一種通信反事故演習系統的設計與實現

張 略，邱麗霓

（國網福建信通公司，福建 福州 350001）

隨著智能電網的建設，大容量骨干OTN傳輸等通信系統的運行，電力通信網在網絡技術多樣化、網絡結構復雜化、網絡規模巨型化，以及對網絡所承載業務質量要求不斷提高的同時，在電力系統中的作用也日益重要。為了檢驗通信應急處置措施、應急匯報流程及應急預案的科學性和有效性；檢驗通信運維人員應對突發事件的應急處置能力和效果，提高運維人員通信應急保障能力和工作水平，各通信運維單位均建立了通信常態應急演練機制，由于通信系統是生產系統，傳統的通信傳輸網絡反事故演習活動主要采用“模擬操作”的形式［1］。具體地說，演習導演組根據預設的反事故演習腳本發布模擬故障，參演通信調度給參演通信運維人員下達演習模擬指令，參演通信運維人員根據演習模擬調度指令現場模擬操作通信設備，并根據經驗知識、運行資料、應急預案匯報模擬操作后本端的故障現象?！澳M操作”式演習的本質是，采用人腦、運行資料或應急預案中虛擬的通信網代替實際的通信網作為演習網絡，這種傳統的反事故演習一方面相對于實際通信網上的突發事件、故障處理過程不夠形象，演習中的故障定位、故障處理、故障現象都受制于演習人員的經驗知識，從而導致演習往往流于形式，效果并不理想；另一方面傳統的反事故演習活動需要實際的網絡環境調配，人為制造的現實故障以及其他人力、物力的全力配合。然而，現有電力通信網的運行維護工作面臨著網絡結構復雜、維護要求高、故障排查難等問題，繼續組織傳統的反事故演習活動將耗費巨大的人力、物力以及財力，甚至存在過于復雜，難以開展的風險［2］。

面對目前復雜多變的通信網環境，如何節省實際的反事故演習活動耗費的巨大人力、物力資源，而又達到貼近實際的反事故演習效果，使通信人員掌握和提高應急、搶修狀態下的故障判斷和處理能力，對于保障通信網的安全穩定運行起著不容忽視的作用。隨著計算機技術的不斷進步和通信技術的不斷發展，利用計算機技術、通信網絡管理技術、網絡仿真技術研究通信網反事故演習系統，可以迅速提高通信人員故障判斷和處理的速度和準確性，積累故障處理經驗，全面提升業務技術知識和運行維護管理水平，保證通信網各類業務的信息暢通，為安全生產提供可靠的通信保證。目前迫切需要設計一套規范的反事故演習管理流程，并實現一種基于通信網仿真平臺及通信網絡告警關聯分析，以圖形界面為主，操作直觀的反事故演習系統。

1 解決方案

通信反事故演習系統軟件部分由電力通信系統仿真平臺、仿真平臺管理、反事故演習應用、輔助支撐、模擬數據接口和呈現模塊這幾個部分構成，如圖1所示。以下對其主要功能模塊進行簡介。

圖1 系統軟件結構圖

1.1 電力通信系統仿真平臺及仿真數據接口模塊

在電力通信系統仿真平臺中內嵌有一整套離線的資源數據，該套數據與通信資源管理系統中的資源數據一致，完整仿真整個電力通信網絡的網絡拓撲、網元、設備面板、機盤、端口等通信資源。仿真平臺管理、反事故演習應用、輔助支撐等應用均采用本套數據。但演習過程中產生的告警信息、故障信息不會影響通信資源管理系統或其他通信生產運行系統的正常運行。

為保證模擬環境下的數據與電力系統現有在運行的通信資源管理系統中數據的同步，本系統配置了一個仿真數據接口模塊，該模塊采用定時同步的方式對電力通信系統仿真平臺中的數據進行維護。

1.2 仿真平臺管理模塊

模擬通信反事故演習既可以在通信資源管理系統的仿真通信網絡上進行，也可以在仿真網絡基礎上進行修改后的網絡甚至新建一個模擬通信網絡上進行。通過仿真平臺管理模塊可以對演習網絡進行配置來更改或增刪演習的通信網絡的網元、光纜、邏輯系統等資源。該模塊包括通信設備建模、通信網絡建模及故障、告警模擬三個模塊。在通信模擬管理平臺中，通過通信設備建模模塊能夠配置現有通信網絡中各種類型的設備，包括機框、機槽、機盤、端口以及業務等資源信息。從而實現在系統中新增、修改網元，維護并呈現各種通信設備的設備面板圖和相關的資源信息功能。

電力通信傳輸網絡結構復雜，電力通信傳輸網絡主要邏輯系統有二纖雙向通道保護環、1＋1線性復用段保護、SNCP子網保護等，通一條業務路由也可能包括多個邏輯系統的組合，如環帶鏈等，在不同的網絡結構環境中，發生網絡故障時，對應的網絡現象和處理方法也不相同。例如當環狀網絡中一個網元節點故障后，將會中斷路由經過該節點的無保護業務。無保護鏈網絡一個網元節點故障后，對所有經過故障點的業務都有影響。環狀網絡在發生N－1或N－2故障時，影響的業務范圍也不一致。在故障處理過程中，隨著故障現象的消失，相應業務也應恢復。針對這些情況，通信網絡建模模塊能夠在演習系統中配置實現各種復雜結構的通信網絡。通信網絡系統組織示意圖見圖2。

圖2 系統網絡拓撲示意圖

通信故障處理是通信網絡維護工作中的重點，通信運維人員對通信網絡故障的定位、處理的技能、經驗直接關系到通信網絡維護的效率。通過對告警信號流的分析及故障處理的經驗總結，為了達到清晰明了的模擬效果，故障、告警模擬模塊可以根據通信網絡反事故演習系統設置的典型故障（線路故障和設備故障：光纜、設備中斷、業務板卡故障等）模擬產生相應的常見指標性告警。因在現實的工作環境中會出現對設備檢修工作造成通信系統正常告警，故還可模擬檢修（光纜檢修和設備檢修）造成的相應設備告警。該系統中所模擬的故障和告警對運營支撐系統中的故障和告警是相互獨立的，不會對運營支撐系統造成影響，運營支撐系統中的實際設備告警也不會顯示在反事故演習系統中。

1.3 反事故演習應用模塊

反事故演習應用模塊提供演習配置管理、演習執行模擬、導演實時監視、演習評價總結、演習數據管理等功能模塊。

演習配置管理模塊是演習預案的規劃設計模塊，此模塊實現演習導演對于演習網絡的故障配置功能，完成網絡故障配置后系統通過故障、告警模擬模塊自動模擬產生相應故障告警，導演界面和演員界面都可以查詢告警信息。

演習執行模擬模塊實現演習過程中演習人員模擬進行故障診斷處理的功能，提供對于網絡中發生的模擬故障進行查看、分析、定位以及故障處理、編制故障處理報告等功能。在故障處理過程中，演習人員可以在仿真系統中通過進行拔纖、光源、光功率計測試、OTDR測試、更換板卡、光纜搶修、業務迂回等操作恢復通信系統正常運行狀態。通過該模塊提供的操作直觀、形象，符合實際故障處理操作流程的使用界面，有助于提高演習人員故障處理、儀表操作的熟練程度和正確性。儀表操作界面示意見圖3。

導演實時監視模塊提供演習導演、觀摩嘉賓對參演人員的當前故障處理情況進行實時查看，導演實時監視界面與演員演習界面類似但又有差別，例如導演在設置網絡故障點后在導演界面還會在故障點顯示故障圖標“×”，而演員界面則不顯示該故障圖標等。導演還可通過查閱演員操作日志了解演員各項操作的耗時及順序。

圖3 模擬OTDR測試界面圖

演習評價總結提供演習結束后進行評價總結的功能，系統對操作過程中誤斷運行纖芯、OTDR測試前未斷開對側運行設備纖芯、儀表使用時的量程、波長選擇不當等誤操作進行記錄并自動扣分，扣分結果與導演、觀摩嘉賓的人工評分按一定比例生成參演人員的演習成績。

演習數據管理模塊對演習的基礎數據進行維護，數據維護包括評分規則維護和局站間距維護兩個子模塊。評分規則維護提供對參演人員的故障分析處理所進行的操作進行管理并對錯誤操作進行扣分標準設定的功能。局站間距維護提供模擬演習人員抵達現場所需的局站間的距離和耗時信息的管理功能。

1.4 輔助支撐模塊

輔助支撐模塊提供系統用戶的安全管理、角色管理、日志管理等功能，對系統用戶的角色、權限進行管理，并以日志形式保存用戶的登錄信息、操作信息等。

2 結束語

經過試運行，該通信反事故演習系統在節省反事故演習所耗費的人力、物力資源的的條件下，提供了更貼近實際的網絡環境，符合實際的演習流程方案。系統界面以圖形為主形象地展現了對事故進行模擬、處理和評估的過程，為通信網運維人員提供有效的故障判斷處理工具、為通信網培訓工作提供方便的學習評估方式，使通信運維人員掌握和提高應對突發事件及故障處理時的故障分析、定位、處理能力，積累故障處理經驗，提高故障處理速度，為減少或避免異常和故障發生后造成重大損失提供了最為有效的防范措施。達到了全面提升業務技術知識和運行維護管理水平，有效提高網絡／業務規劃和優化水平，為電網安全生產提供可靠的通信保證的目標。

［1］ 王愛民.基于多Agent協作技術的通信反事故演習系統［D］.南京：東南大學，2010.

［2］ 宮平平.通信網反事故演習系統的設計與實現 ［D］.北京：北京郵電大學，2010.