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【關(guān)鍵詞】通信網(wǎng)絡(luò)；規(guī)劃設(shè)計(jì)；安防工程
影響通信網(wǎng)絡(luò)安全的因素主要是技術(shù)因素、環(huán)境因素。因此，安全的通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)需要對這兩個因素重點(diǎn)關(guān)注。要綜合的分析考慮，進(jìn)行整體性的規(guī)劃，使通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)滿足安全性的要求。
1通信網(wǎng)絡(luò)的保障方式
通信網(wǎng)絡(luò)包括網(wǎng)絡(luò)信息以及用戶信息，因此，通信網(wǎng)絡(luò)的安全非常重要。通信網(wǎng)絡(luò)的保障方式包括：（1）實(shí)時對信息的完整性進(jìn)行監(jiān)控；（2）確保信息傳輸?shù)陌踩?；?）信息的操控需要進(jìn)行身份認(rèn)證；（4）設(shè)定安全級別，控制非法訪問；（5）對信息的傳輸、操作進(jìn)行實(shí)時、詳細(xì)的記錄。
2通信網(wǎng)絡(luò)的安全需求
信息網(wǎng)絡(luò)是信息傳輸?shù)妮d體，在信息的傳輸過程沒有被用戶掌控，因此，用戶會擔(dān)心信息在傳輸過程中被非法訪問、竊取、破壞等，因而產(chǎn)生了對通信網(wǎng)絡(luò)安全的需求，也就是通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的傳輸，信息的機(jī)密性、完整性、不可破壞性能夠得到相應(yīng)的安全保證。
3通信網(wǎng)絡(luò)安全分析
綜上所述，必須要考慮通信網(wǎng)絡(luò)的安全性，依據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行安全的通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)。安全的通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案如表1所示。下面將從通信網(wǎng)絡(luò)的安防工程、信息安全、網(wǎng)絡(luò)安全、鏈路安全四個方面，對通信網(wǎng)絡(luò)的安全進(jìn)行具體的分析：（1）通信網(wǎng)絡(luò)的安防工程。通信網(wǎng)絡(luò)的安防工程是安全的通信網(wǎng)絡(luò)的根本保障，為通信網(wǎng)絡(luò)提供了一個安全的環(huán)境。其環(huán)境有以下幾個明顯的特點(diǎn)：傳輸設(shè)備隨著信息的增多而增加，環(huán)境復(fù)雜化；空間容量隨信息的增加以及通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化而逐漸增加；通信設(shè)備趨向于智能化、模塊化；體積隨著空間容量的增多反而逐漸減少。隨著通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的改變，其規(guī)劃設(shè)計(jì)對安全的要求也逐漸的提高，因此通信網(wǎng)絡(luò)的安防工程顯得十分重要。（2）信息安全。網(wǎng)絡(luò)具有開放性的特點(diǎn)，導(dǎo)致信息的容易被非法非法訪問、竊取、破壞等，因此，需要特別關(guān)注用戶身份識別、信息的存儲、信息傳輸?shù)汝P(guān)鍵點(diǎn)，確保信息安全。例如，采取創(chuàng)建公鑰密碼的身份識別方式，確保信息的機(jī)密性；構(gòu)建信息數(shù)據(jù)庫，信息管理系統(tǒng)化，保證信息的完整性；對信息內(nèi)容進(jìn)行審計(jì)，對信息進(jìn)行安全的管理，防止非法入侵破壞信息的完整性，保證信息的機(jī)密性。（3）網(wǎng)絡(luò)安全。網(wǎng)絡(luò)其開發(fā)性的特點(diǎn)，使之安全性受到一定的威脅。要達(dá)到網(wǎng)絡(luò)安全的要求，需要對通信網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)控制和管理。例如，可以使用防火墻技術(shù)將內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)分離開來，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和控制，并不斷根據(jù)實(shí)際的情況提高防火墻技術(shù)、加密技術(shù)、入侵檢測等相關(guān)技術(shù)，提升網(wǎng)絡(luò)安全。（4）鏈路安全。通信網(wǎng)絡(luò)中鏈路安全會受到設(shè)備所用技術(shù)的影響。因此，應(yīng)從以下幾點(diǎn)加強(qiáng)鏈路安全：降低其維修的難度，對附加操作量進(jìn)行一定的控制；保留網(wǎng)絡(luò)本身的性能特點(diǎn)；為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的拓展，保持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的原型；合理、合法的使用一些密碼產(chǎn)品等。通過以上方法，對鏈路安全進(jìn)行加密，信息送達(dá)后再進(jìn)行解密。
4結(jié)束語
對于安全的通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)，可以從以下五個方面入手：①對在通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行加密設(shè)計(jì)；②針對通信網(wǎng)絡(luò)入侵檢測技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的研發(fā)，提升技術(shù)水平，提高通信網(wǎng)絡(luò)的防御水平；③構(gòu)建安全網(wǎng)管系統(tǒng)，確保通信網(wǎng)絡(luò)的安全；④對通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)行重塑，提高安全防控能力；⑤對通信內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行規(guī)劃，確保通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部協(xié)議的安全性，使通信網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行?？偠灾?，進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)時，一定要對其安全性進(jìn)行科學(xué)、合理、深入的分析，采取具體措施提高通信網(wǎng)絡(luò)的安全性，構(gòu)建科學(xué)、合理，安全、穩(wěn)定、高效的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
作者:李英峰 張志科 單位:廣州杰賽科技股份有限公司通信規(guī)劃設(shè)計(jì)院
參考文獻(xiàn)
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1.1系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為三層B/S（瀏覽器/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，將應(yīng)用功能分為表示層、功能層和數(shù)據(jù)層三部分［5］。用戶工作界面通過瀏覽器實(shí)現(xiàn)，極少部分事務(wù)邏輯在前端實(shí)現(xiàn)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，形成所謂的三層結(jié)構(gòu)。以目前的技術(shù)看，局域網(wǎng)建立B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并通過Internet/Intranet模式下數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，相對易于把握，成本也較低。它是一次性到位的開發(fā)，能實(shí)現(xiàn)不同的人員、從不同的地點(diǎn)、以不同的接入方式訪問和操作共同的數(shù)據(jù)庫，有效保護(hù)數(shù)據(jù)平臺和管理訪問權(quán)限，服務(wù)器數(shù)據(jù)庫也很安全。本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的移動通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)在軟件體系結(jié)構(gòu)上同樣分為表示層、功能層和數(shù)據(jù)層，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。1）表示層表示層直接面向客戶，是應(yīng)用的用戶接口部分，實(shí)現(xiàn)用戶與應(yīng)用之間的對話功能。表示層會檢查用戶通過鍵盤、鼠標(biāo)等輸入的數(shù)據(jù)，顯示應(yīng)用輸出的數(shù)據(jù)。為保證用戶能夠直觀進(jìn)行操作，一般使用圖形用戶接口，操作簡單，使用方便。本文設(shè)計(jì)的移動通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中各種操作和查詢結(jié)果以百度地圖、專題圖表、表格圖形等方式展現(xiàn)，為用戶提供直觀、形象的操作界面。2）功能層功能層是應(yīng)用的本體，根據(jù)表示層用戶提供的指令或數(shù)據(jù)，處理具體的業(yè)務(wù)邏輯，訪問數(shù)據(jù)層，從數(shù)據(jù)層提取相關(guān)數(shù)據(jù)、修改相關(guān)數(shù)據(jù)以及刪除相關(guān)數(shù)據(jù)等，并將處理結(jié)果傳回表示層。功能層與表示層的數(shù)據(jù)交往要盡可能簡潔，保證表示層中用戶的檢索信息能一次性全部傳給功能層，功能層處理之后的結(jié)果數(shù)據(jù)也能一次性全部傳回表示層。功能層又可以劃分為BLL（業(yè)務(wù)邏輯層）和DAL（數(shù)據(jù)訪問層）兩個子層，DAL在BLL之下，即DAL訪問數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳送給BLL，BLL調(diào)用DAL的類和對象。3）數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)層即數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)存儲和管理移動通信網(wǎng)絡(luò)的各類數(shù)據(jù)，包括基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)、話務(wù)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量數(shù)據(jù)等。移動通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量龐大，這就要求數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須能迅速進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的更新和檢索，因此，從功能層到數(shù)據(jù)層大多使用SQL（結(jié)構(gòu)化查詢語言）。
1.2功能模塊設(shè)計(jì)在系統(tǒng)目標(biāo)的指導(dǎo)下，結(jié)合移動通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)際優(yōu)化工作情況，詳細(xì)分析和總結(jié)系統(tǒng)功能需求后，將移動通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)分為分析呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)管理和網(wǎng)絡(luò)評估四個模塊。1）分析呈現(xiàn)模塊。a）云圖呈現(xiàn)模塊以不同的顏色在百度地圖上標(biāo)示珠海市移動通信網(wǎng)絡(luò)狀況，包括全網(wǎng)綜合及各類型網(wǎng)絡(luò)話務(wù)量、全網(wǎng)綜合及各類型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量、各類型網(wǎng)絡(luò)語音業(yè)務(wù)質(zhì)量、各類型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量。支持地圖基本操作（如平移、縮放等）功能。地圖放大后可以顯示更細(xì)致的地理區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)云圖，還可以選擇顯示全網(wǎng)基站分布和小區(qū)覆蓋情況。支持自定義基站定位、自定義地理位置定位、自定義地理區(qū)域云圖呈現(xiàn)功能。b）統(tǒng)計(jì)信息呈現(xiàn)模塊用各類型統(tǒng)計(jì)圖表呈現(xiàn)不同時間粒度、不同空間粒度、不同網(wǎng)絡(luò)類型的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量信息，包括它們的歷史變化趨勢曲線、絕對數(shù)值及其變化幅度、達(dá)標(biāo)和不達(dá)標(biāo)情況等。2）數(shù)據(jù)管理模塊。a）數(shù)據(jù)查詢模塊對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、多條件組合查詢，提供文字選擇和在地圖上自定義地理區(qū)域等查詢方式，查詢結(jié)果是個性化的數(shù)據(jù)報(bào)表。b）數(shù)據(jù)編輯模塊能對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯（如新增、修改、刪除等），并且所有的數(shù)據(jù)均有歷史備份，可以追溯查詢。b）數(shù)據(jù)輸出模塊根據(jù)系統(tǒng)用戶需要自定義輸出數(shù)據(jù)報(bào)表、各類數(shù)據(jù)圖表及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量或產(chǎn)能云圖。3）系統(tǒng)管理模塊。對系統(tǒng)操作權(quán)限和系統(tǒng)維護(hù)進(jìn)行管理，包括用戶管理、系統(tǒng)權(quán)限管理、密碼管理、日志管理等。4）網(wǎng)絡(luò)評估模塊珠海移動通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評判標(biāo)準(zhǔn)是按照網(wǎng)絡(luò)接入性能、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)保持能力和網(wǎng)絡(luò)資源四類指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行評估。從話務(wù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)中篩選出每一類的多個具有代表性的性能指標(biāo)，根據(jù)客戶感知體驗(yàn)和對總體網(wǎng)絡(luò)的影響，確定各性能指標(biāo)在本評估體系中的優(yōu)差門限和得分權(quán)重比例，綜合四類指標(biāo)數(shù)據(jù)得到無線網(wǎng)絡(luò)中每個邏輯小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量得分。本文所設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的移動通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)需要建立地理柵格級別的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評估算法，在小區(qū)覆蓋范圍與地理柵格匹配關(guān)系已建立的基礎(chǔ)上，可以采用層次分析法，結(jié)合現(xiàn)有邏輯小區(qū)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評判標(biāo)準(zhǔn)和地理柵格中邏輯小區(qū)重要程度，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行新的評估。影響地理柵格中邏輯小區(qū)重要程度的因素包括邏輯小區(qū)的面積大小及其所覆蓋范圍的場景屬性。這種方法考慮了網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景，使評估結(jié)果更符合用戶感知。
1.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)從實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，本文描述的移動通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫采用SQLServer2008。SQLServer是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有使用方便、可伸縮性好、與相關(guān)軟件集成度高等優(yōu)點(diǎn)［3］。為了保證系統(tǒng)的處理和響應(yīng)速度，數(shù)據(jù)庫的連接方式采用ADO（ActiveX數(shù)據(jù)對象）方式。ADO方式使用簡單、速度快、內(nèi)存支出?。?］，是一種高性能的數(shù)據(jù)庫訪問方式。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時，數(shù)據(jù)庫安全問題也很重要［6］。在數(shù)據(jù)庫權(quán)限配置能力內(nèi)，根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需要，配置其所需的最小權(quán)。通過區(qū)分不同的訪問者、不同的訪問類型和不同的數(shù)據(jù)對象，進(jìn)行分別對待，獲得數(shù)據(jù)庫的安全保密性。
2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
2.1系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境結(jié)合本系統(tǒng)實(shí)際需求情況，數(shù)據(jù)庫管理使用SQLServer2008，以MicrosoftVisualStudio2010作為開發(fā)工具，以百度地圖API作為地圖服務(wù)工具，.net作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)平臺，C#、JavaScript等作為開發(fā)語言來開發(fā)本系統(tǒng)功能。
2.2系統(tǒng)運(yùn)行以分析呈現(xiàn)模塊中的統(tǒng)計(jì)信息呈現(xiàn)模塊為例介紹系統(tǒng)運(yùn)行界面。統(tǒng)計(jì)信息呈現(xiàn)模塊分為產(chǎn)能概覽、質(zhì)量概覽、分區(qū)域產(chǎn)能、分區(qū)域質(zhì)量、分網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能、分網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量六個子模塊，每個模塊均以今日、本周、本月三種不同時間粒度呈現(xiàn)相應(yīng)的歷史變化趨勢曲線、絕對數(shù)值及其變化幅度、達(dá)標(biāo)和不達(dá)標(biāo)情況等信息。以今日分區(qū)域產(chǎn)能為例，界面呈現(xiàn)的內(nèi)容包括珠海三大區(qū)域（香洲、金灣、斗門）今日產(chǎn)能總量趨勢圖，一天24小時的達(dá)標(biāo)與不達(dá)標(biāo)時段統(tǒng)計(jì)堆積圖，當(dāng)天香洲、金灣、斗門產(chǎn)能占比，當(dāng)天香洲、金灣、斗門增幅，香洲（或金灣、斗門）GSM/TD/WLAN/LTE數(shù)據(jù)流量占比，香洲（或金灣、斗門）GSM/TD/WLAN/LTE數(shù)據(jù)流量增幅。圖2是某一天珠海三大區(qū)域數(shù)據(jù)流量趨勢圖。
2.3系統(tǒng)運(yùn)行效果系統(tǒng)在珠海移動網(wǎng)優(yōu)中心試運(yùn)行后，通過實(shí)時監(jiān)測珠海移動通信網(wǎng)絡(luò)狀況，及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常情況，工作人員能立即解決網(wǎng)絡(luò)問題，提高了運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的質(zhì)量和效率，達(dá)到了控制整個網(wǎng)絡(luò)狀況的效果。我們對2013年11月1日至11月30日珠海一個月的無線網(wǎng)絡(luò)均衡指標(biāo)得分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，在保持人員配比不提高的情況下，無線網(wǎng)絡(luò)均衡指標(biāo)得分較系統(tǒng)運(yùn)行之前提升了17.5%，說明移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量得到了顯著提高。截止到2013年12月底，珠海移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員配比由2012年底的91.19%下降到了68.49%，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
3結(jié)束語
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；通信網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)；Q3適配器；SNMP；TMN
引言
近年來隨著通信技術(shù)的發(fā)展，為了滿足電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效生產(chǎn)的需求及電力企業(yè)運(yùn)營走向市場化的需求,電力通信網(wǎng)的發(fā)展十分迅速。許多新的通信設(shè)備、通信系統(tǒng)，例如SDH、光纖環(huán)路、數(shù)字程控、ATM等，都紛紛涌入電力通信網(wǎng)，使網(wǎng)絡(luò)的面貌日新月異。新設(shè)備的大量涌入表現(xiàn)出通信網(wǎng)的智能化水平不斷提高，功能日益強(qiáng)大，配置、應(yīng)用也十分復(fù)雜。層出不窮的新產(chǎn)品、新功能、新技術(shù)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益等諸多因素的影響，使可選擇的設(shè)備越來越多，造成電力通信網(wǎng)中設(shè)備種類的復(fù)雜化。技術(shù)的發(fā)展使某些舊的觀念有了根本的改變，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)相互交融。傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的交換、傳輸?shù)阮I(lǐng)域引入了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如路由器、網(wǎng)絡(luò)交換、ATM設(shè)備等。某些傳統(tǒng)的通信業(yè)務(wù)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，例如IP電話等。今天通信網(wǎng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)的界限已越來越模糊。電力通信業(yè)務(wù)已從調(diào)度電話、低速率遠(yuǎn)動通道擴(kuò)展到高速、數(shù)字化、大容量的用戶業(yè)務(wù)，例如計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、廣域網(wǎng)、視頻傳送等。電力通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也已從單一服務(wù)于調(diào)度中心的簡單星形方式發(fā)展到今天多中心的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，以保證能為日益增長的電力信息傳輸需求服務(wù)。
此外，由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的限制，電力通信網(wǎng)實(shí)際上是一個小而全的網(wǎng)絡(luò)。小是指網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量不大；全是指作為通信網(wǎng)所有環(huán)節(jié)一樣不少，而且電力通信網(wǎng)地域廣大、數(shù)量繁多。由于規(guī)模的原因，電力通信網(wǎng)的管理傳統(tǒng)上一直都是不分專業(yè)統(tǒng)一管理，每一位通信管理維護(hù)人員都必須管理包括網(wǎng)絡(luò)中傳輸、交換、終端各個環(huán)節(jié)上的設(shè)備，還包括電源、機(jī)房、環(huán)境等網(wǎng)絡(luò)輔助設(shè)備，同時還要管理電路調(diào)配等網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。
由于電力系統(tǒng)行政劃分的各級都設(shè)置電力調(diào)度，電力通信網(wǎng)又被人為的劃分成不同級別、不同隸屬關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)。一般來說，電力通信網(wǎng)分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)；主干網(wǎng)分國家、網(wǎng)局、省局、地區(qū)4級；地區(qū)網(wǎng)又分為地區(qū)、縣級網(wǎng)。各個級別的網(wǎng)絡(luò)根據(jù)隸屬關(guān)系互聯(lián)，各行政單位所屬的網(wǎng)絡(luò)管理、維護(hù)關(guān)系獨(dú)立。而且由于傳統(tǒng)的原因，上級網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備維護(hù)工作多由通信設(shè)備所在地區(qū)的下級網(wǎng)絡(luò)的通信管理人員負(fù)責(zé)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理與維護(hù)分離，集中運(yùn)行，分散維護(hù)。
面對這樣一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，這樣一些苛刻的管理要求，唯一的也是十分有效的方法就是建立具有綜合業(yè)務(wù)功能、綜合接入功能的電力通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（簡稱網(wǎng)管系統(tǒng)）。
早期的電力通信網(wǎng)管理方式簡單，由于通信設(shè)備的功能單一、智能化水平不高，自動化管理表現(xiàn)為監(jiān)控系統(tǒng)，具有監(jiān)視通信設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時通告設(shè)備的告警和運(yùn)行異常信息，遠(yuǎn)程實(shí)時控制設(shè)備的主、備切換等功能。隨著電力通信網(wǎng)的發(fā)展，作為新一代通信網(wǎng)基礎(chǔ)的智能化設(shè)備出現(xiàn)后，產(chǎn)生了網(wǎng)元管理系統(tǒng)，它除了對設(shè)備故障的監(jiān)控功能外，還包括對設(shè)備性能、配置及安全的管理。時至今日，網(wǎng)元管理系統(tǒng)的應(yīng)用在通信網(wǎng)的運(yùn)行管理過程中已隨處可見。隨著通信設(shè)備智能化水平的提高和通信業(yè)務(wù)需求的增長，通信組網(wǎng)的靈活性越來越大，通信網(wǎng)的規(guī)模也越來越大，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。
一、電力通信網(wǎng)絡(luò)管理的設(shè)計(jì)原則
1.1全面采用TMN的體系結(jié)構(gòu)
TMN是國際電信聯(lián)盟ITU—T專門為電信網(wǎng)絡(luò)管理而制定的若干建議書，主要是為了適應(yīng)通信網(wǎng)多廠商、多協(xié)議的環(huán)境，解決網(wǎng)管系統(tǒng)可持續(xù)建設(shè)的問題。TMN包括功能體系結(jié)構(gòu)、信息體系結(jié)構(gòu)、物理體系結(jié)構(gòu)及Q3標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)接口等項(xiàng)內(nèi)容。通過多年來的不斷完善和發(fā)展，TMN已走向成熟。國際上的許多大的公司（例如SUN,HP等）都開發(fā)出TMN的應(yīng)用開發(fā)平臺，以支持TMN的標(biāo)準(zhǔn)；越來越多國際、國內(nèi)的通信設(shè)備制造廠商也宣布接受Q3接口標(biāo)準(zhǔn)，并在他們的設(shè)備上配置Q3接口。國內(nèi)的公用網(wǎng)、部分專用通信網(wǎng)都有利用TMN來建設(shè)網(wǎng)管系統(tǒng)的成功范例，例如：全國長途電信局利用HP的TMN平臺OVDM建設(shè)全國長途電信三期網(wǎng)管；無線通信局利用SUN的SEM平臺建設(shè)TMN網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。TMN的優(yōu)點(diǎn)在于其成熟和完整性，是目前國際上被廣泛接受的體系中最為完整的通信網(wǎng)管標(biāo)準(zhǔn)體系；TMN的不足在于其復(fù)雜性和單一化的接口。這些問題在網(wǎng)管系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)該加以考慮。
1.2兼容其他網(wǎng)管系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)
在接受TMN的同時，兼容其他流行的網(wǎng)管系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)以解決TMN接口單一的問題，對電力通信網(wǎng)管系統(tǒng)的建設(shè)十分有好處，尤其在強(qiáng)調(diào)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的今天，這一點(diǎn)更為重要。
SNMP簡單網(wǎng)路管理協(xié)議所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)管理是目前應(yīng)用最為廣泛的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的管理標(biāo)準(zhǔn)，SNMP網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)實(shí)際上也是目前世界上應(yīng)用最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。不僅計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的廠商，目前越來越多的通信設(shè)備制造廠商都支持SNMP的標(biāo)準(zhǔn)。因此電力通信網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)該將SNMP簡單網(wǎng)路管理協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)管理的標(biāo)準(zhǔn)之一，尤其在通信網(wǎng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)的界限越來越模糊的今天，其效益是顯而易見的。
另外，目前出現(xiàn)了新發(fā)展的網(wǎng)管體系和標(biāo)準(zhǔn)，例如對象管理組織OMG的CORBA體系、基于Web的網(wǎng)管體系、分布式網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)等，這些新的技術(shù)都應(yīng)當(dāng)引起我們的重視。總之，對于電力通信網(wǎng)這種組織結(jié)構(gòu)分散的網(wǎng)絡(luò)來說，網(wǎng)管系統(tǒng)對各種體系的兼容性很有必要。
1.3采用高水平的商用TMN網(wǎng)管開發(fā)平臺作為開發(fā)基礎(chǔ)
網(wǎng)絡(luò)管理是一個巨大、復(fù)雜的工程，涉及面廣，難度大，特別是像TMN這樣的系統(tǒng)，而綜合業(yè)務(wù)及綜合接入功能的要求又增加了系統(tǒng)的難度。依照標(biāo)準(zhǔn)的建議書從基礎(chǔ)開發(fā)做起的方法無論從時間、經(jīng)濟(jì)的角度來說都是不可取的。高層網(wǎng)管應(yīng)用開發(fā)平臺是世界上具有相當(dāng)實(shí)力的廠商，投巨資歷時多年開發(fā)出來的商用系統(tǒng)，目前比較成熟的有SUN公司的SEM、HP公司的OPENView、IMB的NetView等［3］。每一種商用系統(tǒng)都為建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)提供了一整套管理、、協(xié)議接口及信息數(shù)據(jù)庫開發(fā)的工具和方法。利用商用TMN網(wǎng)管平臺作為核心來構(gòu)筑電力通信網(wǎng)管系統(tǒng)，屏蔽了TMN網(wǎng)管系統(tǒng)的復(fù)雜性，可大大降低開發(fā)難度，縮短開發(fā)時間，提高分開的成功率。對電力通信網(wǎng)管系統(tǒng)的建設(shè)來說不失為一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。
當(dāng)然，商用化高層網(wǎng)管應(yīng)用開發(fā)平臺的成本相對比較高，因此對于規(guī)模小、層次低的通信網(wǎng)，采用一些專用的自行開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)平臺可能更為實(shí)際。
1.4網(wǎng)管系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)管系統(tǒng)互聯(lián)組成網(wǎng)管網(wǎng)絡(luò)這一點(diǎn)是不言而喻的。從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來講，電力通信網(wǎng)管應(yīng)接受異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)的觀念，即不同層次、不同廠商甚至不同體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)之間應(yīng)不受阻礙的互聯(lián)，組成一個具有廣泛容納性的網(wǎng)管網(wǎng)絡(luò)。
規(guī)定一種或幾種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)接口作為系統(tǒng)互聯(lián)的限制約定是目前網(wǎng)管系統(tǒng)之間互聯(lián)的最可行的方法，如采用CMIP的Q3接口、SNMP的簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議作為網(wǎng)管之間互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口。當(dāng)然隨著技術(shù)的發(fā)展這種限制可能會有所改變，例如：CORBA技術(shù)的應(yīng)用會對目前的狀況產(chǎn)生影響。雖然統(tǒng)一接口有系統(tǒng)花費(fèi)大的不足，但是統(tǒng)一接口在數(shù)據(jù)互聯(lián)中的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。
網(wǎng)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和可互操作性機(jī)制是網(wǎng)管系統(tǒng)互聯(lián)的基礎(chǔ)。完善的安全機(jī)制是網(wǎng)管系統(tǒng)互聯(lián)成功的保障。網(wǎng)管系統(tǒng)還應(yīng)支持與網(wǎng)管系統(tǒng)以外的信息管理系統(tǒng)的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
1.5綜合接入性
網(wǎng)管必須滿足各種通信網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)備的接入要求，兼容各種制式、各個廠商的產(chǎn)品。
TMN網(wǎng)管系統(tǒng)本身支持的標(biāo)準(zhǔn)接口有限，能夠直接接入TMN網(wǎng)管系統(tǒng)的通信系統(tǒng)、通信設(shè)備并不多，大量通信設(shè)備的接入依靠網(wǎng)管系統(tǒng)提供的轉(zhuǎn)換機(jī)制，網(wǎng)管系統(tǒng)通過協(xié)議適配器這樣的網(wǎng)管部件，將通信設(shè)備上的五花八門的管理數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)支持的標(biāo)準(zhǔn)接口（例如Q3適配器，SNMPPROX等），實(shí)現(xiàn)網(wǎng)管對通信設(shè)備的接入。對于設(shè)備種類繁多的電力通信網(wǎng)，這個環(huán)節(jié)尤為重要。
對于網(wǎng)絡(luò)層次多、設(shè)備分布廣、智能水平低的電力通信網(wǎng)，如果全盤依照TMN的方案，勢必造成系統(tǒng)十分龐大，整個網(wǎng)管系統(tǒng)變得很不經(jīng)濟(jì)。因此，選用一種綜合接入能力強(qiáng)、成本低的網(wǎng)管系統(tǒng)直接面向大量的通信設(shè)備，將通信設(shè)備集中轉(zhuǎn)換，再通過標(biāo)準(zhǔn)接口送入TMN高層次網(wǎng)管。建立綜合接入網(wǎng)管系統(tǒng)來完成接入的任務(wù)對電力通信網(wǎng)不失為一種經(jīng)濟(jì)可行的方案。
對于大量中等以下規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)完全可以依靠綜合接入網(wǎng)管系統(tǒng)的功能來管理網(wǎng)絡(luò)，既可實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備的綜合接入，又建立了網(wǎng)絡(luò)的分層管理，一舉兩得，而且這種方案的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。對于系統(tǒng)已經(jīng)在建的大量的監(jiān)控、網(wǎng)元管理系統(tǒng)來說，也可以采用先將其改造成綜合接入網(wǎng)管系統(tǒng)再接入高層TMN網(wǎng)管的方案。
1.6完善的應(yīng)用功能及客戶應(yīng)用接口的開放性
在今天這樣的市場競爭環(huán)境下，網(wǎng)管系統(tǒng)的應(yīng)用功能是否完善、豐富，能否滿足用戶的要求、適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化，總之網(wǎng)管系統(tǒng)的應(yīng)用功能是否能得到用戶的認(rèn)可，是網(wǎng)管系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。
應(yīng)用功能的設(shè)置應(yīng)該能由用戶來選擇，用戶的應(yīng)用界面應(yīng)該滿足用戶的要求。這要求網(wǎng)管系統(tǒng)除了具有根據(jù)用戶要求定制的能力外，重要的一點(diǎn)是網(wǎng)管系統(tǒng)的應(yīng)用功能接口應(yīng)具有開放性，應(yīng)能支持滿足應(yīng)用功能接口的第三方應(yīng)用程序，在不改變基礎(chǔ)系統(tǒng)的情況下不斷推出新的應(yīng)用功能、用戶界面，滿足用戶的要求。由于電力通信網(wǎng)采用行政劃分的管理方式，各級用戶的管理功能要求的不一致性更大，應(yīng)用功能開放性的要求顯得更為重要。
1.7網(wǎng)管系統(tǒng)的一體化和獨(dú)立性
網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)電力通信網(wǎng)的一體化管理，即各種功能網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的應(yīng)用程序統(tǒng)一設(shè)計(jì)，采用統(tǒng)一的界面風(fēng)格，采用一致的名詞術(shù)語。用統(tǒng)一的管理操作界面去操作控制不同型號、廠家的同類功能設(shè)備。在同一個平臺、界面上監(jiān)視、處理網(wǎng)絡(luò)告警，控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。
真正的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)具有獨(dú)立性，系統(tǒng)不應(yīng)依賴于某個設(shè)備制造廠商；網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)能保證所有的廠商都得到同樣公平和有效的支持。這樣做的目的是為了保證通信系統(tǒng)本身的發(fā)展，確保不會因網(wǎng)管系統(tǒng)方案選擇限制通信系統(tǒng)本身。這一點(diǎn)對于多樣化特點(diǎn)十分明顯的電力通信網(wǎng)尤為重要。
1.8網(wǎng)管系統(tǒng)的人機(jī)界面
首先，對象化的思想應(yīng)該貫穿在網(wǎng)管界面的設(shè)計(jì)中。將圖形上的元素及元素的組合定義成圖形對象，將圖形對象與它所表示的數(shù)據(jù)對象、實(shí)際的通信設(shè)備串聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)實(shí)物、數(shù)據(jù)、表示界面的統(tǒng)一。這種對象化的設(shè)計(jì)方法保證了網(wǎng)管系統(tǒng)數(shù)據(jù)和界面的統(tǒng)一，保證了網(wǎng)管系統(tǒng)對被管理系統(tǒng)的變化的適應(yīng)能力。對象化的設(shè)計(jì)觀念應(yīng)推廣到網(wǎng)管系統(tǒng)人機(jī)界面的各個方面，例如：語音申告、媒體管理等。
其次，網(wǎng)管系統(tǒng)的界面應(yīng)不斷采用新技術(shù)加以更新、改造。界面是表示一個系統(tǒng)的窗口，界面的優(yōu)劣直接影響人們對系統(tǒng)的第一印象，影響人們對系統(tǒng)的使用。引入新的技術(shù)，提高系統(tǒng)界面的功能、界面的可觀賞性、系統(tǒng)的易使用程度是網(wǎng)管系統(tǒng)成敗的又一關(guān)鍵因素。
GIS是目前實(shí)用化和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能都比較高的一項(xiàng)可視化信息技術(shù)，GIS采用對象化設(shè)計(jì)思想，支持地理信息數(shù)據(jù)，支持多圖層控制，采用矢量化圖形方式。GIS在信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)表示界面方面應(yīng)用廣泛，在表示與地理信息有關(guān)的數(shù)據(jù)界面時尤其優(yōu)秀，電力通信網(wǎng)管系統(tǒng)可以采用GIS技術(shù)開發(fā)基于地理信息系統(tǒng)的網(wǎng)管應(yīng)用界面。
Web是一種影響非常廣的、為人們廣泛接受的、使用方便的數(shù)據(jù)瀏覽界面，Web支持的數(shù)據(jù)包括文本、圖形、圖片、視頻等，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫的瀏覽，而且支持的數(shù)據(jù)種類和數(shù)據(jù)格式還在不斷豐富。利用Web的優(yōu)勢作為網(wǎng)管系統(tǒng)的信息媒介是一種非常明智的選擇。
二、電力通信網(wǎng)管系統(tǒng)方案
2.1需求分析
在選擇網(wǎng)管系統(tǒng)方案時各種因素都會影響最終的決定，如網(wǎng)絡(luò)管理要求、通信系統(tǒng)規(guī)模、通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。網(wǎng)絡(luò)管理要求應(yīng)是確定網(wǎng)管系統(tǒng)方案的首要因素。并不是在任何情況下網(wǎng)管的配置越高、功能越全越好，如果管理要求只關(guān)心對通信設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控，那么最佳方案是選擇監(jiān)控系統(tǒng)。在完成監(jiān)控功能方面，監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時性能、準(zhǔn)確程度都較復(fù)雜的網(wǎng)管系統(tǒng)要高。同樣如果管理要求只關(guān)心通信設(shè)備的信息，只需要建立網(wǎng)元管理系統(tǒng)即可。但如果是一個管理一定規(guī)模的通信網(wǎng)絡(luò)而且提供通信服務(wù)的管理單位，那么就應(yīng)該選擇能夠涵蓋整個通信網(wǎng)的網(wǎng)管系統(tǒng)。
2.2網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
初期的網(wǎng)管系統(tǒng)一般只注重網(wǎng)絡(luò)某些部分（如通信設(shè)備）的管理，其主要原因是通信網(wǎng)管系統(tǒng)在發(fā)展初期一般依賴于通信設(shè)備生產(chǎn)廠商。真正的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)包括以下各個層次：
網(wǎng)元數(shù)據(jù)采集層：網(wǎng)元(設(shè)備)的數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
網(wǎng)元管理層：直接管理單個的網(wǎng)元(設(shè)備)，同時支持上級的網(wǎng)絡(luò)管理層。這一層主要是面向設(shè)備、單條電路，是網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)內(nèi)容。其直接的結(jié)果實(shí)現(xiàn)設(shè)備的維護(hù)系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)管理層：在網(wǎng)元管理的基礎(chǔ)上增加對網(wǎng)元之間的關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)組成的管理。主要功能包括：從網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)、互聯(lián)關(guān)系的角度協(xié)調(diào)網(wǎng)元(設(shè)備)之間的關(guān)系；創(chuàng)建、中止和修改網(wǎng)絡(luò)的能力；分析網(wǎng)絡(luò)的性能、利用率等參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)管理層的另一個重要的功能是支持上層的服務(wù)管理。
服務(wù)管理層：管理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行者與網(wǎng)絡(luò)用戶之間的接口，如物理或邏輯通道的管理。管理的內(nèi)容包括用戶接口的提供及通道的組織；接口性能數(shù)據(jù)的記錄統(tǒng)計(jì)；服務(wù)的記錄和費(fèi)用的管理。
業(yè)務(wù)管理層：對通信調(diào)度管理人員關(guān)于運(yùn)行等事項(xiàng)所需的一些決策、計(jì)劃進(jìn)行管理。對運(yùn)行人員關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的一些判斷的管理。這一層管理往往與通信企業(yè)的管理信息系統(tǒng)密切相關(guān)。其功能包括：日志記錄，派工維護(hù)記錄，停役、維護(hù)計(jì)劃，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展規(guī)劃等。
網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是全網(wǎng)絡(luò)的，對于面向用戶服務(wù)的規(guī)模較大的通信網(wǎng)絡(luò)，管理的重點(diǎn)應(yīng)放在網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)、業(yè)務(wù)等層次的管理上。
2.3系統(tǒng)功能
一個完善的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能。
故障管理：提供對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境異常的檢測并記錄，通過異常數(shù)據(jù)判別網(wǎng)絡(luò)中故障的位置、性質(zhì)及確定其對網(wǎng)絡(luò)的影響，并進(jìn)一步采取相應(yīng)的措施。
性能管理：網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)能對網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備的性能進(jìn)行監(jiān)視、分析和控制，確保網(wǎng)絡(luò)本身及網(wǎng)絡(luò)中的各設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)。
配置管理：建立和調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的物理、邏輯資源配置；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D形的顯示，包括反映每期工程后網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞难葑?；增加或刪除網(wǎng)絡(luò)中的物理設(shè)備；增加或刪除網(wǎng)絡(luò)中的傳輸鏈路；設(shè)置和監(jiān)視環(huán)回，以實(shí)施相關(guān)性能指標(biāo)的測試。
安全管理：防止非法用戶的進(jìn)入，對運(yùn)行和維護(hù)人員實(shí)現(xiàn)靈活的優(yōu)先權(quán)機(jī)制。
2.4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
為了保證網(wǎng)管系統(tǒng)能較好適應(yīng)電力通信網(wǎng)的特點(diǎn)，滿足電力通信網(wǎng)的管理要求，網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)能兼容多機(jī)種、多種操作系統(tǒng)；應(yīng)能設(shè)計(jì)成冗余結(jié)構(gòu)保證系統(tǒng)可靠性；應(yīng)能充分考慮系統(tǒng)分期建設(shè)的要求，充分考慮不同檔次的網(wǎng)管系統(tǒng)的需求。
網(wǎng)管系統(tǒng)可采用IP級的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各硬件平臺之間的互聯(lián)，利用現(xiàn)有的各種管理數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的路由，組織四通八達(dá)的網(wǎng)管系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
數(shù)據(jù)服務(wù)器：是網(wǎng)管管理信息數(shù)據(jù)庫的存儲載體，用于存儲和處理管理信息。
網(wǎng)管工作站：為網(wǎng)管系統(tǒng)提供人機(jī)接口功能。它為用戶提供友好的圖形化界面來操作各被管設(shè)備或資源，并以圖形的方式來顯示網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)及各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，同時運(yùn)行各種網(wǎng)管系統(tǒng)的應(yīng)用程序。
瀏覽工作站：通過廣域網(wǎng)、Internet或Intranet網(wǎng)接入網(wǎng)管系統(tǒng)，提供網(wǎng)管系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的瀏覽功能。
協(xié)議適配器：完成網(wǎng)管系統(tǒng)與被管理設(shè)備之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。
前置機(jī)：通過遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)輪詢采集及網(wǎng)管系統(tǒng)與采集系統(tǒng)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對各種通信站、通信設(shè)備的實(shí)時管理。
網(wǎng)管系統(tǒng)的軟件由管理信息數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)管核心模塊、若干應(yīng)用平臺、若干網(wǎng)絡(luò)高級分析程序及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口程序組成。
管理數(shù)據(jù)庫：負(fù)責(zé)存儲和處理被管設(shè)備、被管系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù),以及非實(shí)時的資料、統(tǒng)計(jì)檢索結(jié)果、報(bào)表數(shù)據(jù)等離線數(shù)據(jù)。
網(wǎng)管核心模塊包括管理信息服務(wù)模塊、管理信息協(xié)議接口及實(shí)時數(shù)據(jù)庫；
通信調(diào)度應(yīng)用平臺包括系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視、運(yùn)行管理、設(shè)備操作、圖形調(diào)用、數(shù)據(jù)查詢等功能。
圖形系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)管系統(tǒng)圖形應(yīng)用界面，包括圖元制作工具、繪圖工具、圖形文件管理工具、數(shù)據(jù)庫維護(hù)工具等。
通信運(yùn)行管理應(yīng)用平臺提供網(wǎng)管系統(tǒng)所需的各種管理功能，包括運(yùn)行計(jì)劃管理、維護(hù)管理、報(bào)表管理、權(quán)限管理等。
網(wǎng)絡(luò)高級分析軟件包括網(wǎng)絡(luò)故障分析、性能分析、路由分析、資源配置分析。
三、結(jié)語
電力通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用起步比較遲，相對于公用網(wǎng)和其他一些專用網(wǎng)都落后了一步。目前，在電力通信網(wǎng)中未見真正的規(guī)模比較大的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行管理主要依靠通信監(jiān)控系統(tǒng)和一些隨通信系統(tǒng)和通信設(shè)備引進(jìn)的網(wǎng)元、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、管理水平的提高，越來越顯示出目前這種狀況的不適應(yīng)性。從事電力通信網(wǎng)運(yùn)行、管理、開發(fā)的建設(shè)者們有能力、有決心解決好這些問題。
參考文獻(xiàn)：
［1］ITU-TM.3010-96.PrinciplesforaTelecommunicationManagementNetworks.
智能化住宅小區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)是小區(qū)內(nèi)綜合信息服務(wù)、小區(qū)與外界廣域網(wǎng)連接、小區(qū)智能物業(yè)管理的物理平臺。構(gòu)建小區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)平臺，要考慮網(wǎng)絡(luò)提供綜合信息與資訊服務(wù)的能力，網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)性、擴(kuò)展性、性價比以及開發(fā)商（用戶）對投資費(fèi)用的承受能力。綜合考慮各方面因素，小區(qū)寬帶通信網(wǎng)絡(luò)平臺采用以大網(wǎng)或有線電視HFC網(wǎng)，也可采用兩者結(jié)合的方式。
1.以太高坡同構(gòu)建小區(qū)寬帶通信網(wǎng)
1.1以太網(wǎng)技術(shù)
以太網(wǎng)是目前應(yīng)用最為廣泛的局域網(wǎng)絡(luò)，它采用基帶傳輸，通過對絞線和傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)10Mbps／100Mbps／1000Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。由于應(yīng)用廣泛，各大網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)商均投入極大精力于這類技術(shù)產(chǎn)品的研究和開發(fā)，技術(shù)不斷創(chuàng)新，從最初的同軸電線上的共享10Mbps傳輸技術(shù)，發(fā)展到現(xiàn)在的在對絞線和光纖上的100Mbps甚至100OMbps的傳輸、交換技術(shù)。目前，大部分局域網(wǎng)絡(luò)均采用以太網(wǎng)，在大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個子網(wǎng)也多數(shù)構(gòu)成以太網(wǎng)。從應(yīng)用來看，辦公室自動化、證券、校園網(wǎng)、控制系統(tǒng)等各類應(yīng)用均以以太網(wǎng)為主要的通訊傳輸方式，應(yīng)用非常廣泛，而且仍保持很猛的發(fā)展勢頭，可以預(yù)見，將來的局域網(wǎng)仍將以以太網(wǎng)為主流技術(shù)。總之，以太網(wǎng)是目前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中先進(jìn)成熟，實(shí)時性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛，性能穩(wěn)定，價格低廉的通訊技術(shù)，是智能化住宅小區(qū)通訊網(wǎng)的理想選擇。
千兆以太網(wǎng)繼承了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的特點(diǎn)，并極大地拓寬了帶寬，與10／1OOMbps以大網(wǎng)保持良好的兼容性，增加了對Qos的支持，以高帶寬和流量控制的策略來滿足應(yīng)用的需要，是智能化住宅小區(qū)局域骨干網(wǎng)的理想選擇。
1.2智能化住宅小區(qū)局域以太網(wǎng)
方案設(shè)計(jì)
(1)功能說明和設(shè)計(jì)要求
智能住宅小區(qū)局域網(wǎng)一般涵蓋若干標(biāo)用戶住宅樓、小區(qū)管理控制中心、小區(qū)公共會所、小區(qū)物業(yè)管理公司以及區(qū)內(nèi)各類集團(tuán)用戶，并通過一定的方式與小區(qū)智能控制網(wǎng)連接。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要求采用可靠、先進(jìn)、成熟的技術(shù)；所有信息點(diǎn)具有交換能力；支持虛網(wǎng)劃分;支持多媒體應(yīng)用；能進(jìn)行良好的網(wǎng)絡(luò)管理；具有良好的擴(kuò)充性和升級能力。
（2）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
整個網(wǎng)絡(luò)包括廣域網(wǎng)（Internet、各專業(yè)網(wǎng)）接入、小區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及小區(qū)網(wǎng)絡(luò)智能控制中心。
小區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分為系統(tǒng)中心（小區(qū)管理控制中心）、區(qū)域中心、住宅樓棟和用戶四級。根據(jù)小區(qū)的規(guī)模和用戶樓棟的分布情況，為便于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和管理，可將整個小區(qū)分成若干個區(qū)域，每個區(qū)域設(shè)一個區(qū)域中心，管轄若干個相近的樓棟。根據(jù)小區(qū)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要求，小區(qū)局域主干采用千兆以太網(wǎng)，在系統(tǒng)中心設(shè)一千兆以太網(wǎng)核心交換機(jī)，在各區(qū)域中心設(shè)置工作組交換機(jī)，各工作組交換機(jī)配置1000MbpsFX上聯(lián)端口，通過光纖與核心交換機(jī)連接，構(gòu)成智能化住宅小區(qū)千兆以太骨干網(wǎng)。每個區(qū)域內(nèi)，在各樓棟設(shè)備間設(shè)置100／10Mbps交換式集線器，交換式集線器通過100MbpsTX上聯(lián)端口經(jīng)五類對絞線與工作組交換機(jī)連接，根據(jù)需要也可通過100MbpsFX端口經(jīng)光纖連接。在樓內(nèi)，交換式集線器通過10MbpsTX端口經(jīng)樓內(nèi)5類綜合布線連接用戶計(jì)算機(jī)。這樣，核心交換機(jī)與工作組交換機(jī)之間可提供高達(dá)1000Mbps的傳輸速率，工作組交換機(jī)向各樓棟提供100Mbps的傳輸速率，每個最終用戶可獨(dú)享10Mbps的通信帶寬。
小區(qū)管理控制中心是整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中心，系統(tǒng)的主要通信設(shè)備集中于此，除網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)外，還包括與廣域網(wǎng)連接的路由器、各類服務(wù)器以及管理工作站等。
小區(qū)局域網(wǎng)通過DDN專線或ADSL與Internet連接，隨著信息化的不斷發(fā)展，今后還可以通過155MbpsATM或通過千兆IP城域以太網(wǎng)與Internet連接，以提高小區(qū)接入帶寬、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
該系統(tǒng)具有良好的開放性和擴(kuò)展性，可根據(jù)小區(qū)的實(shí)際情況靈活組合與配置。區(qū)域中心可以包括若干棟單元樓，也可以只管轄一棟高層住宅，小區(qū)內(nèi)的集團(tuán)用戶、公共會所、物業(yè)管理公司以及各應(yīng)用子系統(tǒng)以適當(dāng)?shù)姆绞骄徒尤敫髯运诘膮^(qū)域中心網(wǎng)絡(luò)，形成一體化的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)。
（3）住宅綜合布線設(shè)計(jì)
上文所述，在樓內(nèi)交換式集線器通過綜合布線與用戶計(jì)算機(jī)連接，綜合布線系統(tǒng)是智能化住宅的基礎(chǔ)設(shè)施，為住宅樓的通訊網(wǎng)絡(luò)提供高速信息通道。朗訊、西蒙、阿爾卡特、麗特等國際大公司都相繼推出各自的智能化住宅綜合布線產(chǎn)品。智能化住宅布線系統(tǒng)按功能區(qū)域分為三大部分：住宅單元子系統(tǒng)、樓層管理間和垂直干線子系統(tǒng)以及設(shè)備間子系統(tǒng)，各系統(tǒng)布線都采用5類以上對絞線。
住宅單元子系統(tǒng)
在每一個住宅單元設(shè)置一個家庭布線系統(tǒng)接線箱，作為與戶外布線系統(tǒng)連接的界面，對戶內(nèi)外布線系統(tǒng)的變動帶來極大的方便。接線箱可安裝各種系統(tǒng)接線模塊，包括數(shù)據(jù)和語音通信模塊、家庭安防系統(tǒng)模塊、可視對講系統(tǒng)模塊等等，根據(jù)需要自由組合安裝。戶內(nèi)數(shù)據(jù)通信布線采用5類以上UTP（非屏蔽對絞線），信息插座采用RJ45制式接口。
樓層管理間和垂直干線子系統(tǒng)垂直主干布線采用新型拓?fù)浞椒?，由設(shè)備間主配線架敷設(shè)至各樓層管理間的干線電纜構(gòu)成，系統(tǒng)采用五類以上4對UTP作為系統(tǒng)主干電纜。樓層管理間設(shè)置橋式模塊板通過不同跳線實(shí)現(xiàn)水平線纜與垂直干線的連接。
設(shè)備間子系統(tǒng)
設(shè)備間子系統(tǒng)內(nèi)安置交換式集線器和主配線架，所有主干線纜都端接在主配線架上，通過跳線與交換式集線器連接。
2、HFC網(wǎng)構(gòu)建小區(qū)信息傳輸網(wǎng)
2.1HFC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
我國有線電視覆蓋范圍廣闊，用戶普及率高，是電信網(wǎng)之外的另一個資源大網(wǎng)。隨著技術(shù)的發(fā)展，有線電視網(wǎng)逐步發(fā)展為雙向HFC綜合信息網(wǎng)，除傳送常規(guī)的廣播電視信號外，還可以進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳輸，傳送圖像、數(shù)據(jù)和語音等多媒體數(shù)據(jù)。HFC雙向混合光纖同軸電纜傳輸網(wǎng)從有線電視前端中心用光纖將信號送到各小區(qū)的光節(jié)點(diǎn)，從光節(jié)點(diǎn)處通過同軸電纜分配網(wǎng)與住戶連接。HFC網(wǎng)有效網(wǎng)絡(luò)帶寬為850MHz，具有豐富的頻帶資源，將42MHz以下頻段傳輸上行數(shù)據(jù)信號，SO—55OMHZ用于傳輸普通廣播電視信號，55O—85OMHz用于傳輸下行數(shù)據(jù)信號。HFC網(wǎng)頻帶寬、速度快、性能可靠穩(wěn)定，是智能化住宅小區(qū)理想的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺。
HFC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要由位于前端的CMTS、位于用戶端的CableModem（電纜調(diào)制解器cm）以及傳輸設(shè)備組成。其工作原理
；CMTS從網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)幀封裝在MPEG－2TS幀中，通過下行數(shù)字調(diào)制成RF信號輸出到HFC網(wǎng)，同時接收上行數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)的幀傳送給網(wǎng)絡(luò)。用戶端的CM的基本功能是將上行數(shù)字信號調(diào)制成RF信號，將下行的RF信號解調(diào)為數(shù)字信號，從MPEG－2TS幀中抽出數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)，通過10/100BaseT自適應(yīng)以太網(wǎng)接口輸出到用戶PC。在HFC網(wǎng)上采用頻分復(fù)用，在某一頻率上的信道則是多用戶共享，CM用戶在連接時并不占用一固定帶寬，而是與其它活動用戶共享，僅在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的瞬間，使用網(wǎng)絡(luò)資源，它通過MAC控制用戶信道分配與競爭，支持不同等級的多媒體業(yè)務(wù)。
2.2網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案
基于HFC的智能化住宅小區(qū)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)如圖3所示，有線電視臺控制中心總前端通過IP主干城域網(wǎng)與各個分前端連接，分前端通過光纖連接各光節(jié)點(diǎn)，光節(jié)點(diǎn)以下是雙向同軸電纜分配網(wǎng)連接到用戶端。若CMTS位于小區(qū)內(nèi)，則小區(qū)智能控制中心為有線電視的一個分前端，
CMTS與CM之間是采用同軸電纜分配網(wǎng)進(jìn)行連接。
在雙向HFC網(wǎng)上構(gòu)建小區(qū)寬帶信息傳輸網(wǎng)時，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在小區(qū)控制管理中心設(shè)置電纜調(diào)制解調(diào)器頭端系統(tǒng)（CMTS）和路由交換機(jī)，用戶端設(shè)置電纜調(diào)制解調(diào)器（CM），由此構(gòu)成雙向HFC網(wǎng)的用戶寬帶接入傳輸平臺。
（1）HFC前端
HFC前端主要包括路由交換機(jī)、CMTS。前端路由交換機(jī)通過光纖與千兆IP城域網(wǎng)連接。CMTS用于連接雙向HFC網(wǎng)和寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)，為用戶端的CM提供控制、管理和數(shù)據(jù)傳輸功能，它提供動態(tài)帶寬管理、高速信息流量集中、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源的接入控制并保證數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量。每個CMTS
可支持和管理2000個CM。
（2）用戶端
HFC網(wǎng)用戶端核心設(shè)備是電纜調(diào)制解調(diào)器（CM），用于完成HFC網(wǎng)與用戶PC之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，使用戶PC通過HFC網(wǎng)絡(luò)與前端設(shè)備進(jìn)行全雙工的數(shù)字通信。CM通過標(biāo)準(zhǔn)的10／100BAS－T以太網(wǎng)自適應(yīng)接口與用戶的PC連接，通過F頭與HFC網(wǎng)連接。
根據(jù)小區(qū)用戶的類型和需求，用戶的寬帶接入可采用不同方式，主要包括通過電纜調(diào)制解調(diào)器接入和局域網(wǎng)高速專線接入。
l對家庭用戶，用戶PC通過10-100BASE-T自適應(yīng)以太網(wǎng)接口直接連接CM，實(shí)現(xiàn)上行10Mbps，下行36Mbps傳輸速率的寬帶接入。也可多個用戶通過集線器的寬帶接入。也可多個用戶通過集線器共用一個CM，共享上、下行傳輸帶寬，以降低接入成本。
2對小型企業(yè)用戶，企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)通過集線器或路由交換機(jī)共用一個CM接入HFC網(wǎng)，以降低接入成本，這時局域網(wǎng)用戶共享上、下行傳輸帶寬。
關(guān)鍵詞：變電站綜合自動化通信網(wǎng)接口實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)
0.引言
變電站是輸配電系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，是電網(wǎng)的主要監(jiān)控點(diǎn)。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，電壓等級和電網(wǎng)復(fù)雜程度也大大的提高。傳統(tǒng)變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備已無法滿足降低變電站造價和提高變電站安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平這兩方面的要求。
而現(xiàn)在變電站所采用的綜合自動化技術(shù)是將站內(nèi)繼電保護(hù)，監(jiān)控系統(tǒng)，信號采集，遠(yuǎn)動系統(tǒng)等結(jié)合為一個整體，使硬件資源共享，用不同的模式軟件來實(shí)現(xiàn)常規(guī)設(shè)備的各種功能。用局域網(wǎng)來代替電纜，用主動模式來代替常規(guī)設(shè)備的被動模式。具有可靠、安全、便于維護(hù)等特點(diǎn)。
分散分層分布式是變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向，這就對通信的可靠性提出了更高的要求，選擇一個可靠、高效的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是解決問題關(guān)鍵。90年代中期，國內(nèi)外曾掀起一場“現(xiàn)場總線熱”，但是由于技術(shù)上的原因以及采用設(shè)備總線時信息量大且傳輸較慢的特點(diǎn)，造成了現(xiàn)場總線存在多種標(biāo)準(zhǔn)，阻礙了其發(fā)展。以太網(wǎng)經(jīng)過若干年的發(fā)展，技術(shù)上日臻成熟。隨著嵌入式以太網(wǎng)微處理器的發(fā)展，以太網(wǎng)已十分便利的應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng)。以太網(wǎng)具有高速、可靠、安全、靈活的特點(diǎn)，使其在變電站綜合自動化系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。
1.變電站通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
從圖上可以看出：
1）管理和控制一體化局域網(wǎng)將無可爭議地選用以太網(wǎng)。
2）間隔級控制總線在FF-H2總線尚未成熟的情況下，工業(yè)級以太網(wǎng)和ProfibusMMS（ManufacturingMessageingSpecification制造廠信息規(guī)范）將是一個比較好的選擇。
3）可編程邏輯控制器PLC被發(fā)展成PCC(Programablecomputercontroller),即用智能模塊實(shí)現(xiàn)邏輯及自動控制功能，它比常規(guī)的PLC具有可交流采樣、通訊組態(tài)方便等優(yōu)點(diǎn)。
2.變電站綜合自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)的基本設(shè)計(jì)原則
通信在變電站綜合自動化占有重要的地位。其內(nèi)容包括當(dāng)?shù)夭杉刂茊卧c變電站監(jiān)控管理層之間的通信，變電站當(dāng)?shù)嘏c遠(yuǎn)方調(diào)度中心之間的通信。系統(tǒng)通訊網(wǎng)架的設(shè)計(jì)是十分關(guān)鍵的，本文從以下方面考慮變電自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)：
1）電力系統(tǒng)的連續(xù)性和重要性，通訊網(wǎng)的可靠性是第一位的。
2）系統(tǒng)通訊網(wǎng)應(yīng)能使通訊負(fù)荷合理分配，保證不出現(xiàn)“瓶頸”現(xiàn)象，保證通訊負(fù)荷不過載，應(yīng)采用分層分布式通訊結(jié)構(gòu)。此外應(yīng)對站內(nèi)通訊網(wǎng)的信息性能合理劃分，根據(jù)數(shù)據(jù)的特征是要求實(shí)時的，還是沒有實(shí)時性要求以及實(shí)時性指標(biāo)的高低進(jìn)行處理。另外系統(tǒng)通信網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足組合靈活，可擴(kuò)展性好，維修調(diào)試方便的要求。
3）應(yīng)盡量采用國際標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，技術(shù)上設(shè)計(jì)原則是兼容目前各種標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，并考慮系統(tǒng)升級的方便。
4）應(yīng)考慮針對不同類型的變電所的實(shí)際情況和具體特點(diǎn)，系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是靈活多樣的且具有延續(xù)性。
5）系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用符合國際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和通信規(guī)約。
6）對于通信媒介的選用，設(shè)計(jì)原則是在技術(shù)要求上支持采用光纖，但實(shí)際工程中也考慮以屏蔽電纜為主要的通信媒介。
7）為加速產(chǎn)品的開發(fā)，保持對用戶持續(xù)的軟件支持，對用戶提出的建議及要求的快速響應(yīng)，就要求擺脫小作坊式的軟件開發(fā)模式，使軟件開發(fā)從“小作坊階段”進(jìn)入“大生產(chǎn)階段”，采用先進(jìn)的通信處理器軟件開發(fā)平臺實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)RTOS并開發(fā)應(yīng)用與其之上的通信軟件平臺。
3.通信網(wǎng)的軟硬件安裝
3.1.硬件的選擇
為了保證通信網(wǎng)的可靠性，通信網(wǎng)構(gòu)成芯片必須保證在工業(yè)級以上，以滿足濕度、溫度和電磁干擾等環(huán)境要求。通訊CPU采用摩托羅拉公司或西門子公司的工控級芯片，通訊介質(zhì)選擇屏蔽電纜或光纖。
3.2.接口程序
采用國際標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，技術(shù)上設(shè)計(jì)原則是兼容目前各種標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，并考慮系統(tǒng)升級的方便。裝置通信CPU除保留標(biāo)準(zhǔn)的RS232/485口用于系統(tǒng)調(diào)試維護(hù)外，其它各種接口采用插板式結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)支持以下三類共七種方式：標(biāo)準(zhǔn)RS485接口，考慮雙絞線總線型和光纖星型耦合型；標(biāo)準(zhǔn)ProfibusFMS接口，考慮雙絞線總線型、光纖環(huán)網(wǎng)、光纖冗余雙環(huán)網(wǎng)；標(biāo)準(zhǔn)Ethernet，考慮雙絞線星型和光纖星型（通信管理單元考慮以上兩種類型的雙冗余配置）。
3.3.通信協(xié)議和通信規(guī)約
系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用符合國際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和通信規(guī)約，應(yīng)建立符合變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)間的網(wǎng)絡(luò)通訊，根據(jù)變電站自動化系統(tǒng)的實(shí)際要求，在保證可靠性及功能要求的基礎(chǔ)上，盡量注意開放性及可擴(kuò)充性，并且所選擇的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有一定的技術(shù)先進(jìn)性和通用性，盡量靠國際標(biāo)準(zhǔn)。長期以來，不同的變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用不同的通信協(xié)議和通信規(guī)約，如何實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的互連和信息共享成為一個棘手的問題，應(yīng)采用規(guī)范化、符合國際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和規(guī)約。為此在系統(tǒng)中選用了應(yīng)用于RS485網(wǎng)絡(luò)的IEC61870-5-103規(guī)約、應(yīng)用于Profibus的MMS行規(guī)以及應(yīng)用于TCP/IP上的MMS行規(guī)。它們都具有可靠性、可互操作性、安全性、靈活性等特點(diǎn)。
4.通信軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
通信軟件的設(shè)計(jì)涉及到多種設(shè)備的配合問題，本文只以DF3003變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)為例，介紹變電站綜合自動化系統(tǒng)通信軟件設(shè)計(jì)與運(yùn)行原理。
4.1.軟件功能與運(yùn)行原理
在DF3003變電站綜合自動化系統(tǒng)中，采用二級分層分布式網(wǎng)絡(luò)。針對110KV中壓變電站的要求，我們可采取圖2所示的組網(wǎng)方式。后臺與主站都是一種監(jiān)控系統(tǒng)，其主要功能為監(jiān)視各智能單元的運(yùn)行狀態(tài)，并能對各智能單元進(jìn)行控制。而監(jiān)控系統(tǒng)為完成其主要功能所需要的各種數(shù)據(jù)都是由通訊轉(zhuǎn)換器DF3211或保護(hù)管理單元DF3210來提供的。因此，從數(shù)據(jù)流控制的角度來看，通訊程序主要完成智能單元運(yùn)行狀態(tài)信息的上報(bào)和監(jiān)控系統(tǒng)控制信息的下發(fā)兩種功能。智能單元的運(yùn)行狀態(tài)信息一般包括遙測數(shù)據(jù)、遙信數(shù)據(jù)、電度數(shù)據(jù)、突發(fā)數(shù)據(jù)等。監(jiān)控系統(tǒng)的控制信息則包括遙控命令、對時命令、查詢命令等。本文中的變電自動化系統(tǒng)通訊程序所要完成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與函數(shù)過程如圖3所示。
4.2.軟件開發(fā)平臺——RTOS
隨著應(yīng)用的復(fù)雜化，對控制精度、智能化程度的要求越來越高，一個微處理器往往要同時完成很多任務(wù)。體現(xiàn)在變電站自動化通信產(chǎn)品中，由于信息采集量越來越大，信息交換越來越頻繁，簡單地用單一任務(wù)來輪詢，往往造成通信的“瓶頸”現(xiàn)象，如保護(hù)和測量設(shè)備采集到的實(shí)時信息無法及時向上傳遞。多任務(wù)編程的特點(diǎn)是：程序在功能上以任務(wù)的形式存在，
各個任務(wù)之間相對獨(dú)立，可通過操作系統(tǒng)提供的資源，進(jìn)行任務(wù)間的信息交換和相互控制，可通過優(yōu)先級、時間片來控制各任務(wù)執(zhí)行的順序。多任務(wù)編程的特點(diǎn)打破了傳統(tǒng)軟件順序執(zhí)行的框架，便于程序的系統(tǒng)開發(fā)、調(diào)試及維護(hù)。實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)RTOS（RealTimeOperatingSystem）是面向21世紀(jì)嵌入式設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)平臺。高性能軟件開發(fā)平臺可以使嵌入式軟件程序的開發(fā)進(jìn)入規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。有了高性能開發(fā)平臺，可以極大的提高軟件開發(fā)的效率，RTOS體現(xiàn)了一種新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和一個開放的軟件框架，在此基礎(chǔ)上，可以設(shè)計(jì)一種更為通用的通用軟件平臺，軟件工程師可以在不大量變動系統(tǒng)其他任務(wù)的情況下增加或刪除一個通信規(guī)約；一個大項(xiàng)目開發(fā)的過程中，可以有多個工程師同時進(jìn)行系統(tǒng)的軟件開發(fā)，各個人之間只要制訂好規(guī)程和協(xié)議即可，既縮短了開發(fā)時間，又降低了最終通信軟件產(chǎn)品對于具體某個人的依賴性。
4.3.與因特網(wǎng)結(jié)合
通信管理單元提供內(nèi)置的WEB-SERVER，可動態(tài)向外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)，這部分可采用在RTOS之上外購WEB—SERVER模塊來開發(fā)完成，更為方便的是，在設(shè)置各種系統(tǒng)參數(shù)和瀏覽現(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)時，只需要一個標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器軟件，如Microsoft的IE即可。
5.改進(jìn)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
當(dāng)變電綜合自動化系統(tǒng)中的通信可靠性要求進(jìn)一步提高時，可采用圖4所示的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。即對通信管理單元和通道實(shí)行主備切換的模式，但這種模式對通信管理單元和通信切換器的要求較高。在這種模式下，當(dāng)通信管理單元損壞或通道故障時均得到切換，因此這種模式更可靠、更安全。
DSP芯片是專門為實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法而設(shè)計(jì)的、具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器，其卓越的性能、不斷上升的性價比、日漸完善的開發(fā)方式使它的應(yīng)用越來越廣泛。將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入以DSP為核心的嵌入式系統(tǒng)，使其成為數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化相結(jié)合，集通信、計(jì)算機(jī)和視聽功能于一體的電子產(chǎn)品，必須大大提升DSP系統(tǒng)的應(yīng)用價值和市場前景。將DSP技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，必須解決兩個關(guān)鍵問題：一是實(shí)現(xiàn)DSP與網(wǎng)卡的硬件接口技術(shù)，二是基于DSP的網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計(jì)。DSP與網(wǎng)卡的硬件接口技術(shù)參考文獻(xiàn)[1]有比較詳盡的論述，以下主要討論基于DSP的網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計(jì)。
1通信協(xié)議的制定
協(xié)議是用來管理通信的法規(guī)，是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。由于DSP可以實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)卡的直接操作，對應(yīng)于OSI網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)卡包含了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的全部內(nèi)容，因此，規(guī)定了數(shù)據(jù)鏈路層上數(shù)據(jù)幀封裝格式，就可以為基于DSP的局域網(wǎng)絡(luò)中任意站點(diǎn)之間的通信提供具體規(guī)范。因?yàn)橐蕴W(wǎng)是當(dāng)今最受歡迎的局域網(wǎng)之一，在以太網(wǎng)中，網(wǎng)卡用于實(shí)現(xiàn)802.3規(guī)程，其典型代表是Novell公司的NE2000和3COM公司的3C503等網(wǎng)卡，所以研究工作中的具體試驗(yàn)平臺是以DSP為核心構(gòu)成的以太局域網(wǎng)，主要用于語音的實(shí)時通信，所使用的網(wǎng)卡為Novell公司的NE2000網(wǎng)卡。NE2000網(wǎng)卡的基本組成請見參考文獻(xiàn)[2]，其核心器件是網(wǎng)絡(luò)接口控制器（NIC）DP8390。該器件有三部分功能：第一是IEEE802.3MAC（媒體訪問控制）子層協(xié)議邏輯，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的封裝和解封，CSMA/CA（帶碰撞檢測功能的載波偵聽多址接入）協(xié)議以及CRC校驗(yàn)等功能；第二是寄存器堆，用戶對NE2000網(wǎng)卡通信過程的控制主要通過對這些寄存器堆中各種命令寄存器編程實(shí)現(xiàn)；第三是對網(wǎng)卡上緩沖RAM的讀寫控制邏輯。DP8390發(fā)送和接收采用標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.3幀格式。IEEE802.3參考了以太網(wǎng)的協(xié)議和技術(shù)規(guī)范，但對數(shù)據(jù)包的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修改，主要是類型字段變成了長度字段。所以，以DSP為核心的局域網(wǎng)內(nèi)通信數(shù)據(jù)包基本格式如圖1所示。
DSP讀出數(shù)據(jù)包和打包從目的地址開始。目的地址用來指明一個數(shù)據(jù)幀在網(wǎng)絡(luò)中被傳送的目的節(jié)點(diǎn)地址。NE2000支持3種目的地址：單地址、組地址及廣播地址。單地址表示只有1個節(jié)點(diǎn)可以接收該幀信息；組地址表示最多可以有64個字節(jié)接收同一幀信息；而廣播地址則表示它可以被同一網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)接收。源地址是發(fā)送幀節(jié)點(diǎn)的物理地址，它只能是單地址。目的地址和源地址指網(wǎng)卡的硬件地址，又稱物理地址。
在源地址之后的2個字節(jié)表示該幀的數(shù)據(jù)長度，只表示數(shù)據(jù)部分的長度，由用戶自己填入。數(shù)據(jù)字段由46～1500字節(jié)組成。大于1500字節(jié)的數(shù)據(jù)應(yīng)分為多個幀來發(fā)送；小于46字節(jié)時，必須填充至46字節(jié)。原因有兩個：一是保證從目的地址字段到幀校驗(yàn)字段長度為64字節(jié)的最短幀長，以便區(qū)分信道中的有效幀和無用信息；二是為了防止一個站發(fā)送短幀時，在第一個比特尚未到達(dá)總線的最遠(yuǎn)端時就完成幀發(fā)送，因而在可能發(fā)生碰撞時檢測不到?jīng)_突信號。NE2000對接收到的從目的地址字段后小于64字節(jié)的幀均認(rèn)為是“碎片”，并予以刪除。在數(shù)據(jù)字段，根據(jù)系統(tǒng)的具體功能要求，用戶可以預(yù)留出若干個字節(jié)以規(guī)定相應(yīng)的協(xié)議，以便通信雙方依據(jù)這些字節(jié)中包含的信息實(shí)現(xiàn)不同的功能。
2基于DSP的網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計(jì)
如果基于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，用戶可以利用一些軟件對網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的支持，很容易地編寫出優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)通信程序，但這些程序必須依附于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。而在DSP環(huán)境下，必須深入了解網(wǎng)絡(luò)接口控制器（NIC）的工作原理[2]，通過對網(wǎng)絡(luò)直接編程，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)任意站點(diǎn)之間的通信而完全拋開網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。
DSP對網(wǎng)卡的通信過程控制就是DSP對DP8390中各種寄存器進(jìn)行編程控制，完成數(shù)據(jù)分組的正確發(fā)送和接收。DP8390的所有內(nèi)部寄存器都是8位，映像到4個頁面。每個頁面有16個可供讀寫的寄存器地址（RA=00H～0fH）。頁面的選擇由命令寄存器CA控制。第0頁寄存器用于收發(fā)過程，第1頁寄存器主要用于DP8390的初始化，第2頁寄存器則用于環(huán)路診斷。DSP對寄存器的操作是將寄存器作為DSP的端口設(shè)備，其實(shí)際物理端口地址（PPA）為網(wǎng)卡基本I/O端口地址（BIOA）與寄存器地址（RA）之和（即PPA=BIOA+RA）。應(yīng)注意的是，PPA與寄存器間并不存在一一對應(yīng)關(guān)系，對PPA的讀操作與寫操作并不一定是對同一寄存器進(jìn)行的，這種情況在第0頁尤其明顯。用戶數(shù)據(jù)分組在DSP和網(wǎng)卡交互是通過網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)端口實(shí)現(xiàn)的，既可以用DMA方式也可以用PIO方式讀入數(shù)據(jù)分組或?qū)?shù)據(jù)分組送至網(wǎng)卡RAM緩沖區(qū)。在本系統(tǒng)中，DSP采用DMA方式對網(wǎng)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫。網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)端口地址（NDPA）為網(wǎng)卡基本I/O地址（BIOA）加偏移地址10H（即NDPA=BIOA+10H）。
網(wǎng)卡通信過程控制可分為網(wǎng)卡初始化、接收控制和發(fā)送控制。下面分別予以討論。
2.1網(wǎng)卡初始化
網(wǎng)卡初始化的主要任務(wù)是設(shè)置所需的寄存器狀態(tài)，確定發(fā)送和接收條件，并對網(wǎng)卡緩沖區(qū)RAM進(jìn)行劃分，建立接收和發(fā)送緩沖環(huán)。具體過程請參閱參考文獻(xiàn)[2]。需要說明的是，每一塊網(wǎng)卡被賦予一個物理地址，以便通信站點(diǎn)的標(biāo)識。這個物理地址存在網(wǎng)卡的PROM（存儲地址為0000～0005H）六個單元中，在網(wǎng)卡初始化時，通過遠(yuǎn)程DMA讀入DSP內(nèi)存中，并送入網(wǎng)卡物理地址寄存器。在一步的意義在于：一方面，如果能正確讀出網(wǎng)卡的物理地址，則說明網(wǎng)卡硬件基本沒有問題，網(wǎng)卡的上電復(fù)位和DSP對網(wǎng)卡的初始化順利通過；另一方面，這個物理地址可以用于DSP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的點(diǎn)名、包的過濾丟棄等服務(wù)，也就是說，在鏈路層根據(jù)數(shù)據(jù)幀攜帶的源地址和目的地址確定數(shù)據(jù)報(bào)從哪里來，是否接收或丟棄。網(wǎng)卡初始化時另一個重要的工作就是接收緩沖環(huán)的設(shè)置，為了有效利用緩沖區(qū)，NIC將接收緩沖區(qū)RAM構(gòu)成環(huán)形緩沖結(jié)構(gòu)，如圖2所示。
接收緩沖區(qū)RAM分成多個256字節(jié)的緩沖區(qū)，N個（N最大為256）這樣的緩沖區(qū)通過指針控制鏈接成一條邏輯上的緩沖環(huán)。緩沖環(huán)的開始頁面地址存入PSTART寄存器，環(huán)頁面結(jié)束地址存入PSTOP寄存器。PSTART和PSTOP確定了接收緩沖環(huán)的大小和邊界。為便于緩沖環(huán)讀寫操作，還需要2個指針：當(dāng)前頁面指針CURR和邊界指針BNRY。CURR確定下一包放在何處，起著緩沖環(huán)寫頁面指針作用；BNRY指向未經(jīng)DSP取走處理最早到達(dá)的數(shù)據(jù)包起始頁面，新接收的數(shù)據(jù)包不可將其覆蓋，起著緩沖環(huán)讀頁面指針的作用。也就是說，CURR可以告訴用戶網(wǎng)卡接收的數(shù)據(jù)分組當(dāng)前放到了什么位置，而BNRY則用于確定DSP讀緩沖環(huán)到了什么地方。由于接收緩沖區(qū)為環(huán)形結(jié)構(gòu)，BNRY和CURR相等時，環(huán)緩沖區(qū)可能滿也可能空。為了使NIC能辨別這兩種狀態(tài)，規(guī)定當(dāng)BNRY等于CURR時，才認(rèn)為環(huán)緩沖區(qū)滿；當(dāng)緩沖區(qū)空時，CURR比BNRY指針值大1。因此，初始化時設(shè)置：BNRY=PSTART，CURR=PSTART+1。這時讀寫指針不一致，為了保證正確的讀寫操作，引入一軟件指針NEXTPK指示下一包起始頁面。顯然，初始化時NEXTPK=CURR。這時，緩沖環(huán)的讀指針對NEXTPK，而BNRY只是存儲分組緩沖區(qū)的起始頁面邊界指示，其值為NEXTPK-1。
2.2接收控制過程
DSP完成對DP8390的初始化后，網(wǎng)卡就處于接收狀態(tài)，一旦收到分組，就自動執(zhí)行本地DMA，將NIC中FIFO數(shù)據(jù)送入接收緩沖環(huán)，然后向主機(jī)申請“數(shù)據(jù)分組接收到”中斷請求。DSP如果響應(yīng)中斷，則啟動網(wǎng)卡遠(yuǎn)程DMA讀，將網(wǎng)卡緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)分組讀入學(xué)生機(jī)存儲區(qū)，然后對接收緩沖環(huán)CURR、NEXTPK、BNRY指針內(nèi)容進(jìn)行修改，以便網(wǎng)卡能從網(wǎng)上正確接收后續(xù)分組。DSP響應(yīng)網(wǎng)卡接收中斷后，接收控制過程如下：
①設(shè)置遠(yuǎn)程DMA的起始地址；RSAR0=00H，RSAR1=Nextpk。
②設(shè)置遠(yuǎn)程DMA操作的字節(jié)數(shù)，這個長度在46～1500字節(jié)范圍內(nèi)根據(jù)具體要求自己確定。
③0AH送命令寄存器CR，啟動遠(yuǎn)程DMA讀。
④從網(wǎng)卡數(shù)據(jù)端口依序讀入數(shù)據(jù)分組，注意，最先讀入的4字節(jié)非數(shù)據(jù)分組內(nèi)容，第1字節(jié)為接收狀態(tài)，第2字節(jié)為下一包頁地址指針，3與4字節(jié)為接收字節(jié)數(shù)。第2字節(jié)內(nèi)容應(yīng)該送入Nextpk，其它字節(jié)根據(jù)用戶要求處理。
⑤修改邊界指針BNRY=Nextpk-1。
⑥清除遠(yuǎn)程DMA字節(jié)數(shù)寄存器RBCR0和RBCR1。
2.3發(fā)送控制過程
DSP先執(zhí)行遠(yuǎn)程DMA寫操作，將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)分組傳至網(wǎng)卡發(fā)送緩沖區(qū)，然后啟動發(fā)送命令進(jìn)行數(shù)據(jù)分組發(fā)送。發(fā)送控制過程如下：
①設(shè)置遠(yuǎn)程DMA的起始地址為網(wǎng)卡發(fā)送緩沖區(qū)起始地址；
②設(shè)置遠(yuǎn)程DMA操作的字節(jié)數(shù)；
③12H送命令寄存器CR，啟動遠(yuǎn)程DMA寫；
④依序送出數(shù)據(jù)分組至網(wǎng)卡發(fā)送緩沖區(qū)；
⑤清除遠(yuǎn)程DMA字節(jié)數(shù)寄存器；
⑥設(shè)置發(fā)送字節(jié)數(shù)寄存器TBCR0和TBCR1；
⑦12H送命令寄存器CR，啟動數(shù)據(jù)分組發(fā)送。
3發(fā)送方發(fā)送頻率的控制
發(fā)送方發(fā)送頻率的正確控制主要保護(hù)兩點(diǎn)：一是有一個最小發(fā)送時間間隔，否則會因?yàn)榻邮辗讲荒芗皶r接收而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓；二是發(fā)送頻率能夠足具體的功能實(shí)現(xiàn)要求。譬如在語音的實(shí)時通信中，發(fā)送頻率就取決于聲卡的采樣頻率。在8kHz采樣頻率時，聲卡每秒鐘采樣8000字節(jié)，采用1024字節(jié)需用時128ms，如果通信協(xié)議規(guī)定發(fā)送1次傳送1024字節(jié)有效數(shù)據(jù)，則必須每128ms發(fā)送一次才能保證緩沖區(qū)有新數(shù)據(jù)待發(fā)送，也才能保證接收方有新數(shù)據(jù)播放。128ms是一個理論計(jì)算數(shù)值，在實(shí)際的操作中采樣速度和發(fā)送頻率之間總是不能完全匹配，而存放數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)大小是有限的，如果沒有良好的控制技巧來實(shí)現(xiàn)正確發(fā)送，就會造成聲音抖動和延時。解決的辦法是雙緩沖技術(shù)和雙指針控制，并且根據(jù)采樣速度和發(fā)送頻率之間的匹配情況送入不同的發(fā)送通信進(jìn)行處理后發(fā)送。正確發(fā)送的含義有兩方面，一是每次發(fā)送的都是新數(shù)據(jù)，二是能滿足接收方總在播放新數(shù)據(jù)的需求。
4接收方防止數(shù)據(jù)包的丟失
由于DSP通過中斷請求判斷是否有數(shù)據(jù)分組到來，如果中斷繁忙而兩個數(shù)據(jù)包到來時間相差非常短，DSP有可能只響應(yīng)一次中斷，從而導(dǎo)致丟包的發(fā)生。分析網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)過程，當(dāng)網(wǎng)卡收到數(shù)據(jù)分組時，首先執(zhí)行本地DMA，將NIC中FIFO數(shù)據(jù)送入接收緩沖環(huán)，并將本地DMA操作的起始地址存放在當(dāng)前頁寄存器（CURR）和當(dāng)前本地DMA寄存器（CLDA0、CLDA1）中，DSP從網(wǎng)卡接收緩沖環(huán)讀出數(shù)據(jù)到存儲器則稱遠(yuǎn)程DMA操作，用軟件指針Nextpk來指示遠(yuǎn)程DMA的起始頁面。因此通過比較網(wǎng)卡本地DMA和遠(yuǎn)程DMA的當(dāng)前地址，即在中斷服務(wù)子程序中比較CURR和Nextpk指針，或比較CLDA0、CLDA1和Nextpk指針，就可以保證當(dāng)前數(shù)據(jù)分組放到了哪里就讀出到哪里，從而防止丟包的發(fā)生。
1.1網(wǎng)絡(luò)通信框架
1.1.1UNIXSAP/TERMSAP
輕量級的unixsap，termsap網(wǎng)絡(luò)通訊組件，是對Socket的封裝結(jié)合系統(tǒng)消息隊(duì)列，但不支持跨平臺，且只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收發(fā)，不涉及協(xié)議分析和組包。
1.2業(yè)界的相關(guān)庫
1.2.1ACE
ACE是一個大型的中間件產(chǎn)品，代碼20萬行左右，過于宏大，一堆的設(shè)計(jì)模式，架構(gòu)了一層又一層，使用的時候，要根據(jù)情況，看從哪一層來進(jìn)行使用。支持跨平臺。
1.2.2Libevent
Libevent是一個C語言寫的網(wǎng)絡(luò)庫，官方主要支持的是類Linux操作系統(tǒng)，最新的版本添加了對Windows的IOCP的支持。在跨平臺方面主要通過“select”模型來進(jìn)行支持。
1.2.3Libev
與Libevent一樣，Libev系統(tǒng)也是基于事件循環(huán)的系統(tǒng)，它在poll()、“select”()等機(jī)制的本機(jī)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上提供基于事件的循環(huán)。Libev實(shí)現(xiàn)的開銷更低，能夠?qū)崿F(xiàn)更好的基準(zhǔn)測試結(jié)果。
1.3BillingNTC
在IO多路復(fù)用為基礎(chǔ)的，ACE，Libevent，Libev這些網(wǎng)絡(luò)框架要不就是非常龐大（ACE），不利于集成；要不就是使用Callback的回調(diào)機(jī)制，對于固定的事件不如C++的虛函數(shù)多態(tài)方式。此外并沒有對協(xié)議進(jìn)行細(xì)分，至多實(shí)現(xiàn)了一些常用協(xié)議（如HTTP）的擴(kuò)展接口，對于數(shù)據(jù)的處理（如協(xié)議解析、粘包、數(shù)據(jù)緩存）都需要上層自己實(shí)現(xiàn)。BillingNTC支持了以下的能力：
（1）支持跨平臺(WIN32,LINUX,AIX,HPUX,SOLARIS,FREEBSD/MACOS)。
（2）支持同步和異步模型的網(wǎng)絡(luò)編程。
（3）支持按協(xié)議適配拼接消息，緩存復(fù)用，并解決粘包問題。
（4）支持同一端口，多種協(xié)議混合的解決方案。
（5）支持事件擴(kuò)展，動態(tài)增加事件泵，自定義事件分發(fā)和處理動作。
（6）支持流量統(tǒng)計(jì)和流量控制。
（7）支持鏈路超時控制。
（8）支持4類協(xié)議原型，以及擴(kuò)展的HTTP協(xié)議和WIN-NTCP協(xié)議。
（9）支持連接設(shè)置。
2BillingNTC設(shè)計(jì)
2.1IO多路復(fù)用
IO多路復(fù)用是指內(nèi)核一旦發(fā)現(xiàn)進(jìn)程指定的一個或者多個IO條件準(zhǔn)備讀取，它就通知該進(jìn)程。與多進(jìn)程和多線程技術(shù)相比，I/O多路復(fù)用技術(shù)的最大優(yōu)勢是系統(tǒng)開銷小，系統(tǒng)不必創(chuàng)建進(jìn)程/線程，也不必維護(hù)這些進(jìn)程/線程，從而大大減小了系統(tǒng)的開銷。
2．2IO事件分離
一般地I/O多路復(fù)用機(jī)制都依賴于一個事件多路分離器(EventDemultiplexer)。分離器對象可將來自事件源的I/O事件分離出來，并分發(fā)到對應(yīng)的read/write事件處理器(EventHandler)。兩個與事件分離器有關(guān)的模式是Reactor和Proactor。Re-actor模式采用同步IO，而Proactor采用異步IO。在Reactor中，事件分離器負(fù)責(zé)等待文件描述符或Socket為讀寫操作準(zhǔn)備就緒，然后將就緒事件傳遞給對應(yīng)的處理器，最后由處理器負(fù)責(zé)完成實(shí)際的讀寫工作。
而在Proactor模式中，處理器--或者兼任處理器的事件分離器，只負(fù)責(zé)發(fā)起異步讀寫操作。IO操作本身由操作系統(tǒng)來完成。傳遞給操作系統(tǒng)的參數(shù)需要包括用戶定義的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)地址和數(shù)據(jù)大小，操作系統(tǒng)才能從中得到寫出操作所需數(shù)據(jù)，或?qū)懭霃腟ocket讀到的數(shù)據(jù)。事件分離器捕獲IO操作完成事件，然后將事件傳遞給對應(yīng)處理器。比如，在Windows上，處理器發(fā)起一個異步IO操作，再由事件分離器等待IOComple-tion事件。典型的異步模式實(shí)現(xiàn)，都建立在操作系統(tǒng)支持異步API的基礎(chǔ)之上，這種實(shí)現(xiàn)被稱為“系統(tǒng)級”異步或“真”異步，因?yàn)閼?yīng)用程序完全依賴操作系統(tǒng)執(zhí)行真正的IO工作。
2．3事件驅(qū)動模型
對于事件驅(qū)動模型，接觸最多的便是界面的UI編程，它們都有一個事件隊(duì)列，線程便是從事件隊(duì)列中獲取事件，然后執(zhí)行事件對應(yīng)的處理函數(shù)，周而復(fù)始地循環(huán)。事件驅(qū)動模型著重于彈性以及異步化，使得編程更為靈活。
在BillingNTC中，需要這樣幾個構(gòu)件（前攝器，事件分發(fā)器，事件泵，事件處理器）來完成事件的流轉(zhuǎn)，如圖1所示。
2.3.1前攝器
前攝器（Proactor）是一個負(fù)責(zé)攝取事件，并將事件分發(fā)到事件泵的事件隊(duì)列中。而連接前攝器便是利用I/O復(fù)用監(jiān)測多個IO上的事件，并進(jìn)行分離IO事件，派發(fā)到上層模塊。
（1）多路復(fù)用模型
實(shí)用的多路復(fù)用模型都是多路分離的(“select”/poll/epoll等)，而且是非阻塞的。將常用的I/O復(fù)用進(jìn)行封裝，提供統(tǒng)一的接口，達(dá)到I/O事件前攝器的多樣性。根據(jù)操作系統(tǒng)的不同，自動選擇適合的I/O復(fù)用模型。
（2）異步IO
前攝器需要負(fù)責(zé)事件的監(jiān)測和控制，并同時承擔(dān)非阻塞讀寫操作（某些平臺下不支持異步IO，這樣達(dá)到模擬異步IO），IO操作與業(yè)務(wù)邏輯處理分離在不同的線程中，使用消息隊(duì)列來進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖。即使某個數(shù)據(jù)包的處理時間過長，也不會影響到IO線程的數(shù)據(jù)接收。
（3）動態(tài)控制監(jiān)聽
在某些場景下，可能需要對連接上事件的監(jiān)聽做動態(tài)的控制，做到實(shí)時地添加和移除指定的事件。如當(dāng)達(dá)到最大連接數(shù)的時候停止accept，或?qū)χ付ㄟB接限定讀寫速度的場景。前攝器通過socket_pair(Unix域套接字)創(chuàng)建出兩個套接字，假設(shè)分別叫A和B，將A放入監(jiān)聽集合中。當(dāng)需要更改監(jiān)聽集合時，只需要往B寫入數(shù)據(jù)，則A即變得可讀，從而喚醒正在監(jiān)測集合事件的前攝器線程，來處理集合變更的通知。
2．3．2事件分發(fā)器
事件分發(fā)器(eventdiuspatcher)本身并不是運(yùn)行態(tài)線程，而是一個執(zhí)行過程，被前攝器線程所執(zhí)行。它負(fù)責(zé)為事件選擇一個合適的事件隊(duì)列。一個套接字上的事件往往有處理的順序性，當(dāng)連接剛建立的時候，產(chǎn)生的連接建立事件，會選擇最小負(fù)載的隊(duì)列，并且后續(xù)此連接上的事件都會放入此隊(duì)列。其他類型的事件（如信號事件）會每次選擇最小負(fù)載的隊(duì)列放入。上層模塊可以自定義事件分發(fā)器的分發(fā)動作，實(shí)現(xiàn)個性化地分發(fā)邏輯。
2．3．3事件泵
事件泵(eventpump)是基于事件循環(huán)(eventloop)，阻塞讀取事件隊(duì)列，將事件調(diào)用相應(yīng)的事件處理器接口進(jìn)行處理?？梢杂?個或多個事件泵，如果沒有初始化事件泵，則事件的處理由前攝器直接調(diào)用事件處理器接口進(jìn)行處理。
2．3.處理器
事件處理器本身并不是運(yùn)行態(tài)線程，而是一個執(zhí)行過程，被事件泵線程所執(zhí)行。提供一個事件處理的統(tǒng)一入口Proces-sEvent，再根據(jù)不同的事件執(zhí)行不用的處理函數(shù)。
2．4同步和異步模式
2．4.1同步模式
同步模式在客戶端網(wǎng)絡(luò)程序中使用較為便捷，從程序代碼邏輯上看是順序執(zhí)行下去，能夠更方便地控制邏輯執(zhí)行順序。因?yàn)槭录幚砥鞯膱?zhí)行過程是由事件泵線程或前攝器線程執(zhí)行，與主線程并不是一個線程，那么如何才能讓主線程接管消息的處理？可以通過設(shè)置一個阻塞消息隊(duì)列，當(dāng)有一個完整消息達(dá)到的時候，放入到此消息隊(duì)列，而主線程則可以阻塞讀消息隊(duì)列（也可以配合超時）。當(dāng)主線程還在阻塞讀，而鏈路斷開了，則需要自動將主線程從阻塞中喚醒，返回失敗。主線程中只需要通過GetMessage就可以獲得待處理的消息，然后進(jìn)行消息處理，這一點(diǎn)就如同對系統(tǒng)消息隊(duì)列的收取似的，處理邏輯簡單。
2．4.2異步模式
異步模式在服務(wù)端網(wǎng)絡(luò)程序，或者客戶端網(wǎng)絡(luò)程序需要連接多條鏈路的情況下，最為適合。因?yàn)槭录幚砥鞯膱?zhí)行完全由網(wǎng)絡(luò)框架直接執(zhí)行。同時由于I/O操作并不是在事件泵中完成，故事件泵便是工作線程，可以開設(shè)多個事件泵來達(dá)到更好的負(fù)載表現(xiàn)。
3結(jié)語
