ICT 基础设施监控系统问题及标准化建设方案研究

李雷明，王振涛，侯永涛

（中讯邮电咨询设计院有限公司，北京 100048）

0 引 言

信息与通信技术（Information and Communications Technology，ICT）产业经过20 多年的快速发展，基础设施规模不断扩大。随着传感器技术、传输技术、计算机及人工智能等多种技术的进步，基础设施监控系统的系统规模、效率和智能化程度都得到了极大的提升。

在基础设施监控系统建设过程中，建设方为满足不同的管理需要，往往会建设多个监控系统，如动环系统、空调自控系统、视频监控系统及配电监控系统等。同时，结合设备资源管理系统，将各个子系统进行整合，以建立进行基础设施智能运营和运维的集约化管理系统[1]。由于各子系统的接口协议没有统一的标准，因此在建设集约化管理系统时需要对不同的子系统进行接口解析和系统对接。随着子系统规模的扩大，整合的难度急剧增加，制约着集约化管理系统的建设。

随着社会各界对监控系统集约化管理要求的不断提高，传统互相割裂且数据无法共享的多个监控系统的建设模式已无法满足管理需求。因此，需要对基础设施监控系统开展标准化建设，以提升大规模资产和数据的管理效率，实现数据的快速共享，并降低管理成本。

1 基础设施监控系统网络结构

根据ICT 基础设施维护需求和维护体制要求，监控系统可以分为智能监控（Smart Monitoring，SM）模块、监控单元、区域监控中心（Local Supervision Center，LSC）以及各地市监控站。智能监控（Smart Monitoring，SM）模块用于监控基础设施电源和空调设备，控制相关设备使其正常运行，一般通过RS-485、RS-232 串口方式接入现场监控单元；监控单元负责监控系统现场的数据采集和协议转换，并将监控信息上送至区域监控中心，以确保系统的正常运行和有效管理；LSC 一般以省（直辖市/自治区）为单位建设，负责监控、管理ICT 机房基础设施的运行，并发布运营和运维要求；各地市监控站为基层维护执行单位，采用反迁的方式从区域监控中心获取本地区ICT 机房基础设施运行状态，以实施现场运维工作。此外，可以根据需要建设集团级的全国监控中心。ICT 基础设施监控系统网络结构如图1 所示[2]。

图1 ICT 基础设施监控系统网络结构

不同层级之间的接口有所不同，具体规定如下。

第一，A接口，即监控模块与监控单元之间的接口。监控模块通过通信串口将监控信息送至监控单元。其中，监控单元由监控商提供，在监控工程中具有较大的投资占比。

第二，B 接口，即监控单元或监控模块与上级监控中心之间的接口。该接口一般由监控厂商自行定义，采用的是私有协议。

第三，C 接口，即不同基础设施监控系统监控中心之间互联的接口。

第四，D 接口，即基础设施监控系统监控中心与其他网管之间的接口。对于通信运营商而言，其他网管指无线传输等设备的专业网管。

第五，E 接口，即监控子系统与基础设施监控系统监控中心之间互联的接口。例如，将视频监控系统、高压配电监控系统等经过细分的专业监控系统作为子系统接入基础设施监控系统时，相关互联接口定义为E 接口。

A、B、C 接口涉及ICT 基础设施监控系统不同层级的互联，对于监控系统的标准化、规范化建设具有重要影响，且属于基础设施监控系统范畴内可把控的因素，可以制定标准进行约束。而D 接口和E 接口则属于基础设施监控系统与其他监控系统的互联，需要接入其他系统的监控数据，因此需要遵循其他类型系统的接口规定。

2 基础设施监控系统存在问题分析

在建设基础设施监控系统的过程中，一个省、一个地区，甚至一个数据中心的不同楼层，都可能存在由不同监控厂商监控项目实施的情况，因此在整合过程中存在各监控系统接口不统一、数据无法共享等问题，亟待解决。

2.1 监控系统监控单元与监控中心软件平台高度耦合

传统的监控系统通常采用同一厂商提供的底端采集设备（监控单元）和监控中心软件，且二者之间的信息传输采用私有协议，不同厂家互不兼容。这样采集设备与监控中心软件平台就可达到高度耦合，监控系统后续的软件和硬件扩容、功能升级等，都需要依赖原有监控厂商实施。例如，监控厂家早期以硬件利润为主，导致软件业务资源投入少、更新慢，形成了垄断，且存在服务主动性差、软件定制化开发升级成本高等问题，最终造成监控系统功能应用单一、数据标准不统一、无法数据共享及互联互通等诸多问题。

2.2 监控系统数据孤岛难以打通

在进行监控系统集约化建设的过程中，需要整合多个监控子系统。由于监控子系统需要单独建设，且各子系统接口、数据命名原则、数据格式等存在较大差异，因此在接口对接过程中存在诸多不确定因素，且存在数据无法共享、重要事件无法关联、联动等问题。例如，发生关键设备告警、机房水浸等重要告警时，无法实现与视频系统的联动，导致无法及时记录告警现场的影像，不利于对告警事件的追溯与处理。此外，如果高低压配电和电力变换设备的告警分属不同的监控子系统，则将无法快速评估高低压故障、维修对后续相关电力变换和配电网络的影响，也无法在电力变换设备发生停电故障时，及时准确地追根溯源。

2.3 多厂家监控系统难以整合

过去，存在通信运营商在某个省甚至某个地市内有多个厂家、多版本的监控系统同时运行的情况。同时，缺乏数据互通的标准接口，各系统之间的监控对象和监控内容缺乏统一的命名规范，导致不同系统对接难度大，易出现漏告警、误告警、数据准确率低等问题。因此，难以开展集约化运维工作，无法实施智能化运维，且需要同时使用多套监控系统，增加了运维人员的工作量，导致运维管理成本较高。

基础设施监控系统的建设方案需要打破现状，以适应降本、增效、低碳以及智能运营的大趋势。因此，急需制定相关的标准与规范，并寻求有效的解决方案，以建设高效、可靠、智能化的基础设施集约化管理系统，实现不同监控子系统建设的标准化、规范化，促进数据共享。

3 基础设施集约化监控系统解决方案

从基础设施监控系统集约化数据共享、规范化建设的目标出发，针对当前监控系统现状，应从监控单元白盒化、统一监控单元B 接口、制定监控系统C 接口3 个方面考虑，进行监控系统的规范化建设。

3.1 监控单元白盒化，实现采集设备软硬件解耦

各类基础设施监控系统可以视为工控领域的范畴。监控单元通过通信接口（如RS-232、RS-485 串口）或传感器接入模拟输入（Analog Input，AI）、数字输入（Digital Input，DI）等接口，实现对监控对象数据的采集和控制。通过制定监控单元标准化的技术指标要求和北向接口协议，明确南向接口的类型和数量、输入/输出（Input/Output，I/O）口监测精度、监控单元的电气防护等技术指标，以满足不同类型监控系统的需求，使监控单元具有良好的通用性。同时，规定监控单元的操作系统和各类接口的命名原则，使不同厂家生产的监控单元遵守相同的软件驱动标准，实现监控单元的白盒化。

通过开发监控单元白盒化软件，以兼容不同硬件厂家的监控单元设备，可以实现第三方监控单元硬件与嵌入式软件的解耦，从而共用或替换不同厂商的监控单元硬件。这样监控系统硬件厂家只需提供标准化的监控单元硬件，而嵌入式软件的主导权由建设需求方掌握，不再受制于监控系统硬件厂家。

3.2 统一监控单元B 接口，实现监控数据标准化

基础设施监控系统通常采用各子系统单独建设的模式，同时每个独立子系统都有自己的监控中心，导致在建设基础设施集约化管理系统时需要开发大量的系统间接口，并对不同子系统进行整合。当监控数据出现准确性或实时性等问题时，由于涉及多个系统，导致问题溯源和排除较为复杂。目前，各子系统监控单元到监控中心互联的B 接口协议采用的是监控厂商私有协议，互不兼容。为实现不同监控厂商监控单元设备和监控中心的互联，技术人员研究了不同的解决方案，但都只能解决特定场景下的问题[3]。因此，要根据基础设施监控系统的特点，综合考虑监控系统的监控点、监控内容和功能需求等内容，制定统一的B接口协议。这样可以将采集到的不同类型监控系统的数据统一接入一套监控单元设备，从而在底端数据采集侧实现对数据的直接采集和硬件资源的整合。

采用统一化B 接口协议的方案，可以将原来独立建设的动环监控子系统、视频监控子系统、门禁监控子系统、配电监控子系统以及空调监控子系统等，从底端数据采集侧进行数据归一化处理，实现各系统的整合和业务联动，从而大幅降低建设和管理成本，提升系统运行效率。B 接口标准规定了统一的报文格式，综合考虑设备入网、退网、监测点注册、逻辑参数的配置流程、监测性能数据的轮询上报以及主动上报机制等。此外，每一个监测点都拥有全网唯一的标准编码，该编码在系统互联中发挥着关键作用。

目前，各通信运营商都制定并完成了B接口规范，对于监控单元的标准化、实现采集设备硬件和监控中心解耦具有重要作用。

3.3 制定监控系统C 接口，实现不同监控子系统互联

C 接口规定了不同等级基础设施监控系统监控中心之间的互联规则。虽然2005 年通信行业编制就已经制定了C 接口的相关标准，但在实际工程实施中，缺少相关的测试手段和入网检测能力，导致各监控厂商仍采用私有的C 接口协议[4]。这些私有协议的接口规则和实现功能用所不同，且私有协议具有封闭、不开放的属性，无法支持众多监控系统和监控中心的互联。随着通信网络的扩大，且行业标准修订周期较长，原有的C 接口行业标准已无法满足当前网络的建设和维护需求[5]。

为确保基础设施监控系统集约化管理的顺利实施，各通信运营商开编定制C 接口规范。C 接口通过传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）进行互联，支持实时数据和告警数据的传输、监测点参数的获取和设定、连接心跳等命令。同时，采用静态数据库查询的方式查询监测对象和监测点属性，如设备属性、监测点参数配置等。C 接口的制定要遵循互联可靠、传输高效、数据准确的原则，每个监测点都要与地区、局站、设备等绑定，并拥有全网唯一的标识。

部分运营商已制定了C 接口的企业标准，并开始建设全国基础设施监控系统的集约化平台，为智慧运营和运维打下了良好的基础。

4 结 论

ICT 基础设施管理业务的提升依赖于基础设施监控系统数据的完整性、准确性和实时性。在基础设施监控系统集约化建设的过程中，封闭且不开放的私有接口严重阻碍了系统集约化建设的进程。数据采集监控单元设备的白盒化、监控系统B 接口和C 接口的标准化方案，对于打破原有监控系统的垄断、实现数据共享、破除数据烟囱、建设基础设施智慧运营平台以及实现基础设施高效、可靠、智能化运营具有重要意义，也是今后基础监控系统发展的必然趋势。