ICT 基礎設施監控系統問題及標準化建設方案研究

李雷明，王振濤，侯永濤

（中訊郵電咨詢設計院有限公司，北京 100048）

0 引 言

信息與通信技術（Information and Communications Technology，ICT）產業經過20 多年的快速發展，基礎設施規模不斷擴大。隨著傳感器技術、傳輸技術、計算機及人工智能等多種技術的進步，基礎設施監控系統的系統規模、效率和智能化程度都得到了極大的提升。

在基礎設施監控系統建設過程中，建設方為滿足不同的管理需要，往往會建設多個監控系統，如動環系統、空調自控系統、視頻監控系統及配電監控系統等。同時，結合設備資源管理系統，將各個子系統進行整合，以建立進行基礎設施智能運營和運維的集約化管理系統[1]。由于各子系統的接口協議沒有統一的標準，因此在建設集約化管理系統時需要對不同的子系統進行接口解析和系統對接。隨著子系統規模的擴大，整合的難度急劇增加，制約著集約化管理系統的建設。

隨著社會各界對監控系統集約化管理要求的不斷提高，傳統互相割裂且數據無法共享的多個監控系統的建設模式已無法滿足管理需求。因此，需要對基礎設施監控系統開展標準化建設，以提升大規模資產和數據的管理效率，實現數據的快速共享，并降低管理成本。

1 基礎設施監控系統網絡結構

根據ICT 基礎設施維護需求和維護體制要求，監控系統可以分為智能監控（Smart Monitoring，SM）模塊、監控單元、區域監控中心（Local Supervision Center，LSC）以及各地市監控站。智能監控（Smart Monitoring，SM）模塊用于監控基礎設施電源和空調設備，控制相關設備使其正常運行，一般通過RS-485、RS-232 串口方式接入現場監控單元；監控單元負責監控系統現場的數據采集和協議轉換，并將監控信息上送至區域監控中心，以確保系統的正常運行和有效管理；LSC 一般以省（直轄市/自治區）為單位建設，負責監控、管理ICT 機房基礎設施的運行，并發布運營和運維要求；各地市監控站為基層維護執行單位，采用反遷的方式從區域監控中心獲取本地區ICT 機房基礎設施運行狀態，以實施現場運維工作。此外，可以根據需要建設集團級的全國監控中心。ICT 基礎設施監控系統網絡結構如圖1 所示[2]。

圖1 ICT 基礎設施監控系統網絡結構

不同層級之間的接口有所不同，具體規定如下。

第一，A接口，即監控模塊與監控單元之間的接口。監控模塊通過通信串口將監控信息送至監控單元。其中，監控單元由監控商提供，在監控工程中具有較大的投資占比。

第二，B 接口，即監控單元或監控模塊與上級監控中心之間的接口。該接口一般由監控廠商自行定義，采用的是私有協議。

第三，C 接口，即不同基礎設施監控系統監控中心之間互聯的接口。

第四，D 接口，即基礎設施監控系統監控中心與其他網管之間的接口。對于通信運營商而言，其他網管指無線傳輸等設備的專業網管。

第五，E 接口，即監控子系統與基礎設施監控系統監控中心之間互聯的接口。例如，將視頻監控系統、高壓配電監控系統等經過細分的專業監控系統作為子系統接入基礎設施監控系統時，相關互聯接口定義為E 接口。

A、B、C 接口涉及ICT 基礎設施監控系統不同層級的互聯，對于監控系統的標準化、規范化建設具有重要影響，且屬于基礎設施監控系統范疇內可把控的因素，可以制定標準進行約束。而D 接口和E 接口則屬于基礎設施監控系統與其他監控系統的互聯，需要接入其他系統的監控數據，因此需要遵循其他類型系統的接口規定。

2 基礎設施監控系統存在問題分析

在建設基礎設施監控系統的過程中，一個省、一個地區，甚至一個數據中心的不同樓層，都可能存在由不同監控廠商監控項目實施的情況，因此在整合過程中存在各監控系統接口不統一、數據無法共享等問題，亟待解決。

2.1 監控系統監控單元與監控中心軟件平臺高度耦合

傳統的監控系統通常采用同一廠商提供的底端采集設備（監控單元）和監控中心軟件，且二者之間的信息傳輸采用私有協議，不同廠家互不兼容。這樣采集設備與監控中心軟件平臺就可達到高度耦合，監控系統后續的軟件和硬件擴容、功能升級等，都需要依賴原有監控廠商實施。例如，監控廠家早期以硬件利潤為主，導致軟件業務資源投入少、更新慢，形成了壟斷，且存在服務主動性差、軟件定制化開發升級成本高等問題，最終造成監控系統功能應用單一、數據標準不統一、無法數據共享及互聯互通等諸多問題。

2.2 監控系統數據孤島難以打通

在進行監控系統集約化建設的過程中，需要整合多個監控子系統。由于監控子系統需要單獨建設，且各子系統接口、數據命名原則、數據格式等存在較大差異，因此在接口對接過程中存在諸多不確定因素，且存在數據無法共享、重要事件無法關聯、聯動等問題。例如，發生關鍵設備告警、機房水浸等重要告警時，無法實現與視頻系統的聯動，導致無法及時記錄告警現場的影像，不利于對告警事件的追溯與處理。此外，如果高低壓配電和電力變換設備的告警分屬不同的監控子系統，則將無法快速評估高低壓故障、維修對后續相關電力變換和配電網絡的影響，也無法在電力變換設備發生停電故障時，及時準確地追根溯源。

2.3 多廠家監控系統難以整合

過去，存在通信運營商在某個省甚至某個地市內有多個廠家、多版本的監控系統同時運行的情況。同時，缺乏數據互通的標準接口，各系統之間的監控對象和監控內容缺乏統一的命名規范，導致不同系統對接難度大，易出現漏告警、誤告警、數據準確率低等問題。因此，難以開展集約化運維工作，無法實施智能化運維，且需要同時使用多套監控系統，增加了運維人員的工作量，導致運維管理成本較高。

基礎設施監控系統的建設方案需要打破現狀，以適應降本、增效、低碳以及智能運營的大趨勢。因此，急需制定相關的標準與規范，并尋求有效的解決方案，以建設高效、可靠、智能化的基礎設施集約化管理系統，實現不同監控子系統建設的標準化、規范化，促進數據共享。

3 基礎設施集約化監控系統解決方案

從基礎設施監控系統集約化數據共享、規范化建設的目標出發，針對當前監控系統現狀，應從監控單元白盒化、統一監控單元B 接口、制定監控系統C 接口3 個方面考慮，進行監控系統的規范化建設。

3.1 監控單元白盒化，實現采集設備軟硬件解耦

各類基礎設施監控系統可以視為工控領域的范疇。監控單元通過通信接口（如RS-232、RS-485 串口）或傳感器接入模擬輸入（Analog Input，AI）、數字輸入（Digital Input，DI）等接口，實現對監控對象數據的采集和控制。通過制定監控單元標準化的技術指標要求和北向接口協議，明確南向接口的類型和數量、輸入/輸出（Input/Output，I/O）口監測精度、監控單元的電氣防護等技術指標，以滿足不同類型監控系統的需求，使監控單元具有良好的通用性。同時，規定監控單元的操作系統和各類接口的命名原則，使不同廠家生產的監控單元遵守相同的軟件驅動標準，實現監控單元的白盒化。

通過開發監控單元白盒化軟件，以兼容不同硬件廠家的監控單元設備，可以實現第三方監控單元硬件與嵌入式軟件的解耦，從而共用或替換不同廠商的監控單元硬件。這樣監控系統硬件廠家只需提供標準化的監控單元硬件，而嵌入式軟件的主導權由建設需求方掌握，不再受制于監控系統硬件廠家。

3.2 統一監控單元B 接口，實現監控數據標準化

基礎設施監控系統通常采用各子系統單獨建設的模式，同時每個獨立子系統都有自己的監控中心，導致在建設基礎設施集約化管理系統時需要開發大量的系統間接口，并對不同子系統進行整合。當監控數據出現準確性或實時性等問題時，由于涉及多個系統，導致問題溯源和排除較為復雜。目前，各子系統監控單元到監控中心互聯的B 接口協議采用的是監控廠商私有協議，互不兼容。為實現不同監控廠商監控單元設備和監控中心的互聯，技術人員研究了不同的解決方案，但都只能解決特定場景下的問題[3]。因此，要根據基礎設施監控系統的特點，綜合考慮監控系統的監控點、監控內容和功能需求等內容，制定統一的B接口協議。這樣可以將采集到的不同類型監控系統的數據統一接入一套監控單元設備，從而在底端數據采集側實現對數據的直接采集和硬件資源的整合。

采用統一化B 接口協議的方案，可以將原來獨立建設的動環監控子系統、視頻監控子系統、門禁監控子系統、配電監控子系統以及空調監控子系統等，從底端數據采集側進行數據歸一化處理，實現各系統的整合和業務聯動，從而大幅降低建設和管理成本，提升系統運行效率。B 接口標準規定了統一的報文格式，綜合考慮設備入網、退網、監測點注冊、邏輯參數的配置流程、監測性能數據的輪詢上報以及主動上報機制等。此外，每一個監測點都擁有全網唯一的標準編碼，該編碼在系統互聯中發揮著關鍵作用。

目前，各通信運營商都制定并完成了B接口規范，對于監控單元的標準化、實現采集設備硬件和監控中心解耦具有重要作用。

3.3 制定監控系統C 接口，實現不同監控子系統互聯

C 接口規定了不同等級基礎設施監控系統監控中心之間的互聯規則。雖然2005 年通信行業編制就已經制定了C 接口的相關標準，但在實際工程實施中，缺少相關的測試手段和入網檢測能力，導致各監控廠商仍采用私有的C 接口協議[4]。這些私有協議的接口規則和實現功能用所不同，且私有協議具有封閉、不開放的屬性，無法支持眾多監控系統和監控中心的互聯。隨著通信網絡的擴大，且行業標準修訂周期較長，原有的C 接口行業標準已無法滿足當前網絡的建設和維護需求[5]。

為確保基礎設施監控系統集約化管理的順利實施，各通信運營商開編定制C 接口規范。C 接口通過傳輸控制協議（Transmission Control Protocol，TCP）進行互聯，支持實時數據和告警數據的傳輸、監測點參數的獲取和設定、連接心跳等命令。同時，采用靜態數據庫查詢的方式查詢監測對象和監測點屬性，如設備屬性、監測點參數配置等。C 接口的制定要遵循互聯可靠、傳輸高效、數據準確的原則，每個監測點都要與地區、局站、設備等綁定，并擁有全網唯一的標識。

部分運營商已制定了C 接口的企業標準，并開始建設全國基礎設施監控系統的集約化平臺，為智慧運營和運維打下了良好的基礎。

4 結 論

ICT 基礎設施管理業務的提升依賴于基礎設施監控系統數據的完整性、準確性和實時性。在基礎設施監控系統集約化建設的過程中，封閉且不開放的私有接口嚴重阻礙了系統集約化建設的進程。數據采集監控單元設備的白盒化、監控系統B 接口和C 接口的標準化方案，對于打破原有監控系統的壟斷、實現數據共享、破除數據煙囪、建設基礎設施智慧運營平臺以及實現基礎設施高效、可靠、智能化運營具有重要意義，也是今后基礎監控系統發展的必然趨勢。