IMS接入网智能运维系统的应用与实践
——以中国联通无锡分公司为例

王 琴， 张 炯

（1.江苏联合职业技术学院无锡机电分院，江苏 无锡214028；2.中国联通无锡分公司，江苏 无锡214000）

一、引言

IMS（IP多媒体子系统）起源于移动通信网络，3GPP在R5版本引入IMS技术，并在之后的R6版本加入细化。IMS技术设计的初衷是利用PS网络构建一张多媒体业务网络，实现语音、数据、视频、即时通讯等多种业务的融合。IMS技术利用SIP技术完成各类通信技术的集中式管理，支持固定网络、2G、3G、WLAN、宽带网或者是ADSL网等各种网络接入，实现了移动网络和固定网络的融合解决方案，所以IMS迅速成为各家固网语音运营商首选的网络演进方案。

我国移动网络采用IMS技术的步伐相对较慢，但随着固定语音网络设备逐年老化亟待换新，IMS技术成为了固定语音网实现PSTN网光改的重要利器。随着宽带网络的光纤化改造逐步加速，各大运营商均提出了光改的网络演进方向，上网及语音业务都将承载在光纤网上，IMS技术无疑是在宽带网络上最佳的语音解决方案，建设基于宽带城域网的IMS语音网络势在必行。

二、IMS网运维现状

无锡联通固网语音业务以前主要是PSTN电缆业务，随着网络技术的演进，2015年公司开始将固网语音业务由原有的PSTN网络逐步改造成为IMS网络，原来的2M+电缆的电路接入方式改成了由光纤、网线+ONU终端到用户的宽带IP接入方式。截止2018年底无锡联通IMS语音网络已经实现了15000用户的接入，接入IMS语音ONU设备大约4000台。

（一）IMS网运维难点

传统PSTN网络是一张封闭的通信网络，占地面积大、耗电高、新技术引入困难，需要占用大量的铜缆资源。而以现代IP技术为基础的IMS技术则呈现出众多优势，如：开放式网络、新业务增加容易、网络实现分层、变集中控制为分布式控制、接入无关性，终端设备只要符合相应的协议均可接入，与接入网络无关；功耗低、体积小、能够实现绿色节能减排。无疑IMS技术是先进的，但与传统的PSTN技术相比，也存在以下缺点：

1.语音终端数量众多，设备类型复杂

无锡联通原有的语音网采用的是华为公司CC08机，拥有各类RIM模块近400个。而无锡联通还处于尚未大规模开展IMS光改的起步阶段，在网的IMS语音终端ONU已经将近4000台，如果全部实现光改，无锡全区的语音终端ONU的数量预计将超过1万台。原有的PSTN语音模块拥有专门的接入机房，便于集中管理；而近万的ONU则基本位于用户端，维护管理难度很大。

2．缺乏专业的网管设备

华为CC08机有统一的网管设备，各类设备告警能够及时在告警窗口里面体现，历史记录可以方便查询，有利于故障定位。而IMS网络仅提供了核心网设备的网络管理，对于数量众多的终端设备则无任何管理手段，只有在线、离线等两个信息可以提供给维护人员。故障通常由用户告知维护人员，无法实现主动式运维。

3．缺乏必要的性能统计手段

华为CC08机可以提供丰富的话务统计工具，用于用户业务性能的正确评估。而对于IMS网络，则只能根据当前瞬间的情况来定位问题，缺乏历史数据的汇总分析。

4．网络安全亟待加强

传统的语音网络是独立的、封闭的，而IMS网络是基于宽带数据网络的开放网络，网络安全问题亟待考虑，如网络攻击、用户被盗打等情况时有发生。

（二）维护现状

随着无锡联通组织架构的调整，核心网专业2018年开始接手IMS终端设备的维护工作，当时的情况正如前面反映的情况，维护资料只有几张电子表格，记录了号码、IP地址、用户名称等几类简单的信息。故障处理流程如图1所示，每次故障处理时间都很长，需要协调用户、代维、数据专业、线路专业等多个环节，而且在维护过程中也多次发现提供的客户信息不完整，需要多次往返的现象。

图1 IMS接入网故障处理流程

三、IMS接入网智能运维系统部署思路

为有效提升维护水平，缩短故障历时，建立IMS智能运维系统势在必行，拟利用PHP、MySQL等技术构建无锡联通IMS管理平台。

传统的维护资料分布在各维护人员的维护电脑内，以硬件设备为统计维度，缺乏统一的平台来维护管理，资料的更新各自为政，缺乏统一的标准，导致故障定位困难。因此建立以客户为中心，一站式的管理平台显得非常重要。考虑到IMS电话的数量级，拟采用的管理平台是架构在Apache+PHP上,底层数据库则采用MySQL。

web 服务器采用Apache，Apache是免费的开源软件，具有速度快、性能稳定、维护简单等很多优点。另外它最大的特点是可以跨平台使用，无论Windows系统还是Unix系统都能正常运行。而微软的IIS系统虽然有着操作简单、发布网站快捷等优势，但由于稳定性、安全性、可扩展性等几个方面存在一定的不足，逐渐被Apache之类的新型web服务器代替。

PHP是目前被广泛应用的网页脚本语言，PHP语言可以完美的与Apache服务器相结合，对系统资源要求比较低。另外PHP同样属于免费开源软件，许多第三方的软件公司开发了相应的库文件，使得PHP的功能不断加强，大大方便了网站编写人员的工作，通过PHP语言提供的函数可以很方便的调用数据库，实现网页交互式的访问。

底层数据库采用的是MySQL数据库，同样MySQL也是开源软件，作为关系型数据库的一员，它的特点是体积小、速度快、系统资源要求比较低、特别适合于网页版快速查询的需要，MySQL数据库成为中小网站后台数据库的首选。

Linux、Apache、MySQL和PHP四类软件相互结合，构造了一个免费、稳定的网站系统，实现了客户资料查询、网元快速登录、性能分析、登录日志查询等功能，系统框图如图2所示。

图2 IMS接入网智能运维系统框图

四、IMS接入网智能运维系统

（一）完善IMS接入网维护资料

维护资料是运维工作的重中之重，第一步就是完善资料。在目前实际使用的IMS网络中，共有H248、SIP两种协议的终端，两种类型的终端既有相同的信息，也有各自不同的特点。IP地址、设备名称、用户号码等信息是两种终端都需要统计的，H248终端还需要另外统计设备域名、端口号等信息。以前这些信息采集的是业务开通时登记的维护资料，但由于人员变革、设备迁移等原因，资料的准确性、完整性都不令人满意。为了完善资料，公司从核心网的角度去重新获取设备资料，与之前的维护资料进行对比，来实现资源准确性的核对。

核心网络可以记录所有在线用户的号码、域名、IP地址和端口等信息，经过十余次的全网IMS用户数据的拉网式筛查，利用Python语言完成关键信息的提取与比对，我们获取到了一部分缺失的用户信息。再通过与数据专业、线路专业的核查，完善了公司IMS在网用户的资料信息，包含用户地址信息、接入机房信息、vlan信息、上联设备信息等。完善的用户信息为自动运维提供了第一手的基础数据。

（二）建立客户资料查询系统

传统的维护资料存在于各位维护人员的个人电脑之内，经常由于维护人员缺席导致资料查询缓慢，而且由于更新不及时，常常存在相互矛盾的多个版本资料，给故障定位带来不利的影响。为了快速查询客户资料，实现一站式维护，开发了IMS的客户资料查询系统，实现了对SIP、H248两类终端信息的快速查询，以及基于号码、IP地址的双向查询，最大程度的缩短了资料查询时间。图3是H248客户资料查询网页的截图。

图3 客户资料查询系统查询页面截图

（三）建立基于IMS的性能统计系统

全网在线的IMS终端近4000个，以前只有当用户报障，运维人员才会介入处理。这样造成的后果是一方面维护工作很被动，不利于故障定位；另一方面也不利于公司对重点大客户的差异化服务，实现主动运维。为此制作了IMS性能监测工具，以实现对IMS重点客户终端的7*24小时性能监测。通过监测统计可以清晰的看到终端的历史维护性能指标：网络延时、丢包率、故障中断次数、最新的中断时间、最新的恢复时间等，从而使得维护工作可以做到有的放矢。通过对长期存在丢包、响应时间长的终端开展预防性维护，避免了用户感知变差，减少了投诉次数，对提升NPS也有着积极的意义。对于需要进行重点保障的大客户还可以设置优先等级，发生中断时实现自动告警提醒。

（四）建立统一的网络终端登陆平台

原来的登录方式是查询维护资料后，再手工录入登录信息，由于各个厂家的登录界面各不相同，往往需要登录好几次才能成功。系统开发了全网所有终端的统一登录界面，实现维护的一站化。无论是通过IP地址，还是终端名称都可以快速有效登录网元，实现快速维护，减轻维护强度，避免出现人为错误。

（五）完善登录日志记录功能

目前网络安全、信息安全越来越受重视，保护个人隐私、防止运营商泄密是我们需要重点关注的问题。为加强管控、防止非法接入，网站还提供了用户登录鉴权、登录日志查询功能，日志记录了所有登录页面的IP地址、时间、查询数据等统计信息备查。

五、结语

无锡联通公司部署实施IMS接入网智能运维系统后，改变了投诉、故障驱动的被动式维护现状，逐步形成了预防维护、主动维护的意识，将故障扼杀在了萌芽状态，降低了客户投诉率，提升NPS等用户主观感知，极大的提升了无锡地区维护IMS网络的技术能力，并为下一步IMS网络优化调整提供了有效信息。