電力通信網(wǎng)網(wǎng)管數(shù)據(jù)的采集框架設(shè)計應(yīng)用

李 煜，孟 巍，劉宏宇，孟 琦

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司 黑龍江分公司，黑龍江 哈爾濱 150080）

0 引 言

電力通信網(wǎng)網(wǎng)管數(shù)據(jù)采集工作的有序開展，需要一套健全完善的框架結(jié)構(gòu)為其提供支撐。在設(shè)計此框架的過程中，具要諸多設(shè)計需求。例如，根據(jù)電力系統(tǒng)的實際運行需求，構(gòu)建起單向連接的方式，以此來提升數(shù)據(jù)傳輸效率與質(zhì)量，并且借助反向傳輸軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的反向傳輸，還需要以數(shù)據(jù)集中高效管理為目標，設(shè)計網(wǎng)管數(shù)據(jù)技術(shù)分析處理方案等。鑒于此，有必要針對電力通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采用框架設(shè)計思路及實現(xiàn)路徑進行專項系統(tǒng)的研究，力爭實現(xiàn)框架設(shè)計成效的最大化[1]。

1 電力通信網(wǎng)網(wǎng)管數(shù)據(jù)的采集框架設(shè)計要點

1.1 需求設(shè)計

隨著我國電力通信需求和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用水平的同步提升，電力通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)當中的一個關(guān)鍵要素，在電力系統(tǒng)通信安全方面發(fā)揮著非常重要的保障作用。因此，網(wǎng)管數(shù)據(jù)框架設(shè)計必須緊跟電網(wǎng)建設(shè)的步伐，以完善電力通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、擴大其覆蓋面為核心目標，開展相關(guān)設(shè)計。另外，不論在構(gòu)建電力通信網(wǎng)時，還是在其實際運行過程中，都會同時涉及到眾多電網(wǎng)業(yè)務(wù)以及眾多設(shè)備品牌、設(shè)備功能與設(shè)備類型的綜合運用。整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不僅錯綜復(fù)雜，還存在多種多樣的傳輸介質(zhì)。因此，在針對網(wǎng)管數(shù)據(jù)框架進行規(guī)劃設(shè)計時，首先要對其進行網(wǎng)絡(luò)種類上的劃分，如判定其屬于數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、管理業(yè)務(wù)網(wǎng)還是后臺支撐網(wǎng)。在劃分其網(wǎng)絡(luò)類別之后，再針對傳輸設(shè)備類型進行劃分。在此基礎(chǔ)上，有針對性地開展設(shè)備管理，同時做好光纜配線以及空間維護工作。在電力通信網(wǎng)中，極有可能存在一些無法進行網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)。針對這一部分數(shù)據(jù)，需要采用人工方式進行數(shù)據(jù)采集。但是，需要為其配備適合的采集適配器，確保數(shù)據(jù)采集工作的順利完成[2]。不同網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)管數(shù)據(jù)采集架構(gòu)如圖1所示。

圖1 不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)采集架構(gòu)

1.2 功能設(shè)計

對于電力通信網(wǎng)網(wǎng)管數(shù)據(jù)采集框架而言，其主要功能是集中化管理電力通信網(wǎng)絡(luò)中的所屬設(shè)備。為了完成這一任務(wù)，需要針對各項設(shè)備的運行數(shù)據(jù)進行采集、整理與分析。為了實現(xiàn)這一功能需求，需要在電力通信網(wǎng)網(wǎng)管數(shù)據(jù)采集框架設(shè)計的過程中，接入數(shù)據(jù)采集適配器以及相應(yīng)的通信接口，為綜合網(wǎng)管系統(tǒng)與各個分系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)采集支持，確保網(wǎng)管和設(shè)備運行數(shù)據(jù)能夠統(tǒng)一錄入到數(shù)據(jù)庫中。除此之外，在網(wǎng)管數(shù)據(jù)采集框架中還需要針對跨隔離裝置這一通信功能進行相關(guān)設(shè)計。因為一旦采集框架為子系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)不夠正確，則極有可能引發(fā)網(wǎng)絡(luò)安全問題，所以框架設(shè)計方案務(wù)必保證框架運行過程中的安全可靠性[3]。在實現(xiàn)這一目標時，需要在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中接入一個正向隔離裝置，確保具備較高的效率以及安全級別。

在數(shù)據(jù)處理的過程中，一旦發(fā)現(xiàn)任何異常情況，系統(tǒng)都會第一時間發(fā)出提示，并且從底層開始對異常數(shù)據(jù)進行采集、分析及相關(guān)處理。如果系統(tǒng)判定存在故障問題，就會快速鎖定故障位置，以便于上層網(wǎng)絡(luò)人員及時針對報警原因進行分析，并且快速做出正確處理，從而保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。由于電力通信網(wǎng)對數(shù)據(jù)采集的完整性具有較高要求，因此在框架設(shè)計階段，一方面需要設(shè)計人員合理采用不同的網(wǎng)絡(luò)資源，并驗證設(shè)計的合理性，另一方面需要采用有效措施實現(xiàn)不同接口方式的相互統(tǒng)一。由于數(shù)據(jù)采集管理是數(shù)據(jù)采集框架的核心，務(wù)必對數(shù)據(jù)采集過程進行高度控制，只有這樣才能確保全部采集過程的穩(wěn)定可靠性[4]。

1.3 電力二次系統(tǒng)設(shè)計

電力二次系統(tǒng)由電力設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、通信管理以及數(shù)據(jù)傳輸這幾大核心要素組成，它的作用是監(jiān)督與管控電力一次系統(tǒng)的運行過程。現(xiàn)階段，能夠接入到電力通信網(wǎng)中的設(shè)備和系統(tǒng)數(shù)量越來越多，與此同時也帶來了極大的信息安全威脅。對此，需要相關(guān)技術(shù)人員采取有效措施規(guī)避各類網(wǎng)絡(luò)惡意攻擊和病毒的入侵[5]。例如，在構(gòu)建電力二次系統(tǒng)時，針對各個區(qū)域采取相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)信息安全措施，另外還有必要設(shè)置網(wǎng)絡(luò)安全防護級別。一旦發(fā)生異常情況和攻擊行為，要第一時間啟動安全防護措施，防止電力一次系統(tǒng)受到任何惡意攻擊。當電力二次系統(tǒng)分區(qū)完畢后，需要有針對性地采取安全防護措施。此外，在電力二次系統(tǒng)當中，每一個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)功能都是獨立運行的，但其各自的服務(wù)對象和服務(wù)規(guī)模相對而言比較固定，這也就意味著電力二次系統(tǒng)中每一個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)都可以建立一個專用網(wǎng)絡(luò)。之后，通過使用MPLS-VPN技術(shù)使該網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)相互隔離，并且采取相應(yīng)的措施對網(wǎng)絡(luò)進行安全保護。比如系統(tǒng)管理人員在電力二次系統(tǒng)中安裝現(xiàn)代化防病毒軟件，這樣即便電力二次系統(tǒng)受到病毒攻擊，也不會對其他服務(wù)器造成影響。同時防病毒軟件會集中對電力二次系統(tǒng)進行殺毒，降低其影響程度，為系統(tǒng)運行過程中的安全穩(wěn)定性提供保障[5]。

1.4 跨隔離裝置設(shè)計

在各個安全區(qū)與安全區(qū)之間進行數(shù)據(jù)傳輸時，需要同時接入雙向隔離裝置。如果只接入單向隔離裝置，則無法實現(xiàn)攜帶數(shù)據(jù)功能。對此，需要先在各個安全區(qū)之間安裝一個正向隔離裝置，由此建立起一個TCP連接，以此來保證文件傳輸與數(shù)據(jù)交流過程中的流暢性與穩(wěn)定性。通過這個正向隔離裝置，可對兩個安全區(qū)之間的路由器進行聯(lián)接，同時還需要對內(nèi)部網(wǎng)卡進行合理分解。分解網(wǎng)卡的目的是與安全區(qū)設(shè)備之間進行虛擬連接，并且隱藏服務(wù)器的MAC地址。同時，正向隔離裝置還發(fā)揮著過濾報文、拒絕非法數(shù)據(jù)請求以及防止未經(jīng)授權(quán)的數(shù)據(jù)訪問等一系列重要作用。在當前的正向隔離裝置管理界面中，可以通過圖形化形式呈現(xiàn)用戶日志。當系統(tǒng)操作人員在提取出接收到的數(shù)據(jù)包時，可以在系統(tǒng)界面中顯示出源地址和目的地址。通過這種方式，協(xié)助系統(tǒng)操作人員開展用戶角色配置和數(shù)據(jù)信息的分析。除了接入正向隔離裝置以外，還需要接入反向隔離裝置。反向隔離裝置的主要功能是在各個安全區(qū)之間實現(xiàn)單向數(shù)據(jù)傳輸，同時針對惡意攻擊進行有效隔離，以此來提高電力通信網(wǎng)絡(luò)的信息安全系數(shù)。當其接收到某組數(shù)據(jù)以后，便開始對此數(shù)據(jù)進行驗證與簽名。借助這一功能，提高了安全區(qū)之間工作方式的透明度[6]。

1.5 告警采集系統(tǒng)設(shè)計

在設(shè)計電力通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)時，要賦予其較強的系統(tǒng)故障監(jiān)測能力。如圖2所示，當系統(tǒng)傳輸設(shè)備出現(xiàn)異常情況時，系統(tǒng)會第一時間向網(wǎng)絡(luò)維護人員發(fā)出告警信息，并且自動查找問題原因。系統(tǒng)維護人員也會及時開展故障處理，從而降低故障影響。但是，在設(shè)計告警信息模塊時，需要事先采集大量告警信息，再將其錄入到數(shù)據(jù)信息庫中，確保信息的完整性、可靠性與及時更新。而告警信息模塊主要是通過面向客戶提供數(shù)據(jù)信息查詢服務(wù)與告警服務(wù)，使電力通信網(wǎng)絡(luò)平臺得以優(yōu)化。由于數(shù)據(jù)量模塊同時與采集模塊和告警模塊相聯(lián)接，通過多個模塊之間的聯(lián)動使系統(tǒng)運行過程得到有效控制。因此，在設(shè)計電力告警信息采集系統(tǒng)時，需要先將分散的網(wǎng)管告警信息匯集到一起，再對其實施統(tǒng)一管理。同時，系統(tǒng)維修人員要提高警覺性與管理意識，在接收到告警信息以后對故障點進行動態(tài)追蹤，第一時間獲取最新告警信息，以便于高效開展故障處理工作，提高網(wǎng)絡(luò)運行水平和整體質(zhì)量[7]。

圖2 告警采集系統(tǒng)設(shè)計

2 電力通信網(wǎng)網(wǎng)管數(shù)據(jù)采集框架的設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)采集框架設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理系統(tǒng)中，為所有監(jiān)控信息都分配了統(tǒng)一的MIB站點，各站點的主要職責是發(fā)送網(wǎng)絡(luò)管理命令，并且針對數(shù)據(jù)信息進行儲存與分析，使整個網(wǎng)絡(luò)管理體系得到有效運轉(zhuǎn)。在MIB站點運行的過程中，需要各項網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和平臺模塊之間進行互聯(lián)互通。因此，在MIB中，需要對檢測設(shè)備進行標識，確保MIB對象能夠快速辨認對方，并且獲取對方的信息，使各項網(wǎng)絡(luò)設(shè)備得到全方位監(jiān)督與管理。另外，網(wǎng)絡(luò)管理通過接口與Web服務(wù)器之間的相互聯(lián)接進行通信，從而完成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理工作[8]。

2.2 底層采集模塊設(shè)計

采集信道可根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分成SNMP和IPMI兩種類型。在電力通信網(wǎng)網(wǎng)管數(shù)據(jù)采集框架設(shè)計中，需要先讀取出數(shù)據(jù)庫中的節(jié)點，之后針對此節(jié)點進行初始化處理。此后，根據(jù)不同的協(xié)議為其配置SNMP或者IPMI，并且根據(jù)協(xié)議信息完成數(shù)據(jù)采集工作[9]。

2.3 數(shù)據(jù)采集引擎設(shè)計

采集節(jié)點本身具有較強的復(fù)雜性，還具有較強的系統(tǒng)化要求。這無疑對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計提出了較高的要求，如果系統(tǒng)設(shè)計得過于單一，或者不夠健全完善，勢必難以滿足系統(tǒng)功能要求。因此，為了滿足相關(guān)設(shè)計要求，需要設(shè)計人員制訂出一套科學完善的采集流程。當啟動模塊后，初始化程序便自動從數(shù)據(jù)庫中進行數(shù)據(jù)讀取，幫助系統(tǒng)管理人員獲取需要的信息。另外，當引擎發(fā)生規(guī)則變化時會生成一個新的對象，而此時控制采集引擎仍然處于工作狀態(tài)，確保采集引擎對底層采集過程的有效控制，或者為其提供相應(yīng)的服務(wù)[10]。

3 結(jié) 論

在針對電力通信網(wǎng)網(wǎng)管數(shù)據(jù)采集框架進行整體設(shè)計時，不僅要滿足多樣化功能設(shè)計需求，還要采取有效的信息安全保障措施。只有充分保證網(wǎng)管數(shù)據(jù)的完整性、及時性以及安全可靠性，才能協(xié)助網(wǎng)絡(luò)管理人員對數(shù)據(jù)信息進行集中化管理，體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化管理的核心優(yōu)勢。