电力通信网综合网管解决方案8doc.docx

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电力通信网综合网管解决方案8doc

电力通信网综合网管解决方案8

聚明（广州哈里斯通信有限公司，广东广州510665）

　　摘要：

简要介绍了在当前状况下如何能够经济有效的实现电力通信网综合网络管理系统。

　　关键词：

电力通信网；综合网络管理；分布式综合管理模式

1当前电力通信网网管的特点

　　当前电力通信网管理系统的特点是：

（1）网络中通信技术复杂多样，要求网管系统功能全面。

电力通信网发展到现在，是一个将各种技术综合在一起的网络，并且随着以后技术的发展及采用的技术更新，复杂性会日趋严重。

（2）电力通信网是一个变化的网络。

要保证通信网络的可持续性建设，对网管系统的适应性要求很高。

一方面新技术和接入方式还在不断涌现；另一方面，网络中容量系列的范围、传输带宽的范围、地理覆盖的范围、接入业务的种类、环境的要求都是动态变化的。

　　（3）用户敏感性强。

由于电力通信网络承载了我国电力调度及自动化等重要业务的通信，而对电力通信网络业务质量的敏感性很强。

网络管理为达到保证业务质量的要求，就要到网管系统的实时性和有效性要求比较高。

　　（4）电力通信网络管理必须是多厂商、多系统/设备环境下的综合管理。

　　（5）成本投入也是网络管理系统的核心问题。

综合网络管理系统更是如此，为获得更高的经济效益，通信网网管系统的建立应是技术先进、层次高但要成本低。

2电力通信网网管目前存在的问题

　　当前，我国对电力通信网的维护管理仍主要依靠各厂商的网管系统，各厂家的管理系统及其功能都有差异很难兼容或互通，不能统一管理，管理人员需要通过不同的操作系统管理每一个子网，电力通信网管理与其他管理系统之间如果有信息交互基本上是通过操作员手工实现的。

电力通信网难管成为电力通信网发展中的一个主要问题。

究其原因固然与电力通信网及其管理的复杂性有关，也与网管标准和开发应用中存在的一些问题有关。

（1）网管标准的制定难以满足开发应用中的需求

从全球通信发展上看，90年代末正是电力通信网技术开发和应用的活跃时期，电力通信网新技术飞速发展，使得电力通信网需要管理的功能项目也越来越纷繁复杂，但管理功能和接口标准的制定工作往往滞后于这些技术的发展，使电力通信网网管的开发无依可循。

所有设备厂家主要只能按照ITU-T已有的文稿编制自己的管理规范，并不完全，不能满足开发应用的需求，更不能满足运行维护的需求。

（2）多厂商设备下的互连互通互操作问题

　　按照过去的管理模式，实现不同厂商设备的互联、互通和互操作要满足

四个层次的一致性，这四个层次是逐步依赖的关系。

首先通信协议的一致性是所有一致性的基础，只有通信协议保持一致性，才能实现“互联”；在通信协议保持一致性的前提下，还要满足管理信息模型的一致性，管理信息模型保持一致性，才能实现“互通”；在管理信息模型保持一致性的前提下，还要满足管理功能和管理业务的一致性，而只有管理功能和业务满足一致性，才能实现“互操作”。

　　现在许多设备厂商都推出了通信产品及其操作管理系统，但不同厂商的设备仍然难以实现统一网管，这正是因为它们只能满足一个层次或某几个层次的一致性，而不是完整的一致性。

形成电力通信网厂商宣称具备标准接口而运行企业不能实现统一网管的尴尬局面。

　　（3）技术难度大，软硬件依赖性强，开发周期长，开发费用高

　　前几年，设备厂商纷纷声称支持Q3接口。

按照直接管理的方式，各网络管理系统厂商需要提供Q3接口，因此各厂商需购置Q3接口协议栈，甚至是Manager和Agent开发平台，这些价格昂贵的配置自然提高了开发费用。

Q3接口协议栈是由国外少数几家公司提供的专用软件，选择余地小，对于硬件平台要求高，软硬件依赖性强。

同时由于Q3接口技术复杂，对开发人员要求高，开发周期长，也提高了开发成本。

较高的开发成本必须导致较高的运营成本，因此不利于电力通信网在我国的建设和发展。

　　由于现有的TMN管理体系是建立在80年代初电信网技术和应用基础上，存在目标太理想，抽象化要求太高，信息模型的标准化进程太缓慢，OSI满栈协议的效率不高等问题。

因此即使标准已制定，但实现难度大、投入大而见效不大，无法在网上实施，达不到预期目的。

虽然ITU-T也认识到这个问题，但是进行修补并不是件容易的事情，传统的Q3接口已经不合时宜，就连某些销售Q3开发平台的厂家都承认Q3接口已经是过时的提法。

3电力通信网网管解决方案

　　传统的网管系统接口复杂，需要基于专用的网管平台，这种专用平台价格昂贵，对网管人员要求高，人员培训和软件更新费用高，开发管理应用和集成新技术较困难。

于是人们提出一种要求，能否改变传统的只能在专用平台上进行管理的方式？

能否在一台综合监控终端上监控所有的告警，同时又能对所有设备进行相应的配置，控制呢？

　　为了满足这些要求，同时又更大程度的节约运营商的投入成本，我们对网管方式的实现进行了研究，提出了基于分布式综合管理模式，即充分利用计算机网络技术特别是WEB技术的特点，建立分布式的、分层的、综合的、灵活的网管体系，

以经济合算的方式实现多厂商电力通信网设备环境下的规范化综合网管系统。

4分布式综合管理模式体系结构

　　各管理子站是各个子网的独立管理系统，它们通过各自的管理接口或者直接嵌入在系统/设备内，可管理一个或者多个网元（NE）构成的子网。

管理中心通过内联网（Intranet）连接各个管理子站。

中心与管理子站共同构成完整的电力通信网综合管理系统。

管理中心与管理子站的信息交互采用XML定义的数据公共接口，无论是管理功能和管理操作均以XML定义。

XML公共接口的协议栈采用TCP/IP。

　　XML技术称为第二代Web技术，它通过提供可扩展的机制描述了数据含义的层次结构，XML简化了应用组件之间和应用程序之间的数据交换。

XML能够使不同来源的结构化的数据很容易的结合在一起，从而可以在中间层的服务器上对从后端数据库和其他应用处来的数据进行集成。

然后，数据就能被发送到管理中心或其他服务器做进一步的集合、处理和分发。

XML格式的数据发送给管理中心后，可以用应用软件解析数据并对数据进行编辑和处理。

XML文档对象模式（DOM）允许用脚本或其他编程语言处理数据。

　　跨平台的JAVA编码在Web应用和XML解析处理中发挥重要作用。

在这种管理结构中，JAVA和XML的平台无关性可以使接口的定义在不同的平台上能够以简单的方式实现一致性。

而基于JAVA或者CORBA和JAVA结合的对象Web技术，能够实现跨平台的数据库访问，从而可以形成/组装来自基于XML的命令集（设备或管理子站支持的命令集）和数据集（每个命令的值和参数），实现将基本的管理信息采集和提供给管理中心的任务。

XML技术的平台无关性能够解决多平台结构所产生的互操作问题。

实际应用时，管理子站的数据，通过JAVA程序封装成XML格式的数据，统一发送到管理中心。

管理中心要执行的命令和要发送的数据也封装成XML格式的数据，发送到相应的管理子站。

管理子站执行后，其结果状态和数据以XML的方式返回。

　　在分布式综合管理模式管理体系中，管理中心集成了各个管理子站的通用的管理功能，用户可以采用本系统的终端接入管理中心执行各种管理操作。

对于某些管理子站所独有且难以通过远程通信接口来实现的管理操作，由管理中心通过终端仿真的形式（如X终端仿真，TELNET终端等）直接调用相应的管理子站功能模块，这样既可以保障对于整个网络的集中操作和综合管理，又降低了系统实现所需的技术能力和开发成本。

对后期的新增管理子站部分比较容易接入到系统中来。

此外，管理中心还负责整个管理系统的内部管理，包括Web接入操作管理、用户管理

、网络安全监视等功能。

　　管理子站处于分布管理层。

管理子站直接与所管理的子网内设备相交互，将设备的告警和性能数据等信息收集，过滤，分析后，向管理中心提供要求的管理信息，这样就分担了管理中心的负荷，减少了网络流量。

由于管理子站主体部分可以由相应设备供应厂商自己提供，其对设备的技术支持程度较高，可以管理的比较周密细致。

同时，由于设备和管理子站为同一厂商提供，原来的针对专用设备接口开发接入应用过于复杂和成本较高的问题得以解决。

对网管系统，只需要实现管理中心与管理子站间的XML格式的通信实现，而管理子站中的数据采集和命令执行部分可以由针对此系统的代理程序来实现。

由于管理子站的主体部分中一般已经具备这一部分的能力，所以只需进行一定的输入输出重定向和命令/返回结果值分析就可以实现网络管理和对网元设备的信息采集和控制工作。

这样，开发的时间和技术难度得到极大的缩减。

另外，管理子站还可通过提供远程终端方式为管理中心提供独有的管理功能，这样与管理中心的终端仿真能力相配合，就可以实现很多设备的深入管理能力。

由于此时所采集的信息或者管理的终端与在设备厂商自己提供的网元管理器上基本一致，从而对实际的操作维护人员来说，也就不需要另外的培训，直接降低了系统的实施成本。

这种能力使得网络的管理与网络的建设能够实现同步，解决旧的管理模式下需要等待管理信息模型的标准化后才能进行集中管理的缺陷，使得网络的统一管理和监控得以快速实现，缩短了接入时间，降低了接入开发成本，提高了经济效率。

　　在分布式综合管理模式管理体系中，网管系统通信网被看作为担负网管应用的计算机网络，通过适当的规范化，就能够方便地通过Intranet内联网实现管理中心与管理子站间管理信息的交互，从而达到对于整个网络综合管理的目的。

　　任何适合于传输TCP/IP协议的低层传输网络都可构建Intranet，例如LAN、DDN、ATM、FR等。

作为网管应用的Intranet，应具备满足传送管理信息要求的网络带宽和可靠性。

采用Intranet的一个重要原因是为了保证其安全性，与以前的管理系统采用的DCN一样为内部专网。

5分布式综合管理模式的特点分析

　　基于Inranet的分布式综合管理模式的特点主要体现在技术与应用的密切结合，它具有以下特点：

　　首先是基于分布式的Intranet技术。

Intranet可以体现Internet的众多优点，而Internet的缺点，例如带宽、安全性等问题在Intranet中则可以很好地解决。

通过综合管理系统的管理中心提供的操作管理、用户管理、

网络安全监视等功能还能进一步解决网管系统内部安全等管理问题。

　　第二是综合性（Integrated）。

分布式综合管理模式能够集成标准管理功能和特有管理功能，不仅实现通常管理要求，还能够适应新的系统/设备的及时管理以及原有系统/设备新管理功能的增加，体现不同厂商电力通信设备的特色。

　　综合性还体现在对于各种网元管理接口的综合。

由于通过管理子站对网络实现分布式管理，从而分布式综合管理模式包容各种管理接口方式，可以是计算机网络常用的SNMP管理方式，CORBA方式，也可以是基于CMIP协议的Q3接口等等。

　　建立了分布式综合管理模式的电力通信网综合管理系统，可以大大简化与其他管理系统如业务管理系统、112测试受理中心的关联，即通过电力通信网综合管理系统而不是各个厂商系统与这些管理系统连接，减小协商多厂商互连的难度。

　　第三是独立性（Independent）。

独立性在网管系统建立时非常重要。

以前的管理模式在建立管理系统时，网络运营企业的网管系统与厂商系统间是Manager和Agent之间的关系，是“紧耦合”关系，无论哪一方稍有差异就无法提供管理应用。

分布式综合管理模式则采用能紧能松的接口耦合方式，使得管理信息既是分布的，又有必要的集中。

一般由设备提供商实现的管理子站完成的管理功能和由网络运营企业建立的管理中心完成的管理功能在很大程度上可以独立运行，不易形成接口两侧相互推委的问题，从而大大降低网管系统建立的难度，从而能够使网管系统的建立从以前复杂的管理接口的困扰下解脱出来，以更大的精力来关注管理功能的实现和网络的维护。

　　第四是节省费用。

管理系统工作平台的选择只与应用的需要有关，而不与网管接口的协议栈有关，这样可大大降低网管平台的硬件费用。

而相关软件（如通信协议栈和浏览器）往往是通用软件，不需要再为此购置昂贵的协议栈以及专用软件，因此可大大节省软件费用。

　　第五是便于开发新的管理应用。

分布式综合管理模式所采用的分布式处理及相对独立性易于适应网络规模的扩大和管理功能的增加，例如可以使用多种方法进行编程并集成新的管理应用，管理应用的开发只需当做是网管子站的功能接入就可以实现信息互通。

因此在很大程度上也方便了开发，节省费用。

6应用前景

　　当前电力通信网络综合管理系统如果按照一步到位的想法则实现困难，投资较大，并且很难保证对以后技术的适应性。

采用该体系结构的网管系统能够大大减少系统的投资，缩短系统的施工期，并能够与其它的网络管理系统或者其它

电力线通信与网络融合方案7

电力线通信与网络融合解决方案

2010/12/23

概论

（2）

第一章电力线通信技术发展现状（4）

1.1电力线通信发展概述（4）

1.2难点与技术突破（4）

1.3标准制订的最新进展（5）

1.4系列标准（6）

1.4.1HomePlug1.0技术规范（7）

1.4.2增强型HomePlug1.0技术规范（HomePlug1.0-Turbo）（7）

1.4.3HomePlugAV技术规范（8）

1.4.4HomePlugAV2技术规范（9）

1.4.4HomePlugBPL技术规范（9）

1.4.5HomePlugHPCC技术规范（10）

1.4.5HomePlugGreenPhy技术规范（11）

1.4.6IEEE1901技术规范（11）

1.5HPA技术标准的方向、兼容性和互操作性（12）

1.6PLC技术产品的优势（13）

1.7国外PLC产品及应用的新进展（14）

1.8影响我国PLC产品及应用的因素（15）

第二章电力线通信技术产品的主流应用（16）

2.1主流应用领域（16）

2.2国家项目一：

智能电网或智能能源网（17）

2.3国家项目二：

家庭网络（21）

2.3国家项目三：

多网融合的接入网（22）

2.4主流产品（23）

第三章电力线通信的其它应用（26）

3.1现代通信不可或缺的网络和技术产品（26）

3.1.1电力线宽带（BPL）通信（26）

3.1.2电力线窄带通信（27）

3.1.3电力线GP通信（27）

3.2电力线通信技术应用举例（28）

3.2.1节能减排（28）

3.2.2电网自动化（29）

3.2.3混合动力汽车（30）

3.2.4照明系统（30）

3.2.5智能家电（30）

结语（31）

概论

2009年11月，IEEEP1901电力线通信标准工作组，通过了1901国际标准基于HomePlugAV技术的决议。

世界有了第一个基于电力线的通信标准。

2010年4月，HPA（国际电力线网络联盟）完成了一个电力线通信国际标准的制定发布，名称为HomePlugGreenPhy（简称HomePlugGP）。

这个标准的目标锁定成本优化的低耗电智能能源解决方案，例如智能电网、冷冻空调系统（HVAC）、家用电器，以及充电式混合动力电动车（PEHV，plug-inelectrichybridvehicles）等。

由于HomePlugGP规格以另外一个国际标准HomePlugAV为基础，与新的IEEE1901电力线标准草案之间完全互通。

目前，这个智能电网应用关键的新型电力线芯片正在开发，它利用一般家庭中现有的交流配线，提供双向数据通讯。

该芯片采用GreenPHY规格，目前已通过家用电力线网络联盟的审核，并由该联盟正式发表，除了合乎公用事业对于低功率、高稳定性的需求，同时也符合IEEE1901全球网络标准。

2010年6月，HPA通过了HomePlugAV2技术标准，目标是下一代的宽带应用，例如高清电视多重码流、高端多人游戏及IPTV网络电视。

满足HomePlogGP，AV2和IEEE的芯片将在2011年的第一二季上市。

在AV2与GP、AV及IEEE1901装置之间将可完全互通，创造了电力线通信持续向前发展的路径。

一个新标准的出现，只是世界工业标准化的事件。

然而HomePlug系列标准的出现，意味着电力线通信的完整和成熟，引导着一个国际化的电力线通信网络和多个重大项目，例如智能电网，以及家庭网络（HomeAreaNetwork）。

国际电力线网络联盟的一整套窄带和宽带电力线通信系列标准的完善和工业界的最新进展，对世界和中国的影响是巨大的。

2006年以来，新兴的电力线通信技术已经取得核心技术、成套标准、专用芯片的综合性突破，其实用化产品包括了窄带和宽带，传输速率已可达200Mbps以上，以致于PLC的新市场应用领域也包括以视频为中心的宽带接入与宽带家庭网络，包括HDTV、IPTV、VOD的接入与分配网。

美国标准组织已经认定，HomePlugGP是智能电网的主要标准之一。

不仅是智能电网、智能能源项目，世界许多相关的网络、项目以及应用将产生一系列的改变，这个改变是深刻的，不可逆的。

与现有的“有线”和“无线”两类主流组网方式相比，电力线通信以一种全新的组网方式，利用了目前全球最大的现有网络资源，同时具备了有线的传

输稳定性，同时避免了有线的繁琐布线和无线信号盲点的缺点，是通讯组网方式的一次提升和革命。

电力线通信的发展速度和成熟度，出乎人们预料。

从上世纪二十年代开始，电力线通信已经历了很长的发展历史，但是由于电力线是最不稳定、干扰最大、最困难的有线通信媒介，极大地限制了它的应用频带和传输速率，所以一直不成熟，也鲜为人知。

长期以来，电力线通信技术只是局限在与电网调度管理相关的特定专业市场应用，如电力负荷的控制和监视，各种自控系统和远程抄表系统，直到最近几年，由于宽带技术的发展及市场竞争的推动，更由于新的调制技术、DSP技术及新的芯片技术的出现，才带来新的应用和解决方案。

在我国，电力线窄带载波技术在国内已经有70多年的应用和发展历史，技术标准和管理规程相当完备和成熟，目前尽管在线运行的载波设备总数呈下降趋势，但在电力系统仍然还有相当大的数量，承载着电网通信的某些核心业务。

然而，新近发展的电力线数字通信已经与昔日的电力线窄带载波不能同日而语，电力线通信的新技术新产品已经引起通信和应用的一场大变革。

我国产业界，对系列的PLC窄带宽带技术的发展不敏感，国家尚无宽带PLC的标准，也还没有与电力线互联互通的规范，产业活动并不活跃，这方面的技术开发和创新步履维艰。

在电力线通信技术产品成熟的同时，一个新的技术也正在开发中，它就是本公司的融合网络技术和芯片。

网络融合，就是将目前的有线、无线、电力线通信技术融合到一个芯片上。

单芯片具备两个以上网络的能力，解决了现实中一个网络不能实现应用覆盖和功能拓展。

例如，适用于电网和智能电网的HomePlugGP和Zigbee融合芯片，它从电网延伸到电网附近的空间。

适用于家庭娱乐的有线电视超宽带和超宽带无线融合芯片，将有线和无线宽带混合和复接。

适用于家庭网络的HomePlugAV和WiFi融合芯片，为多媒体应用的提供了新的有竞争力的解决方案。

我们已经在一年前投入了产品研发，实际证明，我们的预见是正确的。

2010年4月，HomePlugGP获得美国标准组织认可，2010年11月美国家电制造商协会于对智能能源技术评估结果中，WiFi、ZigBee和HomePlugGreenPhy这三种通信技术均获得最高评级。

而网络融合的技术和芯片创新，颠覆了传统网关的概念，降低了网络融合的复杂性，为利用现有网络资源组网和开发应用提供了极大的便利，避免了重复建设，可节省大量的投资。

智能电网、智能能源网、物联网、多网合一，是目前工业界百年一遇的全球工业变革赋予的发展时机。

自主创新是国家强盛的必由之路。

作为一个大国，无论从国家战略、国家安全、产业优化、提高效益、降低成本哪个角度，都需要有自己的知识产权和坚实的产业基础。

我们希望国家依靠自身的巨大市场，支持和支撑新技术，主导全球的工业变革。

第一章电力线通信技术发展现状

1.1电力线通信发展概述

电力线通信（PowerlineCommunication，简称“PLC”），是一种利用输电和供电的电力线进行高速数据传输的技术。

PLC技术从上世纪二十年代开始已经历了很长的发展历史，但是由于电力线是最不稳定、干扰最大、最困难的有线通信媒介，极大地限制了它的应用频带和传输速率，所以一直不成熟，也鲜为人知。

长期以来，电力线通信技术只是局限在与电网调度管理相关的特定专业市场应用，如电力负荷的控制和监视，各种自控系统和远程抄表系统，9600bps的低速数据通信,以及模拟话音信号传输。

典型应用领域是电力线载波（Power-linecarrier），它是在中压、高压甚至超高压电力线上，采用高频载波信号传输信息，基本载波频带4kHz/2.5kHz，载波频率范围40kHz—500kHz，用于传送电力调度电话和远动信号。

直到最近几年，准确的说是2006年以来，由于宽带技术的发展及市场竞争的推动，更由于新的调制技术、DSP技术及新型PLC专用成套芯片的出现，才带来新的应用和解决方案。

相关国际电力线网络联盟PLC全球标准体系的制订情况表明，新兴的电力线通信技术已获得重大技术突破，其实用化的产品速率已可达200Mbps以上，覆盖了宽带和窄带，以致于PLC的市场应用领域已瞄准以视频为中心的宽带接入与宽带家庭网络，包括HDTV、IPTV、VOD、DVB、DVR的接入与分配，以及全球的智能电网和其它的电力线相关应用。

1.2难点与技术突破

遍布城乡的交流电源线是一种最困难的有线通信媒介，主要干扰通信传输和劣化通信信号的因素是各种来源众多的不可预知的干扰、衰减和失真，包括宽范围的阻抗变化、高衰减电平、多路径时延传播等等。

例如：

开关电源、电灯、电刷的火花噪声，静电噪声，电机、微波、变压器等引入的噪声；分支线路、配电盘、断路器、电感加热器等带来的衰减；不恒定的非线性电力负荷、阻抗失配等带来的失真。

又如，因为电路分支和负载的互连几乎是随