[科普中国]-电信信息网络体系结构

简介

随着信息时代的到来，电信业务逐步向宽带化、智能化、个人化的方向发展，人们对电信业务提出了越来越高的期望:要求业务更加通用，更易于开发、管理、互操作以及底层网络、计算环境具有更好的独立性等等。但是目前已有的电信软件体系结构(如IN、TMN)难以完成这些使命，因此迫切需要一个适应宽带、多媒体信息时代的新型体系结构。在这方面，人们对TINA(电信信息网络体系结构)寄予了厚望。

1992年，在日本召开的ISS'92会议上，民间国际组织TINA论坛正式宣告成立。该组织由Bellcore、NTT和BritishTelecom等公司牵头，并有一批设备制造厂商(包括通信设备制造商和计算机设备制造商)以及电信业务运营公司参加。1993年1月，TINA论坛组建成立了一支核心研究小组，当时有30名专家，分别由各成员单位派遣。时至今日，TINA论坛的参与单位已经发展到40余家，几乎包括了所有的电信行业大公司。核心工作组的研究人员通常在组内工作一年左右时间，然后就回到他们的公司去。这样非常有益于TINA阶段研究成果的宣传以及核心小组与那些在参与公司中开展的附助项目之间的信息沟通。

TINA论坛计划在5年时间里(也就是到1997年底)拿出一套关于组建、配置和维护电信信息业务的体系结构，同时也提供一些开发TINA业务需要的工具和一组最常用的业务组件。简单地说，TINA业务(包括管理)是用业务组件搭出来的。这样，TINA论坛提供的那些业务组件一方面构成业务组件的一个基本集，另一方面也可以给以后的TINA业务开发者提供参考模板1。

TINA目标当前的电信网络运营者所面临的主要间题已不再是如何提供标准的业务，而是如何在适当的时间、地点来组织和提供适当的业务。换言之，高效地组织并提供适当的业务将成为首要问题。TINA是由网络运营者、电信与计算机设备厂商共同发起的一个世界性的论坛组织，其目标正是为“开放”的电信业务提供一个一致而统一的体系结构，以适应面向未来的宽带多媒体通信和信息高速公路时代的要求。所谓“开放”有以下含义:TINA不仅要适应传统的话音业务、未来的交互式多媒体业务、信息业务、操作和管理型业务的需求，而且要提供业务操作的灵活性以方便地创建新业务、高效地管理业务和网络。TINA的演进过程充分利用了分布式计算领域中的先进技术，例如，开放分布式处理(ODP)和分布式通信环境(DCE)，以及面向对象的分析和设计思想，从而极大地提高了软件的互操作性、软件规格的可重用性、软件配置的灵活性，并为业务和管理软件提供了一致的构造原则，其最终目标就是提供统一的通信软件体系结构2。

提供一个支持业务及业务组件重用的框架，这种重用是非常方便的，使得业务能够快速地开发和加载。由此降低业务、网络运营以及业务安装和修改等各有关方面的费用。

面向新型信息业务(例如多媒体业务)，以集成的方式支持管理和移动业务。

提供对底层支撑网络及计算环境的抽象描述，支持业务和业务组件的分布透明性，减少业务交互带来的麻烦。

提供业务间互操作的开放性。支持业务质量的协商控制机制，对业务的安全性提供强有力的支持。

具有与现有网络和业务的良好兼容。适应设备、业务的多厂商环境，解决不同厂商的产品难以协调工作以及电信网、电信业务数据的不一致性问题。尽量减少由于世界各地电信政策的不同而带来的不利。

提供一种验证系统是否满足TINA体系结构的方法1。

TINA体系结构TINA作为一个完整的体系结构是很复杂的，为了便于理解和应用，一般将其分为4个子集。

网络体系结构(NA)：提供一系列描述传输网的通用概念，以及建立、修改、释放网络连接的机制。

业务体系结构(SA)：解决如何简单有效地对电信业务进行设计、规范、实现和管理的问题，提出了一系列参考业务模型和开发框架以及一些必须遵循的概念和原则。

计算体系结构(CA)：定义用来描述TINA系统中面向对象软件的建模概念，并负责解决与电信应用的底层支持环境相关的问题。

管理体系结构(MA)：对业务、资源、软件和底层支撑技术以一种集成的方式进行管理。

总体体系结构则包含了一些对所有子结构都适用的概念和原则。它们应用于任何TINA软件系统的设计、规范和实现。总体体系结构是通过提取、抽象和泛化以上4个子集中的共同原则而得到的3。

网络体系结构网络体系结构的目标有两个:一是采用不依赖于技术的方式来描述传输网络;二是提供了网络连接的建立、修改和释放的机制。依据TMN的网络分层原则，网络体系结构建立了网络资源信息模型(NRIM)。NRIM对网络资源进行了抽象，它只关心各种单元间的联系、网络的拓扑结构和端到端的连接，不关心具体的实现技术。人们可依此推出与技术和业务独立的管理与控制功能。这些功能分为两类:系统管理功能与网络管理功能。系统管理功能提供对分立网络资源的管理，而网络管理功能用来强化对网络资源管理的控制。这些功能又可细分为许多小的管理代理模型，通过代理，ATM网、SDH网等都可以看作TINA的子网，其信息模型可以融合到TINA的信息模型之中。

业务体系结构业务体系结构提供了构筑业务与业务支持环境的方法，这里业务含义广泛，可代表电信业务、管理业务、端用户业务。TINA采用了通用业务组件模型(USCM)来对业务进行描述，任何一项业务从外部看都可分为三部分:使用部分、管理部分、实体部分。这三者构成了业务的接入层，它们和业务核心部分一起完整地描述业务。业务核心定义了业务的核心逻辑和数据结构。在业务体系结构中，提出了业务会晤(Session)的概念，通过会晤机制，对与业务相关的活动进行描述，从而提供了对业务进行控制的更好的方式。有3种主要的会晤。

接入会晤:专用于处理用户的鉴别与授权，可支持终端用户的移动性(如移动通信终端)，支持用户优先权机制，还可以对业务的交互进行控制。

业务会晤:给用户提供一个业务执行的环境。

通信会晤:为用户业务建立通信连接。要实现会晤，有3个条件是必须的:每个通信方(智能终端或终端代理)都需要一个管理功能实体;不同管理功能实体间的通信机制;为解决会晤中出现的各种要求，管理功能实体能够访问通用的协商算法。在业务体系结构中采用两个主要的分开原则:呼叫与连接控制分开、终端与用户业务分开，从而便于处理复杂业务间交互，与智能网结合还可以提供业务生成环境(SCE)，允许用户自己定义业务特性与网络行为。如在B-ISDN的多媒体应用中，通常一个呼叫需要多种连接，分别用于传送语音、数字、视频等信号，且各有不同的服务质量要求。这时应用上述的分开原则就很方便:由接入会晤处理呼叫，业务会晤处理不同的业务需求，通信会晤建立实际的连接1。

ITNA业务体系结构提供建立业务及其支撑环境的一系列概念和原则。TINA中的“业务”有着较为广泛的含义，包括电信业务、管理业务以及终端用户业务，从而使业务体系结构适用于广泛的业务类型：管理业务、信息业务、传输业务及接入业务等。业务及其支撑环境可根据计算体系结构中的建模概念进行扩展而实现。

1、业务体系结构的信息建模

从信息观点来看，业务体系结构提供了描述业务行为、业务管理、业务和终端的移动特征等的框架。它强调两个分离原则：呼叫控制与连接控制的分离;用户与终端的分离。前者使得用户行为的引人、协商和通信资源的引入、协商相分离;后者有助于刻画用户与终端的移动特征。这样就保证了业务的处理具有高度的灵活性。

尽管不同的业务在具体内容上彼此不同，但其基本特征在于它们都能提供业务相关活动的上下文关系，这样一种上下文关系称为会话。会话的状态在会话生命周期内可能会变化。作为一般性定义，会话一词表示一组资源之间的临时关系，这些资源在一段时间内合作完成一项任务或实现一定的目标。同一会话中的资源由相同的会话策略支配，这里的策略包括计费、安全性、业务质量等。会话是对资源管理、使用以及所适用策略的一种抽象和简化。

TINA体系结构定义了三种类型的会话：

接入会话(Aocessssesion)表示用户与网络连接并参与到业务中，维护用户和系统连接的状态及用户在业务中的参与状态。在计算模型中接入会话由代理表示。

业务会话(eSvricesession)是业务的单个行为实例，它将业务与用户相连接以使它们能彼此交互。业务会话包含业务逻辑。在计算模型中业务会话由业务会话管理器表示。

通信会话(Communieationsession)表示与业务会话相关联的连接，描述在传送网中面向业务的连接抽象，维护关于特定业务会话连接的状态，例如通信通路、端点和业务质量特征。在计算模型中通信会话由通信会话管理器提供。

引入会话概念的目的是分解所关心的不同对象并提高功能的分布性。接入会话和业务会话的分解既要考虑到不同用户接入方式和技术的不同，也要考虑到在业务进行中接入业务的用户位置的改变。业务会话和通信会话的分解，使业务行为从具体通信连接中分离。

2、业务体系结构的计算建模

从计算观点来看，业务体系结构提供了分布式业务的构成原则与方法，同时定义了一系列可重用的软件组件(在业务体系结构中称为业务组件)以提供构造业务的基本组件库：

与接入会话相关的组件：提供用户对业务的一致性接入接口，如使用者代理(UserA-gent)、提供者代理(provider Agent)等。

与业务会话相关的组件：提供用户对业务的使用(交互)接口，如业务会话管理器SSM(Service Session Manager)。

与通信会话相关的组件：提供用于支持通信的接口，如通信会话管理器CSM(Communication Session Manager)。

下面以使用者代理和业务会话管理器为例，简单分析使用TINA业务组件的优越性。使用者代理用于表示网络中的用户，它从用户的角度负责发送/响应业务的建立请求、维护用户头文件(User Proifle)以及完成业务细节的定义等。这样就使得对用户的定位只需要通过查找相关的代理即可完成，从而避免建立相关的定位库，使用户在全网内具有移动性。业务会话管理器用于维护业务的状态，并向用户提供参与/退出业务会话的接口，在业务会话中根据其业务逻辑或用户命令完成连接的建立、修改和释放2。

计算体系结构TINA分层结构中，计算体系结构体现了分布式处理环境层以及本地计算与通信环境层的组织原则。计算体系结构一是定义了建模的概念，用于描述TINA系统中面向对象的软件;二是定义了分布式处理环境，用于对对象的定位和互操作提供支持。这些概念都是基于开放分布式处理参考模型的5个观点，即企业、信息、计算、工程和技术。计算体系结构是TINA的核心部分，它提供对业务体系结构、网络体系结构的支持，以计算机的概念来描述分布式计算环境(DPE)，定义软件体之间进行通信和交互的规则，通过DPE掩盖了下层复杂的网络环境，实现了网络对应用的透明性1。

TINA计算体系结构定义了用于在TINA系统中规范面向对象软件的建模概念，以及用于实现对象定位和对象交互的分布式处理环境(DPE)支撑系统。这些概念均基于OSI的开放分布式处理参考模型(RM一ODP)，并加以改进、细化以适用于电信系统的设计。为了理解电信系统的复杂性，可以根据五个不同的观点(viewpiont)来规范电信系统，每个观点集中反映系统的部分特性，而与这五个观点相一致的建模概念则完成对整个系统的描述。

企业观点集中反映系统的目的、范围和策略。

信息观点集中反映系统的信息语义和信息处理活动。

计算观点集中反映将系统分解成一系列可分布的交互对象。

工程观点集中反映支持分布性的基础结构。

技术观点集中反映支撑系统的具体技术选择

1、计算建模概念

在TINA计算体系结构中，电信业务、电信管理业务以及特定的分布式应用均被视为基于软件的应用系统。这样的应用系统一方面独立于分布的网络平台，另一方面又运行于全网络范围内的多个结点中。计算建模概念提供计算规范框架，而计算规范通过软件实体，即可计算对象(computational object)，来完成分布式电信系统的构造。

ITNA计算建模概念定义了可计算对象之间的交互方式。可计算对象是基本的程序和封装单元，对象通过从接口发送并接收消息来实现彼此交互。一个对象可能提供多个接口，这些接口又可能属于不同类型。有两种形式的接口可由对象提供或供对象使用：

操作接口是已定义操作的接口，以使服务对象的动作可被其它客户对象所启动，操作可能有参数也可能有返回值。

流接口是没有操作的接口(即没有输入输出参数，请求、结果或通知)。流接口之间流的建立允许使用其它结构信息(例如图像和声音比特流的传递)，通过在业务和网络体系结构中定义的业务组件和网络组件的交互来完成流的建立。

在建立系统的计算规范时，设计者仅关心编程实体(对象)能向其它对象提供、或者需要其它对象来提供怎样的接口，而不必关心软件的分布性等问题。

2、信息建模概念

计算建模概念适于描述如何将电信应用软件组织为相互分离、逻辑上独立的软件组件，但是它并不适于描述应用系统的具体操作行为。信息建模概念的提出正是为了解决这一问题。

ITNA信息建模概念为信息规范提供框架。信息规范定义了信息承载实体及其相互关系，以及控制实体行为的限制规则。在建立信息规范时，设计者应集中于系统做什么，而不需考虑系统的具体实现细节。

3、工程建模概念

可计算对象之间的交互并不需要事先了解对方的具体位置，也就是说，所有的可计算对象均位于一个称为分布式处理环境(DPE)的可计算平台上。TINA工程建模概念的提出正是为了定义DPE的组成框架，DPE体系结构包括：

DPE内核：实现于异质的本地计算环境(ORB、DCEThreads、DCERPC、COM/OLE等)之上，提供对象生命周期控制(包括动态创建和删除对象的能力)和对象间通信(提供远程对象的操作启动机制)。

DPE业务:提供操作接口(operational interface)以支持对象的动态运行和通信。

kTN：是一个逻辑上的虚拟网，对于由DPE节点的本地计算环境所提供的通信机制具有技术独立性。为方便远程对象的通信，不同节点上的DPE内核通过kTN通信。

从应用系统设计者的角度出发，DPE就是一个同构的(homogeneous)基础设施，它隐藏了低层网络与计算资源的复杂性和异质性(heterogeneity)。基于软件的电信应用系统在得到DPE的支持后，就不必在设计中考虑分布机制的实现、安全性、通信资源管理等问题2。

管理体系结构TINA中有两种基本的管理类型。

)计算管理:涉及计算机(本地计算和通信环境)、分布处理环境和运行于分布处理环境之上的软件的管理。在此，管理并不关心应用具体是什么，它只关心软件和计算节点的加载、安装和操作。计算管理可分成一般的软件管理(例如软件的加载、配置和实例化)和基础设施(如DPE等)的管理。

电信管理:包括对传送网的管理、对使用和控制网络的应用的管理以及对业务的管理。电信管理可分为业务管理、资源管理和单元管理，采用与TMN系统中几乎相同的方式。

无论是业务还是网络，都可从功能分解的角度将管理问题分成5个不同的领域:故障、配置、计费、性能和安全。这是在OSI系统管理中定义的FCAPS分解。在TINA中，对每种类型的电信管理，都从这5个方面作了细致的规定。需要指出的是，TINA中的管理是作为一项特殊的业务来看待的，必须遵循业务体系结构的要求。

TINA特征TINA是一个开放的体系结构，它充分考虑了多媒体等下一代新业务对电信网络体系结构的要求，提供了对底层支撑网络及计算环境的抽象描述，支持业务和业务组件的分布透明性，减少了业务交互带来的复杂性;同时与现有网络和业务兼容，适应设备、业务的多厂商环境，解决了不同厂商的产品难以协调工作的问题。

TINA提供了一种在异构传输网上开展电信业务的方案，同时保持了IN，TMN等传统网络体系结构的优点。TINA有三个基本特征：业务和网络的分离、最大的可管理性和可控制性、分布式处理环境和面向对象技术的运用。按照TINA的观点，电信系统由三个域构成：业务、网络传输和用户(如图)。TINA将电信业务与电信网络技术分离带来了许多优点：首先业务层不必处理端到端的连接问题，也不必考虑底层传输网的具体构成情况；其次业务和网络的分离使两者的发展不再相互制约。

TINA的网络体系结构用来建立各种实际的物理连接，并向上层的业务体系结构提供一个抽象的、与具体连接技术无关的接口。TINA的业务体系结构提供一系列原语来建立服务，并把业务的接入和使用分开处理，这样增强了业务的移动性、安全性并使用户个人信息与特定的业务无关。这也意味着多种业务可以在较高的层次上重用(像鉴权和路由查询这些通用的接入过程)。

TINA还定义了签约管理(Subscription Management)模块和资源配置管理(Resource Configuration Management)模块。签约管理模块用来管理用户的签约信息和业务信息;资源配置管理用来管理网络的拓扑结构。TINA综合了电信和信息领域的最新研究成果，提出了一种基于分布式计算技术的体系结构，将电信业务与管理业务综合到同一种体系结构中，同时采用了面向对象和分布式处理技术，引入了分层的体系结构，把对业务的控制和管理结合了起来3。

TINA发展趋势当前，围绕TINA进行的工作集中在三个主要的方向：

继续对TINA的体系结构作理论研究和制定标准，逐步细化固化TINA体系结构各部分内容，1997年底发行最终版本。

通过开发实验项目，实现一些原型来验证TINA体系结构的正确性。

研究如何将现有的智能网和电信管理网集成起来向未来的电信网TINA演化。为了对TINA结构的正确性、合理性、先进性提供有说服力的证据，一系列的实验项目正在进行。主要有以下几个：(1)TINA Multimedia Auxiliary Project:由英国电信、爱立信等5家公司承担。目标是通过开发一个多媒体会议业务来对TINA业务体系结构进行检验。(2)ReTINA:隶属于欧洲电信联盟的ACTS(Advanced Communications Technologyand Services)计划。目标是开发出一个处于实用阶段的分布处理环境DPE(Distributed Processing Environment)。投资1700万美元，由西门子、阿尔卡特、英国电信、法国电信等11家欧洲电信公司联合进行。(3)ACE(Application Construction Environment):由意大利CSELT承担。目标是为TINA业务的开发提供一套实用化工具，包括Browser/Editor、Validation&Simulationtool，Performance evaluators，Code Generation等。(4)HiTOS(High Telecommunications Operating System):任务是进行业务管理实验，由韩国电信承担。该项目的阶段成果已在瑞士举办的Telecom'95会议上进行了演示。HiTOS从实现上分为两层:业务层和ATM网络控制层。目前HiTOS只支持两种业务:VOD和可视电话，这两种业务可以说是宽带信息网络上的典型业务。目前HiTOS系统已实际运行在韩国电信的多媒体业务平台上。(5)VITAL:由阿尔卡特公司承担。总的目标是完整的TINA体系结构的实现，重要是针对复杂的、千姿百态的业务属性的开发、应用、管理进行展示和验证。(6)PersonalCommunicationSupportinTINA-C:这是一个刚开展的TINA辅助项目，由德国电信承担。目标是进一步将个人通信业务集成进TINA体系结构1。