廣播電視臺總控系統(tǒng)傳輸環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測研究

許柳竣熙，丁洪偉，施偉凡

（1.云南大學信息學院，昆明 650504；2.云南廣播電視臺，昆明 650500）

1 引言

近年來，信息網(wǎng)絡的可靠性和穩(wěn)定性成為研究熱點，如何監(jiān)測到網(wǎng)絡中的故障以及在故障發(fā)生時如何實現(xiàn)網(wǎng)絡恢復成為可靠通信的關鍵[1，2]。在廣播電視網(wǎng)絡系統(tǒng)中，傳統(tǒng)監(jiān)測手段主要通過RR（Round Robin）輪詢或被動接收獲取系統(tǒng)告警信息，其重要價值在于系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，便產(chǎn)生告警信息并通知值班人員及時進行處理，盡快恢復系統(tǒng)運行和重新提供服務。為提高廣播電視總控系統(tǒng)安全性和可靠性，本文在對總控系統(tǒng)傳輸環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測問題研究基礎上，引入預警監(jiān)測概念[3，4]，提出一套故障監(jiān)測流程，設計出相應的監(jiān)測功能，在傳輸網(wǎng)絡產(chǎn)生故障前，監(jiān)測到可能存在性能劣化或故障隱患并產(chǎn)生預警信息，使技術維護人員能夠及早發(fā)現(xiàn)問題，在故障產(chǎn)生前即排除設備隱患，最大限度減少廣播電視播出事故。

2 故障監(jiān)測流程

在信息網(wǎng)絡系統(tǒng)中，光傳送網(wǎng)可分為骨干層、匯聚層和接入層，主要包括SDH光傳輸系統(tǒng)、DWDM光傳輸系統(tǒng)、基于SDH的ASON光傳輸系統(tǒng)和OTN光傳輸系統(tǒng)。相應地，光傳輸系統(tǒng)故障通常有通信故障、業(yè)務中斷故障、誤碼故障、同步故障、公務故障、設備對接故障、網(wǎng)管連接故障等[2，4]。故障監(jiān)測是通過主動或被動采集網(wǎng)絡硬件、軟件上的各種事件信息，識別出其中與網(wǎng)絡系統(tǒng)故障相關的內容，對其中的關鍵部分發(fā)出報警并保持跟蹤，生成網(wǎng)絡故障事件記錄，為網(wǎng)絡系統(tǒng)安全可靠運行提供技術保證。如文獻[2]引入OTDR并與GIS和GPS 技術相結合，形成一套面向特定區(qū)域的光纜監(jiān)測應用方案；文獻[4][5]綜合運用大數(shù)據(jù)關聯(lián)分析技術、數(shù)據(jù)挖掘技術以及狀態(tài)評估技術，實現(xiàn)信息通信風險態(tài)勢全面感知、運維數(shù)據(jù)全面分析、運維風險實時預警；文獻[6]對不同類型的事故進行布爾離散化，并基于關聯(lián)規(guī)則挖掘提出事故誘因的誘發(fā)度計算方法，運用Apriori算法進行深度關聯(lián)規(guī)則挖掘，并根據(jù)強關聯(lián)規(guī)則對關鍵故障誘因進行篩選和分析?？偪貍鬏敪h(huán)網(wǎng)作為核心的節(jié)目流傳輸匯聚和分發(fā)平臺，是廣播電視網(wǎng)絡系統(tǒng)的重要組成部分，利用在有線網(wǎng)絡傳輸中廣泛應用的IP化節(jié)目流監(jiān)測技術[1，7]，以此建立針對廣播電視總控系統(tǒng)傳輸環(huán)網(wǎng)節(jié)目流的信號質量、傳輸路徑、相關處理設備工作狀態(tài)的實時監(jiān)測、展示和告警，以彌補依靠人工監(jiān)看電視墻或通過儀表儀器抽檢個別信號監(jiān)測之不足。為此，將預警監(jiān)測概念引入到總控系統(tǒng)傳輸環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測業(yè)務，提出一套總控系統(tǒng)傳輸環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測流程，具體如圖1所示。

圖1 總控系統(tǒng)傳輸環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測流程

根據(jù)上述流程，總控系統(tǒng)傳輸環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測業(yè)務應包括設備監(jiān)測、信號監(jiān)測、機房環(huán)境監(jiān)測、統(tǒng)一展現(xiàn)監(jiān)測四個部分，具體如圖2所示。

根據(jù)圖2所示監(jiān)測業(yè)務圖，總控系統(tǒng)傳輸環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測具體內容考慮如下。

（1）信息采集。主要采集各前端設備上傳的信號狀態(tài)、設備狀態(tài)、設備控制、資源等信息，分別傳送至設備監(jiān)控、信號監(jiān)測、機房環(huán)境監(jiān)測模塊。

圖2 總控系統(tǒng)傳輸環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測業(yè)務圖

（2）設備監(jiān)測。接收來自信息采集模塊相關設備的數(shù)據(jù)，加以處理、存檔，并送至綜合分析模塊。

（3）信號監(jiān)測。接收來自信息采集模塊相關信號的數(shù)據(jù)，加以處理、存檔，并送至綜合分析模塊。

（4）機房環(huán)境監(jiān)測。接收來自信息采集模塊相關機房環(huán)境的數(shù)據(jù)，加以處理、存檔，并送至綜合分析模塊；與此同時，接收機房視頻監(jiān)測數(shù)據(jù)，推送至前端展現(xiàn)。

（5）綜合分析。對相關監(jiān)控系統(tǒng)上傳送的監(jiān)控、監(jiān)測數(shù)據(jù)進行綜合分析，旨在使時間與任務關聯(lián)、信號與設備關聯(lián)、信號與系統(tǒng)關聯(lián)等[6]，并將分析結果送至信息發(fā)布模塊。

（6）統(tǒng)一數(shù)據(jù)展現(xiàn)。考慮系統(tǒng)服務對象權限以及所關注內容不同，各類信息發(fā)布應做到個性化、區(qū)別化，這樣既能做到重點突出，同時也能有效降低網(wǎng)絡壓力。

（7）信息顯示。根據(jù)所收集的各類信息，生成設備監(jiān)測拓撲展現(xiàn)圖、信號路由圖、機房環(huán)境狀態(tài)圖、系統(tǒng)狀態(tài)日志等信息，可在大屏幕上顯示，也支持遠程授權調用。

（8）設備狀態(tài)日志。將所有采集設備狀態(tài)數(shù)據(jù)存入指定數(shù)據(jù)庫，供授權人員以日志方式列表顯示，其中各顯示圖是相互關聯(lián)的，比如所監(jiān)控的某個設備出現(xiàn)故障，直播信號流程圖也會報警。（9）信息查詢。支持授權人員通過本地或遠程方式來對各類監(jiān)測數(shù)據(jù)進行查詢。

3 故障監(jiān)測功能

根據(jù)上述故障監(jiān)測流程以及監(jiān)測業(yè)務要求，總控系統(tǒng)傳輸環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測所涉及到的監(jiān)測管理故障、性能和配置數(shù)據(jù)使用統(tǒng)一的主流關系型數(shù)據(jù)庫進行存儲，以提高監(jiān)測數(shù)據(jù)管理的實效性和故障業(yè)務處理的高效性。鑒于此，總控系統(tǒng)傳輸環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測功能實現(xiàn)可采用B/S結構進行軟件設計；維護人員可通過Web方式訪問，允許多個運維人員同時進行遠程管理數(shù)據(jù)查看和配置操作；操作界面符合維護人員使用習慣，支持通過統(tǒng)一控制臺完成拓撲展示、告警管理、性能管理、配置處理等各項功能和數(shù)據(jù)的配置、展現(xiàn)、管理和操作；能夠滿足及時告警與動態(tài)預警的功能，當設備、軟件出現(xiàn)問題時，能以最快的速度、最直接的方式進行告警通知；告警方式有多種形式，如圖標閃爍、背景色強調、聲音報警、郵件、短信報警等。鑒于此，總控系統(tǒng)傳輸環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測功能設計如下。

（1）設備監(jiān)測。設備監(jiān)測范圍主要是傳輸環(huán)網(wǎng)各類業(yè)務設備，如光傳輸設備、網(wǎng)絡設備、存儲設備、服務器、動力環(huán)境及相關軟件等設備。根據(jù)業(yè)務具體特征與運行要求，可在各個業(yè)務系統(tǒng)部署采集客戶端或接收由各業(yè)務系統(tǒng)提交的軟硬件狀態(tài)參數(shù)。

（2）采集管理。系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集是根據(jù)預先定義的管理對象和管理指標間的關聯(lián)關系，提供可選擇的采集指標清單。除了采集對象和采集指標外，可以在圖形界面中靈活定義采集周期、采集時間段等參數(shù)，在完成采集任務的定義后，可以進行采集任務啟動、暫停、中止等操作，實現(xiàn)對故障、性能、資源等管理指標數(shù)據(jù)的采集；通過特定的輪詢控制機制，獲取被監(jiān)測對象的故障、性能和配置數(shù)據(jù)；能夠對標準SNMP MIB（Simple Network Management Protocol Management Information Base）和廠商私有SNMP MIB管理數(shù)據(jù)進行采集，能夠接收、解析和翻譯，獲取事件信息并轉換為便于維護人員理解的信息；支持手工錄入或批文件導入基礎配置數(shù)據(jù)，支持多種擴展采集手段，如數(shù)據(jù)庫接口等。

（3）拓撲管理。拓撲視圖能夠以直觀、統(tǒng)一、真實的方式展現(xiàn)整個傳輸環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的運行狀況，支持手工定制方式增加拓撲設備。對于網(wǎng)絡和系統(tǒng)結構復雜、龐大的拓撲能夠進行縮放顯示，提供分層次的拓撲展示方式；具備拓撲圖的編輯功能，如拓撲圖重新自動排列、背景和顏色的更改等；通過拓撲節(jié)點可以查看該節(jié)點相關的配置、性能、告警信息，拓撲圖間可互相引用，方便從一個拓撲圖直接進入到另一個拓撲圖；可根據(jù)維護人員給定的條件（如按IP地址、節(jié)點名稱、廠家等條件）方便地在多個拓撲視圖中進行網(wǎng)元的快速查詢和定位。

（4）告警管理。告警管理將技術系統(tǒng)中各種設備或管理系統(tǒng)產(chǎn)生的事件作為原始事件，按照預定義的事件規(guī)則，經(jīng)過過濾、分類、分級、轉換等處理環(huán)節(jié)，形成有效的預警或故障告警信息，按預定的告警策略通知管理人員進行故障處理，對多次生成的告警提供自動升級，系統(tǒng)能夠將告警傳遞到告警視圖、拓撲圖中。

（5）告警分析。監(jiān)測系統(tǒng)支持通過對設備性能數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，形成性能數(shù)據(jù)變化報告，分析當前性能數(shù)據(jù)是否超過動態(tài)的閥值，如果超過閥值則產(chǎn)生性能告警；具有可靠、科學的報警策略設置機制，用于對報警條件的設定；支持采取多種方式設置報警閥值，支持設置多種報警級別，根據(jù)情況不同設置為低級別、中級別、高級別報警等。

（6）告警展現(xiàn)。提供告警列表、拓撲圖、邏輯圖、物理位置部署圖等多種展現(xiàn)方式，能夠對原始事件、標準事件、告警信息分別進行展現(xiàn)；能夠對基于內容不同而提供不同的告警信息展現(xiàn)視圖，使不同值班人員和維護人員能夠看到自己職責范圍內的告警信息，并且能夠提供按照各種組合條件進行告警查詢；在拓撲圖中能夠通過顏色改變幫助維護人員迅速定位發(fā)生告警的組件；能夠在拓撲圖上查看相應的告警明細信息；能夠提供自動刷新的、直觀的當前告警列表，以提示值班人員進行處理。

（7）告警通知。提供告警通知功能，將告警信息以聲、光、短信等手段，提示維護人員（包括廠家人員、值班人員、維護人員、主管人員）；具有各種通知接口，并能維護使用人員各類信息（如手機號碼等）。

（8）告警解除。支持手工清除和自動清除兩種方式，能夠對已經(jīng)處理完畢的告警信息進行清除操作并標記為清除，告警信息能從當前告警視圖中退出并轉存到歷史告警記錄中。

4 結束語

本文結合某省級廣播電視臺新臺建設需求，在對總控系統(tǒng)傳輸環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測問題研究基礎上，將預警監(jiān)測概念引入系統(tǒng)設計中，旨在系統(tǒng)網(wǎng)絡產(chǎn)生故障前，能夠監(jiān)測到可能存在性能劣化或故障隱患并產(chǎn)生預警信息，使技術維護人員能夠即時發(fā)現(xiàn)并排除故障隱患。所提出的故障監(jiān)測流程及相應的監(jiān)測功能，在總控系統(tǒng)傳輸環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測方案設計中具有一定的推廣價值。