1、基于 CORBA 的统一数据采集平台陶邦胜（国网电力科学研究院，江 苏省南京市 210003）摘要：随着通信网络管理技术的快速发展， CORBA 技术以其面向对象、跨平台、语言无关、不依赖网络协议等优点，成为 上下级网管之间连接的主流接口技 术。各 设备厂商都已开发出符合 TMF814 标准的网管北向接口,为此引入统一数据采集平台的慨念。文中介绍了统一数据采集平台的软件结构及实现过程， 阐述了如何根据 CORBA 体系结构及网管北向接口的标准规范开发出适配 TMF814 标准的南向接口，解决了南向接口统一数据采集的关键技术，给出了符合电力系统网络安全防护规定的解决方案， 实现 了分布式网管数据
2、的集中采集。关键词：CORBA ；统一数据采集平台；TMF814 ；北向接口；南向接口；网络安全中图分类号：TN9150 背景电力通信网随着近年来通信技术日新月异的发展，光 纤通信已在整个 电力通信网络中占据了主导的位置，包括交换 网、接入网、同步网、业务网在内的各类通信系统的飞速发展，使得整个网络中设备的种类和数量不断增加， 单个系统的 结构变得越来越复杂，系 统间的相互联系变得越来越紧密。这对 整个通信网络的统一监视和系 统管理提出了更新更高的要求。然而，面对剧增的通信网络资 源，面 对海量、零散的数据，电力通信目前仍以人工和计算机表格为主的传统管理模式管理物理资源，以独立、繁杂、多界面的
3、专业网管模式管理逻辑资源，使运行方式安排、故障诊 断、指挥处理的基本工作耗时费力，迫切需要建设电力通信网综合网管系统，该系统面向通信 设备的集中管理、面向 资源、面向业务，可使运行部门在统一的网管平台上实现对通信系统的综合监视，及 时发现设备 、业务故障，提高业务故障响应时间，真正发挥指挥、调度作用；使维护部门实时掌握各类 通信资源的运行情况，正确、快速、高效配置通信系统、设备运行参数，合理安排通信检修，保证通信质量，提高服务管理水平和运行维护效率，为电网的安全 稳定运行提供更好的支持和保障。各专业网管基本上参照TMN 的管理思想，采用纵向分层，横向分割的多层分布式的体系架构，以便支持综合网管
4、系统 。具体地 说，就是在纵向上，按照网元层、网元管理层、网 络管理层、 业务管理层和事务管理 层分别构建相应的网管系统 。在横向上，一般按照区域划分成多个子网，实现分布式的网络 管理。通 过分层的网络管理模式，可以合理分配和均衡各层的功能定位，避免单一功能层的系 统功能过于集中繁杂，而成为性能、稳定性、可行性和成本的瓶颈。1 引入统一数据采集平台慨念综合网管或动态资源管理一般是业务层网管，它 们和下级 网管之间，通 过接口方式实现连接。下级网管需要向上级网管提供 标准的开放的北向接口 (northbound interface)，便于快速可靠地与综合网管进行集成。北向接口的 实现技术包括Q3
5、,CORBA、SOAP、 TL1、SNMP等。如前所述，CORBA技术以其面向对象、跨平台、语言无关、不依赖网络协议等优点，越来越多地被采用，成为实现网管北向接口的主流方案 ,并且， TMF(电信管理论坛) 给出了网管北向接口的标准和规范：商业标准(TMF513) 、信息标准(TMF608)、接口定义语言及解决集合(TMF814)、实现标准(TMF814A)。 华为、中兴、烽火、依 赛 、朗讯、西门子、北 电等设备厂商都已开发出符合此标准的网管北向接口。因此，建设统一数据采集平台成为可能，系统结构如图1：数据库综合网管或动态资源管理系统华为中兴依赛烽火。发送消息统一数据采集平台图1 基于统一数
6、据采集平台的总体系统结构Fig.1 System framework based on centralized data collection platform统一数据采集平台参照TMF814标准开发南向接口(southbound interface),统一与各设备厂商开放的北向接口对接，获取告警数据、配置数据、性能数据，并将这些数据存入数据库，同 时，对于变化的数据，发送简短消息通知 综合网管系统。南向北向只是因为一个画在图的上方，一个画在图的下方，而根据上北下南的地图认识， 说成了南向和北向。2 统一数据采集平台软件结 构统一数据采集平台软件可以分为五个软件模块：人机界面模块、处理控制模块
7、、消息 发送模块、数据库接口模块和南向接口模 块。如 图2所示。南向接口模块处理控制模块消息发送模块数据库接口人机界面模块图 2 统一数据采集平台的软件结构Fig.2 Software block diagram of centralized data collection platform人机界面模块主要完成各种信息的显示，同 时提供人机交互界面 进行各种参数的配置，另外，还有调试界面，便于各个模块的调试使用，特别是调试南向接口与其他厂家网管的北向接口对接时尤为需要。消息发送模块负责与综合网管通信驱动，驱动方式有UDP、TCP 服务端、TCP客户端，可根据人机界面模块配置的通信参数来选择。数
8、据库接口模块将数据库的读写操作进行封装， 调用接口 时，将 输入参数用XML 格式的文本进行描述，通过ODBC 或 JDBC访问数据库。处理控制模块为统一数据采集平台软件的核心部分，主要完成数据采集功能的 实现。 通过数据库接口模块读取各采集设备的数据库模型，便于将采集来的数据按数据 库模型上的标识写入数据库。数据库模型也可通 过读取XML格式文件来获得。 根据人机界面模块制定的采集计划控制各南向接口采集所需的告警数据、配置数据和性能数据。 接收来自每个南向接口的各种通知事件。 处理南向接口采集来的数据和通知事件，将数据按XML格式进行描述，通过数据库接口模 块写入数据库。同 时，将变化的数据
9、，通过消息发送模块通知综合网管系统。南向接口模块是统一数据采集平台软件的技术关键所在，下一节将详细描述。3 基于CORBA技术的南向接口3.1 CORBA体系结构对象请求代理(ORB)是CORBA体系结构的核心部分，作为一个“软件总线” 连接网络上的不同对象，ORB 的体系结构如图3所示。在 图3中客户通 过发送请求使用对象实现所提供的服务，具体实现过程中，客户可以使用动态调用接口或静态 IDL根程序。对象实现可通过静态IDL产生的程序框架，也可通过动态程序框架接收作为上行调用的请求。在处理请求或其他任何时候，对象实现均可以 调用ORB和对象适配器。图3 CORBA对象请求代理结构Fig.3
10、Object request broker architecture of CORBA在CORBA环境中，一个应用可以由许多对象组成，通 过对象间的交互实现应用的功能，而对象间的交互则通过ORB来传递。ORB提供了在交互过 程中为客户请求寻找正确的对象实现，使之能够接受客户请求以及 传输组成客户请求的数据 报文等机制。 ORB的服务对客户而言是透明的，客户不知道对 象驻留在网络中何处、 对象是如何通 讯、如何实现以及如何执行的，只要客户持有对某对象的 对象引用，就可以向 该对象 发出服务请求，实现了分布式对象应用间的互操作。3.2 适配TMF814 标准的南向接口TMF814 给出了IDL 定
11、义的接口集，并提出了接口达到的目标：使用同一接口可以管理多种不同的网络。在EMS启动和正常运行时能够进行 资源的发现和管理。可以对终结点(TP) 进行配置。能确定在 EMS管理的网络下的资源使用和SNC(子网连接)信息。能够对EMS管理下的 SNC进行建立和移除操作。能够发现 物理资源( 如机框，板卡 )。能够配置性能任务和检索性能值。根据TMF814标准，北向接口一般封装了如下几个对象实现：EMS 管理、设备管理、界面直通管理、维护管理、网元管理、子网管理、性能管理、保 护管理等，它们的对象定位可以通过会话（emsSession）对象的getManager 方法来获得，而会 话对 象是通过e
12、msSessionFactory对象的getEmsSession方法来获得，需要验证用户名和口令。emsSessionFactory对象是整个EMS服务的入口。将emsSessionFactory对象保存IOR文件并且注册到命名服务上。适配TMF814标准的南向接口首先确定emsSessionFactory对象引用，可以用IOR文件作参数调用string_to_object()函数来获得，也可以通过命名服务来取得，一般都是用命名服务。通过对emsSessionFactory对象的getEmsSession的调用获得会话对象的对象引用，再通 过对会话对象的getManager的调用获得各个管理对
13、象的对象引用。有了管理对象的对象引用，就可以方便地调用各种管理操作，将它 们分类封装在各子功能 块，有告警采集、配置采集和性能采集等子功能块。另外，TMF814标准还定义了通知服务，南向接口通过对会话对象的getEventChannel的调用获得通知服务的事件通道，再建立与此事件通道连接。当EMS网管发生告警、配置改变、状态改变和性能变化时，南向接口就会收到相应的通知事件，3.3 统一数据采集虽然各厂家都声称其网管的北向接口遵循TMF814标准，但是其实际的接口定义语言(IDL)与TMF814 标准还是有细 微的差别，因此，需要针对不同的厂家开发出不同的南向接口。南向接口模块可以同时加载几个不
14、同的南向接口，根据人机界面模 块配置的参数，配 备所需的南向接口。统一数据采集要求所有的南向接口共用一个ORB，如何用一个ORB 连接不同厂家网管的命名服务成为关键。我们采用 Corba对象的统一资源定位（URL）技术。在Internet上，你可以在浏览器中直接输入地址，即 URL，就可以到你指定的网站区， 这项技术在Corba中也得到了运用。通常的做法是把一个Corba的服务器放在一台有指定域名地址和端口的机器上。 Corba的服务器要为许多的Corba对象服务。一般我们需要在对象实例的URL地址后加上特定的对象健值（Object Key ID）或对象名字， 这些对象的名字或健 值就指明了我
15、们所需要的特定的服务。如下所示：Corbaloc:IIOP::nsport/NameService其中Corbaloc是Corba URL的关 键字，用于对象实例和对象句柄的转换； Corbaloc后面的是协议的类型（IIOP是默认的协议类型，可以省略），另一种协议是RIR(Resolove Initial References)；1.2是该协议的版本号；是所在机器的域名地址或IP地址；nsport 是端口号；/后面的NameService是对象健值。每一个ORB都有一个标准的接口，用来把 类似URL的字符串，通过string_to_object转化为对象句柄。因此，只要知道厂家网管的地址和命
16、名服务的端口号，就可连接厂家网管的命名服务，而且可以同时连接不同厂家网管的命名服 务。4 网络安全模式根据电力系统网络安全防护规定， 电力通信综合网管或动态资 源管理系统的主体部分一般设置在网络安全防护三区，而 传输网管运行在二区， 为 了提高网络安全性，将统一数据采集平台布署在二区，综合网管系 统主体部分和统一数据采集平台之 间应设置安全隔离装置。网络安全模式下的系统示意 图如图 4 所示。网络 网络 网络 综合网管正向安全隔离装置统一数据采集平台三层交换机网管 网管 网管 三区二区图 4 网络安全模式下的系统 示意图Fig.4 System sketch map in network se
17、curity mode正向安全隔离装置用于安全二区到安全三区的单向数据传递，在网络协议的表示层与应用层数据只能单向传输,即从安全三区到安全二区的TCP 应答禁止携带应用数据，极大地提高了安全二区的安全性，杜绝了从安全三区对安全二区网 络攻击的发生。但是，安全隔离装置的设置也给综合网管的建设带来一些不便， 统一数据采集平台的 设计也充分考虑了这些不便。 将统一数据采集平台的数据 库接口模块布署在安全三区，可以直接访问数据库，读取各采集设备的数据库模型并存成XML 格式文件，将此文件拷贝到统一数据采集平台。 统一数据采集平台的处理控制模块处理南向接口采集来的数据和通知事件时，将数据按XML格式进行
18、描述，通过消息发送模块发给布署在安全三区的数据库接口模块再写入数据库。各厂家网管的IP地址在不同的网段，可以用三层交换机接入 统一数据采集平台，若厂家网管系统存在IP地址冲突的情况， 则该交换机还需要支持 NAT功能。如果需要接入的网管系统的数量少于等于4个，可不配置 该三层交换机，而是在 统 一数据采集平台上配置多个网卡，分别连接到不同的网管系统来进行数据采集。5 结语基于 CORBA 的 统一数据采集平台是 ECM3000 电力通信 综合网管系统和电力通信动态资源管理系统重要组成部分， ECM3000 电力通信综合网管系统开发完成后获得在江苏省及其各地区推广应用，并成功 应用在河南电力通信
19、网综合 监控系统、江西省 电力通信监控系统、 陕西电力通信网综合网管系 统等工程。其中，河南电力通信网综合监控系统建设河南省调为监控中心站、18 个供电公司 为监控主站、覆盖省网 220 千伏及以上变电站为监控子站的全省联网、数据共享的通信网 综合监控系统，通 过统一数据采集平台采集了 华为、依赛、马可尼、烽火等厂家传输网管。同样江西省电力通信监控系 统工程项目建设省调监控中心 1个，区域监控中心 13 个，通过统一数据采集平台采集了华为 、依赛、北电等厂家传输网管。参考文献1 岑贤道，安常青. 网络管理协议及应用开发. 清华大学出版社. 1998 年 7 月2 朱其亮，郑斌. CORBA 原
20、理及其应用. 北京邮电大学出版社. 2001 年 10 月3 TM ForumTMF 814 Multi-Technology Network Management Solution Set20024 德 Heinz-Gerd Hegering，等著曹阳，等译网络系统的集成管理概念、体系及其应用清华大学出版社，2001年11月陶邦胜（1968），男，高级工程师， 长期从事通信网监控、综合网管及资源管理方面的研究。Centralized Data Collection Platform Based on CORBATao Bangsheng（State Grid Electric Power R
21、esearch Institute, Nanjing 210003, China）Abstract: With the fast development of the telecommunication network management technology, the CORBA is becoming the main interface technology of the connection between higher level network management and lower level network management because of its good ch
22、aracteristics,such as object oriented management, cross-platform support, multiple languages compatibility, independent of network protocol，etc.Some northbound interfaces which accord with TMF814 standards had been developed,so the conception of centralized data collection platform is introduced.The
23、 paper describes software frameworks and processes of centralized data collection platform, illustrates the southbound interface developed by means of CORBA technology and TMF814 standards,solves the key problems of centralized data collection, presents the complete network security solutions which accord with the network security defence regulations in power system, realizes centralized data collection among the distributed network management units.Key words: CORBA; centralized data collection platform; TMF814; northbound interface；southbound interface; network security
