基于ASN.1语言的F接口

1 引言

　　面对日益复杂的电信管理网络及多种电信业务，国际电信联盟ITU-T于80年代提出了TMN(电信管理网)的概念。TMN的基本目标是为电信管理提供一种框架性结构，引入通用网管模型，利用通用信息模型和标准接口实现多种不同设备的统一管理。

　　为了解决不同厂商生产的网络设备之间的通信问题，ITU-T使用互操作接口的概念来规范协议栈和协议上携带的消息。面向事务处理的互操作接口是基于面向对象的通信观点的，因而所有携带的消息都涉及对象操作和处理。互操作接口涉及一套正式规定的协议、规程、消息格式和语义。

　　在TMN规定的一系列标准的互操作接口中，F接口没有定义信息模型，各个厂商可任意发挥。实际上F接口是易于标准化的，为了实现系统的开放互连，也有必要将F接口的信息进行标准化。

　　2 F接口

　　在ITU-T M.3010《Principles for a Telecommunications Management Network》建议中定义F接口为应用于f参考点上的接口，它存在于工作站和其他TMN物理块之间，这些物理块可以是OS(操作系统)、MD(协调设备)或者 NE(网元)。在f参考点上定义F接口有如下几个原因：

• 用户和操作系统间需要进行交互；
  
• TMN中不同系统间需要互操作，特别是不同厂家开发的系统间互操作；
  
• 电信业需要构建控制中心；
  
• TMN需要模块化，做到一个机构可以改变和升级某个模块；
  
• 要能够支持高效的TMN系统集成；
  
• 要允许UI(用户界面)和操作系统独立改变而不影响另一方；
  
• 用户界面需要客户化。
  

　　 图1在物理和功能上说明了工作站和操作系统间的关系以及F接口的位置。

图1 TMN F接口配置图

　　F接口可从TMN框架的3个方面进行描述：功能结构、物理结构和信息结构。

　　2.1 TMN功能结构和F接口

　　TMN功能块将TMN的功能进行了分组，每个组完成特定的TMN管理功能。信息在成对的功能块之间进行交换，功能块之间由参考点连接。如果参考点位于功能块外部，TMN功能块由分离的物理块实现，参考点由TMN接口实现。f参考点由F接口实现，定义了WSF(工作站功能)块和OSF(操作系统功能) 块的服务边界，在f参考点交换信息的是操作系统功能和工作站功能。每一个功能块包括几个功能组件，每一个功能组件都是提供统一电信管理网功能集的单位。

　　工作站功能中的功能组件有：

• UISF(用户界面支持功能)
  
• SF(安全功能)
  
• MCF(信息通信功能)
  
• DAF(目录访问功能)

　　操作系统功能中与工作站功能有关系的功能组件有：

• WSSF(工作站支持功能)
  
• SF(安全功能)
  
• MCF(信息通信功能)
  
• DSF(目录系统功能)
  
• 代理和管理器(Agent/Manager)中OSF-MAF(操作系统功能-管理应用功能)

　　F接口特有的功能组件是WSSF(工作站支持功能)和UISF(用户界面支持功能)。在操作系统功能中的工作站支持功能组件用于支持WS(工作站)，在工作站功能中的功能组件用户界面支持功能用于支持用户界面工作站支持功能，在它们所处的TMN功能块中交换管理信息。

　　操作系统功能中的WSSF支持工作站功能中的以下操作：

• 允许访问数据、操作数据；
  
• 发起和确认操作；
  
• 发送通知；
  
• 对与特定的操作系统功能或MF通信的工作站功能用户隐藏其他的NEF(网元功能)、OSF、MF；
  
• 提供对工作站功能的管理和对操作系统功能管理的访问。

　　用户界面支持功能支持工作站功能中的以下操作：

• 将信息模型中的信息翻译成HMI(人机界面)或UI(用户界面)上的显示形式；
  
• 将用户输入翻译成信息模型的格式；
  
• 将若干个任务和若干个操作系统的信息集成，在用户界面上呈现出一致的形式；
• 提供类似MAF的功能；
  
• 提供类似ICF(信息转换功能)的功能。
  

　　工作站支持功能和用户界面支持功能影响着F接口的需求。例如，用户界面支持功能支持工作站功能中的前3项操作，说明了在工作站功能中需要有信息结构，它允许合适的信息流向用户，流向管理系统，这就决定了F接口的需求。对于管理信息，以用户输入这种方式得到，源头是透明的。

　　2.2 TMN物理结构和F接口

　　在有工作站功能的工作站物理块和具有操作系统功能的物理块之间采用F接口。在M.3010建议中，工作站定义为有足够数据存贮、数据处理以及支持g参考点和f参考点(f参考点是位于工作站功能块和操作系统功能块或功能块之间的参考点；g参考点是位于用户和工作站功能块之间，TMN之外的参考点)接口的终端。用户通过这个终端能够管理在TMN管理信息库中的对象。

　　一个工作站和TMN中的另外一个具有操作系统功能的物理块通信时，工作站可以通过面向事务或文件传输的方式通信。大多数工作站和其他物理块间的通信均是面向事务的。

　　2.3 TMN信息结构和F接口

　　操作系统将管理信息暴露在F接口，有时工作站也将管理信息暴露在F接口。从Agent/Manager需求关系的观点来看F接口的工作站和操作系统，操作系统起Agent作用，工作站起Manager作用。为更好地说明F接口的信息结构，可将f参考点与g参考进行对比。

　　g参考点表示工作站和TMN外的用户在用户界面上的信息交换。它将转化了的信息以可视的形式传给用户，并将用户输入的信息传入系统。数据布局、颜色、字体、图形、图像、列表等作为用户界面对象是重要的，并且，对相同的数据，根据用户需求提供不同表示也是很重要的。

　　标准化和优化面向用户的数据表示依赖于许多参数(有用户界面软件包、工作站硬件、用户任务需求、用户习惯、用户的专业能力、用户工作任务量、软硬件成本等)，每个参数根据情况又可得到不同的值。因此，难以完全标准化通过g参考点交换的信息，实际中，只有SDH网管EMS是标准化做得比较好的例子。

　　相反，在操作系统和工作站间的F接口交换的管理信息仍然是内部表示(不是用户使用的形式)，对于这种内部表示的需求可以被标准化，在TMN物理块间交换的以这种内部表示的数据的机制同样也可以被标准化。
语言、字符集、文化决定了习惯，对它们进行动态切换、时间格式转换等对用户界面来说是很重要的。所有的这些转换都将在g参考点进行，而内部数据表示只受大多数用户的需求影响，在工作站中涉及g参考点的用户界面上将这些数据转化成多种数据表示最为有效。这使得F接口可有效地进行标准化。

　　3 ASN.1简介

　　ASN.1(Abstract Syntax Notation One)是一种用于描述结构化客体结构和内容的语言。它定义在ISO 8824或ITU-T X.208中。ASN.1类似于高级程序设计语言的数据描述部分。它提供若干语言构件用以定义类型和值，类型对应结构，值对应内容。但和其他程序设计语言不同的是，ASN.1的类型不需要机器实现。

　　在Q3接口的信息模型描述上，采用的是ASN.1定义数据类型，因此，ASN.1在网络管理接口定义上具有较好的规范性、标准性和应用基础。

　　一个ASN.1的值可以用不同的方法表示：打印值是用打印的形式表示的ASN.1的值，对人而言，它是一种严格的表示法，因为它不必依赖任何机器的体系结构；本地值是由程序设计语言或系统用来表示ASN.1的值；传送值表示传送中的ASN.1的值，它是ASN.1值的比特流形式，是根据一组称之为传送文法(Transfer Syntax)的规则而得到的。ASN.1值的表示法决定了它的开发性和互操作性，并成为一种通用的信息交换的表示法。ASN.1标准还定义了宏表示，以扩充它的值表示法和类型。

　　4 基于ASN.1的F接口

　　由上述可知，作为TMN F接口，由于交换的信息是内部数据，使得其信息可以标准化，信息交换方式也可以标准化。而现在对F接口的信息表示和信息交换方式均没有定义标准，实现方式大多都采用以字节报文格式编码传送的方式进行。这种方式是将信息逐字节地写到缓冲区中，再以字符流的形式发送到对端，对端收到字符流后，再逐字节地将数据取出。这种信息表示和交换方式存在许多问题，如易出错，不易标准化，不易更改信息内容，不利于开放互连等。

　　基于以上问题，参考Q3接口的信息表示，可用ASN.1作为F接口的信息表示文法和信息交换文法。与字符流的F接口表示相比照，以ASN.1描述的F接口有如下优点：

　　(1)兼容性好

　　由于应用的变换，多平台是F接口应考虑的问题。在发送端和接收端，采用字符流的F接口信息表示需要在应用内部进行高低字节转换，给程序设计造成了障碍。而在F接口的信息交换中使用ASN.1的抽象表示文法作为F接口的信息表示，能保证平台的无关性。使用ASN.1的抽象传送文法还可通过F接口实现语言的无关性。

　　(2)面向对象

　　以面向对象的形式描述是当今应用的潮流，而以字符流的形式进行F接口信息表示难以将应用抽象描述，用ASN.1来进行F接口信息表示可以很容易地将信息对象化。下面所示是一个采用ASN.1来进行F接口信息表示的例子：

Address ::={
ipAddr INTEGER，
port INTEGER
}；
NetworkElement ::={
Name STRING，
address Address
}；

　　例中，在F接口交换的网元的信息描述可用ASN.1表示成一个网元对象，其属性为名称和地址，地址又描述为IP地址和端口号。使用面向对象的方式还可以实现信息表示的重用，在表示网元对象时用到的地址信息还可用于其他需要用到地址信息的对象。另外，面向对象的信息表示的修改也是很简单的。对于例中的信息表示，当通信协议使用OSI时，只需要将地址表示对象的内容换为OSI协议地址即可。更通用的方法是将地址表示成一个ASN.1的CHOICE类型：

Address ::=CHOICE {
tcpAddr [0] TCPAddr ,
osiAddr [1] OSIAddr
}

　　这样就很容易根据通信协议的不同而使用不同的地址表示。

　　(3)易于标准化

　　开放系统互连需要标准化接口，F接口在信息表示和信息交换方式上可以也应该标准化，而使用ASN.1进行F接口的信息表示对F接口的标准化是有益的。作为通用的信息交换的表示法，ASN.1本身就是标准化的，用ASN.1文法对F接口的信息进行表示、规范及模型化十分易于实现标准化。F接口是工作站与操作系统间的接口，Q3接口是操作系统与网元间的接口，Q3接口是标准接口。在F接口用ASN.1进行信息表示时，可借用部分Q3接口的信息描述，使得F接口的信息表示接近标准化，同时也减少了信息定义种类。

　　5 应用实例

　　中兴通讯传输产品部自行开发的新一代跨平台传输网管产品ZXONM E300，基于TMN的模型和框架，建立了对传输产品的统一管理平台。其体系结构如图2所示，ZXONM E300采用分布式系统设计，客户端（如GUI） 、服务器（如Manager）和数据库（如DB）都是独立的应用模块，可以分布在不同的计算机上运行。Manager可以接入多个GUI(图形用户界面)，并能接入上层网络管理系统。

图2 ZXONM E300体系结构

　　Manager与GUI之间的F接口采用了ASN.1语言来描述F接口。由于ASN.1也是Q3接口定义采用的标准语言，因此上ZXONM E300的F接口参考了ITU-T的M.3100、G.774系列等相关Q3信息模型。这使得ZXONM E300具备了较好的标准性与可扩展性，更易于与高层网管或第三方网管间进行互通。

　　目前ZXONM E300已经完成了第一个版本的开发，成功地推向了市场。 实践证明，基于ASN.1的F接口有良好的实用性和扩展性，有利于实际科研开发和产品研制，而且对于接口的标准制订，以及建立统一的网管平台都很有意义。

　　6 结束语

　　TMN F接口由于其信息的内部表示而易于标准化，使用ASN.1作为F接口的信息表示法有利于F接口的标准化，有利于F接口的开放互连。由此可见，ASN.1是一种很好的F接口的标准信息表示法。

　　参考文献

1 韦乐平.光同步数字传送网.第2版.北京:人民邮电出版社,1998
2 邓顺安等著.开放式网络和开放系统互连.戴浩译.北京:电子工业出版社,1994
3 ITU-T SG15. TMN F Interface Requirements Recommendation M.3300. Geneva, 1998
4 ITU-T SG15. Principles for a Telecommunications Management Network Recommendation M.3010. Geneva, 1996
5 ITU-T SG15. Types and Characteristics of SDH Network Protection Architecture Recommendation G.841. Geneva, 1998
6 ITU-T SG15. Interworking of SDH Network Protection Architectures Recommendation G.842. Geneva, 1997

[摘要] 文章介绍了F接口和ASN.1语言，并根据ASN.1语言描述F接口所具有的优点，说明了以ASN.1语言作为F接口的表示文法和传送文法对TMN 的F接口的开放互连和标准化十分有益。

[关键词] 电信管理网；F接口；ASN.1语言

[Abstract] :In the paper the interface F and the language ASN.1 are introduced firstly. Then the advantages of using the language ASN.1 to describe the interface F are presented, which shows that it is profitable to use ASN.1 as expression grammar and transfer grammar for the open interconnection and standardization of the TMN F interface

[Keywords] Interface F; Language ASN.1