電力通信網絡管理系統(tǒng)簡介

電力系統(tǒng)通信技術建設電力通信網絡管理系統(tǒng)摘要：分析了電力系統(tǒng)專用通信網的管理要求，針對網絡管理層次多、設備種類多、網絡結構復雜的特點，從技術的角度提出了建設電力通信網網絡管理系統(tǒng)的基本要求及解決方案。方案以tmn為基礎兼容其他網管系統(tǒng)標準，強調接口的開放性，強調系統(tǒng)的一體化和獨立性，強調網絡化和對各種體系結構的兼容性。為網管系統(tǒng)設計和方案選擇提供一些有益的建議。關鍵詞：電力系統(tǒng)； 通信網絡； 網絡管理系統(tǒng)； q3適配器； snmp； tmn0引言 近年來隨著通信技術的發(fā)展，為了滿足電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效生產的需求及電力企業(yè)運營走向市場化的需求,電力通信網的發(fā)展十分迅速。許多新的通信設備、通信系統(tǒng)，例如sdh、光纖環(huán)路、數字程控、atm等，都紛紛涌入電力通信網，使網絡的面貌日新月異。新設備的大量涌入表現(xiàn)出通信網的智能化水平不斷提高，功能日益強大，配置、應用也十分復雜。層出不窮的新產品、新功能、新技術及技術經濟效益等諸多因素的影響，使可選擇的設備越來越多，造成電力通信網中設備種類的復雜化。技術的發(fā)展使某些舊的觀念有了根本的改變，計算機網絡技術與通信技術相互交融。傳統(tǒng)通信網絡的交換、傳輸等領域引入了計算機網絡設備，例如路由器、網絡交換、atm設備等。某些傳統(tǒng)的通信業(yè)務通過計算機網絡實現(xiàn)，例如ip電話等。今天通信網與計算機網的界限已越來越模糊。電力通信業(yè)務已從調度電話、低速率遠動通道擴展到高速、數字化、大容量的用戶業(yè)務，例如計算機互聯(lián)網、廣域網、視頻傳送等。電力通信網的結構也已從單一服務于調度中心的簡單星形方式發(fā)展到今天多中心的網狀網絡，以保證能為日益增長的電力信息傳輸需求服務。此外，由于網絡規(guī)模的限制，電力通信網實際上是一個小而全的網絡。小是指網絡的業(yè)務量不大；全是指作為通信網所有環(huán)節(jié)一樣不少，而且電力通信網地域廣大、數量繁多。由于規(guī)模的原因，電力通信網的管理傳統(tǒng)上一直都是不分專業(yè)統(tǒng)一管理，每一位通信管理維護人員都必須管理包括網絡中傳輸、交換、終端各個環(huán)節(jié)上的設備，還包括電源、機房、環(huán)境等網絡輔助設備，同時還要管理電路調配等網絡業(yè)務。由于電力系統(tǒng)行政劃分的各級都設置電力調度，電力通信網又被人為的劃分成不同級別、不同隸屬關系的網絡。一般來說，電力通信網分為主干網、地區(qū)網；主干網分國家、網局、省局、地區(qū)4級；地區(qū)網又分為地區(qū)、縣級網。各個級別的網絡根據隸屬關系互聯(lián)，各行政單位所屬的網絡管理、維護關系獨立。而且由于傳統(tǒng)的原因，上級網絡的設備維護工作多由通信設備所在地區(qū)的下級網絡的通信管理人員負責。網絡設備管理與維護分離，集中運行，分散維護。面對這樣一個復雜的網絡，這樣一些苛刻的管理要求，唯一的也是十分有效的方法就是建立具有綜合業(yè)務功能、綜合接入功能的電力通信網絡管理系統(tǒng)（簡稱網管系統(tǒng)）。早期的電力通信網管理方式簡單，由于通信設備的功能單一、智能化水平不高，自動化管理表現(xiàn)為監(jiān)控系統(tǒng)，具有監(jiān)視通信設備運行狀態(tài)，實時通告設備的告警和運行異常信息，遠程實時控制設備的主、備切換等功能。隨著電力通信網的發(fā)展，作為新一代通信網基礎的智能化設備出現(xiàn)后，產生了網元管理系統(tǒng)，它除了對設備故障的監(jiān)控功能外，還包括對設備性能、配置及安全的管理。時至今日，網元管理系統(tǒng)的應用在通信網的運行管理過程中已隨處可見。隨著通信設備智能化水平的提高和通信業(yè)務需求的增長，通信組網的靈活性越來越大，通信網的規(guī)模也越來越大，網絡管理系統(tǒng)應運而生。 1電力通信網絡管理的設計原則 1.1全面采用tmn的體系結構tmn是國際電信聯(lián)盟itut專門為電信網絡管理而制定的若干建議書1，主要是為了適應通信網多廠商、多協(xié)議的環(huán)境，解決網管系統(tǒng)可持續(xù)建設的問題。tmn包括功能體系結構、信息體系結構、物理體系結構及q3標準的互聯(lián)接口等項內容。通過多年來的不斷完善和發(fā)展，tmn已走向成熟。國際上的許多大的公司（例如sun,hp等）都開發(fā)出tmn的應用開發(fā)平臺，以支持tmn的標準；越來越多國際、國內的通信設備制造廠商也宣布接受q3接口標準，并在他們的設備上配置q3接口。國內的公用網、部分專用通信網都有利用tmn來建設網管系統(tǒng)的成功范例，例如：全國長途電信局利用hp的tmn平臺ovdm建設全國長途電信三期網管；無線通信局利用sun的sem平臺建設tmn網絡管理系統(tǒng)2。tmn的優(yōu)點在于其成熟和完整性，是目前國際上被廣泛接受的體系中最為完整的通信網管標準體系；tmn的不足在于其復雜性和單一化的接口。這些問題在網管系統(tǒng)建設中應該加以考慮。1.2兼容其他網管系統(tǒng)標準在接受tmn的同時，兼容其他流行的網管系統(tǒng)的標準以解決tmn接口單一的問題，對電力通信網管系統(tǒng)的建設十分有好處，尤其在強調技術經濟效益的今天，這一點更為重要。snmp簡單網路管理協(xié)議所構成的網絡管理是目前應用最為廣泛的tcp/ip網絡的管理標準，snmp網絡管理系統(tǒng)實際上也是目前世界上應用最為廣泛的網絡管理系統(tǒng)。不僅計算機網絡產品的廠商，目前越來越多的通信設備制造廠商都支持snmp的標準。因此電力通信網管系統(tǒng)應該將snmp簡單網路管理協(xié)議作為網絡管理的標準之一，尤其在通信網與計算機網的界限越來越模糊的今天，其效益是顯而易見的。另外，目前出現(xiàn)了新發(fā)展的網管體系和標準，例如對象管理組織omg的corba體系、基于web的網管體系、分布式網絡管理技術等，這些新的技術都應當引起我們的重視。總之，對于電力通信網這種組織結構分散的網絡來說，網管系統(tǒng)對各種體系的兼容性很有必要。1.3采用高水平的商用tmn網管開發(fā)平臺作為開發(fā)基礎網絡管理是一個巨大、復雜的工程，涉及面廣，難度大，特別是像tmn這樣的系統(tǒng)，而綜合業(yè)務及綜合接入功能的要求又增加了系統(tǒng)的難度。依照標準的建議書從基礎開發(fā)做起的方法無論從時間、經濟的角度來說都是不可取的。高層網管應用開發(fā)平臺是世界上具有相當實力的廠商，投巨資歷時多年開發(fā)出來的商用系統(tǒng)，目前比較成熟的有sun公司的sem、hp公司的open view、imb的netview等3。每一種商用系統(tǒng)都為建設通信網絡管理系統(tǒng)提供了一整套管理、代理、協(xié)議接口及信息數據庫開發(fā)的工具和方法。利用商用tmn網管平臺作為核心來構筑電力通信網管系統(tǒng)，屏蔽了tmn網管系統(tǒng)的復雜性，可大大降低開發(fā)難度，縮短開發(fā)時間，提高分開的成功率。對電力通信網管系統(tǒng)的建設來說不失為一種經濟有效的方法。當然，商用化高層網管應用開發(fā)平臺的成本相對比較高，因此對于規(guī)模小、層次低的通信網，采用一些專用的自行開發(fā)的網絡管理系統(tǒng)平臺可能更為實際。1.4網管系統(tǒng)的網絡化網管系統(tǒng)互聯(lián)組成網管網絡這一點是不言而喻的。從長遠的觀點來講，電力通信網管應接受異構網互聯(lián)的觀念，即不同層次、不同廠商甚至不同體系結構的系統(tǒng)之間應不受阻礙的互聯(lián)，組成一個具有廣泛容納性的網管網絡。規(guī)定一種或幾種統(tǒng)一的標準互聯(lián)接口作為系統(tǒng)互聯(lián)的限制約定是目前網管系統(tǒng)之間互聯(lián)的最可行的方法，如采用cmip的q3接口、snmp的簡單網絡管理協(xié)議作為網管之間互聯(lián)的標準協(xié)議接口。當然隨著技術的發(fā)展這種限制可能會有所改變，例如：corba技術的應用會對目前的狀況產生影響。雖然統(tǒng)一接口有系統(tǒng)花費大的不足，但是統(tǒng)一接口在數據互聯(lián)中的優(yōu)點是顯而易見的。網管系統(tǒng)的數據共享和可互操作性機制是網管系統(tǒng)互聯(lián)的基礎。完善的安全機制是網管系統(tǒng)互聯(lián)成功的保障。網管系統(tǒng)還應支持與網管系統(tǒng)以外的信息管理系統(tǒng)的互聯(lián)，實現(xiàn)數據共享。1.5綜合接入性網管必須滿足各種通信網絡、通信設備的接入要求，兼容各種制式、各個廠商的產品。tmn網管系統(tǒng)本身支持的標準接口有限，能夠直接接入tmn網管系統(tǒng)的通信系統(tǒng)、通信設備并不多，大量通信設備的接入依靠網管系統(tǒng)提供的代理轉換機制，網管系統(tǒng)通過協(xié)議適配器這樣的網管部件，將通信設備上的五花八門的管理數據接口轉換成統(tǒng)一的網管系統(tǒng)支持的標準接口（例如q3適配器，snmp prox等），實現(xiàn)網管對通信設備的接入。對于設備種類繁多的電力通信網，這個環(huán)節(jié)尤為重要。對于網絡層次多、設備分布廣、智能水平低的電力通信網，如果全盤依照tmn的代理方案，勢必造成代理系統(tǒng)十分龐大，整個網管系統(tǒng)變得很不經濟。因此，選用一種綜合接入能力強、成本低的網管系統(tǒng)直接面向大量的通信設備，將通信設備集中轉換，再通過標準接口送入tmn高層次網管。建立綜合接入網管系統(tǒng)來完成接入的任務對電力通信網不失為一種經濟可行的方案。對于大量中等以下規(guī)模的網絡完全可以依靠綜合接入網管系統(tǒng)的功能來管理網絡，既可實現(xiàn)通信設備的綜合接入，又建立了網絡的分層管理，一舉兩得，而且這種方案的經濟效益十分可觀。對于系統(tǒng)已經在建的大量的監(jiān)控、網元管理系統(tǒng)來說，也可以采用先將其改造成綜合接入網管系統(tǒng)再接入高層tmn網管的方案。1.6完善的應用功能及客戶應用接口的開放性在今天這樣的市場競爭環(huán)境下，網管系統(tǒng)的應用功能是否完善、豐富，能否滿足用戶的要求、適應網絡的變化，總之網管系統(tǒng)的應用功能是否能得到用戶的認可，是網管系統(tǒng)成敗的關鍵。應用功能的設置應該能由用戶來選擇，用戶的應用界面應該滿足用戶的要求。這要求網管系統(tǒng)除了具有根據用戶要求定制的能力外，重要的一點是網管系統(tǒng)的應用功能接口應具有開放性，應能支持滿足應用功能接口的第三方應用程序，在不改變基礎系統(tǒng)的情況下不斷推出新的應用功能、用戶界面，滿足用戶的要求。由于電力通信網采用行政劃分的管理方式，各級用戶的管理功能要求的不一致性更大，應用功能開放性的要求顯得更為重要。1.7網管系統(tǒng)的一體化和獨立性網管系統(tǒng)應實現(xiàn)電力通信網的一體化管理，即各種功能網絡管理系統(tǒng)的應用程序統(tǒng)一設計，采用統(tǒng)一的界面風格，采用一致的名詞術語。用統(tǒng)一的管理操作界面去操作控制不同型號、廠家的同類功能設備。在同一個平臺、界面上監(jiān)視、處理網絡告警，控制網絡運行。真正的網絡管理系統(tǒng)應具有獨立性，系統(tǒng)不應依賴于某個設備制造廠商；網管系統(tǒng)應能保證所有的廠商都得到同樣公平和有效的支持。這樣做的目的是為了保證通信系統(tǒng)本身的發(fā)展，確保不會因網管系統(tǒng)方案選擇限制通信系統(tǒng)本身。這一點對于多樣化特點十分明顯的電力通信網尤為重要。1.8網管系統(tǒng)的人機界面首先，對象化的思想應該貫穿在網管界面的設計中。將圖形上的元素及元素的組合定義成圖形對象，將圖形對象與它所表示的數據對象、實際的通信設備串聯(lián)起來，實現(xiàn)實物、數據、表示界面的統(tǒng)一。這種對象化的設計方法保證了網管系統(tǒng)數據和界面的統(tǒng)一，保證了網管系統(tǒng)對被管理系統(tǒng)的變化的適應能力。對象化的設計觀念應推廣到網管系統(tǒng)人機界面的各個方面，例如：語音申告、媒體管理等。其次，網管系統(tǒng)的界面應不斷采用新技術加以更新、改造。界面是表示一個系統(tǒng)的窗口，界面的優(yōu)劣直接影響人們對系統(tǒng)的第一印象，影響人們對系統(tǒng)的使用。引入新的技術，提高系統(tǒng)界面的功能、界面的可觀賞性、系統(tǒng)的易使用程度是網管系統(tǒng)成敗的又一關鍵因素。gis是目前實用化和技術經濟性能都比較高的一項可視化信息技術，gis采用對象化設計思想，支持地理信息數據，支持多圖層控制，采用矢量化圖形方式。gis在信息管理系統(tǒng)的數據表示界面方面應用廣泛，在表示與地理信息有關的數據界面時尤其優(yōu)秀，電力通信網管系統(tǒng)可以采用gis技術開發(fā)基于地理信息系統(tǒng)的網管應用界面。web是一種影響非常廣的、為人們廣泛接受的、使用方便的數據瀏覽界面，web支持的數據包括文本、圖形、圖片、視頻等，支持數據庫的瀏覽，而且支持的數據種類和數據格式還在不斷豐富。利用web的優(yōu)勢作為網管系統(tǒng)的信息發(fā)布媒介是一種非常明智的選擇。 2電力通信網管系統(tǒng)方案 2.1需求分析在選擇網管系統(tǒng)方案時各種因素都會影響最終的決定，如網絡管理要求、通信系統(tǒng)規(guī)模、通信網絡結構、技術經濟指標等。網絡管理要求應是確定網管系統(tǒng)方案的首要因素。并不是在任何情況下網管的配置越高、功能越全越好，如果管理要求只關心對通信設備的實時監(jiān)控，那么最佳方案是選擇監(jiān)控系統(tǒng)。在完成監(jiān)控功能方面，監(jiān)控系統(tǒng)的實時性能、準確程度都較復雜的網管系統(tǒng)要高。同樣如果管理要求只關心通信設備的信息，只需要建立網元管理系統(tǒng)即可。但如果是一個管理一定規(guī)模的通信網絡而且提供通信服務的管理單位，那么就應該選擇能夠涵蓋整個通信網的網管系統(tǒng)。2.2網絡設計初期的網管系統(tǒng)一般只注重網絡某些部分（如通信設備）的管理，其主要原因是通信網管系統(tǒng)在發(fā)展初期一般依賴于通信設備生產廠商。真正的網絡管理系統(tǒng)應包括以下各個層次：網元數據采集層：網元(設備)的數據接入、數據采集系統(tǒng)。網元管理層：直接管理單個的網元(設備)，同時支持上級的網絡管理層。這一層主要是面向設備、單條電路，是網絡管理系統(tǒng)的基礎內容。其直接的結果實現(xiàn)設備的維護系統(tǒng)。網絡管理層：在網元管理的基礎上增加對網元之間的關系、網絡組成的管理。主要功能包括：從網絡的觀點、互聯(lián)關系的角度協(xié)調網元(設備)之間的關系；創(chuàng)建、中止和修改網絡的能力；分析網絡的性能、利用率等參數。網絡管理層的另一個重要的功能是支持上層的服務管理。服務管理層：管理網絡運行者與網絡用戶之間的接口，如物理或邏輯通道的管理。管理的內容包括用戶接口的提供及通道的組織；接口性能數據的記錄統(tǒng)計；服務的記錄和費用的管理。業(yè)務管理層：對通信調度管理人員關于運行等事項所需的一些決策、計劃進行管理。對運行人員關于網絡的一些判斷的管理。這一層管理往往與通信企業(yè)的管理信息系統(tǒng)密切相關。其功能包括：日志記錄，派工維護記錄，停役、維護計劃，網絡發(fā)展規(guī)劃等。網絡管理系統(tǒng)應當是全網絡的，對于面向用戶服務的規(guī)模較大的通信網絡，管理的重點應放在網絡、服務、業(yè)務等層次的管理上。2.3系統(tǒng)功能一個完善的網絡管理系統(tǒng)應具備如下功能。故障管理：提供對網絡環(huán)境異常的檢測并記錄，通過異常數據判別網絡中故障的位置、 性質及確定其對網絡的影響，并進一步采取相應的措施。性能管理：網絡管理系統(tǒng)能對網絡及網絡中各種設備的性能進行監(jiān)視、分析和控制，確保網絡本身及網絡中的各設備處于正常運行狀態(tài)。配置管理：建立和調整網絡的物理、邏輯資源配置；網絡拓撲圖形的顯示，包括反映每期工程后網絡拓撲的演變；增加或刪除網絡中的物理設備；增加或刪除網絡中的傳輸鏈路；設置和監(jiān)視環(huán)回，以實施相關性能指標的測試。安全管理：防止非法用戶的進入，對運行和維護人員實現(xiàn)靈活的優(yōu)先權機制。2.4系統(tǒng)結構為了保證網管系統(tǒng)能較好適應電力通信網的特點，滿足電力通信網的管理要求，網管系統(tǒng)應能兼容多機種、多種操作系統(tǒng)；應能設計成冗余結構保證系統(tǒng)可靠性；應能充分考慮系統(tǒng)分期建設的要求，充分考慮不同檔次的網管系統(tǒng)的需求。網管系統(tǒng)的組成見圖1。 圖1網管系統(tǒng)組成框圖fig.1frame of telecommunicationmanagement system 網管系統(tǒng)可采用ip級的網絡實現(xiàn)系統(tǒng)中各硬件平臺之間的互聯(lián)，利用現(xiàn)有的各種管理數據網絡的路由，組織四通八達的網管系統(tǒng)網絡。數據服務器：是網管管理信息數據庫的存儲載體，用于存儲和處理管理信息。網管工作站：為網管系統(tǒng)提供人機接口功能。它為用戶提供友好的圖形化界面來操作各被管設備或資源，并以圖形的方式來顯示網絡的運行狀態(tài)及各種統(tǒng)計數據，同時運行各種網管系統(tǒng)的應用程序。瀏覽工作站：通過廣域網、internet或intranet網接入網管系統(tǒng)，提供網管系統(tǒng)數據信息的瀏覽功能。協(xié)議適配器：完成網管系統(tǒng)與被管理設備之間的協(xié)議轉換。前置機代理：通過遠方數據輪詢采集及網管系統(tǒng)與采集系統(tǒng)之間的協(xié)議轉換，實現(xiàn)對各種通信站、通信設備的實時管理。網管系統(tǒng)的軟件由管理信息數據庫、網管核心模塊、若干應用平臺、若干網絡高級分析程序及數據轉換接口程序組成。管理數據庫：負責存儲和處理被管設備、被管系統(tǒng)的歷史數據, 以及非實時的資料、統(tǒng)計檢索結果、報表數據等離線數據。網管核心模塊包括管理信息服務模塊、管理信息協(xié)議接口及實時數據庫；通信調度應用平臺包括系統(tǒng)運行監(jiān)視、運行管理、設備操作、圖形調用、數據查詢等功能。圖形系統(tǒng)實現(xiàn)網管系統(tǒng)圖形應用界面，包括圖元制作工具、繪圖工具、圖形文件管理工具、數據庫維護工具等。通信運行管理應用平臺提供網管系統(tǒng)所需的各種管理功能，包括運行計劃管理、維護管理、報表管理、權限管理等。網絡高級分析軟件包括網絡故障分析、性能分析、路由分析、資源配置分析。 3結語 電力通