CN112766631A - 一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法 - Google Patents

一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法，包括：基于预先构建的采集架构确定通信接口协议，基于通信接口协议获取电力无线异构网络的运行数据；对获取的运行数据进行加密处理，得到通信报文；根据通信报文分析电力无线异构网络的链路劣化情况，分析劣化原因是否为链路处于小区边缘；若链路处于小区边缘，对链路所在的小区进行调整。通过本发明中的采集架构选取合适的通信接口协议，从而汇集无线异构网络中的各种数据，解决了海量终端之间的通信方式不互通的问题。

Description

一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法
技术领域
本发明属于电力通信技术领域，尤其涉及一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法。
背景技术
无线通信相对于有线通信可以为电力终端设备提供更加泛在、灵活、经济的接入服务，是解决配用电网“点多面广”通信问题的关键，在全业务泛在电力物联网中的市场需求规模巨大，应用前景十分广阔。随着电力***规模逐渐扩大，涉及到的业务类型越来越多，传统单一的电力通信网络已无法满足电力***的通信需求，因此电力无线异构网络成为智能配用电网、全业务泛在电力物联网的重要支撑，以适应多种不同的业务场景需求。
然而由于电力无线异构网络中存在多种不同的通信机制，并面对海量终端承载、异构通信安全等问题，给电力无线异构网络的运行监控带来严峻的挑战，难以及时了解电力无线异构网络中各个链路的网络质量。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提出了一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法，包括：
基于预先构建的采集架构确定通信接口协议，基于通信接口协议获取电力无线异构网络的运行数据；
对获取的运行数据进行加密处理，得到通信报文；
根据通信报文分析电力无线异构网络的链路劣化情况，分析劣化原因是否为链路处于小区边缘；
若链路处于小区边缘，对链路所在的小区进行调整。
可选的，所述运行数据的来源包括无线专网的核心网、基站、终端，以及无线公网的SIM卡；
其中，直接采集所述终端和所述SIM卡的运行数据，通过网管设备的北向接口采集所述核心网和所述基站的运行数据。
可选的，所述预先构建的采集架构包括采集控制层、采集处理层以及协议栈，所述协议栈中封装有不同的通信接口协议。
可选的，所述基于预先构建的采集架构确定通信接口协议，基于通信接口协议获取电力无线异构网络的运行数据，包括：
通过采集控制层生成定期采集任务，将定期采集任务发送给采集处理层；
自采集处理层接收到定期采集任务的时刻开始计时计时，当到达预设采集周期时，通过预置在采集处理层的协议适配器选取协议栈中合适的通信接口协议；
调用所述通信接口协议中的数据交互接口采集运行数据，将所述运行数据发送到采集控制层；
通过采集控制层与电力***服务器建立TCP长连接，将运行数据上传到电力***服务器。
可选的，所述基于预先构建的采集架构确定通信接口协议，基于通信接口协议获取电力无线异构网络的运行数据，还包括：
接收用户的采集请求，通过采集控制层根据采集请求生成指令采集任务，所述指令采集任务包括采集请求的流水号以及采集指令；
判断采集指令中的task标识是否为启动状态，若为非启动状态则结束拒绝用户的采集请求；
若为启动状态，将指令采集任务发送给采集处理层，通过预置在采集处理层的协议适配器选取协议栈中合适的通信接口协议；
调用所述通信接口协议中的数据交互接口采集运行数据，将所述运行数据结合流水号进行编码；
通过采集控制层与电力***服务器建立TCP长连接，将编码后的运行数据上传到电力***服务器。
可选的，所述对获取的运行数据进行加密处理，得到通信报文，包括：
在预设的椭圆曲线Ep(a,b)上取一点作为基点G，确定用户私有密钥k，生成公开密钥K＝kG；
将获取的运行数据编码到椭圆曲线Ep(a,b)上的一点M，随机产生一个整数r；
通过加密计算分别得到通信报文C1和通信报文C2，其中C1＝M+rK，C2＝rG。
可选的，所述根据通信报文分析电力无线异构网络的链路劣化情况，分析劣化原因是否为链路处于小区边缘，包括：
接收通信报文C1和通信报文C2，根据用户的私有密钥k对通信报文C1和通信报文C2进行解密计算；
对解密后的通信报文进行质量检测，若通信报文满足预设劣化条件，则判定出现链路劣化情况；
获取通信报文中的上下行链路数据，根据上下行链路数据获取链路所在小区的导频RSCP；
若所在小区的导频RSCP低于预设门限，判定所述链路劣化，劣化原因为所述链路处于小区边缘。
可选的，所述解密计算的过程包括通过计算C1-k C2得到解密后的通信报文M。
可选的，所述若链路处于小区边缘，对链路所在的小区进行调整，包括：
若劣化原因为链路处于小区边缘，则切换链路的小区；
重新分析电力无线异构网络的链路劣化情况，若链路劣化情况仍未改善，则降低所述链路的速率。
可选的，所述劣化监控方法还包括当发生链路劣化情况时，生成告警信息，所述告警信息包括告警编码、告警等级、告警名称以及对告警名称对应的业务标准名称。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
基于电力无线异构网络的多种通信机制融合共存的特点，通过本发明中的采集架构选取合适的通信接口协议，从而汇集无线异构网络中的各种数据，解决了海量终端之间的通信方式不互通的问题。
针对电力无线异构通信网络带宽相对较小且无线终端的处理能力较为有限的特点，采用改进的椭圆加密算法对采集到的运行数据进行加密，提高劣化监控过程的安全性的同时，降低硬件和流量开销，节省带宽。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法的流程示意图；
图2为网管设备的北向接口的位置示意图。
具体实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
实施例一
如图1所示，本发明提出了一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法，包括：
S1：基于预先构建的采集架构确定通信接口协议，基于通信接口协议获取电力无线异构网络的运行数据。
所述电力无线异构网络包括无线专网和无线公网，因此运行数据的采集对象包括无线专网的核心网、基站、终端，以及无线公网的SIM卡。
其中，采集设备直接采集所述终端和所述SIM卡的运行数据，采用国际标准的TR-069协议。TR-069协议是一项远程控制使用者终端设备的通讯协定，TR-069协议栈的下面几层充分利用了目前在Internet上广泛使用的通信协议，比如TCP、HTTP、SOAP等。通过这些成熟的协议，采集设备和终端设备之间可以方便地建立通信的基本通道。
通过网管设备的北向接口采集所述核心网和所述基站的运行数据，北向接口是为厂家或运营商进行接入和管理网络的接口，即向上提供的接口，图2为本实施例中北向接口的位置示意图，采用OMC北向接口规范。在本实施例中，所述网管为核心网以及基站的厂家提供的网管***EMS。
本实施例中采集的无线专网的运行数据包括资源数据、告警数据、性能数据以及日志数据。资源数据支持全量和增量采集两种方式，采集的数据包括设备信息、槽位信息、板卡信息、端口信息，以及设备、槽位、板卡、端口之间的从属关系、拓扑连接关系等，通过资源数据获取电力无线异构网络的链路拓扑信息，便于分析链路的劣化情况；告警数据包括告警序列号告警设备、告警对象、告警名称、告警原因、处理建议、告警等级、告警时间、告警类型、告警状态等，当链路发生劣化情况时就会生成告警数据并上传至电力***服务器，使运维人员及时了解电力无线异构网络的运行情况；性能数据的采集支持设定不同的采集周期，核心网采集的性能数据包括核心网ID、性能定位信息、在网终端数、核心网上行速率、核心网下行速率、核心网CPU使用率、全网所有CPE的在线率情况，基站采集的性能数据包括基站ID、性能定位信息、基站下挂终端数、基站上行速率、基站下行速率、BBU的CPU使用率，终端采集的性能数据包括CPE唯一标识、性能定位信息、单个CPE在线率、CPE在线时长、WAN口接收业务数据量、WAN口带宽利用率、WAN口包丢弃率、WAN口包错误率、LAN口接收速率、LAN口包错误率、LAN口包丢弃率、LAN口带宽利用率、LAN口速率、RSRP信号强度、RSSI信号强度、SINR信号强度以及RSRQ信号强度等。
除此之外，所述无线公网中SIM卡的运行数据包括SIM卡状态、流量、套餐、资费、位置等动态信息，包括但不限于号码状态、所属APN、所属流量池、套餐名称、套餐资费、套餐总流量、当日流量、当月流量、上月费用等信息。
将上述无线专网和无线公网的运行数据经过数据清洗、数据汇聚之后，作为日志数据上传至电力***服务器中的数据库。当用户需要访问日志数据时，为了提升网络安全和数据安全性，***采用分权分域的网络区块化管理权限控制，按照业务需求，将电力***功能模块与功能点划分为多个操作域；按照设备和网络的不同地域，将资源数据、告警数据、性能数据划分为不同的区块。对功能权限、操作权限和数据权限分别加以控制，不同的用户角色对应不同的功能权限和操作权限，不同的用户单位对应不同的数据权限。通过绑定用户的角色与单位，实现分权分域的网络区块化管理权限控制。
所述预先构建的采集架构包括采集控制层、采集处理层以及协议栈。
所述采集控制层负责控制采集任务，包括生成、删除、修改、查询采集任务，并与后台的电力***服务器建立TCP长连接，将采集数据上报给电力***服务器。采集控制层作为TCP的client，采集任务的进程启动后会主动连接电力***服务器，并上报采集处理层中采集器的注册信息，所述注册信息包括采集了那些网关以及各个网关的采集状态等。如果TCP连接中断，TCP Client负责进行定期重连，本实施例将周期控制在1次/分钟。
所述采集处理层接收采集控制层下发的采集任务后，根据采集任务的类型做出不同响应，实现运行数据的采集。
所述协议栈中封装有不同的通信接口协议，统一接口调用，简化协议程序编码复杂度，使协议转换开发人员不用纠结协议栈的实现细节，采集控制层需要通过协议栈获取需要配置那些协议参数，从而实现与下层网管或设备的通信。
本实施例中所述采集架构还包括采集器UI，负责为采集架构提供交互界面，包括采集任务的增删改以及采集数据的实时查看等功能。
本实施例中采用协议栈一体化设计，将北向接口连接以及设备直连涉及到的协议进行统一封装并智能调配，通过结合北向接口和设备直连两种模式的数据采集，做到个性化功能互补，提高数据采集的完整性。
本实施例中，采集任务分为定期采集任务和指令采集任务。
对于定期采集任务，所述基于预先构建的采集架构确定通信接口协议，基于通信接口协议获取电力无线异构网络的运行数据，包括：
通过采集控制层生成定期采集任务，将定期采集任务发送给采集处理层；
自采集处理层接收到定期采集任务的时刻开始计时计时，当到达预设采集周期时，通过预置在采集处理层的协议适配器选取协议栈中合适的通信接口协议；
调用所述通信接口协议中的数据交互接口采集运行数据，将所述运行数据发送到采集控制层；
通过采集控制层与电力***服务器建立TCP长连接，将运行数据上传到电力***服务器。
对于指令采集任务，所述基于预先构建的采集架构确定通信接口协议，基于通信接口协议获取电力无线异构网络的运行数据，包括：
接收用户的采集请求，通过采集控制层根据采集请求生成指令采集任务，所述指令采集任务包括采集请求的流水号以及采集指令；
判断采集指令中的task标识是否为启动状态，若为非启动状态则结束拒绝用户的采集请求；
若为启动状态，将指令采集任务发送给采集处理层，通过预置在采集处理层的协议适配器选取协议栈中合适的通信接口协议；
调用所述通信接口协议中的数据交互接口采集运行数据，将所述运行数据结合流水号进行编码；
通过采集控制层与电力***服务器建立TCP长连接，将编码后的运行数据上传到电力***服务器。
S2：对获取的运行数据进行加密处理，得到通信报文。
通过国际标准协议实现与电力无线异构网络中的通信终端进行数据交互的同时，还需要满足电力无线异构网络的安全性。本实施例针对电力无线异构通信网络带宽相对较小且无线终端的处理能力较为有限的特点，采用轻量级非对称加密算法，对运行数据形成的通信报文进行加密。上述加密由电力***服务器完成，具体包括：
在预设的椭圆曲线Ep(a,b)上取一点作为基点G，确定用户私有密钥k，生成公开密钥K＝kG；
将获取的运行数据编码到椭圆曲线Ep(a,b)上的一点M，随机产生一个整数r；
通过加密计算分别得到通信报文C1和通信报文C2，其中C1＝M+rK，C2＝rG。
通过改进的椭圆加密算法，同时满足在安全性、硬件开销、流量开销、计算效率方面的要求。在椭圆曲线***中，我们只需要使用相对于传统的RSA算法短得多的密钥就可以达到与其相同的安全强度。例如，一般认为160比特的椭圆曲线密钥提供的安全强度与1024比特RSA密钥相当，使用短的密钥的好处在于加解密速度快、节省能源、节省带宽、存储空间。
S3：根据通信报文分析电力无线异构网络的链路劣化情况，分析劣化原因是否为链路处于小区边缘。
接收通信报文C1和通信报文C2，根据用户的私有密钥k对通信报文C1和通信报文C2进行解密计算。所述解密计算的过程包括：用户利用其私有密钥k，通过计算C1-k C2得到解密后的通信报文M。
对解密后的通信报文进行质量检测，将通信报文M中的运行数据与预设劣化条件一一比对，若通信报文满足预设劣化条件，则判定出现链路劣化情况。
通常造成链路劣化的原因主要包括终端的链路处于小区边缘、终端链路所在频段干扰太大以及其他原因，本实施例针对链路处于小区边缘的情况，采取在异构网络间进行切换的处理策略，具体包括：获取通信报文中的上下行链路数据，根据上下行链路数据获取链路所在小区的导频RSCP。导频RSCP即导频信道信号强度，导频是基站、终端等设备连续发射未经调制的直接序列扩频信号，为各基站提供信号强度比较，使终端等设备可以确定何时进行切换。
若所在小区的导频RSCP低于预设门限，判定所述链路的劣化原因为所述链路处于小区边缘。在本实施例中，为了获取链路所在小区的导频RSCP以及邻小区的导频RSCP，对于下行链路测量，要求终端在上报运行数据的同时附加同频测量结果与异频测量结果，对于上行链路测量，在判定链路劣化后，要向终端发起内部测量控制消息，要求终端周期上报，并附加同频和异频测量结果。
若所在小区的导频RSCP未低于预设门限，则认为是其他原因导致链路劣化，选择降低链路速率以减小对其它用户的干扰，通常对大速率业务部进行小区内时隙调整，这主要是考虑到大速率业务调整到其他时隙后，对其他时隙的用户也是一种干扰。
S4：若链路处于小区边缘，对链路所在的小区进行调整。
若劣化原因为链路处于小区边缘，则切换链路的小区。本实施例通过HC算法实现小区切换，HC算法是用于将链路转移到新的小区上实现越区切换的算法，从而保证通信的连续性和服务质量。
将链路切换到新的小区后，重新分析电力无线异构网络的链路劣化情况，即重复S3步骤，若链路劣化情况仍未改善，则降低所述链路的速率。
除此之外，本实施例还包括当发生链路劣化情况时，生成告警信息，所述告警信息包括告警编码、告警等级、告警名称以及对告警名称对应的业务标准名称。通过预先构建的标准化告警映射码表，对告警信息进行标准化处理，形成适用于各类配用电业务通信终端的通信告警标准映射规则，以电力终端通信接入网最主要的光纤通信和无线通信技术为例，如表1所示，形成标准告警编码和标准命名，将告警信息转换为标准命名输出，实现对电力生产业务通信通道的跨厂家、跨技术体制、跨层级的状态监测与告警，使之能够适用于不同设备厂家的告警。
表1
Figure BDA0002850425070000081
通过上述告警信息的生成方法解决了传统监测方式存在的异构网络割裂、无法全程监测的问题，对于通信业务的状态监测与保障、故障的定位排查提供了有效、直观的手段，能够显著提升电力无线异构网络的运维管理效率。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法，其特征在于，所述劣化监控方法包括：
基于预先构建的采集架构确定通信接口协议，基于通信接口协议获取电力无线异构网络的运行数据；
对获取的运行数据进行加密处理，得到通信报文；
根据通信报文分析电力无线异构网络的链路劣化情况，分析劣化原因是否为链路处于小区边缘；
若链路处于小区边缘，对链路所在的小区进行调整。
2.根据权利要求1所述的一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法，其特征在于，所述运行数据的来源包括无线专网的核心网、基站、终端，以及无线公网的SIM卡；
其中，直接采集所述终端和所述SIM卡的运行数据，通过网管设备的北向接口采集所述核心网和所述基站的运行数据。
3.根据权利要求1所述的一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法，其特征在于，所述预先构建的采集架构包括采集控制层、采集处理层以及协议栈，所述协议栈中封装有不同的通信接口协议。
4.根据权利要求3所述的一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法，其特征在于，所述基于预先构建的采集架构确定通信接口协议，基于通信接口协议获取电力无线异构网络的运行数据，包括：
通过采集控制层生成定期采集任务，将定期采集任务发送给采集处理层；
自采集处理层接收到定期采集任务的时刻开始计时，当到达预设采集周期时，通过预置在采集处理层的协议适配器选取协议栈中合适的通信接口协议；
调用所述通信接口协议中的数据交互接口采集运行数据，将所述运行数据发送到采集控制层；
通过采集控制层与电力***服务器建立TCP长连接，将运行数据上传到电力***服务器。
5.根据权利要求3所述的一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法，其特征在于，所述基于预先构建的采集架构确定通信接口协议，基于通信接口协议获取电力无线异构网络的运行数据，还包括：
接收用户的采集请求，通过采集控制层根据采集请求生成指令采集任务，所述指令采集任务包括采集请求的流水号以及采集指令；
判断采集指令中的task标识是否为启动状态，若为非启动状态则结束拒绝用户的采集请求；
若为启动状态，将指令采集任务发送给采集处理层，通过预置在采集处理层的协议适配器选取协议栈中合适的通信接口协议；
调用所述通信接口协议中的数据交互接口采集运行数据，将所述运行数据结合流水号进行编码；
通过采集控制层与电力***服务器建立TCP长连接，将编码后的运行数据上传到电力***服务器。
6.根据权利要求1所述一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法，其特征在于，所述对获取的运行数据进行加密处理，得到通信报文，包括：
在预设的椭圆曲线Ep(a,b)上取一点作为基点G，确定用户私有密钥k，生成公开密钥K＝kG；
将获取的运行数据编码到椭圆曲线Ep(a,b)上的一点M，随机产生一个整数r；
通过加密计算分别得到通信报文C1和通信报文C2，其中C1＝M+rK，C2＝rG。
7.根据权利要求6所述的一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法，其特征在于，所述根据通信报文分析电力无线异构网络的链路劣化情况，分析劣化原因是否为链路处于小区边缘，包括：
接收通信报文C1和通信报文C2，根据用户的私有密钥k对通信报文C1和通信报文C2进行解密计算；
对解密后的通信报文进行质量检测，若通信报文满足预设劣化条件，则判定出现链路劣化情况；
获取通信报文中的上下行链路数据，根据上下行链路数据获取链路所在小区的导频RSCP；
若所在小区的导频RSCP低于预设门限，判定所述链路的劣化原因为所述链路处于小区边缘。
8.根据权利要求7所述的一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法，其特征在于，所述解密计算的过程包括通过计算C1-k C2得到解密后的通信报文M。
9.根据权利要求1所述的一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法，其特征在于，所述若链路处于小区边缘，对链路所在的小区进行调整，包括：
若劣化原因为链路处于小区边缘，则切换链路的小区；
重新分析电力无线异构网络的链路劣化情况，若链路劣化情况仍未改善，则降低所述链路的速率。
10.根据权利要求1所述的一种用于电力无线异构网络的劣化监控方法，其特征在于，所述劣化监控方法还包括当发生链路劣化情况时，生成告警信息，所述告警信息包括告警编码、告警等级、告警名称以及对告警名称对应的业务标准名称。
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