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大。但在不斷擴大的同時，光網(wǎng)絡(luò)的故障運維壓力也在不斷增大[1]。

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

本文圍繞光功率態(tài)勢感知預測算法進行研究，構(gòu)建基于態(tài)勢感知的光傳輸網(wǎng)絡(luò)預警平臺，實現(xiàn)對光傳輸網(wǎng)絡(luò)缺陷預警和消缺，提高通信光纜的運行效率。

1.關(guān)鍵技術(shù)

1.1 總體思路

光傳輸網(wǎng)絡(luò)預警平臺通過對光傳輸網(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，定期進行光功率數(shù)據(jù)分析，形成周期內(nèi)的功率曲線，動態(tài)展示網(wǎng)絡(luò)光信號的變化趨勢，結(jié)合專家?guī)?，當光功率持續(xù)下降趨勢達到設(shè)置閾值，實現(xiàn)對光功率故障預警功能。

1.2 態(tài)勢感知

態(tài)勢感知的研究領(lǐng)域比較廣泛，人們對于態(tài)勢感知的定義和理解也有很大的不同，其中認同度較高的是Endsley博士所給出的動態(tài)環(huán)境中態(tài)勢感知的通用定義：態(tài)勢感知是感知大量的時間和空間中的環(huán)境要素，理解它們的意義，并預測它們在不久將來的狀態(tài)[3]。本文即通過態(tài)勢感知算法對光功率進行預測。

態(tài)勢感知總體過程可以分為以下4個過程：

（1）數(shù)據(jù)采集。綜合運用多種檢測工具，對影響系統(tǒng)安全性的各種要素進行檢測采集獲取，該步是態(tài)勢感知的前提；

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

（3）態(tài)勢評估。對當前的狀態(tài)和薄弱環(huán)節(jié)進行定性、定量分析，并給出相應的解決措施，該步是態(tài)勢感知的核心；

（4）態(tài)勢預測。根據(jù)態(tài)勢評估給出的數(shù)據(jù)結(jié)論，對網(wǎng)絡(luò)安全狀況的發(fā)展趨勢進行預測，該步是態(tài)勢感知的目標。

1.3 北向接口CORBA

CORBA是對象管理組織（Object Management Group，OMG）提出的一種面向?qū)ο蟮闹虚g件標準，能屏蔽底層硬件平臺和操作系統(tǒng)的差異性，實現(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可以在任何平臺上運行，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。它的核心是一套標準的語言、接口和協(xié)議，以支持異構(gòu)分布應用程序間的互操作性及獨立于平臺和編程語言的對象重用，同時具有很好的并發(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)預警平臺

2.1 平臺架構(gòu)

依據(jù)光傳輸網(wǎng)絡(luò)運行預警需求，對平臺相關(guān)的技術(shù)進行研設(shè)計開發(fā)了基于態(tài)勢感知的光傳輸網(wǎng)絡(luò)預警平臺。平臺利用態(tài)勢感知技術(shù)為基礎(chǔ)建立全面預警體系，實現(xiàn)鏈路監(jiān)測管理、會話管理、閾值管理和預警管理功能。

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

圖2 平臺架構(gòu)

2.2 平臺功能

基于態(tài)勢感知的光傳輸網(wǎng)絡(luò)預警平臺包含鏈路監(jiān)測管理、會話管理、閾值管理和預警管理功能如圖3所示。通過對光纜傳輸?shù)墓庑盘柌杉⑦M行光功率全面感知，對采集的光信號進行綜合診斷與分析，分析結(jié)果和報告進行綜合展示。

圖3 平臺功能

2.2.1 鏈路監(jiān)測管理

鏈路監(jiān)測通過心跳服務(wù)實現(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)送一個通知，在通知中傳送發(fā)送時間信息和系統(tǒng)標識信息，并通過檢測此通知可在通道的對端的系統(tǒng)判斷通道的運行狀況。

2.2.2 會話管理

北向接口通過會話管理功能實現(xiàn)平臺信息傳遞及遠程控制。

2.2.3 閾值管理

閾值管理為光信號故障提供閾值調(diào)節(jié)及對不同的光信號提供相應的閾值管理。當光功率趨勢持續(xù)下降趨勢達到設(shè)置閾值，實現(xiàn)對光功率故障預警功能。

2.2.4 預警管理

通過對光傳輸網(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)進行態(tài)勢感知預測，得到網(wǎng)絡(luò)光信號的變化趨勢，實現(xiàn)對光功率故障預警功能，預警步驟如圖4。具體步驟如下：

圖4 預警步驟

步驟1：獲取當前時刻所有光纜的實際光功率；

步驟2：分別根據(jù)每段所描述光纜對應的實際光衰減、光功率等參數(shù)，通過態(tài)勢感知技術(shù)計算得到每段光纜的標稱光功率；

步驟3：以標稱光光功率為標準，為每段光纜設(shè)置閾值，與所獲取每段光纜的實際光功率自動進行比較；

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

3.應用案例

在安徽滁州電力基于態(tài)勢感知的光傳輸網(wǎng)絡(luò)預警平臺應用。通過平臺應用在通信網(wǎng)絡(luò)單點或多點失效、單點環(huán)網(wǎng)、業(yè)務(wù)同纜情況下可自動進行可靠性分析，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多點檢修或者故障、環(huán)網(wǎng)同纜、光路主備同纜狀態(tài)下，通信網(wǎng)絡(luò)可靠性預測。經(jīng)測算，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用約150萬元。

4.結(jié)論

本文通過對光信號數(shù)據(jù)的采集，經(jīng)過整理、篩選、甄別后，經(jīng)態(tài)勢感知算法預測數(shù)據(jù)在將來一段時間變化趨勢，在超過安全運行門限值之前作預警判斷，及時對通信光纜、設(shè)備隱患進行安全預警，變被動響應為主動防御。下一步將持續(xù)以平臺為抓手，爭取為更多廠家接口提供服務(wù)，更加全面的對光傳輸網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)進行實時預警監(jiān)控。