基于态势感知的光传输网络预警平台研究与应用

王剑 葛春雨 彭立军 孙宇

（国网滁州供电公司，安徽滁州 239000）

0.引言

随着现代科技的快速演变，通信技术也得到了前所未有的发展，光网络作为通信网络的重要组成部分，起着至关重要的作用。从国内网络发展现状来看，光网络的覆盖范围随着人们需求的增长而不断的扩大。但在不断扩大的同时，光网络的故障运维压力也在不断增大[1]。

在日常监测过程中，一般用光信号质量衡量一段光缆传输的好坏，光信号质量好代表传输稳定，信号无丢失，反之这表示光缆传输较差或者存在故障。光功率作为光信号质量衡量的重要参数被用作光缆预警监测，目前大部分是通过人工设定预警阈值，当光功率达到预警阈值时产生告警，运维人员根据报警信息进行故障处理。这种处理形式仅仅发现已经出现故障的光缆，而不能提前预警，无法达到光缆安全运行的需求[2]。

本文围绕光功率态势感知预测算法进行研究，构建基于态势感知的光传输网络预警平台，实现对光传输网络缺陷预警和消缺，提高通信光缆的运行效率。

1.关键技术

1.1 总体思路

光传输网络预警平台通过对光传输网络光功率的数据采集，经过光功率数据处理算法，定期进行光功率数据分析，形成周期内的功率曲线，动态展示网络光信号的变化趋势，结合专家库，当光功率持续下降趋势达到设置阈值，实现对光功率故障预警功能。

1.2 态势感知

态势感知的研究领域比较广泛，人们对于态势感知的定义和理解也有很大的不同，其中认同度较高的是Endsley博士所给出的动态环境中态势感知的通用定义：态势感知是感知大量的时间和空间中的环境要素，理解它们的意义，并预测它们在不久将来的状态[3]。本文即通过态势感知算法对光功率进行预测。

态势感知总体过程可以分为以下4个过程：

（1）数据采集。综合运用多种检测工具，对影响系统安全性的各种要素进行检测采集获取，该步是态势感知的前提；

（2）态势理解。通过分类、加工、合并、关联分析等手段对各种数据进行进行融合处理，对深度加工融合的信息进行综合分析，得出整体状况，该步是态势感知基础；

（3）态势评估。对当前的状态和薄弱环节进行定性、定量分析，并给出相应的解决措施，该步是态势感知的核心；

（4）态势预测。根据态势评估给出的数据结论，对网络安全状况的发展趋势进行预测，该步是态势感知的目标。

1.3 北向接口CORBA

CORBA是对象管理组织（Object Management Group，OMG）提出的一种面向对象的中间件标准，能屏蔽底层硬件平台和操作系统的差异性，实现分布式环境下客户端与服务端的通信[4]。本文采用北向接口CORBA作为上层管理平台与网络设备之间的接口，如图1。

图1 北向接口位置

CORBA可以在任何平台上运行，可以定位在网络的任何地方，能够使用任何有IDL（Interface Definition Language，接口定义语言）映射的语言。它的核心是一套标准的语言、接口和协议，以支持异构分布应用程序间的互操作性及独立于平台和编程语言的对象重用，同时具有很好的并发控制。IDL定义客户和服务器之间的静态接口，通过编译生成客户 stubs、服务器 skeleton，以及根据支持的语言进行映射，从而生成CORBA IDL的代码。目前支持的语言映射有：Java、C++、Ada、Small Talk和 COBOL等。

2.光传输网络预警平台

2.1 平台架构

依据光传输网络运行预警需求，对平台相关的技术进行研设计开发了基于态势感知的光传输网络预警平台。平台利用态势感知技术为基础建立全面预警体系，实现链路监测管理、会话管理、阈值管理和预警管理功能。

平台架构如图2，主要由数据管理层、数据处理层、平台业务层三部分构成。数据管理层主要负责对光传输网络数据接入和管理；数据层负责光功率数据分析及计算工作；展示层负责信息展示及异常告警等功能展现。

图2 平台架构

2.2 平台功能

基于态势感知的光传输网络预警平台包含链路监测管理、会话管理、阈值管理和预警管理功能如图3所示。通过对光缆传输的光信号采集并进行光功率全面感知，对采集的光信号进行综合诊断与分析，分析结果和报告进行综合展示。

图3 平台功能

2.2.1 链路监测管理

链路监测通过心跳服务实现，心跳服务是指提供通道网及通道的连接情况的检测服务。通过周期性的向与之相关联的通道发送一个通知，在通知中传送发送时间信息和系统标识信息，并通过检测此通知可在通道的对端的系统判断通道的运行状况。

2.2.2 会话管理

北向接口通过会话管理功能实现平台信息传递及远程控制。

2.2.3 阈值管理

阈值管理为光信号故障提供阈值调节及对不同的光信号提供相应的阈值管理。当光功率趋势持续下降趋势达到设置阈值，实现对光功率故障预警功能。

2.2.4 预警管理

通过对光传输网络光功率的数据采集，经过光功率数据处理算法，定期光功率数据进行态势感知预测，得到网络光信号的变化趋势，实现对光功率故障预警功能，预警步骤如图4。具体步骤如下：

图4 预警步骤

步骤1：获取当前时刻所有光缆的实际光功率；

步骤2：分别根据每段所描述光缆对应的实际光衰减、光功率等参数，通过态势感知技术计算得到每段光缆的标称光功率；

步骤3：以标称光光功率为标准，为每段光缆设置阈值，与所获取每段光缆的实际光功率自动进行比较；

步骤4：分别将获取到的一段光缆的标称光功率、阈值与实际光功率作为检测结果进行输出，并将比较结果超出阈值的光缆进行颜色标识，生成预警信息。

3.应用案例

在安徽滁州电力基于态势感知的光传输网络预警平台应用。通过平台应用在通信网络单点或多点失效、单点环网、业务同缆情况下可自动进行可靠性分析，实现网络多点检修或者故障、环网同缆、光路主备同缆状态下，通信网络可靠性预测。经测算，通过平均每年可减少故障率超20次以上，直接和间接降低故障费用约150万元。

4.结论

本文通过对光信号数据的采集，经过整理、筛选、甄别后，经态势感知算法预测数据在将来一段时间变化趋势，在超过安全运行门限值之前作预警判断，及时对通信光缆、设备隐患进行安全预警，变被动响应为主动防御。下一步将持续以平台为抓手，争取为更多厂家接口提供服务，更加全面的对光传输网络的运行状态进行实时预警监控。