毕业论文（设计）基于CORBA 的统一数据采集平台[J].doc

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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的集中采集。关键词：CORBA；统一

2、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

3、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

4、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,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

5、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：图1基于统一数据采集平台的总体系统结构Fig.1System 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

6、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、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。图2统一数据采集平台的软件结构Fig.2 Software block diagram of centralized data collection plat

7、form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

8、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，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3.1CORBA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

9、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3CORBA对象请求代理结构Fig.3 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

10、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

11、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emsSessionFactory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

12、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

13、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

14、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们所需要的特定的服务。如下所示：Corbaloc:IIOP:1.2: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；

15、/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。图4网络安全模式下的系统示意图Fig.4 S

16、ystem sketch map in network security 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

17、来的数据和通知事件时，将数据按XML格式进行描述，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

18、河南电力通信网综合监控系统、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原理及其应用. 北京邮电大学出

19、版社. 2001年10月3 TM ForumTMF 814 Multi-Technology Network Management SolutionSet20024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 Research Institute, N

20、anjing 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 characteristics,such a

21、s 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 paper describes sof

22、tware 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 netw

23、ork 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 securityEditors note: Judson Jones is a meteorologi

24、st, journalist and photographer. He has freelanced with CNN for four years, covering severe weather from tornadoes to typhoons. Follow him on Twitter: jnjonesjr (CNN) - I will always wonder what it was like to huddle around a shortwave radio and through the crackling static from space hear the faint

25、 beeps of the worlds first satellite - Sputnik. I also missed watching Neil Armstrong step foot on the moon and the first space shuttle take off for the stars. Those events were way before my time.As a kid, I was fascinated with what goes on in the sky, and when NASA pulled the plug on the shuttle p

26、rogram I was heartbroken. Yet the privatized space race has renewed my childhood dreams to reach for the stars.As a meteorologist, Ive still seen many important weather and space events, but right now, if you were sitting next to me, youd hear my foot tapping rapidly under my desk. Im anxious for th

27、e next one: a space capsule hanging from a crane in the New Mexico desert.Its like the set for a George Lucas movie floating to the edge of space.You and I will have the chance to watch a man take a leap into an unimaginable free fall from the edge of space - live.The (lack of) air up there Watch ma

28、n jump from 96,000 feet Tuesday, I sat at work glued to the live stream of the Red Bull Stratos Mission. I watched the balloons positioned at different altitudes in the sky to test the winds, knowing that if they would just line up in a vertical straight line we would be go for launch.I feel this mi

29、ssion was created for me because I am also a journalist and a photographer, but above all I live for taking a leap of faith - the feeling of pushing the envelope into uncharted territory.The guy who is going to do this, Felix Baumgartner, must have that same feeling, at a level I will never reach. H

30、owever, it did not stop me from feeling his pain when a gust of swirling wind kicked up and twisted the partially filled balloon that would take him to the upper end of our atmosphere. As soon as the 40-acre balloon, with skin no thicker than a dry cleaning bag, scraped the ground I knew it was over

31、.How claustrophobia almost grounded supersonic skydiverWith each twist, you could see the wrinkles of disappointment on the face of the current record holder and capcom (capsule communications), Col. Joe Kittinger. He hung his head low in mission control as he told Baumgartner the disappointing news

32、: Mission aborted.The supersonic descent could happen as early as Sunday.The weather plays an important role in this mission. Starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached

33、, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day weather lives. It will climb higher than the tip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the

34、 stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tropopause), he can expect a lot of turbulence.The balloon will slowly drift to the edge of space at 120,000 feet (22.7 miles/36.53 kilometers). Here, Fearless Felix will unclip. He will roll back the door.Then, I would assume, he will slow

35、ly step out onto something resembling an Olympic diving platform.Below, the Earth becomes the concrete bottom of a swimming pool that he wants to land on, but not too hard. Still, hell be traveling fast, so despite the distance, it will not be like diving into the deep end of a pool. It will be like

36、 he is diving into the shallow end.Skydiver preps for the big jumpWhen he jumps, he is expected to reach the speed of sound - 690 mph (1,110 kph) - in less than 40 seconds. Like hitting the top of the water, he will begin to slow as he approaches the more dense air closer to Earth. But this will not

37、 be enough to stop him completely.If he goes too fast or spins out of control, he has a stabilization parachute that can be deployed to slow him down. His team hopes its not needed. Instead, he plans to deploy his 270-square-foot (25-square-meter) main chute at an altitude of around 5,000 feet (1,52

38、4 meters).In order to deploy this chute successfully, he will have to slow to 172 mph (277 kph). He will have a reserve parachute that will open automatically if he loses consciousness at mach speeds.Even if everything goes as planned, it wont. Baumgartner still will free fall at a speed that would

39、cause you and me to pass out, and no parachute is guaranteed to work higher than 25,000 feet (7,620 meters).It might not be the moon, but Kittinger free fell from 102,800 feet in 1960 - at the dawn of an infamous space race that captured the hearts of many. Baumgartner will attempt to break that record, a feat that boggles the mind. This is one of those monumental moments I will always remember, because there is no way Id miss this.