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电力通信网综合化管理系统

2007-12-21 10:35:59 来源:
随着网络技术的发展,电力通信网络规模不断扩大,网络复杂程度越来越高,网络治理显得越来越重要。网络治理系统已经成为电力通信网络中传输、交换、接入和支持等各种设施维护治理的重要手段。通信网络规模的不断扩大,支持厂家和设备种类越来越繁杂,网络治理的综合化也成为网络发展的重要课题。国际标准化组织(ISO)和国际电信联盟(ITU)不断对网络治理的实施制定各种建议和标准,规范各种系统之间互联的接口,为生产厂家提供相应的监控设备或治理设备。而且,治理功能越来越全面,系统结构越来越规范,由此也可看出电力通信网络治理的发展方向。从治理的角度看,电力通信网的治理逐步与电信治理网统一。1.TMN标准  TMN(TelecommunicationManagementNetwork)是电信治理网,目前在通信中应用最广泛,成功的范例最多,因此,通信网络治理的综合化应该以TMN为基础。(1)M.3000系列建议  1994年10月由ITU-T第4研究小组制定M.3000系列建议,全面描述TMN的相关问题。TMN建立在OSI网络治理的基础之上,但TMN的概念早在1980年提出,并在世界范围内被接受,普遍认为是公共电信网络治理的主体框架。M.3000:概述;M.3010:TMN原理;M.3020:TMN接口规范方法学;M.3100:一般网络信息模型;M.3101:治理对象一致性声明;M.3180:TMN治理信息分类;M.3200:TMN治理服务概述;M.3300:TMN中F接口的治理能力;M.3400:TMN治理功能;M.3640:D信道数据链路层和网络层的治理;M.3641:ISDND信道数据链路层和网络层的治理信息模型。(2)相关G系列建议G.773:传输系统治理中Q接口协议栈;G.774:SDH网元的治理信息模型。(3)相关Q系列建议Q.811:Q3接口低层协议框架;Q.812:Q3接口高层协议框架;Q.821:Q3接口告警监视的2级和3级描述;Q.822:Q3接口性能治理的1级、2级和3级描述。(4)TMN体系结构1)功能体系网元功能(NEF);适配功能(QAF);中介功能(MF);操作系统功能(OSF);工作站功能(WSF);数据传输功能(DCF)。2)物理体系网元(NE);适配器(QA);中介装置(MD);操作系统(OS);工作站(WF);数据传输网(DCN)。3)扩展功能体系功能组件:安全,目录系统,接口支持,数据通信,信息转换和治理应用。逻辑分层:网元治理、网络治理、服务治理和事物治理。4)信息体系面向对象的方法;治理者与代理的结构。(5)信息模型化将治理资源抽象成治理对象,使用ASN.1进行描述,然后,通过GDMO加以规范。(6)TMN通信协议X.25包交换;802.3局域网;ISDN;No.7信令系统;基于TCP/IP的网络;应用层协议为CMIP或FTAM。(7)TMN支持的主要组织  ITU-T:SG4,SG15,SG7,SG11;  日本:TTC,AOM;  北美:T1N1,T1X1,T1S1,OIW;  欧洲:TMN,EWOS;  工作标准化组织和论坛:SIF,OBF,ECIC,NMF,OMF,OMG,TINA-C,AEMF,IETF,EURESCOM,ACTS。2.电力通信网监控治理系统的现状  电力通信网是电力系统的专用网,构成方式与电信网类似,但又有别于电信网,电力通信网有其自身的特点,所以,在设计电力通信网监控治理系统时必须考虑行业特点,使其结构合理,实时性强,可靠性高,否则很难发挥重要作用。2.1电力通信网监控系统  早期的电力通信网监控系统不论是体系结构还是系统规范,都是按照电力系统自动化的模式制定的,许多方面没有体现通信网的特色。有关电力通信网监控系统的部颁规范如下。(1)电力通信网监测系统技术规范(试行),1991.10.1,能源部电力调度通信局;(2)电力通信网监测系统数据采集层传输规约(试行),1991.10.1,能源部电力调度通信局;(3)电力通信网监测系统计算机数据通信物理层、链路层和分组层协议(试行)1992.10.1,能源部电力调度通信局;(4)电力通信网监测系统计算机数据通信应用层协议(试行)1992.10.1,能源部电力调度通信局。  以上为数不多的规范,由于制定较早,很多技术标准已经不能满足现在的系统发展要求,指导意义变的很小。但作为部颁规范,生产厂家还是需要作为技术方案设计的主要参考依据。目前,我国自行开发研制的绝大多数电力通信网监控系统采集层通信规约都符合以上标准。2.2电力通信网中专用监控和网管系统  随着电力通信网中通信设备种类的不断增加,各种专用的监控系统和网络治理系统种类也在不断增加,而且大部分是厂家自定义的接口规范。这些系统彼此间相互独立,数据格式互不兼容,成为多个信息孤岛,不能充分发挥效益。电力通信网中专用监控和网管系统主要有如下几种。(1)数字微波、光纤、交换机和一点多址监控系统  这些系统均是在购买通信设备时,由厂家随设备一起提供的。一种监控系统只能监控一种通信设备,假如有多种通信设备,则需要有多种不同的监控系统。(2)电源设备监控系统  通信电源作为电力通信网的重要支持设备,在保证系统可靠性和提高服务质量方面起着重要作用,新一代的电源设备都提供监控接口,可以将其连接起来,构成独立的电源设备监控系统。(3)SDH网管系统  近年来,SDH在电力通信网中发展很快,SDH网管与SDH系统密不可分,也是目前最标准的网管系统之一。它基于TMN体系结构,硬件环境是SUN工作站,选用UNIX操作系统,有较高的可靠性,主要工作层面是网元治理和网络治理,其中很小部分涉及服务治理和事务治理。根据厂家不同,所提供的治理功能也有所差别。(4)ATM网管系统  与SDH网管类似,基于TMN体系结构,采用SUN工作站和UNIX操作系统,实现对ATM的网元治理。(5)FR交换机网管系统  与SDH网管类似,基于TMN体系结构,SUN工作站和UNIX操作系统,所治理的对象是FR交换机网元。(6)46020网管系统  对新桥公司所生产的网络设备(如PCM设备)进行治理,实现网元和网络治理层面的主要功能,选用SUN工作站和UNIX操作系统,治理协议为自定义SNMP。2.3电力通信网MIS系统(非实时)  电力通信网MIS系统作为电力系统MIS的一个子集,近年来发展很快,主要实现非实时的治理功能,影射到TMN体系中,对应服务治理层和事务治理层,但由于对象描述不能完全用ADN.1和GDMO实现是不可能的。一般要求治理的对象是设备治理、文件治理、生产治理、资源治理和路由治理。  综上所述,电力通信网是一个包含多种通信设备,多种网络结构,具有电力系统行业特色的通信服务网络。电力通信网发展的现状是多种设备共存,多种网络互通,多种监控系统独立运行。为了使多种通信资源充分发挥效能,提高治理水平,必须采用合理的体系结构和有效的技术手段,建立综合化治理系统,使诸多的,类似信息孤岛的监控系统和网管系统有机地结合在一起,发挥最大作用,否则很难跟上通信技术的发展步伐。3.电力通信网综合治理系统的发展方向  传统的TMN体系,已不能适应现代电力通信网对综合治理的要求。因此选择基于CORBA的TINA体系和基于WEB的WBEM体系是符合发展要求的。3.1基于CORBA的TINA体系  CORBA(CommonObjectRequestBrokerArchitecture)称为公共对象请求代理体系,可以实现跨平台的对象治理。TINA(TelecommunicationInformationNetworkingArchitecture)是电信信息网络化体系,比TMN体系要复杂得多,可以满足将来需求。CORBA由对象治理小组(OMG)制定,是一种软件体系,用来在面向对象环境中开发分布式应用。对象请求代理(ORB)可以提供一种机制,使对象可以透明地发送请求和接收响应,从而提供在分布式计算机环境中多个无关对象的互操作。ORB内核是一种软件总线,在服务请求者(Client)和服务提供者(Server)之间提供一种通信机制。Client和Server的互操作不关心具体实现细节,也不考虑对象在哪里,或工作在什么环境下,并且与实现语言也没有关系。  基于CORBA的对象接口用IDL描述,IDL可选的语言是C,C⁺⁺,Smalltalk,Java等,IDL可以对CORBA对象的输入、输出特征进行描述。TINA与TMN的“治理者-代理”模型相比要复杂得多,在TINA,不论是治理者,还是代理都被称为对象。TINA采用会晤的概念(Session),分别介绍如下。(1)访问会晤(AccessSession)  满足用户的访问需求,对访问权限实现治理,每个用户拥有一个访问会晤对象。(2)服务会晤(ServiceSession)  分为控制服务和治理服务,或分别称为使用者服务会晤治理器和提供者服务会晤治理器。(3)通信会晤(CommunicationSession)  是通信资源治理实体和服务控制的总和,相当于TMN中网络治理层和服务治理层的中间层。  CORBA在TINA中的应用拓展了网络治理的应用范围,尤其是在分布式环境和异种系统中,优点更为显著。但由于其定义上的复杂性和抽象性,对实现实际系统的指导意义较弱,所以,TINA不象TMN那样在具体应用中有很多实例。另一方面,基于CORBA的TINA体系比TMN实时性差。3.2基于Web企业治理体系(WBEM)  基于Web企业治理体系(Web-BasedEnterprisemanagementArchitecture)将各种网络协议综合到一个统一的标准里,并能为Web浏览器所治理,通过一个普通的Web界面就能得到各种治理数据,WBEM分成三个核心标准:超媒体治理计划(HMMS),提供表示治理环境的一组扩展数据模型;超媒体治理协议(HMMP),运行于HTTP上的一组协议,构成HMMS的主体;超媒体对象治理器(HMOM)是一种软件开发技术。  通过以上分析,可以得出如下结论:网络治理功能基本处于相对稳定的状态,非凡是网元治理层和网络治理层稳定性更强。治理者―代理模型和面向对象的方法,在实际中得到了成功地应用。治理协议简单化和多功能化仍然是一个突出矛盾。分布式系统环境和多种技术的综合,已经成为研究开发者主要爱好的方面。Web技术、CORBA及TINA将成为网络治理的发展方向。4.电力通信网综合治理系统的体系结构    实现电力通信网综合化治理,必须完成治理资源的抽象,建立治理对象模型,制定实用的体系结构和统一的协议规范,概括出应用功能,然后,解决实践中的各种技术问题。4.1治理对象  对电力通信网治理对象分成物理资源和逻辑资源。(1)物理资源对象1)光纤传输设备,作为主要的通信设备需要制定标准描述方法;2)微波传输设备,主要沿用现有的标准并加以统一;3)一点多址传输设备,可借用微波设备的描述方法;4)PCM设备,作为一种非凡的设备对象;5)载波设备,在短期仍然需要作为治理对象,但监控内容可以简化;6)电源设备,作为通信设备的支持设备;7)交换设备,作为通信系统的主要组成部分;8)电缆设施,作为一种传输方式需要进行治理;9)机房环境,作为通信设备正常运行的可靠保证需要进行治理。(2)网络资源对象1)路由资源:路由选择,优化,分配;2)频率资源:频率分配;  软件资源:各种系统软件,同时,还应包含事务性文件和治理规程。4.2治理功能  依照OSI建议,可暂定为5种:配置治理、故障治理、性能治理、安全治理、计费治理,其中,计费治理可作为远期的目标。4.3实现的要害技术(1)分布式系统中面向对象技术;(2)多种网管体系的互操作;(3)Web技术;(4)人工智能技术;(5)协议。4.4电力通信网综合治理系统实现的体系结构原理框图如图1所示。图1电力通信网综合治理系统实现体系结构图 (1)基于TMN体系的网元治理和网络治理  TMN体系尽管定义于简单的“治理者―代理”的结构,但由于其应用的普遍性和成熟性,在网元和网络治理层面仍然是首选。另外,网元治理和网络治理有利于用GDMO的面向对象方法描述,而且,国际上已经制定出很多标准模板,所以,实现起来比较方便,也能够很好的保证实时性。(2)基于TINA体系的事务治理和服务治理  TINA体系实际上加入智能的TMN,侧重于多种网管技术的互操作和被管对象的分布式环境,利用CORBA机制,可以方便实现事务治理和服务治理,但因为其实时性不高,不宜进行低层治理。(3)基于Web体系的治理策略  Browser/Server以其操作灵活、代码重用、跨平台方便等特征而著称,在网络治理中采用Web技术,可以解决分布式问题,使开发治理应用方面变得简单化,也使系统的开发过程变得规范化。(4)转换代理  网管系统互操作,互联互通,是所有网络治理开发人员的共同愿望,但事实并非如此,实际系统很难达到互联互通,互操作,建立综合化治理系统必须考虑协议的转换问题。SNMP是广泛用于计算机网络的简单治理协议,随着计算机网络应用在电力系统中的不断扩大,将来的网络治理不可能仅是通信网络治理,计算机网络也将成为重要的组成部分,因此,SNMP网关是综合治理系统中必备部件。CMIP协议是OSI网络治理的标准协议,具有较高的可靠性,并在TMN中得到了广泛应用,现存的SDH、ATM交换机和FR交换机的网管均建立在此协议基础上,所以,必须配置CMIP网关。在电力通信网存在大量的非标准监控系统,如数字微波、光纤、一点多址、直流电源和载波监控系统等,这些系统必须被纳入综合网管中来,所以,必须配置多种多样的非标准协议网关。4.5电力通信网综合治理系统实现的步骤  首先,对不带监控的通信设备(如载波、机房环境、电源系统等)建立简单的监控系统,使其具有标准的通信接口和基本的监控功能,为系统互连提供可能。  其次,对已有的监控系统(如数字微波、光纤、一点多址、直流电和载波监控系统等)配置多种多样的非标准协议网关。使这些系统被纳入综合网管中来。  再次,对基于TMN体系的标准网管系统(如SDH和ATM网管系统等)建立标准协议网关,使其与前面的两个步骤融为一体,构成统一的网元和网络层面的治理系统。在此期间,对基于SNMP体系的标准网管系统(如46020网管系统等)也要建立标准协议网关,使最终系统能够与SNMP系统互连。  然后,建立旨在实现服务治理和事物治理功能的高层系统,它以TMN构架为基础,参照TINA体系,实现分布式治理。  最终,添加WEB服务功能,使系统中以任何方式连接的工作站都能用浏览器访问治理系统。  开发建立电力通信网综合治理系统是电力系统通信发展的需要,实现技术基本成熟,所面临的问题是如何有步骤的开展这项工作。经几年的探索与实践我们在电力通信网监控系统研究与开发方面已经取得了一定的进展,积累了比较丰富的研发经验,下一步要做的工作就是研究开发电力通信网综合治理系统。  (1)对电力通信网综合治理系统的开发必定出现多厂家竞争的局面,有关部门应尽快制定电力通信网综合治理系统的相关规范和标准,使研究部门有章可循,最终达到体系结构统一的目的。  (2)研究确定电力通信网中被治理对象的种类和规范化描述方法,建立统一的描述类库。  (3)结合计算机技术和网络技术的发展,寻求有效的技术手段来完成电力通信网综合治理系统的各项功能。

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