Aplicação ao Gerenciamento de Redes de Telecomunicações
Este tutorial apresenta o modelo TMN (Telecommunications Management Network) para gerenciamento de
redes de Telecomunicações criado pelo ITU-T (International Telecommunications Union –
Telecomunications).
O modelo TMN é o padrão de gerenciamento mais utilizado pelas ferramentas disponíveis no mercado para
redes de telecomunicações. Serão apresentados as áreas funcionais de gerenciamento, os níveis de
gerenciamento e a arquitetura TMN para implantação em uma rede.
Esdras de Oliveira Eler
É Professor da Faculdade de Tecnologia INED (Belo Horizonte, MG). É também Engenheiro Eletrônico e
de Telecomunicações pela Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerias (PucMinas, 2004) – e
Especialista em Gestão de Negócios pelo Ibmec-MG (2006).
Atuou durante 4 anos no Centro de Gerência de Redes da Telemar-MG (CGR-MG) e durante 5 anos como
Gerente de Implantação de serviços de Telecomunicações para o mercado corporativo da Embratel em
Minas Gerais.
Atualmente é coordenador de projetos de Serviço de Valor Agregado (SVA) para Telefonia Celular e
Professor do curso de Redes de Computadores da Faculdade de Tecnologia Ined em Belo Horizonte, MG.
Email: [email protected]
Categoria: Operação e Gestão
Nível: Intermediário
Enfoque: Técnico
Duração: 20 minutos
Publicado em: 21/01/2008
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Modelo TMN: Introdução
Uma rede de computadores necessita ser monitorada para aumentar a produtividade e a eficiência do
sistema, a fim de evitar que possíveis falhas ou interrupções possam afetar o core business de uma
organização. Existem várias ferramentas disponíveis no mercado que permitem o gerenciamento de redes
locais, analisando o tráfego da rede e o status de todos os equipamentos nela instalados. São exemplos de
ferramentas gratuitas disponíveis o MRTG e Nagios.
Da mesma forma, um sistema de telecomunicações precisa ser gerenciado. Centrais telefônicas,
equipamentos SDH, roteadores, sistema de rádio enlace, etc. necessitam de monitoramento com o objetivo
de alcançar os requisitos de desempenho operacional e de qualidade de serviço, que muitas vezes estão
especificados em contratos através de um SLA (Service Level Agreemment).
Por sua vez, um sistema de gerenciamento de redes de computadores ou de telecomunicações, não se
resume apenas à tecnologia capaz de colher dados dos vários recursos da rede. Ela está relacionada também
a transformação destes dados em conhecimento e a transformação do conhecimento em ações, que podem
ser corretivas ou pró-ativas. Por exemplo, ao detectar uma situação de congestionamento em uma rede
devemos buscar alternativas para solucionar o problema (ações) como aumentar os recursos da rede ou
diminuir a carga (tráfego).
Assim quando se fala em gerenciamento de sistemas, estamos nos referindo também ao gerenciamento e
coordenação das ações humanas que são realizadas a fim de alcançar os objetivos propostos, o
gerenciamento dos recursos físicos nela instalados, entre outras funções.
E para realizar este gerenciamento, normalmente existe implantado nas empresas prestadoras de serviços de
Telecomunicações, Internet ou TI, um centro de operações de gerenciamento denominado CGR (Centro de
Gerência de Rede) ou NOC (Network Operation Center) que é responsável por centralizar as ações de
gerenciamento da rede, utilizando ferramentas de gerência que podem ser proprietárias ou padronizadas.
Uma solução de gerência proprietária apresenta interfaces e protocolos que são utilizados somente por
aquele fabricante em específico e são incompatíveis com sistemas de outros fabricantes. O cenário atual das
redes de telecomunicações apresenta equipamentos de diferentes tecnologias e diferentes fabricantes que
muitas vezes atuam isoladamente em uma rede.
Fica fácil observar que quando são utilizas soluções proprietárias e existem vários sistemas de diferentes
fabricantes instalados é necessário implantar vários sistemas de gerência em uma mesma rede. O grande
impacto gerado por está situação é, com certeza, o aumento do custo de implantação e manutenção desses
sistemas de gerência, contradizendo com o objetivo inicial que é a redução dos custos de manutenção e das
perdas geradas pelas possíveis interrupções de uma rede, ao detectar com antecedência os problemas e
reduzir o tempo de manutenção.
Soma-se a este problema principal, outras conseqüências não desejadas como base de dados redundantes e
inconsistentes, gerenciamento isolado e ineficiente, presença de múltiplas interfaces no centro de gerência,
necessidade de treinamento em várias interfaces para área técnica, entre outras.
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Figura 1: NOC utilizando ferramentas de gerenciamento proprietárias.
Para resolver este problema, surgem as ferramentas que seguem normas padronizadas por algum modelo de
gerenciamento com o objetivo de resolver os problemas citados anteriormente. Através desses sistemas é
possível gerenciar equipamentos de vários fabricantes e várias tecnologias através de uma única ferramenta,
pois todos os equipamentos seguirão o padrão proposto, permitindo assim a integração das informações de
gerência.
Como exemplos desses padrões, podemos citar o Modelo OSI de gerenciamento, Modelo SNMP e Modelo
TMN. O Modelo TMN é o modelo desenvolvido pela ITU-T (International Telecommunications Union –
Telecomunications) para padronizar as informações de gerência de uma rede de telecomunicações. Veremos
a seguir detalhes deste modelo e uma introdução sobre o Modelo SNMP e o Modelo OSI.
Figura 2: NOC utilizando ferramentas de gerenciamento padronizadas.
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Modelo TMN: SNMP x OSI
Existem dois modelos comumente utilizados para gerenciamento de redes de computadores atualmente: o
modelo SNMP e o Modelo OSI.
O modelo SNMP (Simple Network Management Protocol) foi o primeiro modelo não proprietário
desenvolvido pelo IETF (Internet Engineering Task Force) apresentando facilidade de implementação e
possibilitando o gerenciamento de sistemas heterogêneos. Consiste em um esquema centralizado de gerência
baseado num modelo Agente/Gerente, utilizando o protocolo de gerenciamento SNMP.
Desde o lançamento da primeira versão na década de 80, o SNMP mantém-se como um protocolo simples e
eficaz de gerenciamento e é amplamente utilizado no gerenciamento de sistema da Internet, por isso este
modelo também é denominado de Modelo da Internet de Gerenciamento.
O modelo SNMP, e a maior parte dos sistemas de gerenciamento disponíveis, é baseado no modelo
Agente/Gerente, que normalmente é formado pelos seguintes elementos:
Agente: É um programa que é executado nos elementos que serão gerenciados. Tem como função
responder as solicitações vindas do Gerente e gerar mensagens a cada alteração de status de um
determinado objeto;
Gerente: É um programa que é executado em um elemento de rede que realiza a interface entre o
usuário final é os o sistema de gerenciamento, ou seja, realiza a conversão das solicitações do usuário
em ações que serão executadas na rede;
Protocolo de Gerenciamento: É o protocolo que normaliza a troca de informações entre um gerente
e um agente. É o elemento principal de uma rede de gerenciamento. Esta troca de informações pode
acontecer de duas formas: Interações comando/resposta do Gerente para o Agente (o Gerente faz uma
solicitação e o Agente responde) e apenas envio de informações do Agente para o Gerente sem a
solicitação prévia (também conhecido como mensagens do tipo TRAP);
MIB: Por último, a MIB é uma base de dados localizada no Agente que contém as informações e a
estrutura dos objetos que podem ser gerenciados pelo Gerente. Esses objetos a serem gerenciados
podem ser, por exemplo, uma interface serial ou uma Fonte em um roteador.
Com o desenvolvimento e o crescimento das redes, surgiu a necessidade de criação de protocolos mais
complexos para realizar o gerenciamento de redes de mais robustas, que até então não poderiam ser
atendidos pelo SNMP.
O SNMP na sua versão inicial (SNMPv1) possuía algumas limitações, como por exemplo, problemas de
segurança, ineficiência de aquisição de grandes quantidades de informações de gerência e era baseado
somente em redes TCP/IP. Nesse contexto, surgiram duas novas versões do protocolo SNMP e um novo
modelo de gerenciamento, desenvolvido pela ISO (Internation Organization for Standardization), o modelo
OSI de gerenciamento.
O SNMPv2 apresentou principalmente a possibilidade de gerenciar redes não baseadas em TCP/IP e o
SNMPv3, lançado em Abril de 1999 e atualizado em Dezembro de 2002 (RFC 3410) resolveu problemas de
segurança das versões anteriores.
Em paralelo ao desenvolvimento do protocolo SNMP, o modelo OSI de gerenciamento também é baseado
no modelo Agente/Gerente e utiliza o protocolo CMIP (Common Management Information Protocol), que é
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um protocolo mais complexo e robusto se comparado ao SNMP. Comparando os dois modelos, podemos
levantar as seguintes características principais de cada um deles:
Tabela 1: Modelo SNMP x Modelo OSI.
Quesito
Modelo SNMP
Modelo OSI
Complexidade
Simples
Complexa
Tipos de Redes em
que é implantado
Redes mais simples
Redes mais complexas
Padrão de Gerenciamento
de Redes
Internet
Base do Modelo TMN
Utilização
Amplamente utilizado
Pouca utilização
Transporte
Não orientado a conexão
(utiliza o UDP)
Orientado a conexão
Arquitetura
Modelo Agente – Gerente
Modelo Agente – Gerente
Operação
Comando/Resposta e Trap
Comando/Resposta e Trap
Os dois modelos vistos até aqui, não podem ser utilizados diretamente em redes de Telecomunicações, por
um motivo bem simples: as redes de Telecomunicações não estão preparadas para tráfego de gerenciamento.
As redes de computadores permitem através da arquitetura TCP/IP, por exemplo, transportar facilmente os
protocolos SNMP e CMIP, que atuam na camada de aplicação do modelo OSI em paralelo com o transporte
de outras aplicações.
Uma central telefônica, por exemplo, não está preparada para tráfego IP e consequentemente, não está
preparada para tráfego de gerenciamento (a não ser as centrais telefônicas VOIP, mais recentes). Assim,
surge o modelo TMN, padrão de gerenciamento de redes de telecomunicações. Como veremos a seguir, o
modelo TMN segue algumas normas definidas pelo modelo OSI.
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Modelo TMN: Rede de Telecomunicações
Uma rede de telecomunicação pode ser apresentada sendo constituída de rede principal, redes de acesso e de
equipamentos terminais conforme figura 3.
Figura 3: Partes principais de uma Rede de Telecomunicações.
A Rede principal é formada pelos equipamentos centrais, do núcleo da rede, normalmente presentes nas
empresas prestadoras de serviço de Telecomunicações. Por exemplo, em uma rede de telefonia, a rede
principal é formada por todas as centrais telefônicas (por exemplo, as CPA’s – Centrais de Processamento
Armazenado) e os sistemas e meios de transmissão necessários para interligar esses equipamentos.
As Redes de Acessos são formadas por todos os meios de transmissão que interligam a rede principal e o
usuário final representado pelos equipamentos principais. Fazem parte deste item, as linhas ISDN, ADSL,
Sistemas Wireless, Linhas Telefônicas, Sistemas PLC, etc.
Por fim, os Equipamentos Terminais realizam a interface final entre o usuário e o sistema de
telecomunicações responsável pela prestação do serviço. Como exemplos, fazem parte deste item o
Telefone, um modem de acesso, um computador, etc.
Nenhum desses elementos está preparado para o transporte de informações de gerência de rede, apenas para
realizar a função de transporte de tráfego de Telecomunicações.
Assim, para implantar uma gerência de redes de telecomunicações torna-se necessário implementar uma
rede de gerência à parte da rede principal de telecomunicações e definir as interfaces para acesso a essa
rede.
O padrão TMN define como realizar a implantação e manutenção de forma padronizada dessa rede de
Gerência paralela. Ele é baseado em interfaces padronizadas (Q, F, X, M, G) para permitir o acesso às redes
de telecomunicações que incluem a definição de Protocolos e a sintaxe e semântica da informação tratada
entre os componentes. Veremos a seguir a função e a definição de cada uma dessas interfaces.
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Figura 4: Implantação de Rede de Gerência em Redes de Telecomunicações.
O fato do modelo TMN definir interfaces padronizadas permite a integração de diferentes fabricantes,
tecnologias, áreas funcionais e níveis de gerenciamento. Os níveis de gerenciamento e áreas funcionais
foram definidos pelo Modelo OSI de gerenciamento e seguidos pelo Modelo TMN.
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Modelo TMN: Áreas Funcionais e Níveis de Gerência
Podemos relacionar cinco áreas funcionais de gerenciamento presentes no modelo de gerenciamento TMN.
Estas áreas funcionais foram desenvolvidas pelo IOS e estão presentes no modelo OSI de gerenciamento e
são seguidas pelo modelo TMN.
A função destas áreas funcionais é definir o que deve ser monitorado em uma rede e qual a profundidade do
gerenciamento a ser executado em cada área. São elas:
Gerenciamento de Falhas: Tem a função de monitorar os estados dos recursos verificando em qual
ponto da rede e quando uma falha ou um erro pode ocorrer. Uma falha é uma condição anormal
persistente que requer uma ação de reparo imediata. Ex. Interrupção em um link de comunicação. Um
erro é uma condição anormal ocasional que pode ser corrigida ou compensada. Ex. Erro de bits ou
falha de sincronismo em um link de comunicação. Faz parte do gerenciamento de falhas isolar o ponto
da falha, buscar soluções alternativas até a solução do problema com o objetivo de reduzir o impacto
no sistema como um todo, e por fim, reparar a falha e retornar a situação inicial;
Gerenciamento de Contabilidade: Tem a função de contabilização e verificação de limites de
utilização de recursos da rede, com a divisão de contas feita por usuários ou grupos de usuários,
podendo inclusive permitir a cobrança diferenciada por tráfego e utilização dos recursos da rede;
Gerenciamento de Configuração: Uma rede de computadores ou de telecomunicações está em
constante mudança, ou seja, novos equipamentos são retirados ou adicionados à rede a todo o
momento. O gerenciamento de configuração permite manter atualizadas as informações de hardware e
software de uma rede, incluindo as informações de configurações de todos os equipamentos. Como
resultado, por exemplo, é possível reduzir o tempo de substituição de um equipamento defeituoso se
existir um backup de configuração desse equipamento;
Gerenciamento de Desempenho: É a partir da gerência de desempenho que é possível realizar o
planejamento das atividades futuras em uma rede de computadores, cobrar soluções para problemas
recorrentes de fornecedores e garantir o cumprimento do SLA, emissão de relatórios sobre o
desempenho da rede para demonstração do impacto das interrupções no negócio da empresa, etc. A
meta do gerenciamento de desempenho é quantificar, medir, informar, analisar e controlar o
desempenho de diferentes componentes da rede;
Gerenciamento de Segurança: É responsável pela proteção dos elementos da rede, monitorando e
detectando violações da política de segurança estabelecida. Assim, a meta do gerenciamento de
segurança é controlar o acesso aos recursos da rede.
Figura 5: Áreas de Gerenciamento.
Também é muito importante conhecer os níveis de gerenciamento que uma solução de gerenciamento pode
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alcançar. Especificado pelo IOS e presente no modelo OSI e TMN, os níveis de gerenciamento têm a função
de definir como será realizada a integração do gerenciamento da rede.
Cada nível possui um conjunto de requisitos de gerenciamento que determinam o nível de gerenciamento
desejado para a rede. O gerenciamento implantado em uma rede pode atuar e em todos os níveis ou em
alguns apenas. São eles:
Elemento de Rede: É a base da pirâmide de gerenciamento é corresponde aos componentes da rede
de computadores ou telecomunicações que necessitam ser gerenciados, e que possuem funções de
gerenciamento. Ex. Roteadores, Mux SDH, etc;
Gerência de Elemento de Rede: Neste nível de gerenciamento é possível realizar o gerenciamento
dos elementos da rede definidos no nível anterior de forma individual. Ex. configuração de
dispositivos, verificação de falhas individuais, etc;
Gerência de Rede: É a primeira camada que relaciona os elementos de rede para realizar uma função
de gerenciamento. Nesse nível de gerenciamento, as ferramentas de gerenciamento realizam o
monitoramento dos elementos de rede e as interligações entre estes elementos, tendo uma cisão
integrada da rede;
Gerência de Serviços: Composta por sistemas destinados à operação, administração e manutenção de
serviços, abrangendo cadastro de usuários, relacionamento com usuários, aprovisionamento e
manutenção de serviços, informações de faturamento, dentre outros. É através do gerenciamento no
nível de serviço que é possível, por exemplo, assegurar que um SLA está sendo cumprido;
Gerência de Negócios: A gerência de negócio trata das questões relativas às finanças, aos interesses
dos acionistas, dos clientes, dos empregados e da sociedade, ou seja, trata da visão estratégica da
empresa e o relacionamento com a área de TI. A maior parte das empresas vêm a área de TI ou de
Telecomunicações como gastos desnecessários, por isso é importante demonstrar a importância da
área de TI e do Gerenciamento para a empresa. Infelizmente, pouquíssimas soluções de gerenciamento
implementam o gerenciamento no seu nível mais elevado, o nível de negócios.
Figura 6: Níveis de Gerenciamento.
Poucas implementações no mercado atualmente que seguem o modelo TMN, realizam o gerenciamento de
serviço e de negócio. Este fato impede uma adoção maior deste modelo de gerenciamento e redes de
telecomunicações.
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Modelo TMN: Arquitetura
O modelo TMN está estruturado em três arquiteturas básicas que podem ser trabalhadas separadamente
quando da implantação de um sistema de gerenciamento. Essas arquiteturas são apresentadas a seguir.
Arquitetura Informacional ou de Informação
O modelo de informação TMN tem por objetivo estruturar e representar as informações de gerência trocadas
entre gerente e agente através de um protocolo de gerência. Segue o padrão CMIS (Common Management
Information Service) do modelo OSI é um serviço totalmente orientado a conexão.
A padronização das informações de gerência está relacionado à definição da sintaxe e semântica das
informações e a visão de gerência dos recursos gerenciados.
O modelo TMN não define um protocolo único para a troca de informações entre Gerente e Agente. Cada
interface definida na arquitetura física (que veremos a seguir) pode utilizar um determinado protocolo de
gerência. O protocolo CMIP, definido pelo modelo OSI, é o protocolo que normalmente é utilizado pela
interface Q3.
Arquitetura Funcional
O modelo funcional TMN tem como objetivo definir quais serão e qual a função dos objetos implantados na
rede de gerência TMN. É baseada em blocos funcionais, que fornecem as funções gerais que possibilitam a
uma TMN executar os procedimentos de gerenciamento.
Os blocos funcionais definidos nessa arquitetura são:
Sistema de Suporte a Operação (OSF): é responsável pelo controle da Gerência das redes (Função
de Gerente). Processa as informações relacionadas ao gerenciamento de telecomunicações com o
objetivo de monitorar, coordenar e controlar as funções de Telecomunicações;
Elemento de Rede (NEF): comunica-se com a TMN para ser monitorado e/ou controlado, provendo
as funções de telecomunicações e de suporte que são requeridas pela rede de telecomunicações e
funções de gerência requeridas pela rede de gerência TMN (Função de Agente);
Estação de Trabalho (WSF): permite o usuário final ter acesso à plataforma de gerência TMN, ou
seja, realiza a interface entre o usuário do sistema de gerência e a rede de gerenciamento;
Adaptador Q (QAF): Realiza a interface com outros sistemas não padronizados com o padrão TMN;
Elemento Mediador (MF): é responsável pela compatibilização da informação trocada pelos blocos
funcionais OSF e NEF ou OSF e QAF, quando os mesmos não podem se comunicar diretamente entre
si;
Rede de Comunicação de Dados (DCN): é a rede que suporte a comunicação entre os diversos
blocos funcionais definidos anteriormente.
Arquitetura Física
A Arquitetura Física provê meios para a implementação dos blocos funcionais definidos pela arquitetura
funcional. São definidas várias interfaces que asseguram a compatibilização dos dispositivos interconectados
ou blocos funcionais definidos anteriormente.
São necessários protocolos de comunicação compatíveis e um método compatível de representação de dados
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para as mensagens, incluindo definições genéricas de mensagens para as funções de gerenciamento da TMN.
Um conjunto mínimo de protocolos a ser utilizado nas interfaces padronizadas TMN deve ser determinado.
As interfaces definidas pela arquitetura física são:
Interface Q: entre os blocos OSF, WSF, QAF, MF, e NEF (interfaces internas da TMN);
Interface F: para a ligação de estações de trabalho (WSF);
Interface X: entre os blocos OSF ou WSF de TMNs diferentes;
Interface G: entre estações de trabalho (WSF) e usuários;
Interface M: entre uma QAF (adaptador Q) e entidades gerenciadas não TMN.
A interface Q, a mais importante, é dividida em 2 interfaces:
A interface Qx e caracterizada pela interface entre Dispositivo de Mediação (MF) e os Elementos de
Rede (NEF);
A interface Q3 é caracterizada pela interface entre os Sistemas de Suporte as Operações (OSF) ou
estações de trabalho (WSF) e os elementos da TMN que realizam interface com eles. Esta interface
obrigatoriamente utiliza o protocolo de gerenciamento CMIP.
Abaixo um exemplo de uma rede TMN com os seus blocos funcionais e as interfaces de conexão entre eles:
Figura 7: Exemplo de Blocos Funcionais e Interfaces TMN.
Referências
[1] – James F. Kurose and Keith W. Ross. Redes de Computadores e a Internet. Addison Wesley, 3º ed.,
2006
[2] – Cyclades Brasil. Guia Internet de Conectividade. Editora Senac, 7º Ed., 2001.
[3] – Teleco: www.teleco.com.br
[4] – Willian Stallings. SNMP, SNMPv2 and CMIP, Don Mills: Addison Wesley, 1993.
[5] – Gerenciamento TMN: http://penta.ufrgs.br/gr952/trab1/tmn.html
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Modelo TMN: Teste seu Entendimento
1. Qual das afirmativas abaixo é falsa?
O protocolo SNMP é mais complexo que o protocolo CMIP que é utilizado para o gerenciamento da
Internet.
O SNMPv3 corrigiu problemas de segurança presentes nas duas versões iniciais desse protocolo de
gerenciamento.
O CMIP é um protocolo orientado a conexão enquanto que o SNMP é não orientado a conexão é
utiliza o UDP na camada de transporte.
O SNMP e o CMIP permitem mensagens do tipo TRAP sendo enviadas do Agente para o Gerente.
2. O gerenciamento de falhas não é responsável por:
Verificar onde e quando ocorreu uma falha em uma rede.
Procurar alternativas de contingência para minimizar os impactos gerados pela interrupção.
Controlar o acesso aos recursos da rede.
Solucionar o problema e restabelecer o funcionamento da rede.
3. A arquitetura física do modelo TMN define várias interfaces para interligação dos blocos
funcionais. Qual das interfaces abaixo é utilizada para interligar uma rede TMN com redes de
gerenciamento não TMN?
Q3.
F.
G.
M.
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