18、IP over WDM网络管理测试与评估

IP over WDM网络管理测试与评估

1. 故障检测与处理机制

当网络元素检测到缺陷时，会生成特殊警报并发送给EMS（网元管理系统）。以下是需要实现的警报列表：
| 传输层检测到的故障 | 光路径层检测到的故障 |
| ---- | ---- |
| 光信号丢失（LOS） | 光路径阻塞（LPB） |
| 净荷丢失（LOP） | 光路径误连接（LPM） |
| 光开销丢失（LOH） | 单个WDM通道丢失（LOC） |
| 光通道频率偏移（SOF） | 光通道劣化（OCD） |

根据接收到的警报，网络元素或EMS会调用保护/恢复算法来纠正故障，并将必要的命令反向发送给网络元素。为了测试这些警报的发出，测试床应具备可控地降低链路上光信号质量以及监控该链路上光信号的能力，同时还应具备可控地中断光路径的能力。

2. WINMAN测试床

2.1 IP层

IP测试床由三个路由器（PE - 1、PE - 2和P - 3）连接三个LAN站点组成。这些路由器是CISCO 7200，前两个是提供商边缘（PE）路由器，第三个是模拟核心网络的提供商（P）路由器。每个路由器有三个快速以太网接口，其中两个用于建立三角形网络，第三个用于连接流量分析设备。此外，每个路由器还有串行链路，用于连接客户LAN和数据通信网络（DCN）。以太网端口是双10/100端口，可工作在100 Mbps（100BaseTX）或10 Mbps（10BaseT）。

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    PE1(PE - 1):::process -->|Fast Ethernet| PE2(PE - 2):::process
    PE2 -->|Fast Ethernet| P3(P - 3):::process
    P3 -->|Fast Ethernet| PE1
    PE1 -->|Serial Link| LAN1(LAN - 1):::process
    PE2 -->|Serial Link| LAN2(LAN - 2):::process
    P3 -->|Serial Link| LAN3(LAN - 3):::process
    PE1 -->|Serial Link| DCN(Data Communication Network):::process
    PE2 -->|Serial Link| DCN
    P3 -->|Serial Link| DCN
    IP_EMS(IP - EMS):::process -->|Management| PE1
    IP_EMS -->|Management| PE2
    IP_EMS -->|Management| P3
    IP_EMS -->|Management| WINMAN(WINMAN Platform):::process

2.2 WDM层

WDM测试床由一个集线器和三个远程节点通过双光纤反向旋转环连接而成。外环光纤使用专用（固定）波长（λ1、λ2、λ3）进行集线器和远程节点之间的通信，内环光纤每个节点配备可编程OADM，用于与其他远程节点或集线器建立波长路径。每个节点都配备了GbE交换机，用于IP路由器和WDM节点之间的互连。在集线器处，IP流量可以路由到测试床外部（如互联网）。

测试床的主要参数如下：
- 两个远程节点之间的平均距离为8 km，总环周长为32 km。
- 使用1310 nm的光监控通道传输管理信息。

测试床包含以下管理系统：
- 每个光节点有一个网络元素代理，通过RS - 232链路为上层管理系统提供OADM的管理视图。
- 一个EMS，用于控制四个代理，其信息模型和北向接口按照TMF - MTNM标准实现。

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    Hub(Hub):::process -->|Outer Fiber Ring - λ1, λ2, λ3| Node1(Remote Node 1):::process
    Hub -->|Outer Fiber Ring - λ1, λ2, λ3| Node2(Remote Node 2):::process
    Hub -->|Outer Fiber Ring - λ1, λ2, λ3| Node3(Remote Node 3):::process
    Node1 -->|Inner Fiber Ring - OADM| Node2
    Node2 -->|Inner Fiber Ring - OADM| Node3
    Node3 -->|Inner Fiber Ring - OADM| Node1
    Node1 -->|GbE Switch| Router1(Router):::process
    Node2 -->|GbE Switch| Router2(Router):::process
    Node3 -->|GbE Switch| Router3(Router):::process
    WDM_EMS(WDM - EMS):::process -->|RS - 232| Agent1(Network Element Agent - Node 1):::process
    WDM_EMS -->|RS - 232| Agent2(Network Element Agent - Node 2):::process
    WDM_EMS -->|RS - 232| Agent3(Network Element Agent - Node 3):::process
    WDM_EMS -->|RS - 232| Agent4(Network Element Agent - Hub):::process

2.3 IP和WDM节点的互连

IP/MPLS路由器可以配备不同的光接口，以特定波长进行传输。OADM可以配备支路卡，具备或不具备调整波长的能力。原本用于实现波长适配的设备是转发器，但由于其成本较高，测试床采用了替代方案。最终采用的解决方案是使用Avaya Cajun交换机，这些交换机提供具有特定波长的GbE接口的千兆接口转换器（GBICs），可以直接与WDM设备配合使用。

3. 技术依赖的EMS与WINMAN南向接口的适配

测试床配置完成后，需要通过DCN将被测NMS连接到测试床。由于可用的EMS可能具有专有的管理接口，不支持与被测NMS的接口，因此需要引入一个适配层。该适配层包括在每个EMS（IP和WDM）上设计和实现的适配组件，这些组件作为测试床基础设施的顶层，是WINMAN可见的唯一测试床实体，并且提供符合WINMAN南向接口规范的北向接口。

3.1 WDM EMS的适配

WDM - EMS的适配基于国际标准，特别是TMF - MTNM接口。其信息模型描述了适配的结构和组成，数据库分为静态和动态两部分。静态部分表示物理配置，动态部分包含网络元素中的连接及其CTP。

WDM软件是在Windows NT上使用Visual C++开发的，使用TAO/ACE的CORBA版本。WDM - EMS由一个可执行文件和一个初始化文件组成，初始化文件在EMS启动时读取，包含网络操作员已知的信息。

3.2 IP EMS的适配

WINMAN管理系统与IP - EMS的适配也基于TMF MTNM规范。IP - EMS是一个CORBA组件，负责管理系统与设备的直接交互。在WINMAN测试床中，IP - EMS更像是NMS和网络元素之间的中介设备。IP - NMS到IP - EMS的适配将确保建立具有带宽约束的LSP，前提是网络的基本IP/MPLS配置已经设置好。IP路由器的配置通过CLI进行，并使用SNMP进行监控。与路由器的接口是根据特定的API开发的。

4. IP over WDM管理解决方案的评估

4.1 评估概述

对IP over WDM网络管理解决方案的评估是必要的，以验证其是否能达到预期效果。评估网络管理解决方案需要在不同层面进行适当的实验，涵盖系统的功能和非功能属性。评估实验应具有通用性，以便适用于任何IP和WDM网络技术的NMS。

4.2 测试实验模板

所有用于验证WINMAN属性的实验都通过填写描述模板来定义，模板的字段和含义如下表所示：
| 字段 | 描述 |
| ---- | ---- |
| 优先级 | 根据与评估范围的相关性、可行性和相关实验的成本，将实验优先级分为高、中、低 |
| 目标 | 描述实验的目的，包括被评估系统的属性、实验的意义、推理依据以及范围和边界 |
| 背景 | 提供与被评估系统属性相关的信息，可能包括理论背景、标准参考或业务模型 |
| 所需工具 | 管理平台和辅助设备，指执行实验可能需要的任何硬件和软件，如流量分析仪、光分析仪和终端用户应用程序 |
| 所需基础设施 | 描述测试床传输网络基础设施，包括不同测试床之间的互连性、数据通信网络以及与终端用户的连接。如果需要网络模拟器，应在此处指定 |
| 预期结果 | 描述实验的预期结果，可根据标准、要求或服务性能指标来表达 |
| 实验设置 | 描述实验的设置，可能包括传输网络基础设施配置、管理系统配置、测量点以及必要时管理系统和被管理网络的预配置 |
| 场景 | 描述要执行的步骤以及必须确保的任何前置条件和后置条件 |
| 相关实验 | 提供相关实验的参考 |

4.3 非功能行为评估

一个NMS除了具备专用功能外，还应具有一些非功能属性，如开放性、可移植性、灵活性、模块化、可扩展性和健壮性。以下是对这些属性的含义及测试场景的说明：
- 开放性和灵活性 ：开放性指系统与其他组件或系统的互操作性，可移植性指系统在不同处理节点上无需修改即可执行的能力。评估WINMAN NMS系统开放性和可移植性的场景目标包括：展示不同系统中组件之间的互操作性，确保NMS能够开放网络资源供各种网络管理应用使用；验证NMS能够在多种操作系统（至少包括Solaris和Windows NT 4或Windows 2000）上运行，且功能不受操作系统影响。可通过MIB/IDL浏览器浏览MIB对象来测试其开放性。

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    MIB_IDL_Browser(MIB/IDL Browser):::process -->|Browse| MIB_Objects(MIB Objects):::process
    NMS(NMS):::process -->|Operate on| OS1(Solaris):::process
    NMS -->|Operate on| OS2(Windows NT 4):::process
    NMS -->|Operate on| OS3(Windows 2000):::process

4.4 功能行为评估

NMS管理IP over WDM的功能属性测试主要集中在配置、故障和性能管理领域，可根据TMF TOM流程进一步分解为以下方面：
- 配置管理 ：包括网络供应和网络库存。
- 故障管理 ：包括网络维护和恢复。
- 性能管理 ：包括网络数据管理。

基于指定的实验，可在接近真实网络运营环境的条件下评估WINMAN系统。实验通过网络设置进行，将WINMAN系统与IP over WDM测试床集成。

5. 总结

IP over WDM网络测试床的部署对于验证WINMAN集成管理系统至关重要。测试床的IP层由三个MPLS路由器连接三个LAN站点，WDM层由一个集线器和三个远程节点通过双光纤反向旋转环连接。Cajun交换机用于互连路由器和光节点。由于现有EMS可能不支持与被测NMS的接口，需要引入适配层，WDM - EMS和IP - EMS的适配均基于TMF - MTNM接口。

对IP over WDM管理解决方案的评估涵盖非功能和功能属性。非功能属性包括开放性、可移植性等，功能属性包括配置、故障和性能管理。通过通用的测试实验模板和特定的实验场景，可以对WINMAN系统进行全面评估，确保其在实际网络环境中的有效性和可靠性。