薛文婷，王寧，李揚，陳亮，黃俊樺，楊雪蓮

摘 ?要： 基于大數(shù)據(jù)技術的專業(yè)網(wǎng)管運行性能及態(tài)勢分析研究，旨在為電力通信網(wǎng)提供運維支撐。通過分析大數(shù)據(jù)技術在電力通信網(wǎng)中的理論研究和系統(tǒng)應用價值，構建專業(yè)網(wǎng)管運行性能及態(tài)勢分析的研究方向和預期目標。圍繞性能數(shù)據(jù)自動監(jiān)視與性能數(shù)據(jù)分析應用兩個方面展開研究，基于性能大數(shù)據(jù)對SDH網(wǎng)元相關指標進行監(jiān)視，并實現(xiàn)通信網(wǎng)可靠性分析和故障輔助處置。實踐結(jié)果表明，通過大數(shù)據(jù)技術可直觀量化展示電力通信網(wǎng)性能態(tài)勢的分析結(jié)果，實現(xiàn)智能監(jiān)控、狀態(tài)檢修、輔助決策等運維支撐功能，提高電力通信網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行能力。

關鍵詞： 電力通信網(wǎng);專業(yè)網(wǎng)管;大數(shù)據(jù);態(tài)勢分析;故障定位及處理

中圖分類號： TP302.7 ? ?文獻標識碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.12.038

本文著錄格式：薛文婷，王寧，李揚，等. 面向電力通信網(wǎng)絡的運行性能及態(tài)勢分析[J]. 軟件，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

電力通信網(wǎng)是構建統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)和企業(yè)信息化的基礎支撐，為整個電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)調(diào)度、自動化、繼電保護、安全自動控制、電力市場交易以及企業(yè)信息化等提供安全的信息傳輸通道，它的優(yōu)質(zhì)化管理是整個電網(wǎng)保持順暢的關鍵[1-2]。隨著云計算、大數(shù)據(jù)、移動終端等現(xiàn)代信息技術的廣泛應用，傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的全面升級已成必然[3]。近年來，隨著國家電網(wǎng)公司信息通信調(diào)度集約化的實施，信息通信網(wǎng)絡及其承載的業(yè)務系統(tǒng)得到迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡規(guī)模不斷擴大、設備類別快速增多、拓撲結(jié)構日趨復雜、業(yè)務數(shù)量不斷增長，對信息通信的管理水平提出了更高要求，不再只局限于第一時間發(fā)現(xiàn)和解決已上報的告警和故障，把控整張電力通信網(wǎng)的運行狀態(tài)，主動發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的薄弱環(huán)節(jié)及分析系統(tǒng)運行態(tài)勢成為電力通信網(wǎng)調(diào)度運維的趨勢[4-5]。

對電力通信行業(yè)大數(shù)據(jù)分析的探索，開展基于專業(yè)網(wǎng)管的大數(shù)據(jù)分析研究，以期通過基于專業(yè)網(wǎng)管的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)研究，實現(xiàn)對電力通信光傳輸SDH網(wǎng)的配置、性能數(shù)據(jù)提取分析，以圖表等直觀量化的形式展現(xiàn)網(wǎng)絡性能態(tài)勢的更多有意義的分析結(jié)果，實現(xiàn)對通信網(wǎng)絡運維的智能監(jiān)視、狀態(tài)檢修、輔助決策等。有助于以有限的人力獲得更安全穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡質(zhì)量，從而全面提升通信網(wǎng)絡建設水平，特別是隨著調(diào)度集約化工作的持續(xù)深入開展，網(wǎng)管集中監(jiān)視和運維已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。

進行大數(shù)據(jù)技術在電力通信傳輸網(wǎng)的運維支撐應用研究，研制電力通信傳輸網(wǎng)設備性能態(tài)勢分析工具，實現(xiàn)底層流量到上層業(yè)務的全面監(jiān)測。

1 ?性能態(tài)勢分析研究價值

本文重點是進行大數(shù)據(jù)技術在電力通信傳輸網(wǎng)的運維支撐應用研究，構建規(guī)范化的大數(shù)據(jù)質(zhì)量評估方法，研制電力通信傳輸網(wǎng)設備性能態(tài)勢分析工具，完成網(wǎng)絡運行數(shù)據(jù)和通信業(yè)務數(shù)據(jù)的融合，實現(xiàn)底層流量到上層業(yè)務的全面監(jiān)測;建立電力通信網(wǎng)運行質(zhì)量指標體系，研究基于大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡態(tài)勢分析、性能趨勢分析、故障預警分析等智能化分析技術，研發(fā)基于大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡態(tài)勢分析和趨勢分析輔助工具，提高風險預警與防范水平;進而研發(fā)通信傳輸網(wǎng)絡智能分析系統(tǒng)，確保電力通信運行方式安全可靠運行。

其研究價值包括理論研究價值及系統(tǒng)應用價值兩個方面，具體如下：

1.1 ?理論研究價值

（1）提高多元異構數(shù)據(jù)的關聯(lián)度、準確性和完備性，為大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)基礎。

（2）提高對網(wǎng)絡運行趨勢的預見能力，提升電力通信網(wǎng)的安全可靠性。

1.2 ?系統(tǒng)應用價值

（1）通過研究實現(xiàn)電力通信網(wǎng)性能態(tài)勢，可實現(xiàn)通信網(wǎng)絡設備運行狀態(tài)的自動監(jiān)視和分析，促進網(wǎng)絡運行質(zhì)量由定性分析向定量分析的轉(zhuǎn)變，提升網(wǎng)絡運維的精細化水平。

（2）可有效支撐運維人員及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡運行瓶頸、風險和缺陷，為通信網(wǎng)絡優(yōu)化、系統(tǒng)改造和設備大修提供科學的數(shù)據(jù)依據(jù)，提高對通信網(wǎng)絡運行質(zhì)量劣化的風險預警能力。

2 ?性能態(tài)勢分析研究內(nèi)容

2.1 ?性能數(shù)據(jù)自動監(jiān)視

性能態(tài)勢分析以及時準確的數(shù)據(jù)反映網(wǎng)絡運行現(xiàn)狀及進行前瞻性預測，用于系統(tǒng)可靠性分析、運行態(tài)勢預估與實踐應用，主動發(fā)現(xiàn)問題，進而將問題解決在故障發(fā)生前的“主動式監(jiān)控”能力的要求日益緊迫突出，提高通信監(jiān)控的智能化水平[6-7]。

自動監(jiān)視監(jiān)視SDH網(wǎng)元的重要指標，分為三類：光模塊收發(fā)光功率、誤碼、板卡溫度，并根據(jù)一定的規(guī)則升級為性能告警。

（1）網(wǎng)元光模塊收發(fā)光功率曲線監(jiān)視

系統(tǒng)自動記錄設備網(wǎng)元光模塊的收發(fā)光功率，形成功率曲線變化圖，直觀體現(xiàn)光模塊收發(fā)光性能劣化情況。通過設置預警門限閥值，當收發(fā)光功率超出門限值時，系統(tǒng)產(chǎn)生告警，檢修人員可以據(jù)此判斷收發(fā)光模塊故障、光纜故障或尾纖故障，開展狀態(tài)檢修，為用戶及時調(diào)整光功率和排查隱患提供有效的參考。

（2）設備誤碼監(jiān)視

系統(tǒng)自動記錄設備端口誤碼（誤碼秒、嚴重誤碼秒、不可用秒）情況，形成誤碼曲線變化圖，直觀體現(xiàn)板卡、端口性能劣化情況。當出現(xiàn)嚴重誤碼，系統(tǒng)進行預警，檢修人員可以據(jù)此開展狀態(tài)檢修，為用戶排查隱患提供有效的參考。

（3）板卡溫度監(jiān)視

系統(tǒng)自動記錄板卡溫度情況，形成溫度曲線變化圖，直觀體現(xiàn)光板卡溫度情況。通過設置預警門限閥值，當溫度超出門限值時，系統(tǒng)產(chǎn)生告警，檢修人員可以據(jù)此判斷收外部環(huán)境惡劣、動力環(huán)境故障或板卡故障，開展狀態(tài)檢修，為用戶及時排查隱患提供有效的參考。

2.2 ?性能數(shù)據(jù)分析應用

（1）分析網(wǎng)絡可靠性

系統(tǒng)提取網(wǎng)管中的網(wǎng)元配置信息、拓撲連接信息，基于光模塊收發(fā)光功率性能數(shù)據(jù)，分析網(wǎng)絡中光路的衰耗情況，設定可靠性梯度范圍，以拓撲圖形式體現(xiàn)整網(wǎng)傳輸能力可靠性，準確診斷評估全網(wǎng)狀態(tài)，實現(xiàn)提前檢修，通過獲取大量通信網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，分析識別影響電力通信網(wǎng)安全與可靠性的關鍵因素，建立電力通信網(wǎng)風險評估指標，實現(xiàn)對網(wǎng)絡運行狀態(tài)預警[8-9]。

（2）基于性能數(shù)據(jù)的故障處置分析

基于性能數(shù)據(jù)的故障處置分析分兩步走，形成對故障處置的有力支撐：

第一步：故障輔助定位分析

通過告警數(shù)據(jù)可以判斷網(wǎng)絡中發(fā)生了故障，但是判斷故障點位置的故障定位過程中告警數(shù)據(jù)是往往不夠的，需要分析判斷光路兩端的光功率、誤碼等主要性能指標，分析定位是設備問題還是中間光纜問題等。

第二步：故障處理有效性復核

對設備板卡、端口、光纜中斷等故障現(xiàn)場人員對網(wǎng)絡修復后，伴隨的告警可能會清除，但不能以告警的清除作為唯一的依據(jù)判斷故障消缺工作是否竣工[10]。需要復核故障設備或光纜相關聯(lián)的設備通信質(zhì)量是否良好，如光纜熔接后是否存在光衰嚴重等現(xiàn)象。因此需要借助性能分析判斷網(wǎng)絡故障處理工作質(zhì)量。

3 ?主要實踐結(jié)果

3.1 ?基于網(wǎng)元多態(tài)式監(jiān)測的狀態(tài)檢修

實現(xiàn)基于網(wǎng)元多態(tài)式監(jiān)測的狀態(tài)檢修及自動核查，提升對通信網(wǎng)絡運行質(zhì)量劣化的風險的評估方法及預警能力，具體應用包括：

（1）根據(jù)網(wǎng)元功率曲線開展狀態(tài)檢修：

系統(tǒng)自動記錄設備網(wǎng)元光模塊的收發(fā)光功率，形成功率曲線變化圖，設置門限閥值，當功率超過門限值或功率變化超過門限值時，系統(tǒng)產(chǎn)生告警，檢修人員可以據(jù)此判斷收發(fā)光模塊故障、光纜故障或尾纖故障，開展狀態(tài)檢修。

（2）根據(jù)網(wǎng)元誤碼開展狀態(tài)狀態(tài)檢修：

系統(tǒng)自動記錄設備端口誤碼（誤碼秒、嚴重誤碼秒、不可用秒）性能數(shù)據(jù)，形成誤碼曲線變化圖，。當出現(xiàn)嚴重誤碼，系統(tǒng)進行預警，檢修人員可以據(jù)此判斷板卡故障，開展狀態(tài)檢修。

（3）根據(jù)網(wǎng)元溫度曲線開展狀態(tài)檢修：

系統(tǒng)自動記錄設備網(wǎng)元的溫度，形成溫度曲線變化圖，設置門限閥值，當溫度超過門限值或溫度變化超過門限值時，系統(tǒng)產(chǎn)生告警，檢修人員可以據(jù)此判斷網(wǎng)元板卡故障、風扇故障或空調(diào)失效，開展狀態(tài)檢修。

3.2 ?基于網(wǎng)元多態(tài)式監(jiān)測的狀態(tài)檢修

實現(xiàn)性能數(shù)據(jù)分析應用，提高對電力通信網(wǎng)的運維情況進行專題綜合分析能力，具體應用包括：

（1）實現(xiàn)網(wǎng)絡可靠性評估：

通過傳輸段兩端光口收發(fā)光功率及光迅的性能數(shù)據(jù)做光功率衰耗分析，并在拓撲圖、通道路由圖呈現(xiàn)傳輸段的光功率衰耗情況，完成網(wǎng)絡可靠性可視化呈現(xiàn)。結(jié)合設備配置信息，對設備的運行進行評估，分析網(wǎng)絡的薄弱環(huán)節(jié)。

（2）實現(xiàn)性能輔助故障解決：

通過分析故障關聯(lián)的歷史及當前性能數(shù)據(jù)，分析查看告警設備及相關設備性能性能指標及性能劣化趨勢，輔助判斷故障發(fā)生位置[11];施工人員修復故障后，通過下發(fā)采集指令采集某資源的性能數(shù)據(jù)，分析查看告警設備及相關聯(lián)設備性能指標判斷故障處理工作質(zhì)量，及時、準確掌握故障解除情況。

4 ?結(jié)論

電力通信傳輸網(wǎng)性能態(tài)勢分析研究是基于大數(shù)據(jù)的電力通信傳輸網(wǎng)性能態(tài)勢分析的基礎，基于對電力通信網(wǎng)絡及其網(wǎng)絡管理系統(tǒng)現(xiàn)狀的調(diào)研及分析，重點開展了海量數(shù)據(jù)預處理、設備性能態(tài)勢分析方法等關鍵技術理論研究，提高了對電力通信網(wǎng)的運維情況進行專題綜合分析的能力。

參考文獻

[1]李偉. 電力通信網(wǎng)運行方式[J]. 中國新通信， 2016， 18（21）： 21-21.

[2]楊國旗， 侯思祖， 楊陽. 基于性能參數(shù)的電力通信網(wǎng)風險評估研究[J]. 中小企業(yè)管理與科技， 2015（8）： 237-237.

[3]馬凱航， 高永明， 吳止鍰， 等. 大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)管理技術研究綜述[J]. 軟件， 2015， 36（10）： 46-49.

[4]賈平， 閆生超， 吳海洋， 等. 基于性能指標的電力通信傳輸網(wǎng)運行趨勢分析[J]. 中國電子商情·通信市場， 2013（4）： 60-64.

[5]黃志才. 電力通信網(wǎng)可靠性研究[J]. 中國新通信， 2015， 18（18）： 28-29.

[6]袁志剛， 施榮華. 通信網(wǎng)絡中性能告警產(chǎn)生方式的研究與實現(xiàn)[J]. 軟件導刊， 2009（9）： 95-97.

[7]馬兆鑫， 翟坤， 張可心. SDH性能管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J]. 光纖與電纜及其應用技術， 2012（2）： 39-41.

[8]周廣， 閆丹鳳， 許光可， 等. 大數(shù)據(jù)在輸變電設備狀態(tài)評估中的研究[J]. 軟件， 2016， 37（1）： 9-13.

[9]張書林， 劉軍， 閆龍川， 等. 基于深度學習的電力骨干通信網(wǎng)故障診斷研究[J]. 軟件， 2018， 39（3）： 194-198.

[10]袁磊. SDH傳輸技術在電力通信網(wǎng)中的應用研究[J]. 軟件， 2018， 39（6）： 164-166.

[11]李磊. 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡安全維護策略探討[J]. 軟件， 2018（7）： 191-193.