電力系統通訊技術建設電力通訊網路管理系統

摘要：分析了電力系統專用通訊網的管理要求，針對網路管理層次多、裝置種類多、網路結構複雜的特點，從技術的角度提出了建設電力通訊網網路管理系統的基本要求及解決方案。方案以TMN為基礎相容其他網管系統標準，強調介面的開放性，強調系統的一體化和獨立性，強調網路化和對各種體系結構的相容性。為網管系統設計和方案選擇提供一些有益的建議。

關鍵詞：電力系統； 通訊網路； 網路管理系統； Q3介面卡； SNMP； TMN

分類號： TM 73 BUILDING TELECOMMUNICATION MANAGEMENT SYSTEM FOR ELECTRIC POWER SYSTEM

Jiao Qun

(Nanjing Automation Research Institute, Nanjing 210003, China)

Abstract：This paper analyses the management requirements of telecommunication network for electric power system. According to the characteristics of network management, the main principle of building the telecommunication network management system and the design method are put forward. In the method, the management system is based on TMN system and is compatible with other protocol. The method emphasizes that the system must have unity, independence and open interface, the system should support network and should be compatible with all kind of system structures. The useful advice in designing and selecting management system is offered.

Keywords：power systems; telecommunication network; network management system; Q3 protocol adapter; simple network management protocol (SNMP); telecommunication management networks (TMN)▲

引言

近年來隨著通訊技術的發展，為了滿足電力系統安全、穩定、高效生產的需求及電力企業運營走向市場化的需求,電力通訊網的發展十分迅速。許多新的通訊裝置、通訊系統，例如SDH、光纖環路、數字程控、ATM等，都紛紛湧入電力通訊網，使網路的面貌日新月異。新裝置的大量湧入表現出通訊網的智慧化水平不斷提高，功能日益強大，配置、應用也十分複雜。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，使可選擇的裝置越來越多，造成電力通訊網中裝置種類的複雜化。技術的發展使某些舊的觀念有了根本的改變，計算機網路技術與通訊技術相互交融。傳統通訊網路的交換、傳輸等領域引入了計算機網路裝置，例如路由器、網路交換、ATM裝置等。某些傳統的通訊業務通過計算機網路實現，例如IP電話等。今天通訊網與計算機網的界限已越來越模糊。電力通訊業務已從排程電話、低速率遠動通道擴充套件到高速、數字化、大容量的使用者業務，例如計算機網際網路、廣域網、視訊傳送等。電力通訊網的結構也已從單一服務於排程中心的簡單星形方式發展到今天多中心的網狀網路，以保證能為日益增長的電力資訊傳輸需求服務。

此外，由於網路規模的限制，電力通訊網實際上是一個小而全的網路。小是指網路的業務量不大；全是指作為通訊網所有環節一樣不少，而且電力通訊網地域廣大、數量繁多。由於規模的原因，電力通訊網的管理傳統上一直都是不分專業統一管理，每一位通訊管理維護人員都必須管理包括網路中傳輸、交換、終端各個環節上的裝置，還包括電源、機房、環境等網路輔助裝置，同時還要管理電路調配等網路業務。

由於電力系統行政劃分的各級都設定電力排程，電力通訊網又被人為的劃分成不同級別、不同隸屬關係的網路。一般來說，電力通訊網分為主幹網、地區網；主幹網分國家、網局、省局、地區4級；地區網又分為地區、縣級網。各個級別的網路根據隸屬關係互聯，各行政單位所屬的網路管理、維護關係獨立。而且由於傳統的原因，上級網路的裝置維護工作多由通訊裝置所在地區的下級網路的通訊管理人員負責。網路裝置管理與維護分離，集中執行，分散維護。

面對這樣一個複雜的網路，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務功能、綜合接入功能的電力通訊網路管理系統（簡稱網管系統）。

早期的電力通訊網管理方式簡單，由於通訊裝置的功能單一、智慧化水平不高，自動化管理表現為監控系統，具有監視通訊裝置執行狀態，實時通告裝置的告警和執行異常資訊，遠端實時控制裝置的主、備切換等功能。隨著電力通訊網的發展，作為新一代通訊網基礎的智慧化裝置出現後，產生了網元管理系統，它除了對裝置故障的監控功能外，還包括對裝置效能、配置及安全的管理。時至今日，網元管理系統的應用在通訊網的執行管理過程中已隨處可見。隨著通訊裝置智慧化水平的提高和通訊業務需求的增長，通訊組網的靈活性越來越大，通訊網的規模也越來越大，網路管理系統應運而生。

1電力通訊網路管理的設計原則

1.1全面採用TMN的體系結構

TMN是國際電信聯盟ITU—T專門為電信網路管理而制定的若干建議書［1］，主要是為了適應通訊網多廠商、多協議的環境，解決網管系統可持續建設的問題。TMN包括功能體系結構、資訊體系結構、物理體系結構及Q3標準的互聯介面等項內容。通過多年來的不斷完善和發展，TMN已走向成熟。國際上的許多大的公司（例如SUN,HP等）都開發出TMN的應用開發平臺，以支援TMN的標準；越來越多國際、國內的通訊裝置製造廠商也宣佈接受Q3介面標準，並在他們的裝置上配置Q3介面。國內的公用網、部分專用通訊網都有利用TMN來建設網管系統的成功範例，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；無線通訊局利用SUN的SEM平臺建設TMN網路管理系統［2］。TMN的優點在於其成熟和完整性，是目前國際上被廣泛接受的體系中最為完整的通訊網管標準體系；TMN的不足在於其複雜性和單一化的介面。這些問題在網管系統建設中應該加以考慮。

1.2相容其他網管系統標準

在接受TMN的同時，相容其他流行的網管系統的標準以解決TMN介面單一的問題，對電力通訊網管系統的建設十分有好處，尤其在強調技術經濟效益的今天，這一點更為重要。

SNMP簡單網路管理協議所構成的網路管理是目前應用最為廣泛的TCP/IP網路的管理標準，SNMP網路管理系統實際上也是目前世界上應用最為廣泛的網路管理系統。不僅計算機網路產品的廠商，目前越來越多的通訊裝置製造廠商都支援SNMP的標準。因此電力通訊網管系統應該將SNMP簡單網路管理協議作為網路管理的標準之一，尤其在通訊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，目前出現了新發展的網管體系和標準，例如物件管理組織OMG的CORBA體系、基於Web的網管體系、分散式網路管理技術等，這些新的技術都應當引起我們的重視。總之，對於電力通訊網這種組織結構分散的網路來說，網管系統對各種體系的相容性很有必要。

1.3採用高水平的商用TMN網管開發平臺作為開發基礎

網路管理是一個巨大、複雜的工程，涉及面廣，難度大，特別是像TMN這樣的系統，而綜合業務及綜合接入功能的要求又增加了系統的難度。依照標準的建議書從基礎開發做起的方法無論從時間、經濟的角度來說都是不可取的。高層網管應用開發平臺是世界上具有相當實力的廠商，投巨資歷時多年開發出來的商用系統，目前比較成熟的有SUN公司的SEM、HP公司的OPEN View、IMB的NetView等［3］。每一種商用系統都為建設通訊網路管理系統提供了一整套管理、代理、協議介面及資訊資料庫開發的工具和方法。利用商用TMN網管平臺作為核心來構築電力通訊網管系統，遮蔽了TMN網管系統的複雜性，可大大降低開發難度，縮短開發時間，提高分開的成功率。對電力通訊網管系統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平臺的成本相對比較高，因此對於規模小、層次低的通訊網，採用一些專用的自行開發的網路管理系統平臺可能更為實際。

1.4網管系統的網路化

網管系統互聯組成網管網路這一點是不言而喻的。從長遠的觀點來講，電力通訊網管應接受異構網互聯的觀念，即不同層次、不同廠商甚至不同體系結構的系統之間應不受阻礙的互聯，組成一個具有廣泛容納性的網管網路。

規定一種或幾種統一的標準互聯介面作為系統互聯的限制約定是目前網管系統之間互聯的最可行的方法，如採用CMIP的Q3介面、SNMP的簡單網路管理協議作為網管之間互聯的標準協議介面。當然隨著技術的發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。雖然統一介面有系統花費大的不足，但是統一介面在資料互聯中的優點是顯而易見的。

網管系統的資料共享和可互操作性機制是網管系統互聯的基礎。完善的安全機制是網管系統互聯成功的保障。網管系統還應支援與網管系統以外的資訊管理系統的互聯，實現資料共享。

1.5綜合接入性

網管必須滿足各種通訊網路、通訊裝置的接入要求，相容各種制式、各個廠商的產品。

TMN網管系統本身支援的標準介面有限，能夠直接接入TMN網管系統的通訊系統、通訊裝置並不多，大量通訊裝置的接入依靠網管系統提供的代理轉換機制，網管系統通過協議介面卡這樣的網管部件，將通訊裝置上的五花八門的管理資料介面轉換成統一的網管系統支援的標準介面（例如Q3介面卡，SNMP PROX等），實現網管對通訊裝置的接入。對於裝置種類繁多的電力通訊網，這個環節尤為重要。

對於網路層次多、裝置分佈廣、智慧水平低的電力通訊網，如果全盤依照TMN的代理方案，勢必造成代理系統十分龐大，整個網管系統變得很不經濟。因此，選用一種綜合接入能力強、成本低的網管系統直接面向大量的通訊裝置，將通訊裝置集中轉換，再通過標準介面送入TMN高層次網管。建立綜合接入網管系統來完成接入的任務對電力通訊網不失為一種經濟可行的方案。

對於大量中等以下規模的網路完全可以依靠綜合接入網管系統的功能來管理網路，既可實現通訊裝置的綜合接入，又建立了網路的分層管理，一舉兩得，而且這種方案的經濟效益十分可觀。對於系統已經在建的大量的監控、網元管理系統來說，也可以採用先將其改造成綜合接入網管系統再接入高層TMN網管的方案。

1.6完善的應用功能及客戶應用介面的開放性

在今天這樣的市場競爭環境下，網管系統的應用功能是否完善、豐富，能否滿足使用者的要求、適應網路的變化，總之網管系統的應用功能是否能得到使用者的認可，是網管系統成敗的關鍵。

應用功能的設定應該能由使用者來選擇，使用者的應用介面應該滿足使用者的要求。這要求網管系統除了具有根據使用者要求定製的能力外，重要的一點是網管系統的應用功能介面應具有開放性，應能支援滿足應用功能介面的第三方應用程式，在不改變基礎系統的情況下不斷推出新的應用功能、使用者介面，滿足使用者的要求。由於電力通訊網採用行政劃分的管理方式，各級使用者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網管系統的一體化和獨立性

網管系統應實現電力通訊網的一體化管理，即各種功能網路管理系統的應用程式統一設計，採用統一的介面風格，採用一致的名詞術語。用統一的管理操作介面去操作控制不同型號、廠家的同類功能裝置。在同一個平臺、介面上監視、處理網路告警，控制網路執行。

真正的網路管理系統應具有獨立性，系統不應依賴於某個裝置製造廠商；網管系統應能保證所有的廠商都得到同樣公平和有效的支援。這樣做的目的是為了保證通訊系統本身的發展，確保不會因網管系統方案選擇限制通訊系統本身。這一點對於多樣化特點十分明顯的電力通訊網尤為重要。

1.8網管系統的人機介面

首先，物件化的思想應該貫穿在網管介面的設計中。將圖形上的元素及元素的組合定義成圖形物件，將圖形物件與它所表示的資料物件、實際的通訊裝置串聯起來，實現實物、資料、表示介面的統一。這種物件化的設計方法保證了網管系統資料和介面的統一，保證了網管系統對被管理系統的變化的適應能力。物件化的設計觀念應推廣到網管系統人機介面的各個方面，例如：語音申告、媒體管理等。

其次，網管系統的介面應不斷採用新技術加以更新、改造。介面是表示一個系統的視窗，介面的優劣直接影響人們對系統的第一印象，影響人們對系統的使用。引入新的技術，提高系統介面的功能、介面的可觀賞性、系統的易使用程度是網管系統成敗的又一關鍵因素。

GIS是目前實用化和技術經濟效能都比較高的一項視覺化資訊科技，GIS採用物件化設計思想，支援地理資訊資料，支援多圖層控制，採用向量化圖形方式。GIS在資訊管理系統的資料表示介面方面應用廣泛，在表示與地理資訊有關的資料介面時尤其優秀，電力通訊網管系統可以採用GIS技術開發基於地理資訊系統的網管應用介面。

Web是一種影響非常廣的、為人們廣泛接受的、使用方便的資料瀏覽介面，Web支援的資料包括文字、圖形、圖片、視訊等，支援資料庫的瀏覽，而且支援的資料種類和資料格式還在不斷豐富。利用Web的優勢作為網管系統的資訊釋出媒介是一種非常明智的選擇。

2電力通訊網管系統方案

2.1需求分析

在選擇網管系統方案時各種因素都會影響最終的決定，如網路管理要求、通訊系統規模、通訊網路結構、技術經濟指標等。網路管理要求應是確定網管系統方案的首要因素。並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訊裝置的實時監控，那麼最佳方案是選擇監控系統。在完成監控功能方面，監控系統的實時效能、準確程度都較複雜的網管系統要高。同樣如果管理要求只關心通訊裝置的資訊，只需要建立網元管理系統即可。但如果是一個管理一定規模的通訊網路而且提供通訊服務的管理單位，那麼就應該選擇能夠涵蓋整個通訊網的網管系統。

2.2網路設計

初期的網管系統一般只注重網路某些部分（如通訊裝置）的管理，其主要原因是通訊網管系統在發展初期一般依賴於通訊裝置生產廠商。真正的網路管理系統應包括以下各個層次：

網元資料採集層：網元(裝置)的資料接入、資料採集系統。

網元管理層：直接管理單個的網元(裝置)，同時支援上級的網路管理層。這一層主要是面向裝置、單條電路，是網路管理系統的基礎內容。其直接的結果實現裝置的維護系統。

網路管理層：在網元管理的基礎上增加對網元之間的關係、網路組成的管理。主要功能包括：從網路的觀點、互聯關係的角度協調網元(裝置)之間的關係；建立、中止和修改網路的能力；分析網路的效能、利用率等引數。網路管理層的另一個重要的功能是支援上層的服務管理。

服務管理層：管理網路執行者與網路使用者之間的介面，如物理或邏輯通道的管理。管理的內容包括使用者介面的提供及通道的組織；介面效能資料的記錄統計；服務的記錄和費用的管理。

v業務管理層：對通訊排程管理人員關於執行等事項所需的一些決策、計劃進行管理。對執行人員關於網路的一些判斷的管理。這一層管理往往與通訊企業的管理資訊系統密切相關。其功能包括：日誌記錄，派工維護記錄，停役、維護計劃，網路發展規劃等。

網路管理系統應當是全網路的，對於面向使用者服務的規模較大的通訊網路，管理的重點應放在網路、服務、業務等層次的管理上。

2.3系統功能

一個完善的網路管理系統應具備如下功能。

故障管理：提供對網路環境異常的檢測並記錄，通過異常資料判別網路中故障的位置、 性質及確定其對網路的影響，並進一步採取相應的措施。

效能管理：網路管理系統能對網路及網路中各種裝置的效能進行監視、分析和控制，確保網路本身及網路中的各裝置處於正常執行狀態。

配置管理：建立和調整網路的物理、邏輯資源配置；網路拓撲圖形的顯示，包括反映每期工程後網路拓撲的演變；增加或刪除網路中的物理裝置；增加或刪除網路中的傳輸鏈路；設定和監視環回，以實施相關效能指標的測試。

安全管理：防止非法使用者的進入，對執行和維護人員實現靈活的優先權機制。

2.4系統結構

為了保證網管系統能較好適應電力通訊網的特點，滿足電力通訊網的管理要求，網管系統應能相容多機種、多種作業系統；應能設計成冗餘結構保證系統可靠性；應能充分考慮系統分期建設的要求，充分考慮不同檔次的網管系統的需求。網管系統的組成見圖1。

圖1網管系統組成框圖

Fig.1Frame of telecommunication

management system

網管系統可採用IP級的網路實現系統中各硬體平臺之間的互聯，利用現有的各種管理資料網路的路由，組織四通八達的網管系統網路。

資料伺服器：是網管管理資訊資料庫的儲存載體，用於儲存和處理管理資訊。

網管工作站：為網管系統提供人機介面功能。它為使用者提供友好的圖形化介面來操作各被管裝置或資源，並以圖形的方式來顯示網路的執行狀態及各種統計資料，同時執行各種網管系統的應用程式。

瀏覽工作站：通過廣域網、Internet或Intranet網接入網管系統，提供網管系統資料資訊的瀏覽功能。

協議介面卡：完成網管系統與被管理裝置之間的協議轉換。

前置機代理：通過遠方資料輪詢採集及網管系統與採集系統之間的協議轉換，實現對各種通訊站、通訊裝置的實時管理。

網管系統的軟體由管理資訊資料庫、網管核心模組、若干應用平臺、若干網路高階分析程式及資料轉換介面程式組成。

管理資料庫：負責儲存和處理被管裝置、被管系統的歷史資料, 以及非實時的資料、統計檢索結果、報表資料等離線資料。

網管核心模組包括管理資訊服務模組、管理資訊協議介面及實時資料庫；

通訊排程應用平臺包括系統執行監視、執行管理、裝置操作、圖形呼叫、資料查詢等功能。

圖形系統實現網管系統圖形應用介面，包括圖元製作工具、繪圖工具、圖形檔案管理工具、資料庫維護工具等。

通訊執行管理應用平臺提供網管系統所需的各種管理功能，包括執行計劃管理、維護管理、報表管理、許可權管理等。

網路高階分析軟體包括網路故障分析、效能分析、路由分析、資源配置分析。

3結語

電力通訊網路管理系統的開發與應用起步比較遲，相對於公用網和其他一些專用網都落後了一步。目前，在電力通訊網中未見真正的規模比較大的網路管理系統，網路的執行管理主要依靠通訊監控系統和一些隨通訊系統和通訊裝置引進的網元、網路管理系統。隨著網路規模、管理水平的提高，越來越顯示出目前這種狀況的不適應性。從事電力通訊網執行、管理、開發的建設者們有能力、有決心解決好這些問題。