王劍 葛春雨 彭立軍 孫宇

（國網(wǎng)滁州供電公司，安徽滁州 239000）

0.引言

隨著現(xiàn)代科技的快速演變，通信技術(shù)也得到了前所未有的發(fā)展，光網(wǎng)絡(luò)作為通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，起著至關(guān)重要的作用。從國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀來看，光網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍隨著人們需求的增長而不斷的擴(kuò)大。但在不斷擴(kuò)大的同時(shí)，光網(wǎng)絡(luò)的故障運(yùn)維壓力也在不斷增大[1]。

在日常監(jiān)測(cè)過程中，一般用光信號(hào)質(zhì)量衡量一段光纜傳輸?shù)暮脡?，光信?hào)質(zhì)量好代表傳輸穩(wěn)定，信號(hào)無丟失，反之這表示光纜傳輸較差或者存在故障。光功率作為光信號(hào)質(zhì)量衡量的重要參數(shù)被用作光纜預(yù)警監(jiān)測(cè)，目前大部分是通過人工設(shè)定預(yù)警閾值，當(dāng)光功率達(dá)到預(yù)警閾值時(shí)產(chǎn)生告警，運(yùn)維人員根據(jù)報(bào)警信息進(jìn)行故障處理。這種處理形式僅僅發(fā)現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)故障的光纜，而不能提前預(yù)警，無法達(dá)到光纜安全運(yùn)行的需求[2]。

本文圍繞光功率態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)算法進(jìn)行研究，構(gòu)建基于態(tài)勢(shì)感知的光傳輸網(wǎng)絡(luò)預(yù)警平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光傳輸網(wǎng)絡(luò)缺陷預(yù)警和消缺，提高通信光纜的運(yùn)行效率。

1.關(guān)鍵技術(shù)

1.1 總體思路

光傳輸網(wǎng)絡(luò)預(yù)警平臺(tái)通過對(duì)光傳輸網(wǎng)絡(luò)光功率的數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過光功率數(shù)據(jù)處理算法，定期進(jìn)行光功率數(shù)據(jù)分析，形成周期內(nèi)的功率曲線，動(dòng)態(tài)展示網(wǎng)絡(luò)光信號(hào)的變化趨勢(shì)，結(jié)合專家?guī)?，?dāng)光功率持續(xù)下降趨勢(shì)達(dá)到設(shè)置閾值，實(shí)現(xiàn)對(duì)光功率故障預(yù)警功能。

1.2 態(tài)勢(shì)感知

態(tài)勢(shì)感知的研究領(lǐng)域比較廣泛，人們對(duì)于態(tài)勢(shì)感知的定義和理解也有很大的不同，其中認(rèn)同度較高的是Endsley博士所給出的動(dòng)態(tài)環(huán)境中態(tài)勢(shì)感知的通用定義：態(tài)勢(shì)感知是感知大量的時(shí)間和空間中的環(huán)境要素，理解它們的意義，并預(yù)測(cè)它們?cè)诓痪脤淼臓顟B(tài)[3]。本文即通過態(tài)勢(shì)感知算法對(duì)光功率進(jìn)行預(yù)測(cè)。

態(tài)勢(shì)感知總體過程可以分為以下4個(gè)過程：

（1）數(shù)據(jù)采集。綜合運(yùn)用多種檢測(cè)工具，對(duì)影響系統(tǒng)安全性的各種要素進(jìn)行檢測(cè)采集獲取，該步是態(tài)勢(shì)感知的前提；

（2）態(tài)勢(shì)理解。通過分類、加工、合并、關(guān)聯(lián)分析等手段對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)行融合處理，對(duì)深度加工融合的信息進(jìn)行綜合分析，得出整體狀況，該步是態(tài)勢(shì)感知基礎(chǔ)；

（3）態(tài)勢(shì)評(píng)估。對(duì)當(dāng)前的狀態(tài)和薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行定性、定量分析，并給出相應(yīng)的解決措施，該步是態(tài)勢(shì)感知的核心；

（4）態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)。根據(jù)態(tài)勢(shì)評(píng)估給出的數(shù)據(jù)結(jié)論，對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全狀況的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，該步是態(tài)勢(shì)感知的目標(biāo)。

1.3 北向接口CORBA

CORBA是對(duì)象管理組織（Object Management Group，OMG）提出的一種面向?qū)ο蟮闹虚g件標(biāo)準(zhǔn)，能屏蔽底層硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)的差異性，實(shí)現(xiàn)分布式環(huán)境下客戶端與服務(wù)端的通信[4]。本文采用北向接口CORBA作為上層管理平臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的接口，如圖1。

圖1 北向接口位置

CORBA可以在任何平臺(tái)上運(yùn)行，可以定位在網(wǎng)絡(luò)的任何地方，能夠使用任何有IDL（Interface Definition Language，接口定義語言）映射的語言。它的核心是一套標(biāo)準(zhǔn)的語言、接口和協(xié)議，以支持異構(gòu)分布應(yīng)用程序間的互操作性及獨(dú)立于平臺(tái)和編程語言的對(duì)象重用，同時(shí)具有很好的并發(fā)控制。IDL定義客戶和服務(wù)器之間的靜態(tài)接口，通過編譯生成客戶 stubs、服務(wù)器 skeleton，以及根據(jù)支持的語言進(jìn)行映射，從而生成CORBA IDL的代碼。目前支持的語言映射有：Java、C++、Ada、Small Talk和 COBOL等。

2.光傳輸網(wǎng)絡(luò)預(yù)警平臺(tái)

2.1 平臺(tái)架構(gòu)

依據(jù)光傳輸網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行預(yù)警需求，對(duì)平臺(tái)相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行研設(shè)計(jì)開發(fā)了基于態(tài)勢(shì)感知的光傳輸網(wǎng)絡(luò)預(yù)警平臺(tái)。平臺(tái)利用態(tài)勢(shì)感知技術(shù)為基礎(chǔ)建立全面預(yù)警體系，實(shí)現(xiàn)鏈路監(jiān)測(cè)管理、會(huì)話管理、閾值管理和預(yù)警管理功能。

平臺(tái)架構(gòu)如圖2，主要由數(shù)據(jù)管理層、數(shù)據(jù)處理層、平臺(tái)業(yè)務(wù)層三部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)管理層主要負(fù)責(zé)對(duì)光傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接入和管理；數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)光功率數(shù)據(jù)分析及計(jì)算工作；展示層負(fù)責(zé)信息展示及異常告警等功能展現(xiàn)。

圖2 平臺(tái)架構(gòu)

2.2 平臺(tái)功能

基于態(tài)勢(shì)感知的光傳輸網(wǎng)絡(luò)預(yù)警平臺(tái)包含鏈路監(jiān)測(cè)管理、會(huì)話管理、閾值管理和預(yù)警管理功能如圖3所示。通過對(duì)光纜傳輸?shù)墓庑盘?hào)采集并進(jìn)行光功率全面感知，對(duì)采集的光信號(hào)進(jìn)行綜合診斷與分析，分析結(jié)果和報(bào)告進(jìn)行綜合展示。

圖3 平臺(tái)功能

2.2.1 鏈路監(jiān)測(cè)管理

鏈路監(jiān)測(cè)通過心跳服務(wù)實(shí)現(xiàn)，心跳服務(wù)是指提供通道網(wǎng)及通道的連接情況的檢測(cè)服務(wù)。通過周期性的向與之相關(guān)聯(lián)的通道發(fā)送一個(gè)通知，在通知中傳送發(fā)送時(shí)間信息和系統(tǒng)標(biāo)識(shí)信息，并通過檢測(cè)此通知可在通道的對(duì)端的系統(tǒng)判斷通道的運(yùn)行狀況。

2.2.2 會(huì)話管理

北向接口通過會(huì)話管理功能實(shí)現(xiàn)平臺(tái)信息傳遞及遠(yuǎn)程控制。

2.2.3 閾值管理

閾值管理為光信號(hào)故障提供閾值調(diào)節(jié)及對(duì)不同的光信號(hào)提供相應(yīng)的閾值管理。當(dāng)光功率趨勢(shì)持續(xù)下降趨勢(shì)達(dá)到設(shè)置閾值，實(shí)現(xiàn)對(duì)光功率故障預(yù)警功能。

2.2.4 預(yù)警管理

通過對(duì)光傳輸網(wǎng)絡(luò)光功率的數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過光功率數(shù)據(jù)處理算法，定期光功率數(shù)據(jù)進(jìn)行態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)，得到網(wǎng)絡(luò)光信號(hào)的變化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光功率故障預(yù)警功能，預(yù)警步驟如圖4。具體步驟如下：

圖4 預(yù)警步驟

步驟1：獲取當(dāng)前時(shí)刻所有光纜的實(shí)際光功率；

步驟2：分別根據(jù)每段所描述光纜對(duì)應(yīng)的實(shí)際光衰減、光功率等參數(shù)，通過態(tài)勢(shì)感知技術(shù)計(jì)算得到每段光纜的標(biāo)稱光功率；

步驟3：以標(biāo)稱光光功率為標(biāo)準(zhǔn)，為每段光纜設(shè)置閾值，與所獲取每段光纜的實(shí)際光功率自動(dòng)進(jìn)行比較；

步驟4：分別將獲取到的一段光纜的標(biāo)稱光功率、閾值與實(shí)際光功率作為檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行輸出，并將比較結(jié)果超出閾值的光纜進(jìn)行顏色標(biāo)識(shí)，生成預(yù)警信息。

3.應(yīng)用案例

在安徽滁州電力基于態(tài)勢(shì)感知的光傳輸網(wǎng)絡(luò)預(yù)警平臺(tái)應(yīng)用。通過平臺(tái)應(yīng)用在通信網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)或多點(diǎn)失效、單點(diǎn)環(huán)網(wǎng)、業(yè)務(wù)同纜情況下可自動(dòng)進(jìn)行可靠性分析，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)檢修或者故障、環(huán)網(wǎng)同纜、光路主備同纜狀態(tài)下，通信網(wǎng)絡(luò)可靠性預(yù)測(cè)。經(jīng)測(cè)算，通過平均每年可減少故障率超20次以上，直接和間接降低故障費(fèi)用約150萬元。

4.結(jié)論

本文通過對(duì)光信號(hào)數(shù)據(jù)的采集，經(jīng)過整理、篩選、甄別后，經(jīng)態(tài)勢(shì)感知算法預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)在將來一段時(shí)間變化趨勢(shì)，在超過安全運(yùn)行門限值之前作預(yù)警判斷，及時(shí)對(duì)通信光纜、設(shè)備隱患進(jìn)行安全預(yù)警，變被動(dòng)響應(yīng)為主動(dòng)防御。下一步將持續(xù)以平臺(tái)為抓手，爭取為更多廠家接口提供服務(wù)，更加全面的對(duì)光傳輸網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警監(jiān)控。