淺析水利通信網(wǎng)集中監(jiān)控解決方案

李 敏，高廣利

（1.泰山護理職業(yè)學(xué)院，山東 泰安 271000；2.華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450046）

0 引言

目前，基于水利通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)逐漸增多，業(yè)務(wù)量越來越大，為便于業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理，確保防汛通信暢通，提高運行和維護效率，需要建設(shè)水利通信網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對遍布全國各地的眾多衛(wèi)星遠端站的綜合管理，同時還能將水利部在京地區(qū)的衛(wèi)星主站通信設(shè)備、程控交換設(shè)備、VoIP 防汛專網(wǎng)系統(tǒng)、通信線纜、機房附屬設(shè)施等通信資源集成在綜合管理平臺上進行集中監(jiān)控和統(tǒng)一管理，以實現(xiàn)水利部通信網(wǎng)運行維護“迅速、準(zhǔn)確、高效、可靠”的服務(wù)宗旨。

1 系統(tǒng)需求

（1）衛(wèi)星小站的管理。對遍布全國各地的眾多衛(wèi)星遠端站的集中實時在線監(jiān)控，小站出現(xiàn)故障自動告警并在GIS 地圖上顯著標(biāo)識，自動提醒值班人員處理；網(wǎng)絡(luò)管理人員可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運行詳細數(shù)據(jù)分析故障原因，系統(tǒng)自動提示故障處理方案；值班人員可遠程控制或修改參數(shù)，配合現(xiàn)場人員處理故障，從而實現(xiàn)衛(wèi)星小站綜合管理；可以自動統(tǒng)計小站運行狀態(tài)、業(yè)務(wù)流量等各類管理信息，為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供依據(jù)。

（2）衛(wèi)星主站的管理，實現(xiàn)對主站硬件管理和軟件管理。硬件設(shè)備管理包括對衛(wèi)星主站所屬的所用硬件設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時動態(tài)監(jiān)測，出現(xiàn)運行異?；蛟O(shè)備故障應(yīng)能立即報警，方便技術(shù)人員第一時間判斷故障。軟件管理包括將具有設(shè)備運行狀態(tài)檢測功能的設(shè)備進行管理，通過設(shè)備本身的I/O 接口，讀取設(shè)備的實時運行狀態(tài)，并將設(shè)備的運行狀態(tài)實時顯示到系統(tǒng)狀態(tài)界面里，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)運行異?；蚬收狭⒓磮缶⒃谙到y(tǒng)中發(fā)出警報，將故障信息發(fā)送到系統(tǒng)顯示屏，方便技術(shù)人員第一時間判斷解決故障。

（3）衛(wèi)星頻譜的管理。由于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器是一個開放性的通道，任何通信用戶都可通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射和接收信息，這就造成衛(wèi)星通信容易受到干擾，而且干擾信號難以查找，同時消除衛(wèi)星干擾也極其困難和復(fù)雜。在網(wǎng)絡(luò)運行過程中，經(jīng)常發(fā)生干擾和非法占用頻率的事件，還有諸如未經(jīng)許可就發(fā)射載波、擅自調(diào)高載波發(fā)射功率，以及使用不符合規(guī)定的天線等非法使用的行為。因此，需要開發(fā)頻譜資源監(jiān)控管理系統(tǒng)，提高頻譜管理的自動化水平。

（4）通信資源融合的管理。隨著通信網(wǎng)的快速發(fā)展，需要對通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行告警監(jiān)視和集中管理；對與衛(wèi)星通信線纜等通信資源進行自動測試和管理；對機房環(huán)境實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)控功能。

（5）融合已有的應(yīng)急移動站調(diào)度系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)水利通信網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)的需求，整個系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯上可以劃分為衛(wèi)星小站綜合監(jiān)視及告警子系統(tǒng)、衛(wèi)星主站設(shè)備管理子系統(tǒng)、衛(wèi)星頻譜資源監(jiān)控管理子系統(tǒng)及通信資源融合管理子系統(tǒng)。如圖1所示，箭頭表示子系統(tǒng)與現(xiàn)有系統(tǒng)之間的依存或調(diào)用關(guān)系，虛線表示通信資源融合管理子系統(tǒng)引用或抽取其他四個子系統(tǒng)的功能，并且通過設(shè)備提供的二次開發(fā)接口，實現(xiàn)對其他管理系統(tǒng)（語音交換機系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等）的管理和監(jiān)控。

圖1 水利部通信網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖

水利通信網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)通過本地IP 網(wǎng)分別與現(xiàn)有的水利部衛(wèi)星主站、傳輸網(wǎng)系統(tǒng)、語音交換機系統(tǒng)、機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)相連，通過這些系統(tǒng)的支撐，實現(xiàn)各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)管理功能的匯聚；水利部主站iDirect 網(wǎng)管系統(tǒng)通過衛(wèi)星IP 網(wǎng)管理各地衛(wèi)星固定站、應(yīng)急移動站和衛(wèi)星小站；通過水利部專網(wǎng)和本地IP 網(wǎng)，各地相關(guān)水利部門和水利部總部實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)流程系統(tǒng)的各項管理功能。如圖2所示。

圖2 水利通信網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3 軟件架構(gòu)

水利通信網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)是一個包含了多個業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的大型分布式管理系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間存在功能交叉和依存關(guān)系。各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的功能，以管理視圖或管理節(jié)點的形式呈現(xiàn)，既方便了用戶的管理和維護，也利于系統(tǒng)的功能擴展。通過安全管理模塊提供的管理授權(quán)和控制，管理界面也可實現(xiàn)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)級的邏輯視圖控制，用戶的管理范圍將限于授權(quán)的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)。如圖3所示。

圖3 水利通信網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖

4 系統(tǒng)功能設(shè)計

4.1 衛(wèi)星小站綜合監(jiān)視及告警子系統(tǒng)

集中管理所有的遠端站配置，主要功能包括：

（1）配置管理：通過衛(wèi)星鏈路，對遠端站設(shè)備、資源參數(shù)進行配置及軟件的升級。

（2）運行狀態(tài)監(jiān)視：對主要設(shè)備、信號、鏈路等進行實時運行狀態(tài)監(jiān)視，及時呈現(xiàn)各種異常和故障點位置。

（3）性能指標(biāo)監(jiān)視：對關(guān)鍵的運行指標(biāo)，如信號、鏈路相關(guān)的重要性能參數(shù)進行實時采集和統(tǒng)計，動態(tài)呈現(xiàn)性能指標(biāo)的變化。

（4）運行報告：根據(jù)用戶的管理要求，提供各種維度和切面的狀態(tài)報表和性能統(tǒng)計報表。

4.2 衛(wèi)星主站設(shè)備管理子系統(tǒng)

通過路由器與主站的NMS 服務(wù)器組成一個管理網(wǎng)絡(luò)，主要功能包括：

（1）配置管理：在線訪問配置管理信息，對遠端站的軟件或配置更新可直接從主站通過衛(wèi)星電路來完成。

（2）故障管理：系統(tǒng)實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)各個方面，所有的遠端站都由該系統(tǒng)控制，可獲取節(jié)點、端口和邏輯連接的狀態(tài)和報警信息，多層次顯示警告、報警等信息。

（3）性能管理：包括信道利用率、端口利用率、通信記錄等。

4.3 衛(wèi)星頻譜資源監(jiān)控管理子系統(tǒng)

衛(wèi)星頻譜資源監(jiān)控管理子系統(tǒng)主要功能包括：

（1）頻譜信號數(shù)據(jù)采集：完成從頻譜分析儀到計算機的頻譜數(shù)據(jù)采集功能。

（2）數(shù)據(jù)存儲：將保存在計算機指定目錄中的原始頻譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中，并對數(shù)據(jù)庫進行管理與維護。

（3）數(shù)據(jù)瀏覽與數(shù)據(jù)分析：可從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出數(shù)據(jù)畫出全頻段實時頻譜圖形、實現(xiàn)關(guān)心頻點的雨衰分析、干擾分析、故障分析、特定測試點分析、頻率利用率分析及電磁場測試分析?？缮蓤缶瘮?shù)據(jù)列表?？僧嫵龈蓴_頻點的時間－電平、頻率－電平曲線。

（4）數(shù)據(jù)輸出：對所有瀏覽與分析界面的頻譜可有計算機直接打印，或者頻譜圖形的直接保存。

（5）參數(shù)設(shè)置：用戶可設(shè)置頻譜采集參數(shù)、可選擇用戶分析模塊、可設(shè)置用戶關(guān)心頻點或頻點組及告警門限。

4.4 通信資源融合管理子系統(tǒng)

對通信網(wǎng)內(nèi)的程控交換系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)字端口及防汛線路進行運行狀況的實時監(jiān)測，主要功能如下：

（1）性能監(jiān)測：包括性能數(shù)據(jù)采集、性能圖表顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表生成等。

（2）告警監(jiān)視：包括告警數(shù)據(jù)采集、地圖顯示、告警類型和告警級別設(shè)置、告警數(shù)據(jù)過濾、告警歷史信息查詢、告警定位、告警統(tǒng)計分析等。

（3）線路測試：利用語音線路自動呼叫到測試對方，對線路信息進行分析查詢。

（4）告警處理：對系統(tǒng)設(shè)備告警的解釋和描述，提供產(chǎn)生故障的原因并提供排除故障的方法，并將故障信息以電話、短信方式通知維護人員。

（5）線纜管理：對光纜及線纜資源的管理，可輸入線纜有關(guān)資料，可用顏色指定線纜使用情況，可查詢某一指定線纜連接的設(shè)備及其路由信息。

（6）連接關(guān)系管理：包括通信網(wǎng)資源管理系統(tǒng)中各資源之間的連接關(guān)系。主要有設(shè)備之間的關(guān)系、端口之間的關(guān)系、端口和端子之間的關(guān)系、連接設(shè)備端子和線纜線芯之間的關(guān)系、邏輯網(wǎng)元和物理端口之間關(guān)系、地圖和對象的關(guān)系等。

（7）通信線纜的自動實時監(jiān)測：包括周期測試、手動測試、實時告警測試等，發(fā)生故障時能夠及時告警并準(zhǔn)確定位。

（8）通過對遠程無人值守機房的溫濕度、門禁、配電、UPS、煙霧、漏水、空調(diào)等環(huán)境信息及視頻信息進行集中監(jiān)視；并能夠?qū)z像機云臺、電源系統(tǒng)、空調(diào)、門禁等進行遠程控制。

（9）在業(yè)務(wù)申辦及故障告警發(fā)生時，可自動生成工單并流轉(zhuǎn)，系統(tǒng)實時記錄工單審核、處理、驗收、回訪、考核等工作，并能生成不同維度的工單統(tǒng)計報表。

5 結(jié)束語

本設(shè)計方案根據(jù)當(dāng)前水利部通信網(wǎng)絡(luò)資源管理的實際需求，設(shè)計了統(tǒng)一、圖形化和智能化的水利部通信網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)，可為水利部通信網(wǎng)絡(luò)提供一個綜合資源管理平臺，實現(xiàn)對水利通信網(wǎng)物理和邏輯資源科學(xué)合理管理和對傳輸網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)組織和優(yōu)化，為水利部通信網(wǎng)絡(luò)的運行維護、線路規(guī)劃、資源調(diào)配提供輔助決策依據(jù)。