面向电力通信网络的运行性能及态势分析
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作者:薛文婷，王宁，李扬，陈亮，黄俊桦，杨雪莲
摘 要： 基于大数据技术的专业网管运行性能及态势分析研究，旨在为电力通信网提供运维支撑。通过分析大数据技术在电力通信网中的理论研究和系统应用价值，构建专业网管运行性能及态势分析的研究方向和预期目标。围绕性能数据自动监视与性能数据分析应用两个方面展开研究，基于性能大数据对SDH网元相关指标进行监视，并实现通信网可靠性分析和故障辅助处置。实践结果表明，通过大数据技术可直观量化展示电力通信网性能态势的分析结果，实现智能监控、状态检修、辅助决策等运维支撑功能，提高电力通信网的安全稳定运行能力。
关键词： 电力通信网;专业网管;大数据;态势分析;故障定位及处理
中图分类号： TP302.7 文献标识码： A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.12.038
本文著录格式：薛文婷，王宁，李扬，等. 面向电力通信网络的运行性能及态势分析[J]. 软件，2019，40（12）：171173
Operating Performance and Situation Analysis of Power Communication Network
XUE Wen-ting*， WANG Ning， LI Yang， CHEN Liang， HUANG Jun-hua， YANG Xue-lian
（State Grid Information & Telecommunication Branch， Beijing 100761， China）
【Abstract】： The operation performance and situation analysis of professional network management based on big data technology aims at providing operation and maintenance support for power communication network. By analyzing the theoretical and application value of big data technology in power communication network， the research direction and expected goals of professional network management are constructed. The research mainly focuses on automatic monitoring and analysis of performance data. Based on big data technology， the monitoring of SDH network elements related indicator， reliability analysis and fault assistant disposal have been realized. Practical results show that the big data technology can display the analysis results of power communication network performance situation visually and quantitatively， while realizing the operation and maintenance supports such as intelligent monitoring， condition maintenance and assistant decision-makings， which improve the safe and stable operation ability of power communication network.
【Key words】： Power communication network; Professional network management; Big data; Situation analysis; Fault location and disposal
0 引言
电力通信网是构建统一坚强智能电网和企业信息化的基础支撑，为整个电力系统中的电网调度、自动化、继电保护、安全自动控制、电力市场交易以及企业信息化等提供安全的信息传输通道，它的优质化管理是整个电网保持顺畅的关键[1-2]。随着云计算、大数据、移动终端等现代信息技术的广泛应用，传统电网向智能电网的全面升级已成必然[3]。近年来，随着国家电网公司信息通信调度集约化的实施，信息通信网络及其承载的业务系统得到迅猛发展，网絡规模不断扩大、设备类别快速增多、拓扑结构日趋复杂、业务数量不断增长，对信息通信的管理水平提出了更高要求，不再只局限于第一时间发现和解决已上报的告警和故障，把控整张电力通信网的运行状态，主动发现系统存在的薄弱环节及分析系统运行态势成为电力通信网调度运维的趋势[4-5]。
对电力通信行业大数据分析的探索，开展基于专业网管的大数据分析研究，以期通过基于专业网管的大数据分析系统研究，实现对电力通信光传输SDH网的配置、性能数据提取分析，以图表等直观量化的形式展现网络性能态势的更多有意义的分析结果，实现对通信网络运维的智能监视、状态检修、辅助决策等。有助于以有限的人力获得更安全稳定的通信网络质量，从而全面提升通信网络建设水平，特别是随着调度集约化工作的持续深入开展，网管集中监视和运维已经成为发展趋势。 进行大数据技术在电力通信传输网的运维支撑应用研究，研制电力通信传输网设备性能态势分析工具，实现底层流量到上层业务的全面监测。
1 性能态势分析研究价值
本文重点是进行大数据技术在电力通信传输网的运维支撑应用研究，构建规范化的大数据质量评估方法，研制电力通信传输网设备性能态势分析工具，完成网络运行数据和通信业务数据的融合，实现底层流量到上层业务的全面监测;建立电力通信网运行质量指标体系，研究基于大数据的网络态势分析、性能趋势分析、故障预警分析等智能化分析技术，研发基于大数据的网络态势分析和趋势分析辅助工具，提高风险预警与防范水平;进而研发通信传输网络智能分析系统，确保电力通信运行方式安全可靠运行。
其研究价值包括理论研究价值及系统应用价值两个方面，具体如下：
1.1 理论研究价值
（1）提高多元异构数据的关联度、准确性和完备性，为大数据分析提供数据基础。
（2）提高对网络运行趋势的预见能力，提升电力通信网的安全可靠性。
1.2 系统应用价值
（1）通过研究实现电力通信网性能态势，可实现通信网络设备运行状态的自动监视和分析，促进网络运行质量由定性分析向定量分析的转变，提升网络运维的精细化水平。
（2）可有效支撑运维人员及时发现网络运行瓶颈、风险和缺陷，为通信网络优化、系统改造和设备大修提供科学的数据依据，提高对通信网络运行质量劣化的风险预警能力。
2 性能态势分析研究内容
2.1 性能数据自动监视
性能态势分析以及时准确的数据反映网络运行现状及进行前瞻性预测，用于系统可靠性分析、运行态势预估与实践应用，主动发现问题，进而将问题解决在故障发生前的“主动式监控”能力的要求日益紧迫突出，提高通信监控的智能化水平[6-7]。
自动监视监视SDH网元的重要指标，分为三类：光模块收发光功率、误码、板卡温度，并根据一定的规则升级为性能告警。
（1）网元光模块收发光功率曲线监视
系统自动记录设备网元光模块的收发光功率，形成功率曲线变化图，直观体现光模块收发光性能劣化情况。通过设置预警门限阀值，当收发光功率超出门限值时，系统产生告警，检修人员可以据此判断收发光模块故障、光缆故障或尾纤故障，开展状态检修，为用户及时调整光功率和排查隐患提供有效的参考。
（2）设备误码监视
系统自动记录设备端口误码（误码秒、严重误码秒、不可用秒）情况，形成误码曲线变化图，直观体现板卡、端口性能劣化情况。当出现严重误码，系统进行预警，检修人员可以据此开展状态检修，为用户排查隐患提供有效的参考。
（3）板卡温度监视
系统自动记录板卡温度情况，形成温度曲线变化图，直观体现光板卡温度情况。通过设置预警门限阀值，当温度超出门限值时，系统产生告警，检修人员可以据此判断收外部环境恶劣、动力环境故障或板卡故障，开展状态检修，为用户及时排查隐患提供有效的参考。
2.2 性能数据分析应用
（1）分析网络可靠性
系统提取网管中的网元配置信息、拓扑连接信息，基于光模块收发光功率性能数据，分析网络中光路的衰耗情况，设定可靠性梯度范围，以拓扑图形式体现整网传输能力可靠性，准确诊断评估全网状态，实现提前检修，通过获取大量通信网络数据，分析识别影响电力通信网安全与可靠性的关键因素，建立电力通信网风险评估指标，实现对网络运行状态预警[8-9]。
（2）基于性能数据的故障处置分析
基于性能数据的故障处置分析分两步走，形成对故障处置的有力支撑：
第一步：故障辅助定位分析
通过告警数据可以判断网络中发生了故障，但是判断故障点位置的故障定位过程中告警数据是往往不够的，需要分析判断光路两端的光功率、误码等主要性能指标，分析定位是设备问题还是中间光缆问题等。
第二步：故障处理有效性复核
对设备板卡、端口、光缆中断等故障现场人员对网络修复后，伴随的告警可能会清除，但不能以告警的清除作为唯一的依据判断故障消缺工作是否竣工[10]。需要复核故障设备或光缆相关联的设备通信质量是否良好，如光缆熔接后是否存在光衰严重等现象。因此需要借助性能分析判断网络故障处理工作质量。
3 主要实践结果
3.1 基于网元多态式监测的状态检修
实现基于网元多态式监测的状态检修及自动核查，提升对通信网络运行质量劣化的风险的评估方法及预警能力，具体应用包括：
（1）根据网元功率曲线开展状态检修：
系统自动记录设备网元光模块的收发光功率，形成功率曲线变化图，设置门限阀值，当功率超过门限值或功率变化超过门限值时，系统产生告警，检修人员可以據此判断收发光模块故障、光缆故障或尾纤故障，开展状态检修。
（2）根据网元误码开展状态状态检修：
系统自动记录设备端口误码（误码秒、严重误码秒、不可用秒）性能数据，形成误码曲线变化图，。当出现严重误码，系统进行预警，检修人员可以据此判断板卡故障，开展状态检修。
（3）根据网元温度曲线开展状态检修：
系统自动记录设备网元的温度，形成温度曲线变化图，设置门限阀值，当温度超过门限值或温度变化超过门限值时，系统产生告警，检修人员可以据此判断网元板卡故障、风扇故障或空调失效，开展状态检修。
3.2 基于网元多态式监测的状态检修
实现性能数据分析应用，提高对电力通信网的运维情况进行专题综合分析能力，具体应用包括： （1）实现网络可靠性评估：
通过传输段两端光口收发光功率及光迅的性能数据做光功率衰耗分析，并在拓扑图、通道路由图呈现传输段的光功率衰耗情况，完成网络可靠性可视化呈现。结合设备配置信息，对设备的运行进行评估，分析网络的薄弱环节。
（2）实现性能辅助故障解决：
通过分析故障关联的历史及当前性能数据，分析查看告警设备及相关设备性能性能指标及性能劣化趋势，辅助判断故障发生位置[11];施工人员修复故障后，通过下发采集指令采集某资源的性能数据，分析查看告警设备及相关联设备性能指标判断故障处理工作质量，及时、准确掌握故障解除情况。
4 结论
电力通信传输网性能态势分析研究是基于大数据的电力通信传输网性能态势分析的基础，基于对电力通信网络及其网络管理系统现状的调研及分析，重点开展了海量数据预处理、设备性能态势分析方法等关键技术理论研究，提高了对电力通信网的运维情况进行专题综合分析的能力。
参考文献
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