Application of XML Technology in Electric Power
Telecommunication Equipment Warning System
徐 揚，高會生，丁 杰
（華北電力大學，河北 保定 071003）
摘 要：介紹了XML技術和Push在基于Web的網絡管理體系中的應用。提出了基于XML的電力通信網絡設備管理信息模型的建立，分析了Push機制實現通信設備的實時告警的方法。最后總結出XML技術在電力通信網中的應用前景。
關鍵詞：XML；電力通信設備；Push；信息模型；告警信息
Abstract：This paper introduces the application of XML technology and Push in webbased network management. It also proposes to establish a XMLbased electric power telecommunication management information model, and analyzes the realization of telecommunication equipment realtime warning through Push mechanism. Finally, it concludes the application foresight of XML technology in electric power telecommunication.
Keywords：XML;electric power telecommunication;Push;information model;warning information
故障管理是保證網絡正常運行的一個重要部分，其功能包括故障檢測、故障定位分析、診斷和相應的故障排除或恢復。盡管大型網絡中的故障不可避免，但是對故障發生原因和位置的快速判定以及故障恢復的能力對于提高網絡的穩健性和網絡服務的可用性具有重要的意義。電力通信網是由多個廠商的多個時期的各種設備組成的典型的異質網絡，由于各種設備大多是由不同廠家在不同時期生產的，各自的數據組織方式各不相同，造成各子網之間的告警信息的種類和數量日益增多。這對網管人員及時準確地接收告警信息，發現和解決故障極為不利，給管理工作帶來很大困難。
TMN是ITUT為了解決電信網中多廠商設備管理環境下產生的統一的網絡管理方案，是電力通信網管的發展趨勢［1］。TMN采用先進的技術，強調功能和接口的標準化，但由于其目標太理想化，抽象性要求太高，信息模型的標準化進程緩慢和實現代價高等問題使得多數網管系統只是在功能、概念上遵循TMN標準，而在網絡管理系統的實現上，大多以TMN網管體系為基礎，又采用了很多新技術。XML就是在保持TMN健壯性的同時，簡化相關軟件的開發，同時采用Push技術實現管理事件的上報。
1基于Web的網絡管理
1.1XML在基于Web的網絡管理中的應用
1998年2月，W3C發布了XML 1.0規范，1999年一些組織和個人就提出將XML應用在網絡管理中。DMTF（Distributed Management Task Force）組織為建立WBEM［2］開發了一系列的核心標準，包括數據模型和通用信息模型（CIM）標準、編碼規則和XMLCIM編碼規則，定義了將CIM對象表示為XML格式的XML Schema，并將這些XML片斷封裝為HTTP包，CIM類及其實例都必須是符合這個Schema的XML文檔。在由John 等提出的XNAMI［3，4］系統中允許管理系統在SNMP框架內擴展代理的MIB，并通過用XML來表示系統的MIB，并且以DOM樹的方式存儲在代理端，在管理端可以瀏覽MIB模型。1999年12月，ITUT發布了Q22/7標準，定義了ASN.1和XML Schema數據類型的映射。2002年4月，ITUT 發布了一個標準M.3030，定義了TML的一個框架，TML是XML在電信領域中的應用。
XML的自我描述性、內容和表現形式相分離、低成本及其能穿過防火墻的性質使其在電力通信設備管理中具有很重要的應用。
1.2Push技術在基于Web的網絡管理中的應用
通常,在基于Web的網絡管理中，均采用Pull方式獲取信息。近年來,出現了一種新的Push（推送）技術,它與使用瀏覽器查找信息的Pull技術不同。Pull技術是瀏覽器發出請求后,Web服務器就將信息傳送給用戶;Push技術是Web服務器根據事先規定的設置文件,而不是用戶的即時要求,有目的性地按時將用戶感興趣的信息主動發送到用戶計算機中。用戶只要在初次使用時自己設定所需信息,不必進行任何信息檢索操作,就能方便地獲得所需信息,更新信息會隨時Push給用戶。
目前，實現Web服務器主動向瀏覽器發送數據的技術主要有3種：Client Pull、Sever Push和Java Applet。其中Client Pull方式要求瀏覽器以一定的周期訪問服務器，用以檢查有無新事件發生。如果周期太長，則事件的延遲太大；如果周期太短，則不僅會給系統增加負擔，還會增加網絡開銷。Sever Push方式是由Web服務器派生一個進程執行NPH(nonparse header)的CGI程序與瀏覽器建立一個TCP連接。這樣，各功能模塊產生的告警信息通過內部消息傳遞、廣播給各NPH進程，由這些進程Push給瀏覽器。Server Push實現的優點是XPH進程運行在服務器，對客戶瀏覽器的要求較少。但是，因為服務器要為每個瀏覽器派生一個NPH進程，這就加重了服務器的負擔。Java Applet運行在客戶端瀏覽器上，每個Applet與服務器上的消息傳遞守護進程建立一個TCP連接，在消息傳遞進程收到各功能模塊的告警事件后，通過Java Applet向管理員報告。可以看出，Java Applet實現了把告警事件的處理交給瀏覽器，有效地平衡客戶與服務器之間的負載。
2XML在電力通信網絡設備管理中的應用
2.1TMN中物理設備的信息建模
信息模型是用面向對象的方法為與管理相關的資源建立的模型，由此產生了一套構造管理信息庫的方法。信息模型在網絡管理中處于核心位置。根據XML可以描述大量的現有管理標準和部署方案中所表示的信息模型，還可以使用其它普通的工具來瀏覽、編輯和處理這些模型。根據電力通信網管理功能的要求，需要對設備的工作狀態進行監視，對設備的狀態告警和相關資料進行管理。由此，要對電力通信網中的所有設備進行類劃分。針對不同的要求確定不同的監測信息，并用不同的狀態量表示，通過監測狀態信息來判斷設備的運行情況。當對設備的狀態告警進行管理，要把設備的告警級別分為不同的等級。要確保設備的告警信息能及時準確地上報給管理者，管理者收到告警信息后做進一步處理。同時還有提供告警數據的統計功能。設備的相關資料包括設備的生產廠家、使用情況、配置方式、規格型號等。根據電力通信網的組成情況，可以將設備分為數字微波、電力線載波、衛星通信、光纖通信、數字程控交換機、移動通信、多路模擬載波和通信機房等8種類型。作為電力通信網的被管物理資源，按照功能和特性，可分別定義這些設備的管理信息模型。根據ITUT建議書M.3100的建議，用UML圖建立被管對象類之間的繼承關系，如圖1所示。
2.2基于XML的物理信息建模
參照M.3030中有關GDMO/ASN.1與XML Schema之間信息模型的映射規則，GDMO規范中的每個被管對象類都可以轉換成TML類型，而且GDMO模板中的屬性也能轉換。當被管對象類轉換時，類中所包含的包將轉換為元素；將屬性組轉換成為TML Schema中的命名組；被管對象條件包中的present if 語句在包轉換之后轉換成minOccurs=“0”；動作、行為、通知均轉換成注釋；名字綁定由XML的命名空間來完成。GDMO使用ASN.1來定義屬性、操作和通知中的參數，當GDMO模板轉換成TML模板時這些句法要進行重新定義。由于包注冊在命名空間中定義的唯一性，所以沒有必要對其進行必要的轉換。TML不能攜帶功能性的操作，可以將其轉換成注釋，通過XML提供的DOM/SAX接口用具體操作語言（例如Java，C＋＋等）來實現。
參照GB 17246—1998《電力系統通信業務導則》中關于通信設備編號方法的規定給設備進行編號。設備編號由3部分8位組成：前5位為通信站編號，由區域代碼、地區局代號和通信站序號5位數字組成；第6位為通信設備編號；第7和第8位為通信設備序號。按照這種規則對設備進行逐層命名后形成管理信息樹，體現了被管設備實例之間的包含關系。
3系統結構
這套基于XML的電力通信網絡管理系統提供了一種靈活有效的方法去控制MIB中的變量。管理者與代理之間的通信采用通過HTTP協議的Java Applet和Servlet來實現。通過采用公布—訂閱—發行的機制來完成告警信息的上報。系統體系結構見圖2。
XML分析器和解析器的目的是在系統的設計過程中保持傳統的HTML的優勢，把它們結合起來。XML分析器/解析器的主要任務是把瀏覽器端提交的HTML格式的表單內容轉換成XML文檔，將服務器端的XML文檔以HTML格式在WEB瀏覽器上顯示。系統會根據鼠標選中的設備在索引目錄中的ID號，利用XPath匹配MIB中設備序號，以統一的形式來顯示相應設備的所有參數。應用程序還可以利用XML DOM提供的API來和任何編程語言一起使用，完成動態的訪問、添加、刪除和修改MIB的內容以及顯示結構和樣式等。
通過對1.2節中Web服務器主動向瀏覽器發送數據的3種技術的分析和比較發現，使用Java Applet方法比較合適。Java是操縱XML的最有力的工具，而且Java的跨平臺特性和XML的平臺無關性使得他們的結合非常完美。Java虛擬機（JVM）被綁定在Web瀏覽器中，使得Web瀏覽器可以執行Java代碼。瀏覽器端一旦鍵入服務器端的URL就可以從服務器端下載一個包含有Java Applet程序的HTML文檔。這樣運行在瀏覽器端的Java Applet 與服務器上的消息傳遞進程建立一個TCP連接，其作用就是在客戶端處于等待狀態，對從服務器端擴展程序發來的告警標志信號進行監聽。運行在服務器端的Java Servlet通過JDBC連接或用戶輸入的訂閱信息，從數據庫中提取出查詢數據，依據已經設計好的DTD/Schema，動態地生成XML文件。用XSLT作為轉換工具，把XML文件轉成HTML文件，在瀏覽器上瀏覽。通過這種方式可以屏蔽異構網絡設備之間的數據差異，達到對電力通信網中通信設備的統一管理。
采用XML作為文件傳輸格式是因為XML具有以下優點。
a.分離數據和表現形式。XML文件可以由XSL/CSS文件加以顯示，更改XML文件的內容不會影響到它的顯示效果。
b. XML可以實現不同應用間的數據共享。使用XML表示的數據內容很容易被理解和解析，這樣也很有利于數據格式的向前兼容性。
c.基于XML的管理應用程序能夠利用現存的網絡安全交互功能，XML表示的信息由于利用HTTP來傳輸，所以信息能夠穿過防火墻，這一點也正是其它的分布式協議所面臨的主要問題。
4結束語
XML/HTTP在Internet上使用比較方便，它具有的有效性、可擴展性和防火墻互操作性，使其成為異構環境下的通用數據語言和轉換協議。由于XML的靈活、簡單和技術無關性，業界在XML互聯上能夠比較容易地達成一致，可以認為基于XML的信息技術改革將是中國網絡管理實現跨越式、可持續發展的方向。
參考文獻
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［2］WBEM. http://www.dmtf.org/wbem.
［3］A.John,K.Vanderveen,Sugla B.Suglar. An XML-based Framework for Dynamic SNMP MIB Extension［C］.IFIP/IEE International Workshop on Distributed Systems Operation and Management(DSOM), Zurich.1999,P107~120.
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