CN102136949A - 一种基于网络和时间的告警相关性分析方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提出了基于网络和时间的告警相关性分析方法及***，内容包括：以统一的格式对所有告警进行归一化的处理和转换；结合网络配置信息，按照网络相关性对告警进行分组;按照时间相关性对各组告警进行时间窗检查，将超过时间窗的告警分组推入分析处理；使用改进后的事件树模型对告警进行模式匹配分析，推出根源告警。解决了现有***不能全面分析的问题，实现了准确、高效的告警相关性分析。
Description
技术领域
本发明涉及电力通信网的告警相关性分析技术，特别是涉及基于网络和时间关联模式的告警相关性分析方法及***。
背景技术
在电力通信网中，通信设备发生故障时，会产生大量告警，运行维护人员需要从大量告警中找出主要告警，根据告警判断故障原因，分析出那些业务受到影响。但告警是故障的外在表现，具有传递性和多侧面表述等特点，故障是原因，告警是结果；告警是可观测和易获取的，故障却通常被掩盖在大量告警消息的背后。
对于大量输出的告警信息，为有效地提出有用信息，定位告警根源，需要将按照告警模式、维护经验形成告警专家库，当大量告警信息产生时，***能够筛选出告警根源，缩短通信故障分析、查找和处理时间，这一过程叫告警相关性分析。
告警相关性分析的主要内容是对告警之间的关系进行分析，确定能反应和处理故障根本原因的告警，目的是减少告警信息潮对***管理的影响、帮助进行准确的故障定位。采用的手段是基于模式运用（Rule Based Correlation），而模式的定义、发现、推演以及维护管理则成为需要处理的核心，模式的运用包括其运用策略与运用流程则是组成相关性处理引擎的重要部分。
关于告警相关性分析，目前国内外采取如数据挖掘、模式匹配、流模型等前沿技术，取得了一些成果。基于事件树的相关性分析模式匹配模型，是当前较为实用的分析模型，其认为在***中任何一个告警事件都是由其他告警事件引起，即告警之间因果相关。一组有因果相关的告警事件会组成一颗告警事件树。
在本发明的研究过程中，发现基于事件树的分析模型存在以下问题：(1)所述模型要求每条模式必须与具体的对象关联，即模式中含有具体的对象信息；对于简单网络也许可行，但是对于规模较大的网络而言，需要针对每一个对象制订模式，***显然不具有可维护性和实用性；(2)所描述的模式匹配准则要求过于严格，即是要求是严格的匹配，不适用于当前日益复杂网络情况和用户使用习惯；（3）网络配置信息与告警的相关性存在着因果关系，但所述***没有结合网络拓扑关系和电路路由关联关系来进行分析和计算，缺乏一定的全面性。
因此，在具体的设计时，本发明充分考虑以上问题，本着提高告警相关性分析的准确性和效率的原则，提出后文所述方法及***。
发明内容
本发明针对现有上述技术的不足，提出网络和时间的相关性检查模式，并通过其改进事件树，设计并实现告警相关性分析引擎***和***，实现准确、高效的告警相关性分析，以解决原有***不能全面分析的具体问题。
本发明的总体组成结构和各部分名称如附图1所示，其具体步骤为：
第一步：以统一的格式对所有告警进行归一化的处理和转换；
第二步：结合网络配置信息，按照网络相关性对告警进行分组；
第三步：按照时间相关性对各组告警进行时间窗检查，将超过时间窗的告警分组推入分析处理；
第四步：使用事件树模型对告警进行模式匹配分析，推出根源告警。
特别的，第二步所使用的网络相关性分组方法，特点为：分析所发生的一组告警，若其所在的网元设备是相同的，或其所在的传输段是相同的、或其所在的传输电路是相同的，确定其具有网络相关性，分到同一个组别。不存在网络相关性的告警不具备相关性条件，应当分开入组。
特别的，第三步时间相关性检查所使用的时间窗，特点为：使用时间窗实现时间相关性检查，时间窗界定一组告警在从最后一次告警到达，到等待下一次告警到来的最长等待时间，以及从最初一条到达，到最后一条到达之间的最长等待时间。只有在时间窗内发生的告警，才具备时间上的相关性，具备分析的前提条件。
特别的，第四步所使用的事件树模式匹配方法，是通过以上网络相关性分组和时间相关性判定而改进的分析方法，将发生的告警所在的网络配置信息和告警之间的时间关系信息应用到具体的事件树模式匹配上，具有分析的全面性和准确性。
本发明的另外一个目的在于：提供一套基于网络和时间的告警相关性分析***，结构内容包括：
用于告警相关性分析的分析运算单元，用于存储相关性分析引擎程序、模式和配置等数据的信息存储单元，用于采集网络告警并进行归一化转换的数据采集单元和预处理单元，用于组织和报告分析结果的输出单元，用于网络配置信息录入的输入单元，其特点在于所使用的：
(1) 网络配置数据库：通过采集网络配置信息、结合手动录入等方式而形成的含有***网元、拓扑和电路等具体配置信息的数据库；
(2) 时间窗配置信息：用以存储进行时间相关性检查的时间窗设置，内容必须包括两个时间段长度的配置信息；
(3) 事件树模式数据库：通过采手动录入而形成的含有事件树模式等具体模式和策略信息的模式数据库；
(4) 相关性分析引擎模块：在对告警进行归一化处理后，结合网络配置数据库对告警进行分组处理，对于超过时间窗的告警分组推入分析处理单元，使用事件树模式对告警进行匹配分析，最终输出含有根源告警的相关性分析结果。
附图说明
图1 本发明工作流程图。
图2 本发明***结构图。
图3 传输网络拓扑示例图。
图***树模型图。
图5告警相关性分析处理流程图。
具体实施方式
本发明的***具体实施内容如下：
1、一套基于网络和时间的告警相关性分析***。
图1、图2 描述了本告警相关性分析***的设计方案。内容包括：
(1) 用于告警相关性分析的分析运算单元，结合网络配置、时间窗配置和事件树模式等信息，具体执行对告警的相关性算法分析；
(2) 用于存储相关性分析引擎程序、模式和配置等数据的信息存储单元，具体存储相关性分析引擎程序文件、网络配置数据库、时间窗配置信息数据和事件树模式数据库；
(3) 用于采集网络告警并进行归一化转换的数据采集单元和预处理单元，实现对多个通信网络上的告警的采集，并实现对告警内容和格式的归一化转换；
(4) 用于组织和报告分析结果的输出单元，组织相关性分析的结果格式及内容，出具具体的分析依据、过程和结果，为外部显示***提供根源告警等输出内容。
(5) 用于网络配置信息录入的输入单元，提供人工输入接口和工具，用以输入***中网元、拓扑和电路等具体网络配置信息，作为网络配置数据库的具体内容。
(6) 网络配置数据库：通过采集网络配置信息、结合手动录入等方式而形成的含有***网元、拓扑和电路等具体配置信息的数据库；
(7) 时间窗配置信息：用以存储进行时间相关性检查的时间窗设置，内容必须包括两个时间段长度的配置信息；
(8) 事件树模式数据库：通过采手动录入而形成的含有事件树模式等具体模式和策略信息的模式数据库；
(9) 相关性分析引擎模块：在对告警进行归一化处理后，结合网络配置数据库对告警进行分组处理，对于超过时间窗的告警分组推入分析处理单元，使用事件树模式对告警进行匹配分析，最终输出含有根源告警的相关性分析结果。
、基于网络和时间的告警相关性分析方法
（一）第一步：以统一的格式所有告警进行归一化的处理和转换
本发明通过对从全网采集得到告警进行归一化处理，组成进行全网告警相关性分析所需的基础数据。确定并采用统一的告警数据内容和格式的划分方法，对各网络上原始告警报文进行采集和处理，将告警必要的属性信息（如：告警对象、告警名称、告警时间、告警等级等）进行归一化的格式转换。
通过本步骤的归一化处理和转换，得到的规范化告警信息格式如下：
| 告警属性字段 | 内容举例 |
| 告警的唯一ID | 如UUID:“CA4B883AAAB043D28C87406DB4EDD0CB” |
| 告警名称 | 如“622M端口[#1]：R_LOS告警” |
| 告警所在设备类型ID | 如“SDH网元” |
| 告警所在设备对象ID | 如UUID :“d4aa9194156340e38b05477275e10529” |
| 告警类型标识符 | 如“协议告警” |
| 告警类型对象ID | 如UUID :“146E54F4D86146C2821BCBFC38A206E1” |
| 告警等级 | 如“严重告警”或“Severity” |
| 告警开始时间 | 如“2011-02-27 12:09:41” |
| 告警恢复时间 | 如“2011-03-01 09:00:45” |
| 告警原因 | 如“R_LOS” |
| 发生告警的资源类型 | 如“端口” |
| 发生告警的资源 | 如“622M端口[#1]” |
| 操作状态 | 如“确认” |
| 设备厂家型号 | 如“华为Metro3000***” |
（二）第二步：结合网络配置信息，按照网络相关性对告警进行分组
（1）、网络配置数据库的构建。实现提供采集或者录入的人工界面接口，用以输入与告警相关的网络配置关联等信息，内容具体包括网元、拓扑、通道时隙、业务电路等具体数据，为告警之间网络相关性检查做好基础准备。具体内容包括：
A．网元配置信息，涵盖网元告警所依附的设备机架、机框、插槽、板卡和端口等实体的配置信息；
B. 网络拓扑信息，反映网络中各个网元之间的相互连接关系，拓扑的物理载体是连接这些网元之间的电缆、光缆和微波链路；
C. 通道时隙信息，针对电力通信网中广泛使用SDH传输网络，通道和时隙反映了网络中的可用通道信息，通道时隙上承载着具体的业务电路信息；
D. 业务电路信息，涵盖网络通道路由、两端配线端子和承载与其上的业务电路信息。
网络配置数据库构建完成后，向相关性分析引擎提供如下接口：
A. 输入告警ID，得到告警所在的网元配置信息，包括机框、板卡和端口等具体配置数据；
B. 输入告警所在端口ID，得到端口所在的拓扑连接关系信息，包括两端网元配置数据，以及承载此拓扑的电缆、光缆或微波链路数据；
C. 输入告警ID，得到所在通道和时隙交叉等信息；
D. 输入告警ID，得到告警所在的业务电路的路由配置信息，包括路由经过的所有结点的网元配置信息数据。
（2）、按照网络相关性对告警进行分组。对网络相关性做明确定义：使用上述接口调用，分析所发生的一组告警，如果其所在的网元设备是相同的（设为关系Re），或其所在的拓扑是相同的(设为关系Rs)、或其所在的电路是相同的（设为关系Rn），才被认为具有网络关联性(如公式1定义)。确定不存在网络相关性的告警不具有相关性条件。
如n个具有网络相关性的告警依次为a1,a2…an，满足网络相关性要求的计算公式则为：
公式1：R(ax,ay) ∈ {Re,Re,Rn}；
式中，R表示关系，1≤x≤n，1≤y≤n，x≠y。
通过如上方法，确定了大量告警在网络相关性上检查，实现告警的分组，为后续处理做好了准备。
（三）第三步：按照时间相关性对各组告警进行时间窗检查，将超过时间窗的告警分组推入分析处理
（1）、设置时间窗实现时间相关性的检查。对时间相关性做明确定义：所发生的一组具有网络相关性的告警，其发生时间基本处在一个有限或者相对较短的时间段内，才被认为具有时间相关性。
为定量的描述时间相关性，定义时间窗来实现。时间窗是为了界定一组告警在时间上是否相关，设定从最后一次告警到达到等待下一次告警到来的最长等待时间(设为TWmin，如公式2)，以及从最初一条到最后一条之间的最长时间间隔(设为TWmax，如公式3)。只有在时间窗内发生的告警，我们认为他们是具有时间上的相关性。
如n个依次到达的告警“a1,a2…an”具有时间相关性，若其告警时间依次为t1,t2…tn，其中ti-1≤ti(2≤i≤n)，则满足时间相关性要求的计算公式为：
Max(ti - ti-1) ≤ TWmin ； （2）
Max(tn - t1) ≤ TWmax （3）
式中，2≤i≤n ，且TWmin≤Wmax。
网络相关性分组与时间相关性检查是紧密相接的一环，当告警组的时间窗超过时，由分析处理单元将告警组自动推入分析处理单元，进行事件树的模式匹配分析。
（2）、网络和时间相关性的检查实例。为了更好理解，举例而言，假设传输网络拓扑图如图3所示，并且存在两条电路（电路1路由为A-C-D，电路2路由为F-G-E-B）。某一时间段内发生的一组告警，通过归一化处理后如表1所示：
| 事件序号 | 对象 | 告警名称 | 等级 | 告警时间 |
| 1 | A | R_LOS | 紧急告警 | 12:01:00 |
| 2 | F | TU_AIS | 次要告警 | 12:01:12 |
| 3 | A | MS_AIS | 主要告警 | 12:01:02 |
| 4 | A | AU_AIS | 主要告警 | 12:01:03 |
| 5 | B | AU_AIS | 主要告警 | 12:01:02 |
| 6 | C | TU_AIS | 次要告警 | 12:01:05 |
| 7 | D | TU_AIS | 次要告警 | 12:01:06 |
| 8 | E | TU_AIS | 次要告警 | 12:01:02 |
| 9 | A | R_LOF | 紧急告警 | 12:01:01 |
| 10 | B | AU_LOP | 主要告警 | 12:01:10 |
按照网络相关性(Re、Rs、Rn)和时间相关性（设定时间窗为Twmax=15和Twmin=5，单位为秒）所属的公式1及2来对其进行检查和分组，可得出两组具有相关性的告警如下：
第1组：1、3、4、6、7、9（网络、时间相关）；
第2组：2、5、8、10（网络、时间相关）。
（四）第四步：使用事件树方法对告警进行模式匹配分析，推出根源告警
（1）、构建事件树模式数据库。基于事件树的相关性分析模式匹配模型，定义为***中任何一个告警事件都是由其他告警事件引起，即告警之间因果相关。一组有因果相关的告警事件会组成一颗告警事件树，如图4所示。
为描述当发生具有网络和时间相关性的告警：R_LOS、MS_AIS、AU_AIS、TU_AIS时，以”->”表示引发，依据图中引发模式“R_LOS->MS_AIS->AU_AIS->TU_AIS”，只推出根源告警R_LOS，如图中可使用如下表达式：
本发明对原来的事件树相关性分析模式进行了改进，就其优于原来事件树模型之处说明如下：
A. 模式的定义独立于具体对象。按照类似附图4所的方式来定义告警的关系模式后，即可将其应用到所有对象的告警相关性分析，无需与具体对象关联来定义模式。而对象的关联通过网络相关性来约束。因此，对象与模式关联更为灵活，这使得模式数据的可维护性极大提高。
B. 模式的运用更为灵活，支持模式的重复匹配和部分匹配。对于同一告警事件，模式可以重复使用。模式的匹配也不一定要求完全匹配，支持部分匹配。
C. 充分使用网络配置信息，实现在业务电路层次对告警的相关性分析，实现告警在跨传输段及电路层次的分析。另外，进一步的，在通过网络配置及告警信息归一化后，***甚至可以实现跨传输网络***间的告警相关性分析。
通过对原有的事件树模式模型的改进，实现模式与对象的独立，提高了模式的可维护性和关联的灵活性，在此基础上支持的重复匹配和部分匹配提高了模式运用的效率；而基于业务电路路由层面的分析方法则大大扩展了模式运用的对象范围。
（2）、基于改进后的事件树模式匹配方法的根源告警分析。以下结合附图对本发明作进一步说明。图5为实时告警相关性分析引擎流程图，应用此流程设计，构建实时分析***，以实现对告警的在线、实时的相关性分析，最终并输出根源告警。
如图5所示，相关性分析引擎应用“生产者-消费者”模型，内含3个模块：一个告警分析队列、一个告警接收预处理处理线程（以下简称为接收线程）和一个相关性分析线程（以下简称分析线程）。
A.告警分析队列。此队列负责存储接收模块处理过的告警，并为其判断网络相关性的提供参考信息。分析队列由多个具有网络相关性告警组组成的，接收模块负责分析告警的网络相关性来创建组，分析模块负责对队列中组进行检查，将超过时间窗的组取出进行相关性分析并在分析完成输出结果后清除组。
B.告警接收预处理模块。接收模块负责接收告警，并通过告警归一化对告警格式进行预处理，结合网络配置信息以及告警队列内容对告警进行网络相关性分析，并将具有网络相关性告警编组并存入告警分析队列；
C.相关性分析模块。分析模块负责周期性的对分析队列进行检查，判断所检查的组是否已经超过时间窗的限制；当超出时间窗时，使用基于告警事件树模式匹配，当匹配上事件树时按照其推出根源告警。
本发明所述方法及***的其他具体技术详细描述需参阅本发明上述说明中相应部分的描述，不再累述。本领域内的技术人员可以对本发明进行改动或变型的设计但不脱离本发明的思想和范围。因此，如果本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同的技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种基于网络和时间的告警相关性分析方法，其特征在于包括如下步骤：
A.以统一的格式对所有告警进行归一化的处理和转换；
B.结合网络配置信息，按照网络相关性对告警进行分组；
C.按照时间相关性对各组告警进行时间窗检查，将超过时间窗的告警分组推入分析处理；
D.使用事件树模型对告警进行模式匹配分析，推出根源告警。
2.根据权利要求1所述的一种基于网络和时间的告警相关性分析方法，其特征在于，所述步骤A中：采用了统一的告警数据内容和格式的划分方法，对网络上原始告警报文进行采集和处理，将告警必要的属性信息如告警对象、告警名称、告警时间、告警等级等进行了归一化的格式转换。
3.根据权利要求1所述的一种基于网络和时间的告警相关性分析方法，其特征在于，所述步骤B中：确定所发生的一组告警具有网络相关性的方法是，告警所在的网元设备是相同的，或其所在的传输段是相同的、或其所在的传输电路是相同的。
4.根据权利要求1所述的一种基于网络和时间的告警相关性分析方法，其特征在于，所述步骤C中：使用时间窗实现时间相关性检查，进一步的，时间窗的特征在于界定了一组告警在从最后一次告警到达、到等待下一次告警到来的最长等待时间，以及从最初一条到达、到最后一条到达之间的最长等待时间。
5.根据权利要求1所述的一种基于网络和时间的告警相关性分析方法，其特征在于，所述步骤D中：通过网络相关性分组和时间相关性判定而改进的分析方法，将发生的告警所在的网络配置信息和告警之间的时间关系信息应用到具体的事件树模式匹配上。
6.基于网络和时间的告警相关性分析***，其特征在于：***含有用于告警相关性分析的分析运算单元，用于存储相关性分析引擎程序、模式和配置等数据的信息存储单元，用于采集网络告警并进行归一化转换的数据采集单元和预处理单元，用于组织和报告分析结果的输出单元，用于网络配置信息录入的输入单元。
7.根据权利要求6所述的基于网络和时间的告警相关性分析***，其特征在于：***内部组成具体内容包括：
(1) 用于告警相关性分析的分析运算单元，其特征在于，结合了网络配置、时间窗配置和事件树模式等信息，具体执行对告警的相关性算法分析；
(2) 用于存储相关性分析引擎程序、模式和配置等数据的信息存储单元，其特征在于，具体存储相关性分析引擎程序文件、网络配置数据库、时间窗配置信息数据和事件树模式数据库；
(3) 用于采集网络告警并进行归一化转换的数据采集单元和预处理单元，其特征在于，实现对多个通信网络上的告警的采集，并实现对告警内容和格式的归一化转换；
(4) 用于组织和报告分析结果的输出单元，其特征在于，具体组织相关性分析的结果格式及内容，出具具体的分析依据、过程和结果，为外部显示***提供根源告警等输出内容；
(5) 用于网络配置信息录入的输入单元，其特征在于，提供了人工输入接口和工具，用以输入***中网元、拓扑和电路等具体网络配置信息，作为网络配置数据库的具体内容。
8.根据权利要求6所述的基于网络和时间的告警相关性分析***，其特征在于：信息存储单元所存储的而分析处理单元所使用的具体数据有：
(1) 网络配置数据库，其特征在于，是通过输入网络配置信息形成的含有***网元、拓扑和电路等具体配置信息的数据库；
(2) 时间窗配置信息，其特征在于，是用以存储进行时间相关性检查的时间窗设置的两个时间段长度的配置信息；
(3) 事件树模式数据库，其特征在于，是通过手动录入而形成的含有事件树模式等具体模式和策略信息的模式数据库。
9.根据权利要求6所述的基于网络和时间的告警相关性分析***，其特征在于，含有相关性分析引擎，其特点在于，是在对告警进行归一化处理后，结合网络配置数据库对告警进行分组处理，对于超过时间窗的告警分组推入分析处理单元，使用事件树模式对告警进行匹配分析，最终输出含有根源告警的相关性分析结果。
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