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電力通信監(jiān)控管理系統(tǒng)物理體系設(shè)計
[ 通信界 / 張自雨, 楊芳利, 張爽, 焦健 / m.k-94.cn / 2004/5/29 ]
 

張自雨, 楊芳利, 張爽, 焦健
(許繼昌南通信設(shè)備有限公司,河南許昌 461000)


  摘 要:闡述了幾種常見網(wǎng)管體系的異同,并從電力系統(tǒng)通信網(wǎng)的特點及對網(wǎng)管體系的要求出發(fā),闡述了電力系統(tǒng)通信網(wǎng)網(wǎng)管體系設(shè)計的基本思想,并分析了電力通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)的物理體系結(jié)構(gòu)。
  關(guān)鍵詞:網(wǎng)管系統(tǒng);體系結(jié)構(gòu);網(wǎng)元


1引言
  電力通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)是一個能對電力系統(tǒng)通信專網(wǎng)實施監(jiān)視控制及管理的計算機網(wǎng)。它要求具有電信管理網(wǎng)(TMN)的某些特性,具有電力系統(tǒng)的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)的行業(yè)特色,還要實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(SNMP)的有關(guān)管理任務(wù)。本文通過對常見幾種網(wǎng)管系統(tǒng)物理體系的比較,分析電力通信監(jiān)控管理系統(tǒng)的物理體系。
 
2網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)概念
  由于通信網(wǎng)中設(shè)備、技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不斷更新變化,網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)顯得尤為重要,因此研究網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)具有重要的意義。根據(jù)ODP開放式處理關(guān)于體系結(jié)構(gòu)的概念給出網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)的概念。
   定義1系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu):定義系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)成員間相互關(guān)系的一套規(guī)則。
  定義2網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu):定義網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)成員間相互關(guān)系的一套規(guī)則。


3幾種常見物理體系比較
3.1電信管理網(wǎng)體系TMN
  TMN電信管理網(wǎng)體系在電信行業(yè)被廣泛采用,如圖1,它包含6個物理模塊:①OS模塊:操作系統(tǒng),實現(xiàn)主要管理功能;②WS功能模塊:工作站,實現(xiàn)人機接口功能;③DCN模塊:數(shù)據(jù)通信網(wǎng),實現(xiàn)各模塊間的數(shù)據(jù)通信功能;④MD模塊:中介裝置,將非Q3接口轉(zhuǎn)換為Q3接口;⑤NE模塊:網(wǎng)元,實現(xiàn)最低層次的數(shù)據(jù)采集及管理服務(wù);⑥QA模塊:適配器,將非TMN兼容接口的類似NE接到TMN中。各模塊間通過Q3、QX、F和X四種接口實現(xiàn)互聯(lián),每個接口都有龐大的協(xié)議給予配合。TMN從80年代中期提出后,已成為全球接受的管理電信公眾網(wǎng)的框架。盡管TMN有技術(shù)上先進、公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)和接口規(guī)范等優(yōu)點,但隨著計算機和通信技術(shù)的不斷發(fā)展,TMN自身也暴露出許多問題,如目標(biāo)太大、抽象化程度太高、MIB的標(biāo)準(zhǔn)化進度太慢、OSI協(xié)議套件效率不高等。[1]
 

3.2計算機網(wǎng)絡(luò)管理體系SNMP
  SNMP計算機網(wǎng)絡(luò)管理的物理構(gòu)成如圖2,有三種主要的物理模塊:①Manager模塊。管理工作站,實現(xiàn)主要的網(wǎng)絡(luò)管理功能;②Agent模塊。代理、實現(xiàn)對局部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備MIB的維護和操作;③Proxy Agent模塊。托管代理,將非SNMP協(xié)議的被管理對象映射到SNMP的MIB中去,從而使各模塊間通過基于TCP/IP或UDP/IP協(xié)議棧的SNMP網(wǎng)管協(xié)議實現(xiàn)通信,在模塊上實現(xiàn)管理功能。SNMP在計算機網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用非常廣泛,成為事實上的計算機網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn)。但是SNMP有許多自身難以克服的缺點:(1)SNMP不適合于大型網(wǎng)絡(luò)管理,因為它是基于輪詢機制,這種方式有嚴(yán)重的性能問題;(2)SNMP不適合于查詢大量的數(shù)據(jù);(3)SNMP的Trap是無確認(rèn)的,不能確保非常重要的告警發(fā)送到管理者;(4)安全管理較差;(5)不支持如創(chuàng)建、刪除、動作等類型的操作,要完成這些操作,必須用Set命令間接的觸發(fā);(6)SNMP的MIB模型不適合比較復(fù)雜的查詢。
 

3.3數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)管理體系SCADA
  數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)管理體系如圖3,此結(jié)構(gòu)主要有主站和子站(或稱從站)構(gòu)成,對環(huán)節(jié)比較復(fù)雜的系統(tǒng),可以增加次主站,實現(xiàn)分級處理。主站和子站之間的通信符合電力系統(tǒng)自動化中的一系列規(guī)約,可采用POLLING方式,也可采用CDT方式。子站主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,主站實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計、存儲以及實施控制。監(jiān)控內(nèi)容可分為遙信(YX)、遙測(YC)、遙控(YK)、遙調(diào)(YT)四類。子站的主要設(shè)備是RTU,主站的主要設(shè)備是計算機網(wǎng)絡(luò),兩者之間的通信設(shè)施是電力系統(tǒng)通信專網(wǎng)。SCADA系統(tǒng)不能運用在電力通信管理系統(tǒng),主要在于它的子站監(jiān)測管理的對象與電力通信網(wǎng)有很大區(qū)別,即為專業(yè)不同。

  電力通信監(jiān)控管理系統(tǒng)所處的位置如圖4所示,圖中說明了與其有關(guān)的各種監(jiān)控管理系統(tǒng)。通過比較不難看出,不能把電力通信監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計成TMN、SNMP、SCADA等系統(tǒng)中的任何一種,而是堅持"取長補短,兼顧特色,借鑒技術(shù),經(jīng)濟實用"的原則,來建立構(gòu)造電力通信網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)。


4電力通信監(jiān)控管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
  鑒于電力通信網(wǎng)的行業(yè)特色,既要包含電力系統(tǒng)自動化的部分性能要求,又要兼顧電信網(wǎng)的運營特點,還要考慮計算機網(wǎng)的實現(xiàn)技術(shù),電力通信網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)物理體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。

  此系統(tǒng)由6個物理塊組成:
  (1)監(jiān)控中心(SCC):由計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成(通常是局域網(wǎng)),主要功能是實現(xiàn)對電力通信網(wǎng)結(jié)合的運行管理,硬件設(shè)備可包含數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,網(wǎng)絡(luò)交換機,工作站,路由器,遠程訪問服務(wù)器、通信控制前置機和打印機等多種計算機外圍設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
  (2)樞紐站:相當(dāng)于子站,可以由局域網(wǎng)構(gòu)成,也可以是單臺主機,小型樞紐站可以采用單片機系統(tǒng)實現(xiàn)通信控制。樞紐站的主要功能是實現(xiàn)對網(wǎng)元及類似網(wǎng)元的適配器進行管理,硬件配置由工控PC機,嵌入式設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備和接口轉(zhuǎn)換設(shè)備構(gòu)成。
  (3)規(guī)約轉(zhuǎn)換器:結(jié)合電力通信網(wǎng)的綜合化要求,需要將現(xiàn)有的網(wǎng)管系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)通過規(guī)約轉(zhuǎn)換器,接到要建立的綜合化監(jiān)控管理系統(tǒng)中來,它類似于TMN體系中的MD,F(xiàn)有的網(wǎng)管可能是Q3、QX、SNMP或非標(biāo)準(zhǔn)接口,針對這些接口要通過規(guī)約轉(zhuǎn)換器,將其規(guī)約和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為符合電力部頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中來。
  (4)NE:網(wǎng)絡(luò)元素,物理實現(xiàn)是一個嵌入式設(shè)備,也稱為數(shù)據(jù)采集單元,將對現(xiàn)有配置監(jiān)控的通信設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集,提供標(biāo)準(zhǔn).  (5)QA:適配器,物理實現(xiàn)與NE相同,對類似網(wǎng)元的非標(biāo)準(zhǔn)管理設(shè)備實施適配器功能。典型應(yīng)用是智能電源的管理控制接口,這些電源內(nèi)部已配置了監(jiān)控單元,但通信規(guī)約和通信接口不是規(guī)范的,所以,要加裝QA加以適配,以便提供標(biāo)準(zhǔn)接口。QA與規(guī)約轉(zhuǎn)換器的功能類似,但有一定的差別。QA主要針對類似網(wǎng)元的設(shè)備進行規(guī)約轉(zhuǎn)換,而規(guī)約轉(zhuǎn)換器是針對網(wǎng)管系統(tǒng)或標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)控管理系統(tǒng)進行規(guī)約轉(zhuǎn)換。
  (6)DCN:數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng),主要利用電力通信專網(wǎng)和公共數(shù)據(jù)網(wǎng),為各物理模塊間的系統(tǒng)互聯(lián)提供通信設(shè)施。DCN同時也是被監(jiān)控管理的對象。DCN除負(fù)責(zé)電力通信網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)內(nèi)部的各模塊連接外,還負(fù)責(zé)向MIS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、圖象監(jiān)控系統(tǒng)提供通信功能。


5結(jié)束語
  討論電力通信網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)物理體系的設(shè)計,有利于電力通信調(diào)度部門在建設(shè)通信網(wǎng)網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)時,合理規(guī)劃系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)、功能及實施方案,最終建成具有電力通信行業(yè)特色的專網(wǎng)。

  參考文獻 [1]邱雪松.網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)的概念、分析及其發(fā)展趨勢[J].通訊世界,2001,(1):9-12.

 

作者:張自雨, 楊芳利, 張爽, 焦健 合作媒體:中國電力通信網(wǎng) 編輯:顧北

 

 

 
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