到；而对于固定的有线网络， 可由网络管理服务器担当，这样可保证由PDP自组织而成的覆盖网络PDN能提供较好的可扩 展性和容错性。
1.2 备用策略决策点机制 考虑到三网融合后网络中也包括了移动自组织接入，策略决策点(PDP)则有可能是动态产生，为了防止PDP动态地加入与离开网络，考虑选择一个(甚至多个)节点作为备用PDP, 复制现役PDP的所有信息并得到及时的更新，以备在PDP离开时及时启用。备用PDP的选择 方法与PDP的选择方法相同。
1.3 多层策略决策网络的构建
当相异的网络如中国移动与中国联通，或三网融合后的电信网与Internet网络的用户间 有关联业务服务时，建立上层的策略决策网络(见图l )。假设PDN。层上有PDN。A与PDN。B等策 略决策网络相互间有业务连接，每个PDN。网络各自选出一个PDP节点形成新的上层PDN,网络， 分属于两个不同PDN。网络的用户可通过各自的PDP代表节点获取协商的策略，可见上层PDN, 网络的任一成员将作为它所代表的PDN网络的网关，以透明的方式实现容错和可扩展性。系 统架构还可以在需要时形成多层PDN网络层，即在PDN,网络上再形成新的上层逻辑管理网络， 如PDN2网络，具有很好的灵活性和可扩展性。
1.4 建立域内分布式网络管理体系
域内分布式网络管理模型如图2所示，由三部分组成网管服务器(同时也作为策略决 策服务器PDP)、分布式网络代理(DNA)和被管设备。PDP从DNA装载经DNA过滤、合成等处 理的MIB (Management Information Base管理信息库)统计数据，对整个网络的运行情况进 行全局管理。DNA是基于P2P的网络监测、管理和控制系统的基本单元，具有网络性能监测与 控制、安全接入与认证管理、业务分类与计费管理等功能，按策略监测并管理各DNA管辖范 围内的网络元素。DNA之间形成分布式P2P管理网络，按结构化的P2P通信机制进行通信，在 数据库级别上共享网管信息，MIB数据的共享类似于文件的共享，可以很好地发挥P2P网络和 相关协议的技术优势进行数据共享。DNA负责在其管理群内管理、监测和收集有关节点的管理 信息，实现各管理群DNA之间的通信、索引和转发，维护一个本地的数据库，供DNA间共享 管理信息。同时DNA与PDP进行交互，DNA可定时发送所需的网络管理信息，或者当PDP向 DNA发送请求或轮询时，该DNA传递相关的MIB的统计信息到网管服务器。可以减轻网管服务 器的处理负荷，并减少管理信息通信量，同时，即使网管服务器临时失效，也不影响DNA的 管理，只是延缓了相互之间的通信。最后，用户还可通过图形化用户接口进行配置管理功能 模块。
2建立基于服务水平协议(SLA)的面向服务的自治策略管理 2.1建立信息库
要建立的信息库由五大类组成
*用户信息库包含用户信息，如个人信息，订购的服务列表和更新的计费方案；
*策略信息库包含实时产生的策略，或预定义的策略。
*服务信息库包含用户激活的服务实例信息，如相关的参与方，服务交付的SLA调整，
所需资源的类型及数量，服务的计费方案和操作历史； *资源信息库SP支配的可获资源的信息。
*知识信息库包含在问题出现时所需的信息，如问题描述、问题产生原因、发生时间、 牵涉的参与方、详细解决方案和所采取方案的影响。 2.2 定义服务
自治策略管理是由服务驱动的，从复杂的多媒体的应用到简单的IP包的传送，都看成 是服务。在资源之上的底层IP包的传送为基本服务，而在其上的各上层应用是复合服务(见图3)。物理资源包括计算与网络资源如路由器、交换机、链路、服务和存储设备，在逻辑层 面上为物理资源提供一个统一的、 一致的接口，以简化资源管理、服务合成和动态资源共享。 基本服务层使用由服务提供商(SP)直接提供给用户的资源，如具有QoS保障的IP传输服务, 或者从其它SP购买的已成为购买方SP可供支配的基本服务。复合服务包含了多个基本服务 和/或复合服务，最上层的复合服务直接提供给客户。服务的合成可分级递归，直到得到期望 的复合服务为止。每个服务都封闭成一个自治元素，所有的自治元素与其它元素在不同服务 等级上自动地、策略可控地交互。 2.3 实现自治策略管理。策略管理包括策略产生、存储、评估和执行。策略代表了可确定管理系统行为的服务目 标和操作控制逻辑。策略管理保证了计算/网络资源在符合一定的规则前提下可以动态配置以 达到某一目标，并能对环境变化做出快速反映。管理平面基于策略管理实现所有的管理功能。 自治策略过程如下(见图4):用户一旦与SP之间完成服务水平协议(SLA)协商，签署合 同，即可激活柏应的服务并期待能达到所订购的性能级别，而用户信息和计费信息分别送到 用户信息库和计费管理。为提供用户激活的服务，首先要解释SLA并把SLA信息转化为所需 资源类型和数量，并为复合服务提供合成方案，接着由资源管理器实施资源管理和调度，实 现服务的交付。在反馈环节中，自治管理系统通过对不同的业务进行网络流量的监测，原始 数据的采集、过滤、合并与关联及预测，并提交给操作执行管理器。操作管理器主要执行问 题检测、SLA评估、网络性能评估和流量策略控制，并把相关信息反馈给规划引擎、计费管理 和服务合成。规划引擎是自主系统自优化、自保护和自愈的核心部分，根据输入的服务信息、 策略信息、资源信息、知识信息和违例信息调整策略、重分配服务和资源。这样形成反馈的 闭环控制，以达到良好的基于SLA的面向服务的自主管理的目的。最后，计费管理用于调整 用户的账单，例如当SLA违例时，则根据SP所设置的计费策略来调整。实现以服务为驱动， 以策略为中心，自配置、自优化、自愈和自保护的自治反馈控制系统。
权利要求
1. 一种基于点对点的面向三网融合的网络管理架构，其特征在于该架构为a. 该架构是由策略决策网络、策略执行点PEPs以及用户组成，其中策略决策点PDP在应用层上组成基于分布式哈希表的多层堤点对点网络，策略代理与策略决策点PDP之间以客户/服务器方式通信，在管理域内采用分布式管理方式以提高管理性能；b. 策略决策点的选举，策略决策点PDP是相对稳定且具有优良的性能的网络节点，对于自组织网络而言，通过综合考虑处理能力、带宽、在线时间、动态性，从各终端选举出来，以保证由策略决策点PDP自组织而成的覆盖网络PDN能提供较好的可扩展性和容错性；c. 三网融合后网络中也包括了移动自组织接入，选择一个或多个备用策略决策点PDP，以备在策略决策点PDP离开时及时启用，防止策略决策点PDP动态地加入与离开网络；d. 策略决策点PDP除了制定本地或者本域的策略外，还要按照策略对本域的网络及其设备进行管理，同时作为策略决策点PDP的分布式哈希表覆盖网络的成员，要维护基于分布式哈希表的点对点策略管理网络，实现各域间策略的共享和传输；e. 具有可扩展性，当相异的网络的用户间有关联业务服务时，建立上层的策略决策网络，在需要时形成多层覆盖网络PDN网络层；f. 具有分布式通信机制的管理模型。
全文摘要
基于点对点的面向三网融合的网络管理架构是针对基于三网融合的网络规模不断增大，异构性增加，网络业务多样化和业务数量剧增，以及网络动态变化，要求面向三网融合新型网络管理具有良好的可扩展性、可靠性、抗毁性、并能适应异构动态环境。本发明利用层次点到点网络固有的灵活性好、无中心、自组织、可扩展性强和负载均衡等优势，提出了基于分布式哈希表的多层分布式策略管理体系架构，以及基于服务水平协议并面向服务的自治策略管理模型，能很好地适用于基于三网融合的复杂异构网络，实现自治策略管理。
文档编号H04L12/24GK101521595SQ200910026199
公开日2009年9月2日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者严军荣, 冯慧斌, 孙雁飞, 张载龙, 张顺颐, 君 李 申请人:南京邮电大学