隨著網絡技術的發展,電力通信網絡規模不斷擴大,網絡復雜程度越來越高,網絡管理顯得越來越重要。網絡管理系統已經成為電力通信網絡中傳輸、交換、接入和支持等各種設施維護管理的重要手段。通信網絡規模的不斷擴大,支持廠家和設備種類越來越繁雜,網絡管理的綜合化也成為網絡發展的重要課題。國際標準化組織(ISO)和國際電信聯盟(ITU)不斷對網絡管理的實施制定各種建議和標準,規范各種系統之間互聯的接口,為生產廠家提供相應的監控設備或管理設備。而且,管理功能越來越全面,系統結構越來越規范,由此也可看出電力通信網絡管理的發展方向。從管理的角度看,電力通信網的管理逐步與電信管理網統一。
1.TMN標準
TMN(Telecommunication Management Network)是電信管理網,目前在通信中應用最廣泛,成功的范例最多,因此,通信網絡管理的綜合化應該以TMN為基礎。
(1)M.3000系列建議
1994年10月由ITU-T第4研究小組制定M.3000系列建議,全面描述TMN的相關問題。TMN建立在OSI網絡管理的基礎之上,但TMN的概念早在1980年提出,并在世界范圍內被接受,普遍認為是公共電信網絡管理的主體框架。
M.3000:概述;
M.3010:TMN原理;
M.3020:TMN接口規范方法學;
M.3100:一般網絡信息模型;
M.3101:管理對象一致性聲明;
M.3180:TMN管理信息分類;
M.3200:TMN管理服務概述;
M.3300:TMN中F接口的管理能力;
M.3400:TMN管理功能;
M.3640:D信道數據鏈路層和網絡層的管理;
M.3641:ISDN D信道數據鏈路層和網絡層的管理信息模型。
(2 )相關G系列建議
G.773:傳輸系統管理中Q接口協議棧;
G.774:SDH網元的管理信息模型。
(3)相關Q系列建議
Q.811:Q3接口低層協議框架;
Q.812:Q3接口高層協議框架;
Q.821:Q3接口告警監視的2級和3級描述;
Q.822:Q3接口性能管理的1級、2級和3級描述。
(4)TMN體系結構
1)功能體系
網元功能(NEF);
適配功能(QAF);
中介功能(MF);
操作系統功能(OSF);
工作站功能(WSF);
數據傳輸功能(DCF)。
2)物理體系
網元(NE);
適配器(QA);
中介裝置(MD);
操作系統(OS);
工作站(WF);
數據傳輸網(DCN)。
3)擴展功能體系
功能組件:安全,目錄系統,接口支持,數據通信,信息轉換和管理應用。
邏輯分層:網元管理、網絡管理、服務管理和事物管理。
4)信息體系
面向對象的方法;管理者與代理的結構。
(5)信息模型化將管理資源抽象成管理對象,使用ASN.1進行描述,然后,通過GDMO加以規范。
(6)TMN通信協議
X.25包交換;
802.3局域網;
ISDN;
No.7信令系統;
基于TCP/IP的網絡;
應用層協議為CMIP或FTAM。
(7)TMN支持的主要組織
ITU-T:SG4,SG15,SG7,SG11;
日本:TTC,AOM;
北美:T1N1,T1X1,T1S1,OIW;
歐洲:TMN,EWOS;
工作標準化組織和論壇:SIF,OBF,ECIC,NMF,OMF,OMG,TINA-C,AEMF,IETF,EURESCOM,ACTS。
2.電力通信網監控管理系統的現狀
電力通信網是電力系統的專用網,構成方式與電信網類似,但又有別于電信網,電力通信網有其自身的特點,所以,在設計電力通信網監控管理系統時必須考慮行業特點,使其結構合理,實時性強,可靠性高,否則很難發揮重要作用。
2.1電力通信網監控系統
早期的電力通信網監控系統不論是體系結構還是系統規范,都是按照電力系統自動化的模式制定的,許多方面沒有體現通信網的特色。有關電力通信網監控系統的部頒規范如下。
(1)電力通信網監測系統技術規范(試行),1991.10.1,能源部電力調度通信局;
(2)電力通信網監測系統數據采集層傳輸規約(試行),1991.10.1,能源部電力調度通信局;
(3)電力通信網監測系統計算機數據通信物理層、鏈路層和分組層協議(試行)1992.10.1,能源部電力調度通信局;
(4)電力通信網監測系統計算機數據通信應用層協議(試行)1992.10.1,能源部電力調度通信局。
以上為數不多的規范,由于制定較早,很多技術標準已經不能滿足現在的系統發展要求,指導意義變的很小。但作為部頒規范,生產廠家還是需要作為技術方案設計的主要參考依據。目前,我國自行開發研制的絕大多數電力通信網監控系統采集層通信規約都符合以上標準。
2.2電力通信網中專用監控和網管系統
隨著電力通信網中通信設備種類的不斷增加,各種專用的監控系統和網絡管理系統種類也在不斷增加,而且大部分是廠家自定義的接口規范。這些系統彼此間相互獨立,數據格式互不兼容,成為多個信息孤島,不能充分發揮效益。電力通信網中專用監控和網管系統主要有如下幾種。
(1)數字微波、光纖、交換機和一點多址監控系統
這些系統均是在購買通信設備時,由廠家隨設備一起提供的。一種監控系統只能監控一種通信設備,如果有多種通信設備,則需要有多種不同的監控系統。
(2)電源設備監控系統
通信電源作為電力通信網的重要支持設備,在保證系統可靠性和提高服務質量方面起著重要作用,新一代的電源設備都提供監控接口,可以將其連接起來,構成獨立的電源設備監控系統。
(3)SDH網管系統
近年來,SDH在電力通信網中發展很快,SDH網管與SDH系統密不可分,也是目前最標準的網管系統之一。它基于TMN體系結構,硬件環境是SUN工作站,選用UNIX操作系統,有較高的可靠性,主要工作層面是網元管理和網絡管理,其中很小部分涉及服務管理和事務管理。根據廠家不同,所提供的管理功能也有所差別。
(4)ATM網管系統
與SDH網管類似,基于TMN體系結構,采用SUN工作站和UNIX操作系統,實現對ATM的網元管理。
(5)FR交換機網管系統
與SDH網管類似,基于TMN體系結構,SUN工作站和UNIX操作系統,所管理的對象是FR交換機網元。
(6)46020網管系統
對新橋公司所生產的網絡設備(如PCM設備)進行管理,實現網元和網絡管理層面的主要功能,選用SUN工作站和UNIX操作系統,管理協議為自定義SNMP。
2.3電力通信網MIS系統(非實時)
電力通信網MIS系統作為電力系統MIS的一個子集,近年來發展很快,主要實現非實時的管理功能,影射到TMN體系中,對應服務管理層和事務管理層,但由于對象描述不能完全用ADN.1和GDMO實現是不可能的。一般要求管理的對象是設備管理、文件管理、生產管理、資源管理和路由管理。
綜上所述,電力通信網是一個包含多種通信設備,多種網絡結構,具有電力系統行業特色的通信服務網絡。電力通信網發展的現狀是多種設備共存,多種網絡互通,多種監控系統獨立運行。為了使多種通信資源充分發揮效能,提高管理水平,必須采用合理的體系結構和有效的技術手段,建立綜合化管理系統,使諸多的,類似信息孤島的監控系統和網管系統有機地結合在一起,發揮最大作用,否則很難跟上通信技術的發展步伐。
3.電力通信網綜合管理系統的發展方向
傳統的TMN體系,已不能適應現代電力通信網對綜合管理的要求。因此選擇基于CORBA的TINA體系和基于WEB的WBEM體系是符合發展要求的。
3.1基于CORBA的TINA體系
CORBA(Common Object Request Broker Architecture)稱為公共對象請求代理體系,可以實現跨平臺的對象管理。TINA(Telecommunication Information Networking Architecture)是電信信息網絡化體系,比TMN體系要復雜得多,可以滿足將來需求。CORBA由對象管理小組(OMG)制定,是一種軟件體系,用來在面向對象環境中開發分布式應用。對象請求代理(ORB)可以提供一種機制,使對象可以透明地發送請求和接收響應,從而提供在分布式計算機環境中多個無關對象的互操作。ORB內核是一種軟件總線,在服務請求者(Client)和服務提供者(Server)之間提供一種通信機制。Client和Server的互操作不關心具體實現細節,也不考慮對象在哪里,或工作在什么環境下,并且與實現語言也沒有關系。
基于CORBA的對象接口用IDL描述,IDL可選的語言是C,C⁺⁺, Smalltalk, Java等,IDL可以對CORBA對象的輸入、輸出特征進行描述。TINA與TMN的“管理者-代理”模型相比要復雜得多,在TINA,不論是管理者,還是代理都被稱為對象。TINA采用會晤的概念(Session),分別介紹如下。
(1) 訪問會晤(Access Session)
滿足用戶的訪問需求,對訪問權限實現管理,每個用戶擁有一個訪問會晤對象。
(2) 服務會晤(Service Session)
分為控制服務和管理服務,或分別稱為使用者服務會晤管理器和提供者服務會晤管理器。
(3) 通信會晤(Communication Session)
是通信資源管理實體和服務控制的總和,相當于TMN中網絡管理層和服務管理層的中間層。
CORBA在TINA中的應用拓展了網絡管理的應用范圍,尤其是在分布式環境和異種系統中,優點更為顯著。但由于其定義上的復雜性和抽象性,對實現實際系統的指導意義較弱,所以,TINA不象TMN那樣在具體應用中有很多實例。另一方面,基于CORBA的TINA體系比TMN實時性差。
3.2基于Web企業管理體系(WBEM)
基于Web企業管理體系(Web-Based Enterprise management Architecture)將各種網絡協議綜合到一個統一的標準里,并能為Web瀏覽器所管理,通過一個普通的Web界面就能得到各種管理數據,WBEM分成三個核心標準:超媒體管理計劃(HMMS),提供表示管理環境的一組擴展數據模型;超媒體管理協議(HMMP),運行于HTTP上的一組協議,構成HMMS的主體;超媒體對象管理器(HMOM)是一種軟件開發技術。
通過以上分析,可以得出如下結論:網絡管理功能基本處于相對穩定的狀態,特別是網元管理層和網絡管理層穩定性更強。管理者―代理模型和面向對象的方法,在實際中得到了成功地應用。管理協議簡單化和多功能化仍然是一個突出矛盾。分布式系統環境和多種技術的綜合,已經成為研究開發者主要興趣的方面。Web技術、CORBA及TINA將成為網絡管理的發展方向。
4.電力通信網綜合管理系統的體系結構
實現電力通信網綜合化管理,必須完成管理資源的抽象,建立管理對象模型,制定實用的體系結構和統一的協議規范,概括出應用功能,然后,解決實踐中的各種技術問題。
4.1管理對象
對電力通信網管理對象分成物理資源和邏輯資源。
(1)物理資源對象
1)光纖傳輸設備,作為主要的通信設備需要制定標準描述方法;
2)微波傳輸設備,主要沿用現有的標準并加以統一;
3)一點多址傳輸設備,可借用微波設備的描述方法;
4)PCM設備,作為一種特殊的設備對象;
5)載波設備,在短期仍然需要作為管理對象,但監控內容可以簡化;
6)電源設備,作為通信設備的支持設備;
7)交換設備,作為通信系統的主要組成部分;
8)電纜設施,作為一種傳輸方式需要進行管理;
9)機房環境,作為通信設備正常運行的可靠保證需要進行管理。
(2)網絡資源對象
1)路由資源:路由選擇,優化,分配;
2)頻率資源:頻率分配;
軟件資源:各種系統軟件,同時,還應包含事務性文件和管理規程。
4.2管理功能
依照OSI建議,可暫定為5種:配置管理、故障管理、性能管理、安全管理、計費管理,其中,計費管理可作為遠期的目標。
4.3實現的關鍵技術
(1)分布式系統中面向對象技術;
(2)多種網管體系的互操作;
(3)Web技術;
(4)人工智能技術;
(5)協議。
4.4電力通信網綜合管理系統實現的體系結構
原理框圖如圖1所示。
圖1電力通信網綜合管理系統實現體系結構圖
(1)基于TMN體系的網元管理和網絡管理
TMN體系盡管定義于簡單的“管理者―代理”的結構,但由于其應用的普遍性和成熟性,在網元和網絡管理層面仍然是首選。另外,網元管理和網絡管理有利于用GDMO的面向對象方法描述,而且,國際上已經制定出很多標準模板,所以,實現起來比較方便,也能夠很好的保證實時性。
(2)基于TINA體系的事務管理和服務管理
TINA體系實際上加入智能的TMN,側重于多種網管技術的互操作和被管對象的分布式環境,利用CORBA機制,可以方便實現事務管理和服務管理,但因為其實時性不高,不宜進行低層管理。
(3)基于Web體系的管理策略
Browser/Server以其操作靈活、代碼重用、跨平臺方便等特征而著稱,在網絡管理中采用Web技術,可以解決分布式問題,使開發管理應用方面變得簡單化,也使系統的開發過程變得規范化。
(4)轉換代理
網管系統互操作,互聯互通,是所有網絡管理開發人員的共同愿望,但事實并非如此,實際系統很難達到互聯互通,互操作,建立綜合化管理系統必須考慮協議的轉換問題。SNMP是廣泛用于計算機網絡的簡單管理協議,隨著計算機網絡應用在電力系統中的不斷擴大,將來的網絡管理不可能僅是通信網絡管理,計算機網絡也將成為重要的組成部分,因此,SNMP網關是綜合管理系統中必備部件。CMIP協議是OSI網絡管理的標準協議,具有較高的可靠性,并在TMN中得到了廣泛應用,現存的SDH、ATM交換機和FR交換機的網管均建立在此協議基礎上,所以,必須配置CMIP網關。在電力通信網存在大量的非標準監控系統,如數字微波、光纖、一點多址、直流電源和載波監控系統等,這些系統必須被納入綜合網管中來,所以,必須配置多種多樣的非標準協議網關。
4.5電力通信網綜合管理系統實現的步驟
首先,對不帶監控的通信設備(如載波、機房環境、電源系統等)建立簡單的監控系統,使其具有標準的通信接口和基本的監控功能,為系統互連提供可能。
其次,對已有的監控系統(如數字微波、光纖、一點多址、直流電和載波監控系統等)配置多種多樣的非標準協議網關。使這些系統被納入綜合網管中來。
再次,對基于TMN體系的標準網管系統(如SDH和ATM網管系統等)建立標準協議網關,使其與前面的兩個步驟融為一體,構成統一的網元和網絡層面的管理系統。在此期間,對基于SNMP體系的標準網管系統(如46020網管系統等)也要建立標準協議網關,使最終系統能夠與SNMP系統互連。
然后,建立旨在實現服務管理和事物管理功能的高層系統,它以TMN構架為基礎,參照TINA體系,實現分布式管理。
最終,添加WEB服務功能,使系統中以任何方式連接的工作站都能用瀏覽器訪問管理系統。
開發建立電力通信網綜合管理系統是電力系統通信發展的需要,實現技術基本成熟,所面臨的問題是如何有步驟的開展這項工作。經幾年的探索與實踐我們在電力通信網監控系統研究與開發方面已經取得了一定的進展,積累了比較豐富的研發經驗,下一步要做的工作就是研究開發電力通信網綜合管理系統。
(1)對電力通信網綜合管理系統的開發必定出現多廠家競爭的局面,有關部門應盡快制定電力通信網綜合管理系統的相關規范和標準,使研究部門有章可循,最終達到體系結構統一的目的。
(2)研究確定電力通信網中被管理對象的種類和規范化描述方法,建立統一的描述類庫。
(3)結合計算機技術和網絡技術的發展,尋求有效的技術手段來完成電力通信網綜合管理系統的各項功能。