劉慶濤，耿丁蕤

（水利部水利信息中心，北京 100053）

0 引言

近年來，隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展和水利系統(tǒng)通信業(yè)務(wù)需求的增加，水利部通信專網(wǎng)規(guī)模越來越大，系統(tǒng)及設(shè)備種類越來越多，僅在京地區(qū)程控交換網(wǎng)就由 6 個系統(tǒng) 30 余種設(shè)備組成。各系統(tǒng)、不同種類設(shè)備之間網(wǎng)管不統(tǒng)一，無法實現(xiàn)各分系統(tǒng)的集中監(jiān)控和自動告警。此外，通信設(shè)備除部署在水利部中心機房，還分散在水利部周邊 8 個遠(yuǎn)程辦公及宿舍區(qū)。日常維護中，依靠維護人員利用維護終端分別接入遠(yuǎn)程系統(tǒng)查看設(shè)備情況。而傳統(tǒng)人工線路測試方式效率低、強度大、準(zhǔn)確性差，如在非工作時間設(shè)備出現(xiàn)告警，運行維護人員將不能及時發(fā)現(xiàn)故障，延誤了設(shè)備告警排查時間，對防汛調(diào)度及日常辦公生產(chǎn)造成極大安全隱患。

如何高效地管理各系統(tǒng)重要設(shè)備及重保線路，及時發(fā)現(xiàn)并處理各類突發(fā)故障，確保整個通信系統(tǒng)穩(wěn)定運行成為亟待解決的問題。因此，水利部水利信息中心與相關(guān)單位合作開展了研究與實踐，設(shè)計了 1 套集不同種類通信設(shè)備集中監(jiān)控、故障告警、通信線路自動測試等功能于一體的綜合性平臺，基本滿足了目前系統(tǒng)實時監(jiān)控、及時告警，縮小故障排除時間，提高了系統(tǒng)運行維護工作效率。

1 系統(tǒng)需求

1.1 基本情況

水利部通信網(wǎng)采用的結(jié)構(gòu)是基于軟交換構(gòu)架結(jié)合 IP PBX（具備 IP 交換能力的程控交換機）方式。即軟交換作為系統(tǒng)核心，實現(xiàn)呼叫控制處理及協(xié)議處理，通過業(yè)務(wù)服務(wù)器提供多媒體通信及增值業(yè)務(wù)；通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及網(wǎng)管系統(tǒng)提供資源管理等功能；通過 BAC（Border Access Controller，接入控制器）和 RTP 代理實現(xiàn) NAT 穿越和用戶認(rèn)證、接入[1]。

水利通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。采用 IP PBX 作為水利部機關(guān)及宿舍區(qū)用戶接入設(shè)備，將目前大量的普通模擬電話接入軟交換系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)有的模擬線路，避免重新布設(shè)網(wǎng)絡(luò)造成的資源浪費。IP PBX 具備 IP 交換能力，采用 SIP（Session Initiation Protocol，會話起始協(xié)議）接入軟交換網(wǎng)絡(luò)，同時 IP PBX 自身具備內(nèi)部交換功能，本地傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)可以通過 IP PBX 進(jìn)行交換，而網(wǎng)間呼叫由軟交換進(jìn)行呼叫處理。

軟交換系統(tǒng)通過 TG（Trunk Gateway，中繼網(wǎng)關(guān)）與 PSTN（Public Switched Telephone Network，公共交換電話網(wǎng)）、IP 長途公網(wǎng)、水利部衛(wèi)星通信專網(wǎng)、防汛 VoIP 專網(wǎng)及水利部在京地區(qū)直屬單位程控交換機相連；同時 IP PBX 通過數(shù)字中繼與 PSTN 相連，起到至 PSTN 互聯(lián)的路由備份作用。

水利部遠(yuǎn)程辦公區(qū)、分支機構(gòu)可以通過專網(wǎng)經(jīng)AG（Access Gateway，接入網(wǎng)關(guān)）或 IAD（Integrated Access Device，綜合接入設(shè)備）將普通模擬電話接入軟交換網(wǎng)絡(luò)，將水利部內(nèi)線號碼延伸至部機關(guān)以外的辦公地點，從而實現(xiàn)內(nèi)部短號互通及其它語音通信業(yè)務(wù)。

對于用戶，除可以采用普通話機經(jīng) IP PBX，AG或 IAD 接入軟交換網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)語音通信，還可以通過標(biāo)準(zhǔn)的 SIP 協(xié)議電話及 PC 軟電話（即安裝在電腦上的多媒體客戶端）直接通過局域網(wǎng)接入軟交換系統(tǒng)，實現(xiàn)各種多媒體業(yè)務(wù)及增值業(yè)務(wù)；而外出人員通過 Internet 網(wǎng)接入 VPN 網(wǎng)關(guān)及防火墻，進(jìn)而經(jīng)軟交換匯接實現(xiàn)多媒體及增值業(yè)務(wù)[2]。

由于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點多，影響或制約系統(tǒng)穩(wěn)定性的不確定因素多，網(wǎng)絡(luò)可靠性偏低。

圖1 水利通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 需求分析

整個系統(tǒng)中只有中心點交換機可以實時發(fā)布告警信息，遠(yuǎn)端交換機和各類網(wǎng)關(guān)及軟交換服務(wù)器都是維護人員每日定時分別登錄，人工檢測、排查告警信息。尤其是作為整個網(wǎng)絡(luò)匯接點的 3 臺網(wǎng)絡(luò)交換機，因?qū)儆诰W(wǎng)絡(luò)設(shè)備，維護人員以往未接觸過，維護能力上有較大的不足。每日巡檢維護人員都需要花費大量的時間手動進(jìn)行各系統(tǒng)的檢查，對幾十條重保用戶及至專網(wǎng)各流域總機線路進(jìn)行測試，檢測任務(wù)繁重，工作效率較低。

為有效解決上述問題，需開發(fā)研制 1 套即能自動對程控交換機、網(wǎng)絡(luò)交換機等硬件進(jìn)行告警管理，又能自動對重點線路及專網(wǎng)線路進(jìn)行測試的綜合性管理平臺。

其具體需求主要包括監(jiān)視告警系統(tǒng)和線路自動測試功能 2 個方面：1）具有遠(yuǎn)端告警數(shù)據(jù)采集功能，能自動判別告警類型和級別，準(zhǔn)確進(jìn)行定位，對歷史告警進(jìn)行統(tǒng)計分析，將故障告警信息以手機短信形式通知維護人員；2）系統(tǒng)在規(guī)定時間通過交換機語音線路撥打系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的專網(wǎng)號碼，并依據(jù)對方回復(fù)來判斷線路質(zhì)量的有擾測試；對重點線路在空閑時段，通過執(zhí)行操作指令，依據(jù)反饋結(jié)果，判斷線路通斷的無擾測試。

2 系統(tǒng)方案

2.1 方案描述

方案包括監(jiān)視告警和線路測試維護系統(tǒng) 2 部分，方案結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 方案結(jié)構(gòu)圖

監(jiān)視告警系統(tǒng)采用分布式網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，系統(tǒng)由中心監(jiān)視平臺和信息提取模塊 2 部分組成，2 者采用 LAN 方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，傳輸協(xié)議采用 TCP/IP 協(xié)議族。

告警信息提取模塊負(fù)責(zé)連接與斷開服務(wù)；在常連接的基礎(chǔ)上，中心告警監(jiān)視平臺監(jiān)聽多個服務(wù)端口，根據(jù)告警信息提取模塊的請求而啟用不同的服務(wù)進(jìn)程，并將相應(yīng)數(shù)據(jù)返回請求方，同時告警信息提取模塊在收到中心告警監(jiān)視平臺請求后，能立即啟用相應(yīng)服務(wù)進(jìn)程應(yīng)答請求，提供相應(yīng)服務(wù)。整個數(shù)據(jù)傳輸采用請求、應(yīng)答信息雙向加密、報文轉(zhuǎn)化方式進(jìn)行。

告警監(jiān)視平臺采用 B/S 的 3 層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，即整個系統(tǒng)平臺分為接入、應(yīng)用和支撐層，并將該體系結(jié)構(gòu)在 Microsoft 的 .NET 框架上實現(xiàn)。故障告警系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

事務(wù)邏輯被封裝到 .NET 部件內(nèi)，可將復(fù)雜的事務(wù)邏輯分成不同的模塊封裝在不同的 .NET 部件內(nèi)，1 個 .NET 部件實際上就是 1 個 Assembly，最終形成的是 1 個 DLL 文件。然后將多個 .NET 部件封裝到 1 個 Web Service 之中。

數(shù)據(jù)庫訪問通過 1 個處理所有和 SQL Server 管理的提供者交互的類實現(xiàn)。通過存儲過程訪問存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。

線路測試維護系統(tǒng)采用 C/S 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是 1 套交換機指令測試處理系統(tǒng)，通過 LAN 或 V.24 與交換機系統(tǒng)緊密連接，采用 AMO 指令作為底層指令傳輸，根據(jù)交換機數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將指令區(qū)分位動作、名稱和參數(shù)；將指令作分類歸屬，區(qū)分查詢、添加、修改和刪除；按照交換機指令規(guī)律進(jìn)行線路測試；對指令動作進(jìn)行歸類組合，形成完整的數(shù)據(jù)指令發(fā)送到交換機系統(tǒng)；并接收交換機返回信息，確認(rèn)操作指令的正確完成，如果遇到失敗提示則根據(jù)提示信息對操作人員進(jìn)行錯誤提示。

2.2 方案特點分析

交換機故障告警系統(tǒng)平臺是個開放、交互、一網(wǎng)式系統(tǒng)，具有以下特點： 1）實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，使其在 1 個網(wǎng)絡(luò)平臺上工作；2）以服務(wù)為中心，實現(xiàn)用戶服務(wù)的個性化 ；3）基于 Internet 和 Intranet，突破了時間、空間之間的制約； 4）采用先進(jìn)的 B/S 模式的 3 層結(jié)構(gòu)體系；5）采用 ASP.NET，Web Service等先進(jìn)軟件開發(fā)技術(shù)，以及 SQL Server 大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；6）使用了 HTTP，SOAP 和 XML 等開放的協(xié)議；7）用戶端無需安裝專用軟件，使用 IE 瀏覽器即可查詢；8）系統(tǒng)具有堅強的保密性設(shè)計和安全接口，對于數(shù)據(jù)的共享、傳輸、使用提供完整的安全和加密措施。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

中心監(jiān)視告警平臺由 1 套告警監(jiān)視系統(tǒng)服務(wù)器（含 1 套短信網(wǎng)關(guān)）和 1 個工作站組成。配置網(wǎng)絡(luò)打印機，用于打印各類報表。監(jiān)視告警終端計算機和服務(wù)器分別配置單獨 IP 地址，并與被監(jiān)控的通信設(shè)備在同一地址段內(nèi)，方便讀取通信設(shè)備的故障信息。

水利部中心程控交換機提供 2 M 數(shù)字接口，以ISDN 方式的 Q931 或 ETSI 信令格式與監(jiān)視告警系統(tǒng)直接連接；遠(yuǎn)程地區(qū)程控交換機提供 2 M 或 IP 端口通過光傳輸網(wǎng)絡(luò)匯接與監(jiān)視告警系統(tǒng)連接；其它通信設(shè)備通過 IP 接口與監(jiān)視告警系統(tǒng)直接連接。

此外，程控交換機提供語音撥號接口，在 2 M 數(shù)字線路中提供第 1 主叫、被叫，被叫號碼端口和忙閑等信息，以實現(xiàn)線路自動測試功能。

4 系統(tǒng)功能

4.1 監(jiān)視告警功能

1）告警數(shù)據(jù)采集。實時采集遠(yuǎn)端交換機輸出的所有告警報告，并將告警報告存放在原始日志文件中。支持不同機型的數(shù)據(jù)采集及告警管理。

2）告警地圖顯示。中心監(jiān)視告警平臺配置電子地圖顯示，按照地理位置將交換機圖標(biāo)顯示在地圖上，當(dāng)某點交換機出現(xiàn)告警時，地圖上的圖標(biāo)顏色將發(fā)生變化，同時伴有報警聲。

3）告警類型和級別設(shè)置?？蓪收霞墑e和類型分別設(shè)置數(shù)據(jù)表，同時定義故障類型和級別的數(shù)據(jù)字典。可以根據(jù)故障的嚴(yán)重和時效性將故障分為若干級別，在故障級別表中設(shè)置該級別是否需要上報上級網(wǎng)管系統(tǒng)。

4）告警數(shù)據(jù)過濾。通過設(shè)置告警過濾條件（如類型、級別），有針對性地接收和處理告警信息。系統(tǒng)內(nèi)置故障信息對照表，可將常規(guī)故障信息以中文或特定字符標(biāo)記出來，故障內(nèi)容中英文轉(zhuǎn)換，方便管理人員維護。

5）告警實時監(jiān)視。提供告警列表、全網(wǎng)告警監(jiān)視等多個角度來反映告警的當(dāng)前狀態(tài)，并伴有顏色、聲音等多種形式的提示。當(dāng)故障發(fā)生時，系統(tǒng)具備手機短信通知和系統(tǒng)聲光告警功能。在接收到告警信息的時候，根據(jù)故障信息中的硬件位置，在圖例化界面的相應(yīng)位置產(chǎn)生閃爍，同時進(jìn)行聲光或語音報警等各種形式的處理。

6）告警歷史信息查詢。在接收到告警信息的同時將告警信息入庫。將局號，故障類型、級別、編碼、時間、位置等信息寫入數(shù)據(jù)表。

7）告警定位。在硬件故障產(chǎn)生的時候，可以通過中心告警監(jiān)視平臺看見該故障對應(yīng)的節(jié)點（遠(yuǎn)端局交換機）產(chǎn)生報警閃爍。網(wǎng)管系統(tǒng)可將故障告警直接定義到設(shè)備故障端口，并顯示相應(yīng)的中英文故障內(nèi)容，從而方便管理人員進(jìn)行故障處理。

8）告警統(tǒng)計分析。故障信息表中的故障信息可以按照節(jié)點、級別、類型、編碼進(jìn)行單一和組合統(tǒng)計，可以顯示和打印統(tǒng)計信息。告警系統(tǒng)可以按設(shè)定好的時間段或設(shè)備運行的實際數(shù)據(jù)，進(jìn)行故障信息統(tǒng)計，并形成相應(yīng)的統(tǒng)計報表打印輸出[3]。

4.2 線路測試

1）語音線路測試。系統(tǒng)是利用語音線路，自動呼叫到測試對方，經(jīng)過 IVR 流程，對方按鍵進(jìn)行確認(rèn)后自動記錄到系統(tǒng)中，如果對方確認(rèn)線路正常系統(tǒng)自動判定為測試成功。失敗后將在一定時限內(nèi)重新測試，如果對方確認(rèn)線路問題依舊則系統(tǒng)自動判定為測試失敗，系統(tǒng)會自動將測試失敗的信息進(jìn)行告警提醒并通知給系統(tǒng)管理員。

2）數(shù)字線路測試。將交換機指令進(jìn)行中文解讀，根據(jù)交換機指令特征形成嚴(yán)格的交換機數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對發(fā)送到交換機數(shù)據(jù)端口的指令信息進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗與驗證。根據(jù)維護人員操作內(nèi)容的不同，線路測試維護系統(tǒng)對維護人員操作內(nèi)容進(jìn)行交換機指令數(shù)據(jù)組合，分析交換機指令返回結(jié)果，將返回錯誤的結(jié)果進(jìn)行告警處理。形成完整的交換機指令與交換機進(jìn)行通訊，達(dá)到線路測試目的。此系統(tǒng)可以方便系統(tǒng)管理員進(jìn)行分等級的控制，不需要具體指令就可以實現(xiàn)日常的分機等級維護。

通過交換機對線路的測試，對線路信息進(jìn)行分析查詢，可以得到交換機測試數(shù)據(jù)，內(nèi)容有電話號碼、對應(yīng)號碼的端口位置、類別（數(shù)字或模擬）、服務(wù)等級及所涉及的有關(guān)信息，維護人員通過對電話數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽，可以查看到交換機所管理的電話數(shù)量及每部電話的狀態(tài)信息。

4.3 告警短信發(fā)送

系統(tǒng)可以對各點通信設(shè)備發(fā)送的告警數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過預(yù)先設(shè)置手機號碼進(jìn)行告警短信的發(fā)送?？梢园凑赵O(shè)備節(jié)點進(jìn)行短信告警級別配置，當(dāng)節(jié)點設(shè)備故障時，可以根據(jù)故障級別將故障短信發(fā)送到 1 個人或多人的手機上。

5 結(jié)語

該系統(tǒng)集成度和標(biāo)準(zhǔn)化程度高，便于管理和維護；人機界面友好，操作方便，易學(xué)易用；系統(tǒng)兼容性強，易于擴容升級；具有告警輸出提示，自動判斷告警故障原因、報警資料記錄齊全；采用多種告警提示方式；系統(tǒng)設(shè)備配置靈活、設(shè)置方便。符合集中監(jiān)控系統(tǒng)向分布式和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向。該系統(tǒng)的實現(xiàn)，使運維人員徹底改變傳統(tǒng)分散式監(jiān)控模式，集中在同一個系統(tǒng)對所有維護終端進(jìn)行監(jiān)視監(jiān)控。該系統(tǒng)告警功能減少了系統(tǒng)故障的發(fā)現(xiàn)、排查時間，線路測試功能節(jié)約了大量的人力，提高了工作效率，確保了水利通信系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定的運行。

[1]方明，崔瑞玲，丁軍. 水利程控交換機改造項目初步設(shè)計[R]. 北京：中華人民共和國水利部水利信息中心，2006:16-17.

[2]耿丁蕤，崔瑞玲，周揚. 軟交換在水利通信網(wǎng)中的應(yīng)用[J]. 水利信息化，2011 (4): 20-21.

[3]中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部. YD 1363.1-2005 通信局(站) 電源、空調(diào)及環(huán)境集中監(jiān)控管理系統(tǒng)規(guī)范[S]. 北京：人民郵電出版社，2005: 12-13.