浅析水利通信网集中监控解决方案

李 敏，高广利

（1.泰山护理职业学院，山东 泰安 271000；2.华北水利水电大学，河南 郑州 450046）

0 引言

目前，基于水利通信网的业务逐渐增多，业务量越来越大，为便于业务的统一管理，确保防汛通信畅通，提高运行和维护效率，需要建设水利通信网集中监控系统，实现对遍布全国各地的众多卫星远端站的综合管理，同时还能将水利部在京地区的卫星主站通信设备、程控交换设备、VoIP 防汛专网系统、通信线缆、机房附属设施等通信资源集成在综合管理平台上进行集中监控和统一管理，以实现水利部通信网运行维护“迅速、准确、高效、可靠”的服务宗旨。

1 系统需求

（1）卫星小站的管理。对遍布全国各地的众多卫星远端站的集中实时在线监控，小站出现故障自动告警并在GIS 地图上显著标识，自动提醒值班人员处理；网络管理人员可根据网络运行详细数据分析故障原因，系统自动提示故障处理方案；值班人员可远程控制或修改参数，配合现场人员处理故障，从而实现卫星小站综合管理；可以自动统计小站运行状态、业务流量等各类管理信息，为网络优化提供依据。

（2）卫星主站的管理，实现对主站硬件管理和软件管理。硬件设备管理包括对卫星主站所属的所用硬件设备的运行状态进行实时动态监测，出现运行异常或设备故障应能立即报警，方便技术人员第一时间判断故障。软件管理包括将具有设备运行状态检测功能的设备进行管理，通过设备本身的I/O 接口，读取设备的实时运行状态，并将设备的运行状态实时显示到系统状态界面里，当设备出现运行异常或故障立即报警，并在系统中发出警报，将故障信息发送到系统显示屏，方便技术人员第一时间判断解决故障。

（3）卫星频谱的管理。由于卫星转发器是一个开放性的通道，任何通信用户都可通过卫星转发器发射和接收信息，这就造成卫星通信容易受到干扰，而且干扰信号难以查找，同时消除卫星干扰也极其困难和复杂。在网络运行过程中，经常发生干扰和非法占用频率的事件，还有诸如未经许可就发射载波、擅自调高载波发射功率，以及使用不符合规定的天线等非法使用的行为。因此，需要开发频谱资源监控管理系统，提高频谱管理的自动化水平。

（4）通信资源融合的管理。随着通信网的快速发展，需要对通信网的网络设备进行告警监视和集中管理；对与卫星通信线缆等通信资源进行自动测试和管理；对机房环境实现环境监控功能。

（5）融合已有的应急移动站调度系统。

2 系统结构设计

根据水利通信网集中监控系统的需求，整个系统业务逻辑上可以划分为卫星小站综合监视及告警子系统、卫星主站设备管理子系统、卫星频谱资源监控管理子系统及通信资源融合管理子系统。如图1所示，箭头表示子系统与现有系统之间的依存或调用关系，虚线表示通信资源融合管理子系统引用或抽取其他四个子系统的功能，并且通过设备提供的二次开发接口，实现对其他管理系统（语音交换机系统、传输网系统、环境监控系统等）的管理和监控。

图1 水利部通信网集中监控系统逻辑结构图

水利通信网集中监控系统通过本地IP 网分别与现有的水利部卫星主站、传输网系统、语音交换机系统、机房环境监控系统相连，通过这些系统的支撑，实现各业务子系统管理功能的汇聚；水利部主站iDirect 网管系统通过卫星IP 网管理各地卫星固定站、应急移动站和卫星小站；通过水利部专网和本地IP 网，各地相关水利部门和水利部总部实现综合业务流程系统的各项管理功能。如图2所示。

图2 水利通信网集中监控系统网络结构图

3 软件架构

水利通信网集中监控系统是一个包含了多个业务子系统的大型分布式管理系统，各子系统之间存在功能交叉和依存关系。各业务子系统的功能，以管理视图或管理节点的形式呈现，既方便了用户的管理和维护，也利于系统的功能扩展。通过安全管理模块提供的管理授权和控制，管理界面也可实现业务子系统级的逻辑视图控制，用户的管理范围将限于授权的业务子系统。如图3所示。

图3 水利通信网集中监控系统软件架构图

4 系统功能设计

4.1 卫星小站综合监视及告警子系统

集中管理所有的远端站配置，主要功能包括：

（1）配置管理：通过卫星链路，对远端站设备、资源参数进行配置及软件的升级。

（2）运行状态监视：对主要设备、信号、链路等进行实时运行状态监视，及时呈现各种异常和故障点位置。

（3）性能指标监视：对关键的运行指标，如信号、链路相关的重要性能参数进行实时采集和统计，动态呈现性能指标的变化。

（4）运行报告：根据用户的管理要求，提供各种维度和切面的状态报表和性能统计报表。

4.2 卫星主站设备管理子系统

通过路由器与主站的NMS 服务器组成一个管理网络，主要功能包括：

（1）配置管理：在线访问配置管理信息，对远端站的软件或配置更新可直接从主站通过卫星电路来完成。

（2）故障管理：系统实时监控网络各个方面，所有的远端站都由该系统控制，可获取节点、端口和逻辑连接的状态和报警信息，多层次显示警告、报警等信息。

（3）性能管理：包括信道利用率、端口利用率、通信记录等。

4.3 卫星频谱资源监控管理子系统

卫星频谱资源监控管理子系统主要功能包括：

（1）频谱信号数据采集：完成从频谱分析仪到计算机的频谱数据采集功能。

（2）数据存储：将保存在计算机指定目录中的原始频谱数据导入到数据库中，并对数据库进行管理与维护。

（3）数据浏览与数据分析：可从数据库中调出数据画出全频段实时频谱图形、实现关心频点的雨衰分析、干扰分析、故障分析、特定测试点分析、频率利用率分析及电磁场测试分析。可生成报警数据列表。可画出干扰频点的时间－电平、频率－电平曲线。

（4）数据输出：对所有浏览与分析界面的频谱可有计算机直接打印，或者频谱图形的直接保存。

（5）参数设置：用户可设置频谱采集参数、可选择用户分析模块、可设置用户关心频点或频点组及告警门限。

4.4 通信资源融合管理子系统

对通信网内的程控交换系统、网络设备、数字端口及防汛线路进行运行状况的实时监测，主要功能如下：

（1）性能监测：包括性能数据采集、性能图表显示、数据统计报表生成等。

（2）告警监视：包括告警数据采集、地图显示、告警类型和告警级别设置、告警数据过滤、告警历史信息查询、告警定位、告警统计分析等。

（3）线路测试：利用语音线路自动呼叫到测试对方，对线路信息进行分析查询。

（4）告警处理：对系统设备告警的解释和描述，提供产生故障的原因并提供排除故障的方法，并将故障信息以电话、短信方式通知维护人员。

（5）线缆管理：对光缆及线缆资源的管理，可输入线缆有关资料，可用颜色指定线缆使用情况，可查询某一指定线缆连接的设备及其路由信息。

（6）连接关系管理：包括通信网资源管理系统中各资源之间的连接关系。主要有设备之间的关系、端口之间的关系、端口和端子之间的关系、连接设备端子和线缆线芯之间的关系、逻辑网元和物理端口之间关系、地图和对象的关系等。

（7）通信线缆的自动实时监测：包括周期测试、手动测试、实时告警测试等，发生故障时能够及时告警并准确定位。

（8）通过对远程无人值守机房的温湿度、门禁、配电、UPS、烟雾、漏水、空调等环境信息及视频信息进行集中监视；并能够对摄像机云台、电源系统、空调、门禁等进行远程控制。

（9）在业务申办及故障告警发生时，可自动生成工单并流转，系统实时记录工单审核、处理、验收、回访、考核等工作，并能生成不同维度的工单统计报表。

5 结束语

本设计方案根据当前水利部通信网络资源管理的实际需求，设计了统一、图形化和智能化的水利部通信网集中监控系统，可为水利部通信网络提供一个综合资源管理平台，实现对水利通信网物理和逻辑资源科学合理管理和对传输网的网络组织和优化，为水利部通信网络的运行维护、线路规划、资源调配提供辅助决策依据。