焦 群
摘 要：分析了電力系統(tǒng)專用通信網的管理要求，針對網絡管理層次多、設備種類多、網絡結構復雜的特點，從技術的角度提出了建設電力通信網網絡管理系統(tǒng)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(tǒng)標準，強調接口的開放性，強調系統(tǒng)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(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)； 通信網絡； 網絡管理系統(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、高效生產的需求及電力企業(yè)運營走向市場化的需求,電力通信網的發(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，使網絡的面貌日新月異。新設備的大量涌入表現(xiàn)出通信網的智能化水平不斷提高，功能日益強大，配置、應用也十分復雜。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，計算機網絡技術與通信技術相互交融。傳統(tǒng)通信網絡的交換、傳輸?shù)阮I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(tǒng)的通信業(yè)務通過計算機網絡實現(xiàn)，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(yè)務已從調度電話、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、廣域網、視頻傳送等。電力通信網的結構也已從單一服務于調度中心的簡單星形方式發(fā)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，由于網絡規(guī)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(yè)務量不大；全是指作為通信網所有環(huán)節(jié)一樣不少，而且電力通信網地域廣大、數(shù)量繁多。由于規(guī)模的原因，電力通信網的管理傳統(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)境等網絡輔助設備，同時還要管理電路調配等網絡業(yè)務。
由于電力系統(tǒng)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、不同隸屬關系的網絡。一般來說，電力通信網分為主干網、地區(qū)網；主干網分國家、網局、省局、地區(qū)4級；地區(qū)網又分為地區(qū)、縣級網。各個級別的網絡根據(jù)隸屬關系互聯(lián)，各行政單位所屬的網絡管理、維護關系獨立。而且由于傳統(tǒng)的原因，上級網絡的設備維護工作多由通信設備所在地區(qū)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。 面對這樣一個復雜的網絡，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(yè)務功能、綜合接入功能的電力通信網絡管理系統(tǒng)（簡稱網管系統(tǒng)）。
早期的電力通信網管理方式簡單，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。隨著電力通信網的發(fā)展，作為新一代通信網基礎的智能化設備出現(xiàn)后，產生了網元管理系統(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，網元管理系統(tǒng)的應用在通信網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，通信組網的靈活性越來越大，通信網的規(guī)模也越來越大，網絡管理系統(tǒng)應運而生。
1 電力通信網絡管理的設計原則
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(xié)議的環(huán)境，解決網管系統(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。國內的公用網、部分專用通信網都有利用TMN來建設網管系統(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管；無線通信局利用SUN的SEM平臺建設TMN網絡管理系統(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。這些問題在網管系統(tǒng)建設中應該加以考慮。
1.2 兼容其他網管系統(tǒng)標準
在接受TMN的同時，兼容其他流行的網管系統(tǒng)的標準以解決TMN接口單一的問題，對電力通信網管系統(tǒng)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(xié)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(tǒng)實際上也是目前世界上應用最為廣泛的網絡管理系統(tǒng)。不僅計算機網絡產品的廠商，目前越來越多的通信設備制造廠商都支持SNMP的標準。因此電力通信網管系統(tǒng)應該將SNMP簡單網路管理協(xié)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(xiàn)了新發(fā)展的網管體系和標準，例如對象管理組織OMG的CORBA體系、基于Web的網管體系、分布式網絡管理技術等，這些新的技術都應當引起我們的重視。總之，對于電力通信網這種組織結構分散的網絡來說，網管系統(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網管開發(fā)平臺作為開發(fā)基礎
網絡管理是一個巨大、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、經濟的角度來說都是不可取的。高層網管應用開發(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網管平臺作為核心來構筑電力通信網管系統(tǒng)，屏蔽了TMN網管系統(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。對電力通信網管系統(tǒng)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(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，采用一些專用的自行開發(fā)的網絡管理系統(tǒng)平臺可能更為實際。
1.4 網管系統(tǒng)的網絡化
網管系統(tǒng)互聯(lián)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(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管網絡。 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的簡單網絡管理協(xié)議作為網管之間互聯(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。
網管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和可互操作性機制是網管系統(tǒng)互聯(lián)的基礎。完善的安全機制是網管系統(tǒng)互聯(lián)成功的保障。網管系統(tǒng)還應支持與網管系統(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(tǒng)本身支持的標準接口有限，能夠直接接入TMN網管系統(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管系統(tǒng)提供的代理轉換機制，網管系統(tǒng)通過協(xié)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(shù)據(jù)接口轉換成統(tǒng)一的網管系統(tǒng)支持的標準接口（例如Q3適配器，SNMP PROX等），實現(xiàn)網管對通信設備的接入。對于設備種類繁多的電力通信網，這個環(huán)節(jié)尤為重要。
對于網絡層次多、設備分布廣、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(tǒng)十分龐大，整個網管系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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。
對于大量中等以下規(guī)模的網絡完全可以依靠綜合接入網管系統(tǒng)的功能來管理網絡，既可實現(xiàn)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。對于系統(tǒng)已經在建的大量的監(jiān)控、網元管理系統(tǒng)來說，也可以采用先將其改造成綜合接入網管系統(tǒng)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接口的開放性
在今天這樣的市場競爭環(huán)境下，網管系統(tǒng)的應用功能是否完善、豐富，能否滿足用戶的要求、適應網絡的變化，總之網管系統(tǒng)的應用功能是否能得到用戶的認可，是網管系統(tǒng)成敗的關鍵。
應用功能的設置應該能由用戶來選擇，用戶的應用界面應該滿足用戶的要求。這要求網管系統(tǒng)除了具有根據(jù)用戶要求定制的能力外，重要的一點是網管系統(tǒng)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(tǒng)的情況下不斷推出新的應用功能、用戶界面，滿足用戶的要求。由于電力通信網采用行政劃分的管理方式，各級用戶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(tǒng)的一體化和獨立性
網管系統(tǒng)應實現(xiàn)電力通信網的一體化管理，即各種功能網絡管理系統(tǒng)的應用程序統(tǒng)一設計，采用統(tǒng)一的界面風格，采用一致的名詞術語。用統(tǒng)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。在同一個平臺、界面上監(jiān)視、處理網絡告警，控制網絡運行。
真正的網絡管理系統(tǒng)應具有獨立性，系統(tǒng)不應依賴于某個設備制造廠商；網管系統(tǒng)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(tǒng)本身的發(fā)展，確保不會因網管系統(tǒng)方案選擇限制通信系統(tǒng)本身。這一點對于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(tǒng)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(shù)據(jù)對象、實際的通信設備串聯(lián)起來，實現(xiàn)實物、數(shù)據(jù)、表示界面的統(tǒng)一。這種對象化的設計方法保證了網管系統(tǒng)數(shù)據(jù)和界面的統(tǒng)一，保證了網管系統(tǒng)對被管理系統(tǒng)的變化的適應能力。對象化的設計觀念應推廣到網管系統(tǒng)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(tǒng)的界面應不斷采用新技術加以更新、改造。界面是表示一個系統(tǒng)的窗口，界面的優(yōu)劣直接影響人們對系統(tǒng)的第一印象，影響人們對系統(tǒng)的使用。引入新的技術，提高系統(tǒng)界面的功能、界面的可觀賞性、系統(tǒng)的易使用程度是網管系統(tǒng)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采用對象化設計思想，支持地理信息數(shù)據(jù)，支持多圖層控制，采用矢量化圖形方式。GIS在信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)表示界面方面應用廣泛，在表示與地理信息有關的數(shù)據(jù)界面時尤其優(yōu)秀，電力通信網管系統(tǒng)可以采用GIS技術開發(fā)基于地理信息系統(tǒng)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(shù)據(jù)瀏覽界面，Web支持的數(shù)據(jù)包括文本、圖形、圖片、視頻等，支持數(shù)據(jù)庫的瀏覽，而且支持的數(shù)據(jù)種類和數(shù)據(jù)格式還在不斷豐富。利用Web的優(yōu)勢作為網管系統(tǒng)的信息發(fā)布媒介是一種非常明智的選擇。
2 電力通信網管系統(tǒng)方案
2.1 需求分析
在選擇網管系統(tǒng)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(tǒng)規(guī)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(tǒng)方案的首要因素。并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(jiān)控，那么最佳方案是選擇監(jiān)控系統(tǒng)。在完成監(jiān)控功能方面，監(jiān)控系統(tǒng)的實時性能、準確程度都較復雜的網管系統(tǒng)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(tǒng)即可。但如果是一個管理一定規(guī)模的通信網絡而且提供通信服務的管理單位，那么就應該選擇能夠涵蓋整個通信網的網管系統(tǒng)。
2.2 網絡設計
初期的網管系統(tǒng)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(tǒng)在發(fā)展初期一般依賴于通信設備生產廠商。真正的網絡管理系統(tǒng)應包括以下各個層次：
網元數(shù)據(jù)采集層：網元(設備)的數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
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(tǒng)的基礎內容。其直接的結果實現(xiàn)設備的維護系統(tǒng)。
網絡管理層：在網元管理的基礎上增加對網元之間的關系、網絡組成的管理。主要功能包括：從網絡的觀點、互聯(lián)關系的角度協(xié)調網元(設備)之間的關系；創(chuàng)建、中止和修改網絡的能力；分析網絡的性能、利用率等參數(shù)。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戶之間的接口，如物理或邏輯通道的管理。管理的內容包括用戶接口的提供及通道的組織；接口性能數(shù)據(jù)的記錄統(tǒng)計；服務的記錄和費用的管理。
業(yè)務管理層：對通信調度管理人員關于運行等事項所需的一些決策、計劃進行管理。對運行人員關于網絡的一些判斷的管理。這一層管理往往與通信企業(yè)的管理信息系統(tǒng)密切相關。其功能包括：日志記錄，派工維護記錄，停役、維護計劃，網絡發(fā)展規(guī)劃等。
網絡管理系統(tǒng)應當是全網絡的，對于面向用戶服務的規(guī)模較大的通信網絡，管理的重點應放在網絡、服務、業(yè)務等層次的管理上。
2.3 系統(tǒng)功能
一個完善的網絡管理系統(tǒng)應具備如下功能。
故障管理：提供對網絡環(huán)境異常的檢測并記錄，通過異常數(shù)據(jù)判別網絡中故障的位置、 性質及確定其對網絡的影響，并進一步采取相應的措施。
性能管理：網絡管理系統(tǒng)能對網絡及網絡中各種設備的性能進行監(jiān)視、分析和控制，確保網絡本身及網絡中的各設備處于正常運行狀態(tài)。
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，包括反映每期工程后網絡拓撲的演變；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(jiān)視環(huán)回，以實施相關性能指標的測試。
安全管理：防止非法用戶的進入，對運行和維護人員實現(xiàn)靈活的優(yōu)先權機制
2.4 系統(tǒng)結構
為了保證網管系統(tǒng)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(tǒng)應能兼容多機種、多種操作系統(tǒng)；應能設計成冗余結構保證系統(tǒng)可靠性；應能充分考慮系統(tǒng)分期建設的要求，充分考慮不同檔次的網管系統(tǒng)的需求。網管系統(tǒng)的組成見圖1．
圖1 網管系統(tǒng)組成框圖
Fig.1 Frame of telecommunication management system
網管系統(tǒng)可采用IP級的網絡實現(xiàn)系統(tǒng)中各硬件平臺之間的互聯(lián)，利用現(xiàn)有的各種管理數(shù)據(jù)網絡的路由，組織四通八達的網管系統(tǒng)網絡。 數(shù)據(jù)服務器：是網管管理信息數(shù)據(jù)庫的存儲載體，用于存儲和處理管理信息。 網管工作站：為網管系統(tǒng)提供人機接口功能。它為用戶提供友好的圖形化界面來操作各被管設備或資源，并以圖形的方式來顯示網絡的運行狀態(tài)及各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)，同時運行各種網管系統(tǒng)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(tǒng)，提供網管系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的瀏覽功能。 協(xié)議適配器：完成網管系統(tǒng)與被管理設備之間的協(xié)議轉換。
前置機代理：通過遠方數(shù)據(jù)輪詢采集及網管系統(tǒng)與采集系統(tǒng)之間的協(xié)議轉換，實現(xiàn)對各種通信站、通信設備的實時管理。
網管系統(tǒng)的軟件由管理信息數(shù)據(jù)庫、網管核心模塊、若干應用平臺、若干網絡高級分析程序及數(shù)據(jù)轉換接口程序組成。
管理數(shù)據(jù)庫：負責存儲和處理被管設備、被管系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù), 以及非實時的資料、統(tǒng)計檢索結果、報表數(shù)據(jù)等離線數(shù)據(jù)。
網管核心模塊包括管理信息服務模塊、管理信息協(xié)議接口及實時數(shù)據(jù)庫；
通信調度應用平臺包括系統(tǒng)運行監(jiān)視、運行管理、設備操作、圖形調用、數(shù)據(jù)查詢等功能。
圖形系統(tǒng)實現(xiàn)網管系統(tǒng)圖形應用界面，包括圖元制作工具、繪圖工具、圖形文件管理工具、數(shù)據(jù)庫維護工具等。
通信運行管理應用平臺提供網管系統(tǒng)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(tǒng)的開發(fā)與應用起步比較遲，相對于公用網和其他一些專用網都落后了一步。目前，在電力通信網中未見真正的規(guī)模比較大的網絡管理系統(tǒng)，網絡的運行管理主要依靠通信監(jiān)控系統(tǒng)和一些隨通信系統(tǒng)和通信設備引進的網元、網絡管理系統(tǒng)。隨著網絡規(guī)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(fā)的建設者們有能力、有決心解決好這些問題。
參考文獻：
［1］ITU-T M.3010-96.Principles for a Telecommunication Management Networks.
［2］胡谷雨(Hu Guyu).電信管理網及其應用(Telecommunication Management Network and Its Application).通信工程學院報(Journal of ICE)，1999，13(2)
［3］謝鈞(Xie Jun).利用TMN綜合平臺構造多級網絡管理系統(tǒng)(Building Multi-Level Network Management System with TMN Platform).通信工程學院報(Journal of ICE)，1999，13(2)
作者簡介：焦群，男，高級工程師，長期從事電力通信網監(jiān)控系統(tǒng)及網管系統(tǒng)的研究工作。作者單位：焦群（電力自動化研究院， 南京 210003）
