CN104038371A - 一种电力通信传输网自适应性能采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力通信传输网自适应性能采集方法，包括以下步骤：1）按照默认规则对传输设备性能进行周期采集；2）性能趋势及预警分析，发现性能故障预警，根据预警算法，计算出所监视的性能数据的预警指标，并按照故障的重要性、范围、紧迫性预定义的级别，划分预警等级；3）性能采集任务管理，基于趋势分析的结果，针对不同等级的预警，根据预先制订的规则，生成新的性能采集任务；4）执行新的采集任务，基于自动生成的性能任务，调整实际采集参数，按照新规则进行性能数据采集；如果预警消除，则恢复默认规则的性能采集。本发明可实现传输网通信设备性能数据的自适应采集。

Description

一种电力通信传输网自适应性能采集方法

技术领域

本发明涉及基于趋势和预警分析的自适应性能采集方法，特别是涉及一种基于电力通信传输网性能趋势及预警分析的自适应性能采集方法。属于电力通信技术领域。

背景技术

随着智能电网的建设，设备数量快速增长，传输及光缆网络变得越来越复杂庞大，随着网络的快速发展和业务通道的迅速增长，“十二五”最终网络规模将是当前网络规模3倍，业务通道数量和种类也将快速增加，对设备及光路可靠性的要求也越来越高。电力通信不仅是传统意义上电网安全生产和企业经营管理的重要技术支撑，也是智能电网实现自动化、信息化、互动化的基础。随着通信的重要性越来越突出，由此对通信网络的安全风险管理提出了更高的要求。

为了改变一直以来单纯依赖设备告警的被动处理模式，需研究一套电力通信传输网运行趋势分析模型和算法，来预测通信传输网发展趋势，而作为分析基础的性能数据如何获取则是很重要的问题。长期以来通信网络的性能获取缺乏有效手段，通常会采用定期人工导出的方式，随着设备网管TMF814接口的出现及对性能采集的支持，为性能数据的自动采集提供了必要条件。“十二五”以来，国家电网公司统一规划、统一设计、统一建设了SG-TMS通信管理系统，为进一步开展通信网运维管理自动化、智能化提供了扎实的平台，同时也提供了传输及光缆网络的基础配置数据。基于以上背景和条件，依托SG-TMS基础软件平台，研制实现基于趋势和预警分析的自适应性能采集系统，在此基础上就可以通过性能变化趋势，对通信网可能发生的故障进行预警，在故障发生前安排具有主动性和针对性的检修工作，从而提前消除网络隐患，预防故障的发生。

关于通信网络的运行维护目前基本上是基于设备告警的运行状态管理模式和基于周期计划的检修管理模式。在本发明的研究过程中，发现以下问题：

(1)手工获取和处理性能数据时效性差且浪费大量人力。目前对于该项工作主要采取每月从专业网管中手工搜集光功率、误码率数据，并通过人工整理Excel表格的方式进行数据检查、分析和预测。

(2)缺乏一种自动采集，并支持基于趋势分析能够自动调节的方法，依赖于运维人员的工作能力，容易受到人为因素的干扰。性能数据的准确性、完整性、实时性都得不到保障。存在其他诸多不足：不能根据需要增加对辅助性能数据(时延、丢包率、偏置电流、单板温度等)的获取和分析，也不能根据需要获取不同颗粒度的实时性能数据(24小时、15分钟)等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有通信传输网运行维护中的不足，提供一种可以实现对电力传输网进行自适应性能采集的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于趋势分析的自适应性能采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：设备性能周期采集，按照默认规则对传输设备性能数据进行周期采集；

步骤2：对设备性能趋势及设备性能预警进行分析，发现性能故障预警，则进入处理环节，根据预警算法，计算出所监视的性能数据的预警指标，并按照故障的重要性、范围、紧迫性等预定义的级别，划分预警等级；

步骤3对设备性能采集任务进行调整，基于设备性能趋势分析的结果，针对不同等级的预警，根据预先制订的规则，生成新的性能采集任务，包括各项参数的调整：性能采集对象、采集间隔、性能粒度、性能值的覆盖范围等。

步骤4：执行新的采集任务，基于自动生成的性能采集任务，调整实际采集参数，按照新规则进行性能数据采集；如果预警消除，则恢复默认规则的性能采集。

在所述步骤1中，通过传输网管提供的北向接口(北向接口是设备网管系统提供的与上层网管系统进行数据交互的接口)获取传输网设备性能数据，作为对传输网资源和状态管理的数据依据；通过设定初始的采集间隔，实现初始的性能采集，获取基础性能数据，为通信管理人员提供网络设备性能监视的最基本数据。

特别的，步骤2对SG-TMS采集得到的历史性能数据进行挖掘分析，根据预设的通信设备与业务之间的逻辑关系，以及性能阈值等基础参考，运用预设的性能趋势分析规则，从网络设备性能变化的趋势中找出网络设备的隐患，对可能发生的设备故障提出预警，并根据预警算法计算出性能预警指标，按照故障等级划分，为自适应采集策略管理提供依据。

特别的，步骤3利用步骤2中设备性能趋势及设备性能预警分析推送而来的预警信息结果，以预设的性能采集规则和性能预警分级为依据，对不同级别的性能预警采取不同等级的性能采集策略，进而细化分析，形成具体的性能采集任务，对性能采集参数做相关调整：整体上缩短采集间隔，或对某些可能存在问题的重要设备增加采集间隔，调整性能值覆盖范围，增加辅助性能值的采集，调整性能粒度的切换(24小时值、15分钟值)，调整采集对象的范围等。

在所述步骤4中，按照步骤3所生成的性能采集任务，结合所制定的性能采集流程，自动调整实际采集参数，按照新规则进行性能数据采集；如果预警消除，则恢复默认规则的性能采集。

本发明可实现以电力通信传输网络中采集到的历史性能数据为基础，遵循性能趋势规则，进行性能趋势统计分析，采用性能预警算法，计算得到性能预警指标，实现性能预警分级；进一步利用性能预警指标，结合各种规则制定自适应的性能采集策略，从而实现传输网通信设备性能数据的自适应采集。

附图说明

图1为基于趋势分析的自适应性能采集流程；

图2为功能结构图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的具体实施内容。

结合本发明实现基于趋势和预警分析的自适应性能采集流程如图1所示，最终完整实现基于趋势和预警分析的自适应性能采集功能如图2所示，其详细步骤如下：

第一步：性能周期采集，按照默认规则定期采集性能数据，实现性能监视。

基于SG-TMS平台，通过传输网设备网管提供的北向接口采集到设备性能数据，包括：传输网中光功率、误码率、时延、丢包率等性能数据。本发明主要针对光功率和误码率进行趋势分析，而时延、丢包率、偏置电流、单板温度等作为辅助性能值。

性能采集具体方式：电力通信传输网处于多厂商设备环境下，由于各厂商网管系统在体系结构、管理信息模型、网管协议等方面存在着一定的差异。因此，采取对不同厂商的性能指标进行逐一分析，并采取格式转换、对象匹配、数据翻译等技术手段，屏蔽差异，实现性能指标的标准化处理。同时通过通用的、标准化的北向接口适配器模型，解决现有网管系统存在的EML(网元层)与NML(网络层)接口不兼容的问题，实现了对不同厂商传输网设备的性能采集。

第二步：对设备性能趋势及设备性能预警进行分析，发现性能故障预警，则进入处理环节，首先根据预警算法，计算出所监视的性能数据的预警指标，并按照故障的重要性、范围、紧迫性等预定义的级别划分预警等级。

1、性能趋势规则管理

性能趋势分析规则包括：参与性能趋势分析和自动生成性能采集任务的性能指标的选择规则、性能趋势计算公式及阈值设定的规则、性能与设定故障级别对应关系的规则。按照厂家建议值、行业标准值、经验值等制定性能门限值。针对电力传输设备的性能数据，首先检查传输通道的所有性能是否超过预警指标，主要体现在对OOP(光发送功率)、IOP(光接收功率)等参数及复用层、再生层、各速率的通道层的ES(误码秒)、SES(严重误码秒)、BBE(背景块误码)、UAS(不可用秒)等性能数据是否越限检查，如若超过用户定义的性能门限，直接产生性能预警。基于以上规则，对监视的性能指标有选择性的进行趋势分析和预警级别划分，具体方法在2和3中介绍。

2、性能预警分析引擎

性能预警分析引擎是以性能预警分析算法为核心的应用服务功能，以网络配置、性能数据为基础，以性能趋势规则为计算标准，完成性能趋势分析。

为明确、量化的划分传输网设备或光路性能预警的级别，从而制订后续的应对策略，需要建立传输网性能预警指标，该指标通过对性能越限率、性能重要性以及设备重要性的综合计算得出，此指标作为预警分级的量化标准。设性能预警指标为S、性能越限率为Τ、性能重要性为Ν、设备或光路重要性为K1、调整系数为K2，具体计算公式如下：

S＝(1+T)*N*K1*K2

其中性能越限率Τ根据性能阈值和实际值的偏差计算得出，性能重要性Ν根据厂家和设备定义在性能规则管理中人工设定。

其中性能越限率T根据如下公式计算得出：

$T=\frac{t1}{t2}*100\%$

其中t1为性能越限时间，即实际值大于性能阀值的时间，t2为总的统计时间。

设备重要性Β则根据如下公式计算得出：

$K1=\frac{\mathrm{\α}*\mathrm{\β}}{{\mathrm{\γ}}^2}*\frac{\mathrm{\μ}1}{\mathrm{\μ}2}$

其中γ为光路总带宽、α为占用总带宽、β为高阶通道总带宽，μ1为承载业务数量、μ2为承载重要业务数量。

调整系数K2为人为设定的参数，主要依据历史经验或人为分析，对指定设备或光路设定的一个调整系数(例如范围0.8～1.2)。在预警计算的过程中，对于某些重要的指标数据、反复出现的故障信号给予较高的预警值，加大性能采集的力度。而随着实际情况的动态变化，也可以灵活的升降指标的预警等级，主要通过K2来进行调节。

3、性能预警等级判定

通过以上算法求的预警指标S，并对不同的预警指标给出相应的预警值。设定预警值的范围为0～1的闭区间内，数值的大小反映预警的严重程度，0表示故障不可能发生，1表示故障必然发生。对于0～0.3之间的预警值我们认为通信设备性能趋势呈现不明显下降趋势，将其级别划分为“问题”；对于0.3～0.5之间的预警值我们认为严重程度较低，将其级别划分为“隐患”；对于0.5～0.7之间的预警值，可认为设备存在发生故障的中低危风险，将其级别划分为“缺陷”；对于0.7～1之间的预警值，可认为设备存在高危风险或即将发生故障，将其级别划分为“故障”。

第三步：对性能采集任务进行调整，针对不同等级的性能预警，根据预先制订的规则自动生成新的性能采集任务，包括各项参数的调整：性能采集对象、采集间隔、性能粒度、性能覆盖范围等。

1、性能采集规则管理：遵照性能采集管理规程，建立性能采集规则库。将不同设备、厂家、元器件发生的不同告警、不同重要等级通信业务的影响程度等因素与性能任务的采集对象、时间间隔、性能值、性能粒度等建立关联关系，并将性能趋势规则管理中制订的规则与性能采集规则建立关联关系。作为性能采集策略分析的基础原则。

2、性能采集策略辅助分析：根据第二步中性能预警分级，对不同级别的性能预警应采取不同的性能采集任务策略，并进行细化分析，生成不同规则的性能采集任务，具体划分如下：

(1)符合规则一的性能采集任务：对于分析结果为“故障”的预警，往往意味着存在很大隐患，一旦故障发生将对通信网乃至电网运行带来重大损害，应立即采取相关措施以解决故障。对于此类预警，生成符合规则1的性能采集任务进行应对，包括：扩大采集对象范围，调整采集间隔、切换性能粒度、增加辅助性能值的采集等。

(2)符合规则二的性能采集任务：对于分析结果为“缺陷”的预警，即等于已发现设备确实存在的问题，如果不做处理，可能影响通信质量但不至于造成重大事故。对于此类预警，生成符合规则2的性能采集任务，包括：调整采集间隔，切换性能粒度，增加辅助性能值采集等，以更精确和实时的跟踪性能变化情况；

(3)符合规则三的性能采集任务：对于分析结果为“隐患”的预警，是指通信设备存在劣化、老化等原因导致的性能降低，且趋势明显，如长期不做处理，会导致通信质量下降甚至中断。对于此类预警，生成符合规则3的性能采集任务，包括：调整采集间隔，增加辅助性能值的采集等。

(4)符合规则四的性能采集任务：对于分析结果为“问题”的预警，是指通信设备性能趋势呈不明显下降或不稳定的情况，暂时不会对通信网运行造成负面影响，但又无法确定问题所在。对于此类预警，应生成符合规则4的性能采集任务，包括：调整采集间隔等。

3、性能任务自动生成：基于预警等级，生成预设的规则的四种性能采集任务，如上所述。

第四步：执行新的采集任务，基于自动生成的性能任务，调整实际采集参数，按照新规则进行性能数据采集；如果预警消除，则恢复默认规则的性能采集。

基于性能采集策略辅助分析形成的性能采集任务，调整性能采集的各种参数，具体包括采集对象范围、采集时间间隔、性能值覆盖范围、性能粒度、近端远端等。按照新规则执行的性能采集，将更有利于进一步的性能趋势和预警分析，形成有效的闭环。如果预警消除后，将自动切换到默认规则的性能采集。

本发明所述方法及系统的其他具体技术详细描述需参阅本发明上述说明中相应部分的描述，不再累述。

本领域内的技术人员可以对本发明进行改动或变型的设计但不脱离本发明的思想和范围。因此，如果本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同的技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种电力通信传输网自适应性能采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：设备性能周期采集，按照默认规则对传输设备性能数据进行周期采集；

步骤2：对设备性能趋势及设备性能预警进行分析，发现性能故障预警，则进入处理环节，首先根据预警算法，计算出所监视的性能数据的预警指标，并按照故障的重要性、范围、紧迫性预定义的级别，划分预警等级；

步骤3：对设备性能采集任务进行调整，基于设备性能趋势分析的结果，针对不同等级的预警，根据预先制订的规则，生成新的性能采集任务，包括各项参数的调整：性能采集对象、采集间隔、性能粒度、性能值的覆盖范围；

步骤4：执行新的采集任务，基于自动生成的性能采集任务，调整实际采集参数，按照新规则进行性能数据采集；如果预警消除，则恢复默认规则的性能采集。

2.根据权利要求1所述的电力通信传输网自适应性能采集方法，其特征在于，在所述步骤1中，通过传输网管提供的北向接口获取传输网设备性能数据：包括光功率、误码率、时延、丢包率、偏置电流和单板温度，作为对传输网性能趋势和预警分析的数据依据，也为通信管理人员提供网络设备性能监视的最基本数据。

3.根据权利要求1所述的电力通信传输网自适应性能采集方法，其特征在于，在所述步骤2中，设备性能趋势分析规则包括：参与性能趋势分析和自动生成性能采集任务的性能指标的选择规则、性能趋势计算公式及阈值设定的规则、性能与设定故障级别对应关系的规则。

4.根据权利要求3所述的电力通信传输网自适应性能采集方法，其特征在于，在设备性能趋势分析过程中，检查传输通道的所有设备性能参数是否超过预警指标，性能参数包括光发送功率OOP、光接收功率IOP及复用层、再生层、各速率的通道层的误码秒ES、严重误码秒SES、背景块误码BBE、不可用秒UAS。

5.根据权利要求1所述的电力通信传输网自适应性能采集方法，其特征在于，在所述步骤2中，

在设备性能预警分析过程中，预警算法为：S＝(1+T)*N*K1*K2

其中性能越限率Τ根据性能阈值和实际值的偏差计算得出，性能重要性Ν根据厂家和设备定义在性能规则管理中人工设定；

其中性能越限率T根据如下公式计算得出：

$T=\frac{t1}{t2}*100\%$

其中t1为性能越限时间，即实际值大于性能阀值的时间，t2为总的统计时间；

调整系数K1根据如下公式计算得出：

$K1=\frac{\mathrm{\α}*\mathrm{\β}}{{\mathrm{\γ}}^2}*\frac{\mathrm{\μ}1}{\mathrm{\μ}2}$

其中γ为光路总带宽、α为占用总带宽、β为高阶通道总带宽，μ1为承载业务数量、μ2为承载重要业务数量；

调整系数K2为人为设定的参数。

6.根据权利要求1所述的电力通信传输网自适应性能采集方法，其特征在于，在所述步骤3中，对不同级别的性能预警及预设的性能任务调整过程中，生成对应的具体性能采集任务，具体划分如下：

符合规则一的性能采集任务：对应“故障”预警；

符合规则二的性能采集任务：对应“缺陷”预警；

符合规则三的性能采集任务：对应“隐患”预警；

符合规则四的性能采集任务：对应“问题”预警；

形成详细的性能采集任务，包括各项参数的调整：性能采集对象、采集间隔、性能粒度、性能覆盖范围。

7.根据权利要求1所述的电力通信传输网自适应性能采集方法，其特征在于，在所述步骤4中，基于性能采集策略辅助分析形成的性能采集任务，调整性能采集的各种参数，具体包括采集对象范围、采集时间间隔、性能值覆盖范围、性能粒度、近端远端，如果预警消除后，切换到默认规则的性能采集。