云计算技术在网管支撑系统中的应用

陈欣，詹义

（1 中国移动通信集团广东有限公司，广州 510623；2 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

云计算技术在网管支撑系统中的应用

陈欣1，詹义2

（1 中国移动通信集团广东有限公司，广州 510623；2 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

本文通过分析移动通信网络运维支撑系统的现状，并结合云计算技术的特点，探讨了在移动通信网络中运维支撑系统中引入云计算的途径，并分析了带来的挑战以及相应的策略。

云计算；网管支撑系统；虚拟化；资源共享

1 引言

随着移动通信的快速发展，移动用户数随之快速增长。为了提供给用户更好的服务保障，国内各大运营商从转型和持续发展的需要出发，建设了大量的网管支撑系统，这些系统为提升公司的经营和管理水平发挥了巨大的作用。

同时为了应对移动通信业务的快速发展与变化，打造网络核心竞争力，运营商网管支撑系统也在逐渐演变，其主要趋势包括：

引入综合系统，从分专业网管转变为综合网管，实现跨专业关联，资源管理，监控与分析；综合系统包括综合监控系统、综合资源管理系统和综合分析系统等；

从传统的基于网元的以KPI为中心的管理向以客户感知为导向的端到端业务实现管理转变；

从以公共网元管理向兼顾行业应用、行业应用平台、家庭应用以及家庭应用终端进门入户的管理转变；

从事后管理向业务的全生命周期管理转变，支撑全业务开通，实现业务开通、资源管理、网络激活、施工管理。支撑端到端业务质量实时保障和优化，实现业务质量监控、综合分析。

虽然网管支撑系统在提升业务质量和网络运维效率方面发挥了巨大的作用，但是由于很多系统是应需急建，随着业务的发展和技术的进步，会发现存在很多问题，集中体现在：

IT系统和平台基本都是“烟囱化”建设，相互独立，无法实现资源共享，信息孤岛众多；

系统建设时间周期长，无法快速提供能力；

IT基础资源无法动态调配和共享，资源的紧张和浪费的现象并存；

能耗消耗大，能源利用率低；

IT投资不断加大，运行维护成本不断提升，IT基础资源数量、品种繁多，对IT人员运维要求越来越高。

针对这些问题，本文结合运营商网管支撑体系的现状与演进方向，探讨了云计算技术特点以及其在网管支撑系统中的应用和解决方案。

2 云计算技术体系架构

云计算技术有机地整合了系统中的硬件和软件资源，并通过网络将服务交付给用户。目前云计算技术包括3大服务模式：即SaaS（Software as a Service，软件即服务、PaaS（Platform as a Service， 平台即服务）和IaaS（Infrastructure as a Service，基础设施即服务）。

2.1 IaaS

基础设施层是经过虚拟化后的硬件资源和相关管理功能的集合。其中硬件资源包括了计算、存储和网络等资源。基础设施层通过虚拟化技术对这些物理资源进行抽象，并且实现了内部流程自动化和资源管理优化，从而向外部提供动态、灵活的基础设施层服务。基础设施即服务交付给用户的是基本的基础设施资源，该层向用户提供了虚拟化的计算资源、存储资源和网络资源。这些资源能够根据用户的需求进行动态分配。

对于网管支撑系统，IaaS服务可以提供面向资源共享、快速部署和提高运维效率的需求，构建网管系统IaaS资源池，实现应用和资源分离，统一对网管各类应用系统提供不同SLA的计算和存储资源。

2.2 PaaS

平台即服务（PaaS）是提供开发环境或通用组件或平台给用户，平台层介于基础设施层和应用层之间，它是具有通用性和可复用性的软件资源的集合，为云应用提供了开发、运行、管理和监控的环境。平台层是优化的“云中间件”，能够更好地满足云应用在可伸缩性、可用性和安全性等方面的要求。平台即服务交付给用户的是丰富的“云中间件”资源，这些资源包括应用容器、数据库和消息处理等。

对于网管支撑系统，PaaS可以提供面向集中化建设模式下对网管系统扩展性的要求，引入PaaS层技术，构建分布式系统软件架构，应用分布式数据库等平台能力，构建网管PaaS服务平台。图1给出了基于云计算技术支撑的网管规划体系架构。

图1 云计算技术支撑网管规划系统的体系架构

2.3 SaaS

应用层是云上应用软件的集合，这些应用构建在基础设施层提供的资源和平台层提供的环境之上，通过网络交付给用户。

云应用种类繁多，既可以是受众群体庞大的标准应用，也可以是定制的服务应用，还可以是用户开发的多元应用。第一类主要满足个人用户的日常生活办公需求，比如文档编制、日历管理、登录认证等；第二类主要面向企业和机构用户的可定制解决方案，比如财务管理、供应链管理和客户关系管理等领域；第三类是由独立软件开发商或开发团队为了满足某一类特定需求而提供的创新型应用，一般在公有云平台上搭建。软件厂商将应用软件统一部署在服务器或服务器集群上，通过网络提供给用户。用户也可以根据自己实际需要向软件厂商定制或租用适合自己的应用软件。SaaS是基于应用软件层提供服务，该模式主要用于公共云服务，网管支撑系统暂时不涉及。

3 云计算在网管支撑系统中的应用

基于运营商网管支撑系统的现状与云计算技术发展情况，目前云计算技术在网管支撑系统的应用可以主要从两方面入手：服务器虚拟化和存储虚拟化。

3.1 服务器虚拟化

服务器虚拟化就是把服务器所拥有的物理资源通过虚拟化技术映射成虚拟资源。而这些虚拟资源从操作系统的使用和应用的使用上是相对独立的。这样，就可以在同一台物理计算机上运行多个独立的操作系统及相互独立的应用。服务器所拥有的资源（如CPU、内存、磁盘和网络资源等）可以被这些应用环境共享。配合其他诸如工作负载管理等技术，可以让服务器在满足不同类型的工作负载的服务水平的同时，充分利用服务器的物理资源。

目前业界已经有多种服务器虚拟化技术，UNIX服务器领域有IBM PowerVM；HP的nPAR、vPar技术；Sun的Dynamic System Domain分区技术；PC服务器上有VMware、Hyper-V等技术。从技术上讲，各个厂商的服务器虚拟化技术主要可以划分为硬件物理分区、逻辑分区、虚拟机和操作系统层面的虚拟化。每种技术都有各自的特点，在实际应用过程中，可根据具体需要进行选择。

随着云计算技术的发展，其大规模、低成本、高度弹性、自动管理等特征逐渐体现出来，对服务器硬件架构也提出新的要求。相比小型机系统，x86服务器低成本，标准化程度高，符合IT系统云计算演进趋势，通过构建x86服务器集群和云架构IT系统，能够在性能、可靠性等方面提供与传统UNIX服务器相当的能力，且能够实现更好的大规模扩展性，同时在成本、通用性、标准化等方面具有很大优势。利用x86服务器替代小型机符合云计算标准化和公司低成本高效建设的需求，应在保证业务可用性的基础上，推动x86计算平台替代小型机。

在网管支撑系统中x86平台可以主要应用于并发请求数较小或处理简单，对资源需求量小的应用系统，如网管采集节点，Web服务器和接口服务器。还可以用于负载均衡的x86集群处理规模事务型应用，如网管核心应用的应用中间件服务器。而对于综合分析和信令监测的分析部分等批处理和大型数据仓库场景也可以采用x86集群方式替代小型机。

在采用云计算技术过程中，安全策略也是需要重点考虑的，可以将功能区分为应用服务器区、中心采集区、Web服务器区这3个安全区域。3个区域管理一致、为保证安全性进行物理分开，通过防火墙进行安全域划分。将不同网管系统中具有相同功能的服务器整合在一个区域内，并在3个区域之间形成有效、便于控制的策略限制，加强对核心系统的安全保障。通过对不同系统划分Vlan的方式来保证不同Vlan间的隔离，通过防火墙完成系统间服务器的访问做准确控制。

3.2 存储虚拟化

存储虚拟化即是把分散的、不同品牌或不同级别的存储产品统一到一个或几个大的存储池下，用户看见的不再是孤立的、分散的系统，而是一个统一的整体。用户管理的也是一个整体存储，而不是一个一个的具体的系统。通过在物理存储系统和服务器之间增加一个虚拟层。使用者只和逻辑存储打交道，而存储硬件的增减、调换、分拆、合并对使用者完全透明。对于存储的管理者来说，存储虚拟化的引入，使得存储管理更加统一，管理效率提高。

网管系统资源池的关键问题是以云存储方式支撑上层计算资源池的存储需求。网管系统资源池的存储平台包括专有的阵列设备（FC SAN或IP SAN）和基于X86集群存储系统的两类平台。当前虚拟化建设中，对于存储的需求，可选择基于以太网的FC SAN或者基于以太网的IP SAN、FCoE，在成本接近的情况下，可以优先考虑基于以太网的IP SAN解决方案。随着10 Gbit/s以太网的发展，以及FCoE技术的成熟，以太网架构将在未来存储网络和计算网络占据更大比例。

同时，在构建云计算资源池后，大量的异构设备纳入到统一管理域内，需要通过集中的资源池管理平台，优化现有的管理工作，让有限的人力可以通过提高管理效率的方式来支撑更大规模的系统维护。

4 综合网管系统中云计算技术的引入

针对综合网管系统，由于每个系统涉及到的功能和重点能力有所不同，在引入云计算技术所采用的方案也应有所区别。

4.1 综合监控系统

综合监控系统主要实现全专业网络运行事件集中实时监控，实现网络、业务、客户各层面“看得见”，其重点建设能力包括管理者视图——网络概况监控、重点实现应急场景、实时性能监控、重大活动场景监控等。

综合监控系统中告警数据管理模块并行处理的最小粒度是告警源，其云计算技术引入主要考虑IaaS资源池的部署问题。综合监控系统的计算平台通过相关程序调试工作部署和移植到x86平台之上，对于存储平台可以选择传统SAN设备。

4.2 综合资源系统

综合资源实现对全网各专业网络资源的有效管理，支撑业务快速开通，网络资源高效调度，实现对网络的“可控制”，其重点建设能力包括建立全专业网络资源库，建立跨专业资源关联关系等。

综合资源管理系统硬件主要包括数据库服务器、应用服务器、GIS服务器和磁盘阵列，根据综合资源管理系统要求，可以应用x86平台实现。在存储中，综合资源系统是典型的OLTP应用，没有大量的非结构化文档存储，可以采用传统SAN设备。

4.3 综合分析系统

综合分析系统集中各类网络运行指标数据，进行端到端的业务分析，确保网络质量短板“抓得住”，其重点建设能力包括数据统一收集存储、业务质量分析等。

综合分析系统承载了网络统计数据中心的职责，从数据管理和数据存储层面设计了数据仓库（DW）和ODM-DB，由这两套数据存储体系共同构成网络统计数据中心。对于综合分析系统来说，数据库服务器上主要采用UNIX小型机方案为主。由于综合分析系统中数据量大，同时针对数据分析以OLAP形式较多，随着数据量的增长，后续系统性能会随之降低，因此需要考虑云数据库的并行处理方式来进一步提高系统性能。

5 总结

综上所述，在网管支撑系统中引入云计算技术是大势所趋，应当紧跟当前技术的最新进展，从服务器虚拟化和存储虚拟化入手，逐步推进网管支撑系统向以x86架构为主的云计算和云存储平台演进。同时，由于云计算是强调集中化、跨系统的优势以及应用平台资源的分层耦合管理，这与传统烟囱式的系统建设与管理存在很大区别，为系统建设和运维管理方面带来很大的挑战，为了能够更好的适应云平台，需要在相关领域进行一定的变革，包括将竖井式维护架构转变为分层式维护架构，加强完善在虚拟化环境下的组织与流程建设等。

云计算技术的引入不应影响目前网管支撑系统的正常运行，即在保证系统质量的情况下进行云计算平台的建设。云计算的引入要充分保护网管支撑系统已有投资，不能盲目追求云计算平台规模，要与支撑系统现状紧密结合。

[1] 房秉毅，张云勇，程莹. 云计算国内外发展现状分析[J]. 电信科学，2010(8).

[2] 潘松柏，张云勇，陈清金. 云计算安全关键技术分析[J]. 电信科学，2010(10).

Cloud computing in telecommunications operation support system

CHEN Xin1, ZHAN Yi2
(1 China Mobile Group Guangdong Co., Ltd., Guangzhou 510623, China; 2 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

This paper analyzes the status of telecom OSS, combined with the characteristics of cloud computing technology to explore the support systems in the telecom. The paper analyzes the challenges and corresponding strategies.

cloud computing; OSS; virtualization; resource sharing

TN929.5

A

1008-5599（2013）01-0083-04

2012-10-26