電力系統(tǒng)通信技術建設電力通信網(wǎng)絡管理系統(tǒng)

摘要：分析了電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)的管理要求，針對網(wǎng)絡管理層次多、設備種類多、網(wǎng)絡結構復雜的特點，從技術的角度提出了建設電力通信網(wǎng)網(wǎng)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(wǎng)管系統(tǒng)標準，強調(diào)接口的開放性，強調(diào)系統(tǒng)的一體化和獨立性，強調(diào)網(wǎng)絡化和對各種體系結構的兼容性。為網(wǎng)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(wǎng)絡； 網(wǎng)絡管理系統(tǒng)； 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)▲

0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(chǎn)的需求及電力企業(yè)運營走向市場化的需求,電力通信網(wǎng)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(shù)字程控、ATM等，都紛紛涌入電力通信網(wǎng)，使網(wǎng)絡的面貌日新月異。新設備的大量涌入表現(xiàn)出通信網(wǎng)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(chǎn)品、新功能、新技術及技術經(jīng)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(wǎng)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(wǎng)絡技術與通信技術相互交融。傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡的交換、傳輸?shù)阮I域引入了計算機網(wǎng)絡設備，例如路由器、網(wǎng)絡交換、ATM設備等。某些傳統(tǒng)的通信業(yè)務通過計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)，例如IP電話等。今天通信網(wǎng)與計算機網(wǎng)的界限已越來越模糊。電力通信業(yè)務已從調(diào)度電話、低速率遠動通道擴展到高速、數(shù)字化、大容量的用戶業(yè)務，例如計算機互聯(lián)網(wǎng)、廣域網(wǎng)、視頻傳送等。電力通信網(wǎng)的結構也已從單一服務于調(diào)度中心的簡單星形方式發(fā)展到今天多中心的網(wǎng)狀網(wǎng)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(wǎng)絡規(guī)模的限制，電力通信網(wǎng)實際上是一個小而全的網(wǎng)絡。小是指網(wǎng)絡的業(yè)務量不大；全是指作為通信網(wǎng)所有環(huán)節(jié)一樣不少，而且電力通信網(wǎng)地域廣大、數(shù)量繁多。由于規(guī)模的原因，電力通信網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡輔助設備，同時還要管理電路調(diào)配等網(wǎng)絡業(yè)務。
由于電力系統(tǒng)行政劃分的各級都設置電力調(diào)度，電力通信網(wǎng)又被人為的劃分成不同級別、不同隸屬關系的網(wǎng)絡。一般來說，電力通信網(wǎng)分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)；主干網(wǎng)分國家、網(wǎng)局、省局、地區(qū)4級；地區(qū)網(wǎng)又分為地區(qū)、縣級網(wǎng)。各個級別的網(wǎng)絡根據(jù)隸屬關系互聯(lián)，各行政單位所屬的網(wǎng)絡管理、維護關系獨立。而且由于傳統(tǒng)的原因，上級網(wǎng)絡的設備維護工作多由通信設備所在地區(qū)的下級網(wǎng)絡的通信管理人員負責。網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡管理系統(tǒng)（簡稱網(wǎng)管系統(tǒng)）。
早期的電力通信網(wǎng)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(wǎng)的發(fā)展，作為新一代通信網(wǎng)基礎的智能化設備出現(xiàn)后，產(chǎn)生了網(wǎng)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(wǎng)元管理系統(tǒng)的應用在通信網(wǎng)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(wǎng)的靈活性越來越大，通信網(wǎng)的規(guī)模也越來越大，網(wǎng)絡管理系統(tǒng)應運而生。

1電力通信網(wǎng)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ITU—T專門為電信網(wǎng)絡管理而制定的若干建議書［1］，主要是為了適應通信網(wǎng)多廠商、多協(xié)議的環(huán)境，解決網(wǎng)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(nèi)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(nèi)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(nèi)的公用網(wǎng)、部分專用通信網(wǎng)都有利用TMN來建設網(wǎng)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(wǎng)管；無線通信局利用SUN的SEM平臺建設TMN網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)管系統(tǒng)建設中應該加以考慮。
1.2兼容其他網(wǎng)管系統(tǒng)標準
在接受TMN的同時，兼容其他流行的網(wǎng)管系統(tǒng)的標準以解決TMN接口單一的問題，對電力通信網(wǎng)管系統(tǒng)的建設十分有好處，尤其在強調(diào)技術經(jīng)濟效益的今天，這一點更為重要。
SNMP簡單網(wǎng)路管理協(xié)議所構成的網(wǎng)絡管理是目前應用最為廣泛的TCP/IP網(wǎng)絡的管理標準，SNMP網(wǎng)絡管理系統(tǒng)實際上也是目前世界上應用最為廣泛的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)。不僅計算機網(wǎng)絡產(chǎn)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(wǎng)管系統(tǒng)應該將SNMP簡單網(wǎng)路管理協(xié)議作為網(wǎng)絡管理的標準之一，尤其在通信網(wǎng)與計算機網(wǎng)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(wǎng)管體系和標準，例如對象管理組織OMG的CORBA體系、基于Web的網(wǎng)管體系、分布式網(wǎng)絡管理技術等，這些新的技術都應當引起我們的重視?？傊瑢τ陔娏νㄐ啪W(wǎng)這種組織結構分散的網(wǎng)絡來說，網(wǎng)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(wǎng)管開發(fā)平臺作為開發(fā)基礎
網(wǎng)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(jīng)濟的角度來說都是不可取的。高層網(wǎng)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(wǎng)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(shù)據(jù)庫開發(fā)的工具和方法。利用商用TMN網(wǎng)管平臺作為核心來構筑電力通信網(wǎng)管系統(tǒng)，屏蔽了TMN網(wǎng)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(wǎng)管系統(tǒng)的建設來說不失為一種經(jīng)濟有效的方法。
當然，商用化高層網(wǎng)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(wǎng)，采用一些專用的自行開發(fā)的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)平臺可能更為實際。
1.4網(wǎng)管系統(tǒng)的網(wǎng)絡化
網(wǎng)管系統(tǒng)互聯(lián)組成網(wǎng)管網(wǎng)絡這一點是不言而喻的。從長遠的觀點來講，電力通信網(wǎng)管應接受異構網(wǎng)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(wǎng)管網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡管理協(xié)議作為網(wǎng)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(chǎn)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(shù)據(jù)互聯(lián)中的優(yōu)點是顯而易見的。
網(wǎng)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和可互操作性機制是網(wǎng)管系統(tǒng)互聯(lián)的基礎。完善的安全機制是網(wǎng)管系統(tǒng)互聯(lián)成功的保障。網(wǎng)管系統(tǒng)還應支持與網(wǎng)管系統(tǒng)以外的信息管理系統(tǒng)的互聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
1.5綜合接入性
網(wǎng)管必須滿足各種通信網(wǎng)絡、通信設備的接入要求，兼容各種制式、各個廠商的產(chǎn)品。
TMN網(wǎng)管系統(tǒng)本身支持的標準接口有限，能夠直接接入TMN網(wǎng)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(wǎng)管系統(tǒng)提供的代理轉(zhuǎn)換機制，網(wǎng)管系統(tǒng)通過協(xié)議適配器這樣的網(wǎng)管部件，將通信設備上的五花八門的管理數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)支持的標準接口（例如Q3適配器，SNMP PROX等），實現(xiàn)網(wǎng)管對通信設備的接入。對于設備種類繁多的電力通信網(wǎng)，這個環(huán)節(jié)尤為重要。
對于網(wǎng)絡層次多、設備分布廣、智能水平低的電力通信網(wǎng)，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(wǎng)管系統(tǒng)變得很不經(jīng)濟。因此，選用一種綜合接入能力強、成本低的網(wǎng)管系統(tǒng)直接面向大量的通信設備，將通信設備集中轉(zhuǎn)換，再通過標準接口送入TMN高層次網(wǎng)管。建立綜合接入網(wǎng)管系統(tǒng)來完成接入的任務對電力通信網(wǎng)不失為一種經(jīng)濟可行的方案。
對于大量中等以下規(guī)模的網(wǎng)絡完全可以依靠綜合接入網(wǎng)管系統(tǒng)的功能來管理網(wǎng)絡，既可實現(xiàn)通信設備的綜合接入，又建立了網(wǎng)絡的分層管理，一舉兩得，而且這種方案的經(jīng)濟效益十分可觀。對于系統(tǒng)已經(jīng)在建的大量的監(jiān)控