iSCADA通信网络监控系统

1.前言

今天,通信网络已覆盖全国,通信设备有程控交换机、数字微波、卫星、光纤和电力线载波等。设备先进、技术领先,通信业务涉及到话音和数据业务。然而,在网络管理方面,各通信管理部门面临设备型号复杂,生产厂家众多的问题,使管理工作复杂化,一个省级通信管理机构可能拥有5种到10种甚至更多种类的设备,而每一种设备都有一种独立的、设备制造商专有的网络管理系统(或称监控系统),给整个通信系统网络管理带来了巨大的困难。有关通信主管部门曾多次讨论通信系统网络管理问题,但面对着越来越复杂的通信网络和种类繁多的设备,既要满足传统的通信设备的要求,又要考虑未来的ATM交换设备和SDH传输系统的管理要求。同时,由于技术标准和实现手段方面的限制,一直未能解决这一多年来存在的问题。

随着通信和计算机网络技术的发展和ITU-T关于网络管理系统标准的发布,给复杂的通信网络管理问题带来了曙光;发展趋势是迈向综合的网络管理系统,这种系统能够以统一的方式处理各种网络部件,统一的告警和信息格式,并可以从一个监视器上纵观全网。另外,综合网络管理系统还应当能够容纳以后添加的新设备。为了达到这些目标,设备供应商必须采用开放系统标准。

当然,在考虑建立网络管理系统时,必须使用符合标准的开放式网络管理工具将较老的专有管理系统综合在内,同时还要密切注意新标准的制订。为此,建立一整套的网络管理系统的体系结构和技术标准将势在必行。 

深圳市宏电技术开发有限公司在总结多年的系统运行经验的基础上,应用先进的软件技术和开发手段,特别是Internet/Intranet技术开发出了iSCADA系列通信网络管理系统。该系统可按用户要求选配不同的Polling协议驱动模块,可分别用于监控Harris、Telettra、NEC数字微波和其他通信设备。同时,此系统充分考虑了管理系统联网要求,可与基于TCP/IP协议的其他网络管理系统交换信息。

2. iSCADA网络管理系统

2.1 系统技术特点

多年来,如何组织网络管理系统,实现统一全市、全省、全国的网络管理系统是摆在我们通信技术人员面前的一道难题,一直未能得到很好的解决。深圳市宏电技术开发有限公司在总结各种设备技术性能和通信系统运行管理单位具体要求的基础上,综合应用先进的编程技术和计算机网络结构开发出了iSCADA系列网络管理系统,该系统具有以下主要技术特点:

  • 采用Internet/Intranet技术

  • 采用Client/Server体系结构

  • 采用快速、可靠的数据库系统作后台支持

  • 采用Java、ActiveX和Visual C++等先进编程技术

  • 采用中文版浏览器浏览全网以及全国管理网络

  • 形象逼真的全图形界面显示和地图背景

  • 基于TCP/IP协议,实现跨平台的网络管理系统的信息交换与联网

  • 全系统日期与时间协调一致

  • 技术成熟、资源丰富、系统运行可靠

  • 提供故障分析与定位专家向导系统

  • 提供E-mail和管理信息服务

  • 远程在线技术支持和维护

  • 采用开放性技术标准,使全国网络管理系统联网成为可能

2.2 系统简介

iSCADA网络管理系统采用以TCP/IP网络协议为基础的、分布式网络结构(参见图1),图中的主服务器、Polling服务器和工作站共同组成计算机局域网(LAN),通信线路利用现有的数据通道或其他数据网(如,分组交换网和DDN等),传输速率建议为64Kbit/s。各管理中心计算机网络由路由器接入通信线路,在路由上可采用多路由方案,以保证数据传输的可靠性。

图1 iSCADA网络管理系统典型结构

根据运行管理机构的具体实际情况和地理因素,iSCADA网络管理系统在管理层次和权限上可进行分级(逻辑上分层)。每级的系统管理权限依照被管电路的具体情况和管理区域之间的关系进行分级;由于网络管理系统在物理结构上是一分布式计算机通信网络,管理区域的划分则依据行政区划和告警、事件转发过滤条件与IP地址来完成。此外,管理中心之间也可通过浏览器来相互查询系统的运行情况。

图2 Polling服务器程序流程图

2.3 管理中心系统构成

    通常,网络管理中心的硬件由下列几部分组成:

  • 8口集线器
  • Pentium II 300主服务器
  • Pentium II 266工作站(可按用户要求配置若干台) 
  • Pentium II 233 Polling服务器
  • 激光打印机
  • 路由器(根据网络的系统结构配置具体数量)
  • UPS

管理中心主服务器操作系统采用Windows NT Server中文版,Polling服务器操作系统采用Windows NT Workstation中文版,数据库服务器采用SQL 6.5 Server中文版。

2.4 RTU

近年来,由于各主要通信系统设备均系进口设备,经过几年的运行,备品备件是一个比较突出的问题,建议新上的网络管理系统采用深圳市宏电技术开发有限公司开发的SCAN1000系列RTU。此设备具有运行工作可靠、体积小、功耗小、使用范围广、价格便宜等特点。SCAN1000设备可管理:

  • 遥信  64
  • 遥控  8
  • 遥测  8

此外,SCAN1000的监控接口参数可在管理中心进行配置,网络接口可根据用户选择RS-232串行接口或以太网接口,但鉴于葛沪微波的特点,采用带Modem的串行接口方式。此外,根据实际应用,还可选择模拟电压接口输出和RS-232控制数据接口输出。

3. 系统主要功能与技术规范

3.1 网络基本功能

系统将实时的监视和管理通信网络的运行情况,将收集到的数据进行处理后以一非常友好的图形界面将实际系统的运行状况展示在运行管理技术人员和主管领导面前;同时将运行数据进行分析与统计,给运行管理人员一客观的系统运行情况报告。

根据系统的实际运行的需要和有关技术标准,网络管理系统应具备下列几种管理功能(有关系统管理功能的详细说明参见ITU-T X.700建议):

  • 故障管理

  • 配置管理

  • 性能管理

  • 安全管理

根据中国的具体情况,网络管理系统除了符合ITU-T标准所要求的基本功能外,系统还具备基于PPP协议的远程登录扩展功能,主管领导和系统主要维护人员可远程(如在家或宾馆)登录网络管理系统,了解和查询系统运行情况。

3.1.1 故障管理

故障管理是管理系统的基本功能之一,本系统提供三个层次的故障管理功能:

  • 在Polling服务器上直接显示或查询系统的运行状态与系统故障

  • 在主服务器和工作站上以图形界面显示或查询系统的运行状态与故障

  • 远程显示或查询系统的运行状态与故障

所有故障、事件均记录在主服务器的数据库中,以便进行分析与统计。同时,在Polling服务器中还以文本方式记录系统运行状态与相关操作,并起到运行数据备份的作用。

3.1.2 配置管理

    关于配置管理取决于被管理的对象,网络管理系统本身有下列一些配置,包括:

  • RS-232和以太网络接口配置

  • Polling系统参数配置

  • 被控系统外围设备控制

3.1.3 性能管理

本系统的性能管理主要是对被管理的对象进行运行性能的监测,但由于某些被管理的对象不提供运行性能监测数据接口,无法对系统的性能进行管理。因此,此系统的只是对系统的运行状态数据进行分析与统计,包括:

  • 系统运行状态统计

  • 系统运行报告生成与打印

统运行状态可分别按年、月、日以及选定的日期和时间进行统计,并可按站、区域、事件类型等参数进行统计。统计结果可按管理机构通信运行规程进行分析与计算,得出系统的运行率、故障率和可用率等。 统计的结果可生存系统运行报告,并可打印和存储,也可通过E-mail发送至有关管理机构。

3.1.4 安全管理

由于本系统结构为开放性的互联系统,系统的安全十分重要。鉴于此系统为专业管理网络,配置防火墙似乎没有必要。但对系统操作的口令验证必不可少,每一步操作均设置口令验证程序,以便确认操作者的访问与操作权限。

3.1.5 专家向导系统

在实际运行过程中,当系统发生故障时,运行人员将凭着自己的经验判断故障的原因,并查阅相关技术资料。对于新上任的运行人员将无法判断故障发生的原因。为此,本系统设置了运行向导系统,当系统发生故障时,管理系统信息库将为您提供分析和判断故障的参考建议。此外,还可查阅被管理系统在线技术说明书。

3.1.6 告警、事件属性定义

按ITU-T有关网络管理系统的建议对所采集到的告警进行定义,以便向上级网络管理系统转发有关告警。定义的内容包括:

  • 事件(告警)的发生地
  • 事件(告警)的发生日期与时间
  • 事件(告警)的类型
  • 事件(告警)的名称
  • 事件(告警)的状态
  • 事件(告警)的数值
  • 事件(告警)的发生原因
  • 事件(告警)的有效性

3.2 主要技术标准和协议

考虑到网络管理系统全国联网的可能性,制定统一的技术标准十分重要,在制定标准的同时应充分考虑国际标准和系统开放性,建议网络管理采用下列技术标准:

  • 操作系统:Windows NT(附中文环境)
  • 硬件平台:Pentium II PC
  • 网络管理软件:客户机/服务器(Client/Server)方式
  • 网络协议:TCP/IP
  • 网络管理协议:基于TCP/IP协议的SNMP简单网络管理协议

3.3 告警与事件管理

为了使该网络管理系统能与将来的全国统一的网络管理系统进行信息交流,需要对告警和事件类型和属性进行统一的定义,以便在管理网络中传输。下表是有关告警类型与原因定义:

告警类型 大概原因 告警类型 大概原因
通信 信号丢失 设备 电源问题
帧丢失 计时问题
成帧差错 处理机问题
本地节点传输差错 数传机或调制解调器差错
远端节点传输差错 复接器问题
呼叫建立差错 收信机故障
降级信号 发信机故障
通信子系统故障 调制器故障
通信协议差错 解调器故障
LAN差错 收信故障
DTE-DCE接口差错 发信故障
服务质量 响应时间超限 输出设备差错
队列长度超限 输入设备差错
带宽下降 I/O设备差错
重传率超限 适配器差错
已穿越阀值 环境 温度不可接
性能降级 湿度不可接受
拥塞 加热/通风/冷却系统问题
资源达到或接近容量 检测出火情
处理差错 存储容量问题 检测出水灾
版本失配 检测出电池温度过高
软件差错 检测出馈线泄露
软件程序差错 压力不可接受
软件程序异常结束 材料供给枯竭
文件差错 封闭门打开
无存储器
下层资源不可用
应用子系统故障
配置或定型差错

3.4 iSCADA网络管理系统显示页面预览

iSCADA网络管理系统显示页面采用切分窗的形式,主页面分为四个部分参见下图(以葛沪微波监控系统为例)。

最顶端是系统的功能菜单和总告警显示部分。当系统内发生告警或状态变化,显示滚动窗内显示相应的内容,且存在告警时底色为红色。单击"葛沪微波监控系统"菜单或前面的动画图标启动以地图为背景的系统图,系统图下方为实时状态变化数据显示;单击"运行报告"菜单,显示查询运行报告界面,可选择查询实时运行数据,按日期、时间、地理位置等条件查阅历史记录等,查阅的记录可打印出运行报告;当系统发生告警,并已定位告警的发生地点时,单击"专家向导"菜单,系统将为您提供故障诊断参考建议;单击"使用说明"菜单,系统将向您介绍操作说明。此部分的动画图标表示系统在运行。

页面的画面将随菜单功能的变化,通常显示动态系统图,单击图上的省份文字,如"湖北",将显示湖北省的详细图。单击系统图上的站名(站标)或最下端系统示意图的站名(站标),在页面的右方将显示该站的机架图或电原理接线图,若发生告警在电原理图上相应的方框将变红色,单击该方框,将显示详细告警内容。在电原理图上还有几个菜单,单击"遥控"菜单,系统显示出控制界面。单击"系统技术参数"菜单,系统显示出该站的配置和有关技术参数,如收发信频率、功率等;单击"管理信息"菜单,需要显示该站的与管理有关的内容,如该站的管理单位、负责人和联系电话等。

当进入控制页面时,用户必须输入正确的口令,在控制的口令设置时,可分别设定用户级别、口令和用户所使用的计算机IP地址。用户必须符号所有条件方能进入有关状态。

参数改变,恕不另行通知。


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