電力系統通信技術建設電力通信網絡管理系統大綱

摘要：分析了電力系統專用通信網的管理要求，針對網絡管理層次多、設備種類多、網絡結構複雜的特點，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標準，強調接口的開放性，強調系統的一體化和獨立性，強調網絡化和對各種體系結構的兼容性。為網管系統設計和方案選擇提供一些有益的建議。

關鍵詞：電力系統； 通信網絡； 網絡管理系統； Q3適配器； 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

近年來隨着通信技術的發展，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,電力通信網的發展十分迅速。許多新的通信設備、通信系統，例如SDH、光纖環路、數字程控、ATM等，都紛紛湧入電力通信網，使網絡的面貌日新月異。新設備的大量湧入表現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，使可選擇的設備越來越多，造成電力通信網中設備種類的複雜化。技術的發展使某些舊的觀念有了根本的改變，計算機網絡技術與通信技術相互交融。傳統通信網絡的交換、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。某些傳統的通信業務通過計算機網絡實現，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、大容量的用户業務，例如計算機互聯網、廣域網、視頻傳送等。電力通信網的結構也已從單一服務於調度中心的簡單星形方式發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，由於網絡規模的限制，電力通信網實際上是一個小而全的網絡。小是指網絡的業務量不大；全是指作為通信網所有環節一樣不少，而且電力通信網地域廣大、數量繁多。由於規模的原因，電力通信網的管理傳統上一直都是不分專業統一管理，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、終端各個環節上的設備，還包括電源、機房、環境等網絡輔助設備，同時還要管理電路調配等網絡業務。

由於電力系統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、不同隸屬關係的網絡。一般來説，電力通信網分為主幹網、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。各個級別的網絡根據隸屬關係互聯，各行政單位所屬的網絡管理、維護關係獨立。而且由於傳統的原因，上級網絡的設備維護工作多由通信設備所在地區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。

面對這樣一個複雜的網絡，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務功能、綜合接入功能的電力通信網絡管理系統（簡稱網管系統）。

早期的電力通信網管理方式簡單，由於通信設備的功能單一、智能化水平不高，自動化管理表現為監控系統，具有監視通信設備運行狀態，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。隨着電力通信網的發展，作為新一代通信網基礎的智能化設備出現後，產生了網元管理系統，它除了對設備故障的監控功能外，還包括對設備性能、配置及安全的管理。時至今日，網元管理系統的應用在通信網的運行管理過程中已隨處可見。隨着通信設備智能化水平的提高和通信業務需求的增長，通信組網的靈活性越來越大，通信網的規模也越來越大，網絡管理系統應運而生。

1電力通信網絡管理的設計原則

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、信息體系結構、物理體系結構及Q3標準的互聯接口等項內容。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的應用開發平台，以支持TMN的標準；越來越多國際、國內的通信設備製造廠商也宣佈接受Q3接口標準，並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來建設網管系統的成功範例，例如：全國長途電信局利用HP的TMN平台OVDM建設全國長途電信三期網管；無線通信局利用SUN的SEM平台建設TMN網絡管理系統［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信網管標準體系；TMN的不足在於其複雜性和單一化的接口。這些問題在網管系統建設中應該加以考慮。

1.2兼容其他網管系統標準

在接受TMN的同時，兼容其他流行的網管系統的標準以解決TMN接口單一的問題，對電力通信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網絡管理系統實際上也是目前世界上應用最為廣泛的網絡管理系統。不僅計算機網絡產品的廠商，目前越來越多的通信設備製造廠商都支持SNMP的標準。因此電力通信網管系統應該將SNMP簡單網路管理協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，目前出現了新發展的網管體系和標準，例如對象管理組織OMG的CORBA體系、基於Web的網管體系、分佈式網絡管理技術等，這些新的技術都應當引起我們的重視。總之，對於電力通信網這種組織結構分散的網絡來説，網管系統對各種體系的兼容性很有必要。

1.3採用高水平的商用TMN網管開發平台作為開發基礎

網絡管理是一個巨大、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、經濟的角度來説都是不可取的。高層網管應用開發平台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信網絡管理系統提供了一整套管理、代理、協議接口及信息數據庫開發的工具和方法。利用商用TMN網管平台作為核心來構築電力通信網管系統，屏蔽了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。對電力通信網管系統的建設來説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台的成本相對比較高，因此對於規模小、層次低的通信網，採用一些專用的自行開發的網絡管理系統平台可能更為實際。

1.4網管系統的網絡化

網管系統互聯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絡。

規定一種或幾種統一的標準互聯接口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接口、SNMP的簡單網絡管理協議作為網管之間互聯的標準協議接口。當然隨着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。雖然統一接口有系統花費大的不足，但是統一接口在數據互聯中的優點是顯而易見的。

網管系統的數據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。網管系統還應支持與網管系統以外的信息管理系統的互聯，實現數據共享。

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網管系統本身支持的標準接口有限，能夠直接接入TMN網管系統的通信系統、通信設備並不多，大量通信設備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一的網管系統支持的標準接口（例如Q3適配器，SNMP PROX等），實現網管對通信設備的接入。對於設備種類繁多的電力通信網，這個環節尤為重要。

對於網絡層次多、設備分佈廣、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。

對於大量中等以下規模的網絡完全可以依靠綜合接入網管系統的功能來管理網絡，既可實現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。對於系統已經在建的大量的監控、網元管理系統來説，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户應用接口的開放性

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，能否滿足用户的要求、適應網絡的變化，總之網管系統的應用功能是否能得到用户的認可，是網管系統成敗的關鍵。

應用功能的設置應該能由用户來選擇，用户的應用界面應該滿足用户的要求。這要求網管系統除了具有根據用户要求定製的能力外，重要的一點是網管系統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，在不改變基礎系統的情況下不斷推出新的應用功能、用户界面，滿足用户的要求。由於電力通信網採用行政劃分的管理方式，各級用户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信網的一體化管理，即各種功能網絡管理系統的應用程序統一設計，採用統一的界面風格，採用一致的名詞術語。用統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。在同一個平台、界面上監視、處理網絡告警，控制網絡運行。

真正的網絡管理系統應具有獨立性，系統不應依賴於某個設備製造廠商；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持。這樣做的目的是為了保證通信系統本身的發展，確保不會因網管系統方案選擇限制通信系統本身。這一點對於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起來，實現實物、數據、表示界面的統一。這種對象化的設計方法保證了網管系統數據和界面的統一，保證了網管系統對被管理系統的變化的適應能力。對象化的設計觀念應推廣到網管系統人機界面的各個方面，例如：語音申告、媒體管理等。

其次，網管系統的界面應不斷採用新技術加以更新、改造。界面是表示一個系統的窗口，界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，提高系統界面的功能、界面的可觀賞性、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性能都比較高的一項可視化信息技術，GIS採用對象化設計思想，支持地理信息數據，支持多圖層控制，採用矢量化圖形方式。GIS在信息管理系統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秀，電力通信網管系統可以採用GIS技術開發基於地理信息系統的網管應用界面。

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的優勢作為網管系統的信息發佈媒介是一種非常明智的選擇。

2電力通信網管系統方案

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，如網絡管理要求、通信系統規模、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信設備的實時監控，那麼最佳方案是選擇監控系統。在完成監控功能方面，監控系統的實時性能、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信設備的信息，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信網絡而且提供通信服務的管理單位，那麼就應該選擇能夠涵蓋整個通信網的網管系統。

2.2網絡設計

初期的網管系統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在發展初期一般依賴於通信設備生產廠商。真正的網絡管理系統應包括以下各個層次：

網元數據採集層：網元(設備)的數據接入、數據採集系統。

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，是網絡管理系統的基礎內容。其直接的結果實現設備的維護系統。

網絡管理層：在網元管理的基礎上增加對網元之間的關係、網絡組成的管理。主要功能包括：從網絡的觀點、互聯關係的角度協調網元(設備)之間的關係；創建、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户之間的接口，如物理或邏輯通道的管理。管理的內容包括用户接口的提供及通道的組織；接口性能數據的記錄統計；服務的記錄和費用的管理。

v業務管理層：對通信調度管理人員關於運行等事項所需的一些決策、計劃進行管理。對運行人員關於網絡的一些判斷的管理。這一層管理往往與通信企業的管理信息系統密切相關。其功能包括：日誌記錄，派工維護記錄，停役、維護計劃，網絡發展規劃等。

網絡管理系統應當是全網絡的，對於面向用户服務的規模較大的通信網絡，管理的重點應放在網絡、服務、業務等層次的管理上。

2.3系統功能

一個完善的網絡管理系統應具備如下功能。

故障管理：提供對網絡環境異常的檢測並記錄，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，並進一步採取相應的措施。

性能管理：網絡管理系統能對網絡及網絡中各種設備的性能進行監視、分析和控制，確保網絡本身及網絡中的各設備處於正常運行狀態。

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，包括反映每期工程後網絡拓撲的演變；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；設置和監視環回，以實施相關性能指標的測試。

安全管理：防止非法用户的進入，對運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信網的特點，滿足電力通信網的管理要求，網管系統應能兼容多機種、多種操作系統；應能設計成宂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級的網絡實現系統中各硬件平台之間的互聯，利用現有的各種管理數據網絡的路由，組織四通八達的網管系統網絡。

數據服務器：是網管管理信息數據庫的存儲載體，用於存儲和處理管理信息。

網管工作站：為網管系統提供人機接口功能。它為用户提供友好的圖形化界面來操作各被管設備或資源，並以圖形的方式來顯示網絡的運行狀態及各種統計數據，同時運行各種網管系統的應用程序。

瀏覽工作站：通過廣域網、Internet或Intranet網接入網管系統，提供網管系統數據信息的瀏覽功能。

協議適配器：完成網管系統與被管理設備之間的協議轉換。

前置機代理：通過遠方數據輪詢採集及網管系統與採集系統之間的協議轉換，實現對各種通信站、通信設備的實時管理。

網管系統的軟件由管理信息數據庫、網管核心模塊、若干應用平台、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、被管系統的歷史數據, 以及非實時的資料、統計檢索結果、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、管理信息協議接口及實時數據庫；

通信調度應用平台包括系統運行監視、運行管理、設備操作、圖形調用、數據查詢等功能。

圖形系統實現網管系統圖形應用界面，包括圖元製作工具、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台提供網管系統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

電力通信網絡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，在電力通信網中未見真正的規模比較大的網絡管理系統，網絡的運行管理主要依靠通信監控系統和一些隨通信系統和通信設備引進的網元、網絡管理系統。隨着網絡規模、管理水平的提高，越來越顯示出目前這種狀況的不適應性。從事電力通信網運行、管理、開發的建設者們有能力、有決心解決好這些問題。