（计算机软件与理论专业论文）配电网信息集成系统研究.pdf

华北电力人学硕十学位论文 摘要 在当前国内配电网信息系统中，管理信息系统重复建设问题严重，这不仅浪费 了巨大的财力和时间，而且大量的信息资源不能充分发挥应有的作用。本文提出了 构建基于面向服务体系架构的配电网信息集成系统的思想，对系统中的架构设计进 行了深入的研究，并对各业务信息交换模型及信息安全技术进行了探讨，最后对集 成系统的应用提出了建设方案。本文所取得的创新成果主要体现在：提出了在各网 元管理系统之上建立一个集成平台的思想、提出了基于面向服务架构的思想来构建 配电网信息集成系统。本文最后对配电网信息集成系统的应用提出了展望，希望能 够通过进一步的研究和实验，使之不断完善，能够为电力企业提供更好的服务。 关键词：配电网信息集成系统，网元管理系统，面向服务体系结构 a b s t r a c t i nt h ec u r r e n td o m e s t i cd i s t r i b u t i o nn e t w o r ki n f o r m a t i o ns y s t e m s ，m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m sd u p l i c a t i o np r o b l e mi ss e r i o u s t h i sn o to n l yw a s t e so fm o n e ya n dt i m e ，b u ta l s om a k eh u g e o fi n f o r m a t i o nr e s o u r c e sc a nn o tf u l l yp l a yi t sd u er o l e t h i sp a p e rp u tf o r w a r da ni d e ao fb u i l d i n ga l l i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o ns y s t e mo fd i s t r i b u t i o nn e t w o r kb a s e do nt h es e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r e t h ea u t h o rm a k e sd e e p l yr e s e a r c ho nt h es y s t e ma r c h i t e c t u r ed e s i g n ，a n dt h eb u s i n e s si n f o r m a t i o n e x c h a n g em o d e l ，a sw e l la si n f o r m a t i o ns e c u r i t yt e c h n o l o g y f i n a l l y , t h i sp a p e rp r o p o s eab u i l d i n g p r o g r a mf o rt h ea p p l i c a t i o no ft h i si n t e g r a t e ds y s t e m t h em a i ni n n o v a t i o n sm a d ei nt h i sp a p e ra r e ： p u tf o r w a r dt h ei d e ao fb u i l d i n ga ni n t e g r a t e dp l a t f o r mf o re a c hn e t w o r ke l e m e n tm a n a g e m e n t s y s t e m ，a n dp r o p o s et h ei d e ao fb u i l d i n ga ni n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o ns y s t e mo fd i s t r i b u t i o nn e t w o r k b a s e do nt h es e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e a tl a s t ，t h i sp a p e rm a k eap r o s p e c to nt h ea p p l i c a t i o no f d i s t r i b u t i o nn e t w o r ki n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o ns y s t e mp r e s e n t e di nt h ef u t u r e ，a n dr e a l l yh o p et h a tt h i s s y s t e mc o u l dh a v ec o n t i n u o u si m p r o v e m e n tt h r o u g hf u r t h e rr e s e a r c ha n de x p e r i m e n t a t i o n ，s ot h a t p r o v i d eb e t t e rs e r v i c e st oe l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s e s z h a ow e i m e i ( c o m p u t e rs o f t w a r ea n dt h e o r y ) d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f g u oq i n g l i n k e yw o r d s ：d i s t r i b u t i o ni n f o r m a t i o ni n t e g r a t e ds y s t e m , n e t w o r ke l e m e n tm a n a g e m e n t s y s t e m , s e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r e 华北电力人学硕十学位论文 第一章引言1 1 1 选题背景1 1 2 存在的问题1 1 3 国内外发展现状2 1 3 1 国外发展现状2 1 3 2 国内发展现状3 1 4 论文研究的主要内容。4 1 5 论文组织结构5 第二章相关技术研究7 2 1 软件发展史7 2 2s o a 基本概念9 2 3w e bs e r v i c e 1 1 2 4s o a 与w e bs e r v i c e 之间的关系1 2 2 5 信息传递的s o a 方式与传统方式的对比1 4 2 6 采用面向服务体系架构的优势与意义1 4 第三章网元管理系统的研究及信息集成系统的特点一1 5 3 1 通信专网中设备的网元管理系统概述1 5 3 2 网元管理系统的特点1 5 3 3 基于s o a 的配电网信息集成系统简述1 6 3 3 1 开发目标与应用目标1 6 3 3 2 信息集成系统的功能及特点1 6 第四章配电网信息集成系统的设计与实现1 8 4 1 开发环境1 8 4 2 性能目标1 9 4 3 设计原则1 9 4 4 系统建设的关键问题2 0 4 5 体系结构2 0 4 5 1 平台的总体框架设计2 1 4 5 2 应用架构设计2 2 4 5 3 技术架构设计2 4 4 5 4 数据架构设计2 8 4 5 5 物理架构设计一2 9 4 5 6 应用集成设计3 0 4 6 配电网信息集成系统各业务的信息交换模型的研究3 0 4 6 1 数据交换模块3l 4 6 2 小结3 4 4 7 配电网信息集成系统信息安全技术研究3 4 4 7 1 安全需求3 4 4 7 2 对信息集成系统安全的总体要求3 5 录目 要凹a 一n 孓摘怂 华，i 匕电力人学硕十学位论文 4 7 3 应用安全设计。3 5 4 8 接口体系的通信方式4 2 4 9 应用测试4 3 4 9 1 软件与硬件可靠性分析4 3 4 9 2 软件系统的测试方法。4 4 第五章配电网信息集成系统的应用4 7 5 1 应用部署模式建设方案4 7 5 1 1 部署模式4 7 5 1 2 对配电通信网的可靠性评估4 8 5 2 检测故障处理流程5 1 第六章总结与展望一5 3 6 1 总结5 3 6 2 展望5 3 参考文献5 5 致 射一5 8 在学期间发表论文和参加科研情况5 9 华北电力人学硕士学位论文 1 1 选题背景 第一章引言弟一早 i 百 半个多世纪以来，全球信息技术正以几何级数的速度发生着深刻的变革，知识 化、信息化的浪潮深刻地影响着人类社会和经济的发展，使人类迈入了一个崭新的 信息时代。加快信息化建设是党和国家的重要战略部署，坚持以信息化带动生产专 业化，来推动管理现代化的步伐。国家电网公司高度重视信息化工作，将加快信息 化建设作为公司重要的基础建设，在全公司组织实施的“s g l 8 6 工程，就是要构 筑“纵向贯通、横向集成的一体化信息平台。 由于配电网是直接与最终用户相连接的，因此配电服务质量直接影响用户的用 电状况u 。3 1 。当前在配电网的信息系统建设中，各个地方的电力企业在信息的管理上， 往往拥有自身的建设方案及实施策略，独立开发和运行信息管理系统，这就导致了 信息孤岛的大量存在，运行上的管理分散和缺乏一定的建设规划，为配电网中的信 息交互及综合知识的挖掘带来了很大的不便。并且，信息系统在技术的实现、应用 环境、数据库平台等方面表现出极大的异构性，从而使各个信息系统之间的数据的 处理与交换，以及分布协作方面等耗费了很高的人力时间成本。更为重要的是，信 息系统在整体管理、安全防护以及远期规划上逐步显现出无法逾越的瓶颈。 随着配电网中的信息系统数量的增加，这种“信息孤岛 现象所带来的全局性 影响将更加直接地渗入到电力企业管理决策层的日常及重要事务中，因此，我们应 该从技术角度上完全把握其发展方向。 本文主要研究配电网通信系统中的信息集成方案，是国家电网公司科学技术项 目。该项目主要研究各种通信技术在配电网中的应用、配电网通信体系、配电网综 合业务通信平台及配电网通信系统混合组网技术与实现方案。主要工作就是对配电 网通信体系的研究及其综合业务通信平台的研制，为我国配电网通信系统的建设、 运行管理提供实践依据，从而推进我国配电自动化系统的建设和发展。该项目对配 电网信息集成系统的主要要求有：( 1 ) 监测与控制接入网中各通信设备的运行情况 与各项信息的采集。( 2 ) 电力企业内部数据信息的实时与非实时的处理与管理。( 3 ) 信息的及时发布与交流。( 4 ) 提供多层次及多重的保密措施。( 5 ) 访问的方便性及 操作的易用性。( 6 ) 系统维护的方便性和可升级性。 1 2 存在的问题 目前在配电网通信系统中，主干通信主要采用光纤通信方式，对于一些分支线 华北电力人学硕士学位论文 路和光纤铺设不方便的地区采用无线通信和电力线载波通信方式h 1 。近几年新兴的 宽带通信技术，如工业以太网技术、无源光网络技术( e p o n ) 、宽带无线通信技术 等晦吲，对建设配电通信专网提供了较好的解决方案，在国内部分地区，开展了试点 应用，解决了配电与用电业务对通信的需求。 但是，这些通信技术在系统结构上差异较大，混合使用时存在一些问题。( 1 ) 信息孤岛。各地区的通信设备网管，都是设备厂商提供的网元管理系统，只能分散 管理自己的设备，不能管理其他厂商的设备，即网元管理系统的兼容性差，这将在 主站层形成一个个信息孤岛。信息孤岛的存在严重阻碍了信息资源的有效共享，造 成了大量的重复建设和资源浪费，极大地限制了配电系统信息化的应用，阻碍了我 国电力事业的发展。( 2 ) 数据不一致性。不同的操作系统有不同的文件系统、命名 规则和文件类型，每个数据库都有自己独立的应用特性、完整性和安全机制。因为 信息的孤岛性，同一种信息可能在不同的系统中重复出现，也可能以不同的格式出 现，这就造成了信息的冗余、混乱和维护困难等，大大降低了系统的实用价值。( 3 ) 同时期采用的网络体系结构与技术及通信监控网络差异很大。( 4 ) 各网元管理系统 的用户界面和操作方法各不相同，这就给信息管理人员的工作带来了不便。目前， 还没有一个统一的通信管理平台，来管理配电网中的这些通信设备。 这些情况导致了各地的供电公司不能在一个管理平台上，对通信设备及运行数 据进行统一的监控与操作。为了解决这些问题，让供电公司的信息工作人员能够及 时的采集到重要的信息、有效的共享资源、并且数据的安全性也能得到保证，开展 混合通信体制下的信息集成研究是当前应做的工作。本文的主要工作是为建设配电 网信息集成系统提供一个方案，该信息集成系统能够对配电网中的通信设备资源和 信息资源在全局范围内进行监控和优化，为管理人员的决策提供更好的支持。配电 网信息集成系统的建设，能够统筹地管理整个配电网通信系统的各个网元管理系 统，对促进配电网通信系统管理的信息化、规范化和集成化具有重要的意义。 1 3 国内外发展现状 1 3 1 国外发展现状 由于集成系统的重要性和技术上的可能性，国外很多公司都开展了集成框架技 术的研究，并推出了各种层次的集成产品，如美国d i g i t a l 公司在其c i mi t 战略 中推出了企业全面集成的集成框架和平台产品；美国i b m 、h p 、德国西门子等也推 出了某一领域的集成平台和对支持全面集成的集成框架产品。 自2 0 世纪8 0 年代后期以来，国外许多研究机构也开始了集成框架技术的研究 和产品开发。例如美国w r i g h t p a t t e r s o n 空军基地的w r i g h t 研究开发中心，在1 9 8 7 2 华北电力大学硕士学位论文 年4 月一1 9 9 0 年1 2 月期间研究开发了用于宇航和电子类企业集成的集成框架，分别 开发了适用于这两类企业集成的集成信息支持系统( i i s s ) ；w r i g h t 实验室在1 9 8 7 年9 月一1 9 9 1 年7 月期间研究和开发了适用于企业内部和企业之间信息集成的集成 框架工程信息系统( e i s ) 原型p r e i s ，并在1 9 9 5 年底之前完成了电子、软件和机 械工程环境下e i s 的应用演示口1 。 从国外各公司推出的各种集成产品来看，其主要特点与发展趋势在于： 1 开放性：能充分利用已有的技术方法和工具，采用开放式和面向对象分布处 理方法； 2 集成性：能支持多用户的交互操作，支持信息集成、功能集成和过程集成； 3 先进性：采用相关领域的最新技术和理论，起点高； 4 针对性：针对一定的应用领域，例如：宇航、机械、电子、电力等。 总之，国外集成技术和产品发展十分迅速，无论是产品的功能还是性能都在大 幅度提高，国外的许多研究机构和公司都在积极地研究开发集成产品。由此可见， 国外企业集成产品正在迅速兴起。 。 另外，由国际电工委会( i n t e r n a t i o n a le l e c t r ot e c h n i c a lc o m m is s i o n ，i e c ) 制定的i e c 6 1 9 7 0 、i e c 6 0 8 7 0 等规约，也是为了促进电力系统中的各应用系统之间 能够进行有效的信息交换，避免由信息传递造成的设备误操作以及整个通信网的崩 ” 溃，提高整个电力系统的安全、可靠、稳定地运行，使因通信故障而引起的损失降 到最低。 1 3 2 国内发展现状 我国在2 0 世纪的中期，网络建设还只是停留在信息孤岛阶段。各单位、各行 业建立了很多物理上互不联通、应用上互不相容的网络，行政方面的条块分割更使 这种建设恶性膨胀。虽然我国的信息基础设施现在还很落后，但发展较快。随着电 力工业的发展，配电网变得日益复杂和庞大。发展起来的集成系统有g i s 与s c a d a 的集成、g i s 与d a s 的集成。这些系统之间的集成是为了共享数据、丰富系统功能、 增强数据表现能力、使人机界面更友好，防止重复建设，避免数据重复录入，使管 理维护工作量大为减少，保证了数据的完整性、一致性、可靠性呻】。 2 0 0 6 年4 月2 9 日，国家电网公司提出了在全系统实施“s g l 8 6 工程”的规划。 根据规划，“s g l 8 6 工程”将实现四大目标：一是建成“纵向贯通、横向集成”的 一体化企业级信息集成平台，实现公司上下信息畅通和数据共享；二是建成适应公 司管理需求的八大业务应用，提高公司各项业务的管理能力；三是建立健全规范有 效的六个信息化保障体系，推动信息化健康、快速、可持续发展；四是力争到“十 一五末，公司的信息化水平达到国内领先、国际先进，初步建成数字化电网、信 华北电力人学硕士学位论文 息化企业。国家电网公司“s g l 8 6 工程 的出台在整个电力行业产生了巨大的影响， 不仅对电力行业的i t 厂商、系统集成商和独立软件开发商等供应商产生了极大的 影响，而且对国家电网公司及其下属网省公司乃至整个电网系统的信息化建设都将 会产生深远的影响。 最近，国家电网公司和南方电网公司都在大力推进配电自动化系统通信综合业 务平台的建设。国家电网公司在3 6 个重点城市陆续开展配电自动化系统的建设试 点工作，南方电网公司也在广州佛山深圳等多个南方的重点城市开展试点工作。 今后很长一段时间内，配电网的通信综合业务平台的建设是配电自动化得以实现的 关键。 但是，目前在配电网里还没有一个信息管理平台，能够统一管理配电网中的各 种通信设备及其数据信息，因此，建设一个配电网信息集成系统是实现配电网中通 信信息互连互通的一个重要的步骤。 1 4 论文研究的主要内容 本论文从对配电网当前的存在的问题入手，初步提出解决方案与课题的研究目 标，介绍了国内外集成系统的发展现状以及软件开发的发展历史，在详细地对当前 的配电通信网中存在的问题及解决方案进行了研究之后，提出了在各网元管理系统 之上建立一个集成平台的思想，提出了基于面向服务架构的思想来构建配电网信息 集成系统。在结合s o a 架构方法的基础上，从s o a 的概念出发，详细论述了面向服 务的概念和w e bs e r v i c e 在电力企业应用集成中的地位和所起作用。对配电网信息 集成系统的架构设计进行了深入的研究设计，并对集成系统的各业务信息交换模 型、信息安全技术及测试方法进行了探讨，最后对集成系统的应用部署模式提出了 建设方案。通过这个信息集成系统，管理人员来监管和采集子站层上的各个网元管 理系统的各项数据信息资源，并将信息上传至主站平台，为主站系统提供一个采集 底层信息的通道，使通信网中的各种信息资源在这个信息管理平台上实现互联互 通，解决了在以往情况下配电自动化业务与营销业务的数据孤岛问题。提高配电网 的信息管理水平，实现配电网中通信资源的信息化管理，为配网自动化业务、营销 业务提供一个采集底层数据的公共通道。 该信息集成系统主要实现的应用功能目标：( 1 ) 具有通信网网管的功能。功能 不仅包括对通信设备的基本管理，如拓扑管理、故障诊断等，还包括对网络设备本 身的管理等。( 2 ) 具有综合业务接入管理功能。即实现配电网管理系统的功能；实 现营销管理功能；实现视频监控功能。( 3 ) 实现通信信息的安全性。实现信息在存 储和传输过程中的保密性、完整性、可用性、可控性和真实性。 4 华北电力大学硕士学位论文 1 5 论文组织结构 全文共分为六章，内容和结构如下： 第一章：绪论。给出课题的选题背景和研究目标，明确论文的主要研究内容， 并对国内外相关领域进行了研究。 第二章：相关技术研究。介绍了软件的体系结构和软件模型的发展历史，给出 了s o a 的基本概念及它的通信模型、w e bs e r v i c e 的定义、s o a 与w e bs e r v i c e 之 间的关系等，分析了信息传递的s o a 方式与传统方式的相异性，最后得出了采用面 向服务体系架构的优势与意义。 第三章：网元管理系统的研究及信息集成系统的特点。对通信专网中设备的网 元管理系统进行了概述，分析了网元管理系统的特点，在此基础上对基于s o a 的配 电网信息集成系统进行了简要的阐述。 第四章：配电网信息集成系统的设计与实现。这一章主要对系统的开发环境、 设计原则、系统建设时的关键问题等进行了探讨，研究并设计了系统的体系结构， 这其中包括了系统的总体框架的设计、应用架构的设计、技术架构的设计、数据架 构的设计、物理架构的设计及应用集成架构的设计。对信息集成系统各业务的信息 交换模型进行了研究、对信息集成系统的信息安全技术进行了研究、对接口体系进 行了研究，并对测试方法进行了一些探讨等。 第五章：配电网信息集成系统的应用。这一章主要介绍了系统的应用部署模式 的建设方案，列举了采用信息集成系统对配电通信网的可靠性进行评估的案例，并 对检测故障处理的流程进行了一定的探讨。 第六章：总结与展望。对全文的工作进行了总结，并对今后的工作提出了新的 研究方向。 本文的组织结构图如下： 5 华北电力人学硕士学位论文 图1 - 1 本文组织结构 6 表2 - 1 软件体系结构的发展历史 方法名特性优缺点 集中式系统所有的功能都集成到同一便于维护操作简单，c p u 台主机上负载较难预测 分布式系统把各个不同地理位置的计大大减轻了主机的负载，配 算机集中起来形成一个系置灵活 统 开放式系统软硬件、通讯方式及控制命大大减轻了主机的负载，配 令等都是根据产业标准来置灵活，能够与其他系统无 设计的，它能够与其他系统缝地集成 无缝地集成 集中式系统就是把所有的功能都集成到主机上，这样做的优点是便于维护，操 作简单。但是缺点也是显而易见的：主机的c p u 负载较难预测、人机会话负载过重、 系统扩充更新困难及应变能力差等。 分布式系统是指把各个不同地理位置的计算机集中起来形成一个系统，允许连 接在网上的一台计算机用户访问另一台计算机上的信息。用户在其上工作的那台计 算机称为客户，而信息储存在其中的那台计算机称为服务器。同一台计算机任务的 不同，担当着不同的角色。所以分布式系统大大减轻了主机的负载，并减少了通信 故障或维护时可能对系统带来的干扰，并且配置灵活，可伸缩性好。 分布式系统和开放式系统的发展几乎是同步进行的，一个开放式系统必然是分 布式系统，但反之不一定成立。开放式系统就是软硬件、通讯方式及控制命令等都 是根据产业标准来设计的，它能够与其他系统无缝地集成，以实现不同的厂家的产 品能够在网络中实现点到点的通信。在开放式系统中，分布式系统运行管理环境是 决定系统性能、效率、结构和开放性的核心，是开放式系统中的关键技术问题。 软件模型的设计方法经历了从面向过程的设计方法到面向对象的设计方法，再 到面向服务的设计方法。表2 2 列出了各设计方法的特性及优缺点。 7 华北电力大学硕士学位论文 表2 - 2 软件模型的发展过程 方法名特性优缺点 面向过程数据和方法分开，通过方法访不能支持并发执行的程序设计，当 问数据程序达到一定规模后，为修改一个 小错误，可能引出多个大错误 面向对象 按照不同对象的特性，把可能具有一定结构化设计概念，出现了 影响到这个对象的方法和数据封装，多念和继承的设计思想，能 封装在一起，这可以将大规模正确地反映要描述对象的特征并使 的系统功能划分为细小模块，对象具有一定行为。主要缺点是对 是s o a 的雏形象模型是紧耦合，抽象程度低，难 以实现规模和高层次的蕈用 面向服务在一个对等环境中来整合异构增强了分布式计算能力，支持任意 的分稚式组件，将应用程序的软件组件之间的通信以及跨平台和 不同功能划分为服务，通过使跨开发语言之间的通信。缺点是相 用服务满足软件用户的需求关标准尚未统一，应用案例及工程 实践刚起步 面向过程的设计方法：就是将数据和方法( 即程序) 分开，通过方法访问数据， 对数据进行分析，从而反映出过程状况的设计。设计者按照过程来组织模块，指定 计算机“怎么做，而应用者关心的是叫计算机“做什么 。由于两者抽象层次的不 同，必然导致程序结构与应用结构的很大差异。而且，这种设计方法不能支持并发 执行的程序设计。当程序达到一定规模后，为了修改一个小错误，可能引出多个大 错误。因此，这种结构化的程序设计方法，已慢慢被面向对象的设计方法所代替。 面向对象方法产生于2 0 世纪8 0 年代，以对象( 对象= 数据+ 算法) 为中心， 为软件工业实现工程化提供了强有力的支持，按照不同对象的特性，把可能影响到 这个对象的方法和数据封装在一起。这相当于按照对象特性设计一个软模型，任何 事件都将自动触发这个软模型，而不问用户是否需要了解。面向对象的公认的特性 主要是封闭性、继承性和多态性。是否支持这些机制已被普遍成为衡量是否是面向 对象产品的重要标志。它的主要缺点是：对象的模型是紧耦合的。 面向服务的体系结构( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) 不是一个新鲜 事物，但它却是面向对象的模型的替代模型。虽然基于s o a 的系统并不排除使用 面向对象的设计来构建单个服务，但是其整体设计却是面向服务的。由于它考虑到 了系统内的对象，所以虽然s o a 是基于对象的，但是作为一个整体，却不是面向 对象的，它与面向对象的不同之处在于接口本身。s o a 系统原型的一个典型例子是 通用对象请求代理体系结构( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ， c o r b a ) ，c o r b a 它已经出现很长时间了，其概念与s o a 相似。然而，现在的s o a 己 8 华北电力人学硕十学位论文 经有所不同了，因为它依赖于一些更新的进展，这些进展是以可扩展标记语言 ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，x m l ) 为基础的。通过使用基于x m l 的语言的w e b 服务描述语言( w e bs e r v i c e sd e f i n i t i o nl a n g u a g e ，w s d l ) 来描述接口，服务已 经转到更动态且更灵活的接口系统中，非以前c o r b a 中的接口描述语言 ( i n t e r f a c ed e f i n i t i o nl a n g u a g e ，i d l ) 可比了旧1 。 2 2s o a 基本概念 基于面向服务的体系结构( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) 是指在 i n t e r n e t 环境下为了解决业务集成的需要，能通过连接来完成特定任务的一种软件 体系结构，它是一种分布式的软件模型。从技术角度讲，它是一个组件模型，以x m l 技术为基础，通过使用w s d l 协议( w e bs e r v i c e sd e f i n i t i o nl a n g u a g e ) ，基于x m l 格式的w e bs e r v i c e 描述语言来描述接口。s o a 体系结构如图2 - i 所示。 图2 - is o a 体系结构 服务请求者是需要使用服务的应用程序或其它的服务。服务提供者是创建服务 的实体，可以从服务请求者处接受请求并可以远程执行所请求服务，并通过向注册 中心发布服务接口信息以供服务请求者发现和访问服务。服务注册中心处于中心位 置，提供了展示服务的功能，服务请求者通过查询存储有服务信息库的注册中心而 找到所需服务的接口信息。 s o a 将应用程序的不同功能划分为服务，服务之间定义良好的接口和契约将它 们联系在一起，通过使用服务来满足软件用户的需求。它独立于实现服务的硬件平 台、操作系统和编程语言，使系统变得更加灵活，能灵活地适应系统业务的改变。 s o a 基于三个主要技术概念：服务、通过企业服务总线达成的互操作，以及松耦 厶d o 1 7 】 口o 服务 服务就是一个自足的、无状态的业务功能，通过定义良好的标准接口，来接受 一个或多个请求，返回一个或多个应答。本质上，服务就是业务功能的i t 体现， 9 华北电力大学硕士学位论文 它可以由w e bs e r v i c e 来实现。s o a 的目标就是基于对业务规则和功能的抽象来构 筑大型分布式系统。 企业服务总线 企业服务总线( t h ee n t e r p r i s es e r v i c eb u s ，e s b ) ：是一种体系结构模式， 可以使不同的系统在企业内或企业间组装为联合总线，它是企业构建基于面向服务 体系结构解决方案时所使用基础架构的关键部分n 引。简而言之，企业服务总线连接 了企业内部和跨企业间的软件应用程序，并以丰富的管理功能监控应用程序之间的 交互。企业服务总线不是一种产品而是一种实现s o a 的实践方案，是一种可以提供 可靠的、有保证的消息服务的新型中间件技术。 图2 - 2 使用e s b 连接各个服务。 在图2 - 2 中，e s b 的主要起到的作用有两个：( 1 ) 协议转换。( 2 ) 内容转换。 ( 1 ) 协议转换。由于两个不同的服务之间并不一定使用相同的传输协议，而 e s b 可负责从一个协议到另一个协议的转换，来进行两个服务之间的信息交换，协 议转换对于参与的服务是透明的。 图2 - 3 协议转换e s b 进行协议转换 ( 2 ) 内容转换。e s b 提供了转换任何消息内容的可能性，这是业务集成的关键 服务。它可确保任何进程都能理解通过总线传输的数据，而且允许对内容进行扩展， 1 0 图2 _ 4 内容转换一消息内容由e s b 进行转换和扩展 s o a 的灵活性来源于e s b 的引入，e s b 提供了服务消费者与服务提供者的松散 耦合结构，这种松散耦合结构能提供给s o a 架构高度灵活的配置、监控、管理、变 更等能力。服务消费者的请求在到达服务提供者之前，在e s b 上可以经过路由、数 据转换、业务验证、连接协议转换等几个步骤，这些步骤可以通过配置进行定义， 并可以在运行时通过e s b 的监控平台进行监控和管理。 松耦合 “耦合一般指软件组件之间的依赖程度。如果每个模块间几乎没有什么关 联，仅是简单的调用，则认为是松耦合。松耦合架构可以降低应用程序的整体复杂 性和依赖性，使应用程序的环境更敏捷，能更快地适应更改，并且降低了风险。除 此之外，系统维护也更方便。因此当彼此的依赖更少时，一个系统的修改，或一个 系统发生的错误，会更少地影响其他系统。 2 3w e bs e r vic e 根据w 3 c 对w e bs e r v i c e 的定义，w e bs e r v i c e 是基于网络的、分布的模块化 组件，可以在网络( 通常为w e b ) 中被描述、发布、查找以及调用。w e bs e r v i c e 作为一种可编程对象，支持通过基于因特网的协议，可以跨越防火墙，使用基于x m l 的消息与其它软件应用程序直接交互。开发人员可以将来自不同地方的w e bs e r v i c e 组装起来，并在应用程序中使用它们，这为分布式异构信息系统的信息共享和协同 工作创造了条件。w e bs e r v i c e 栈如图2 - 5 所示。协议栈层次结构中上一层需要下 层的支持，而架构的安全性( s e c u r i t y ) ，可管理性( m a n a g e m e n t ) 及服务质量 ( q u a l i t yo fs e r v i c e ，q o s ) 需要在各个层次都有所体现。 华北电力人学硕士学位论文 图2 - 5w e bs e r v i c e 协议栈 w e bs e r v i c e 描述了一种全新的分布式计算范式，和c o r b a 等方法不同，它更 强调基于单个i n t e r n e t 标准( x m l ) 来解决异构分布计算的问题。w e bs e r v i c e 并 不倾向于特定的编程语言、编程模型以及系统软件，具备平台无关性和开放性、松 散耦合性，并有业界的广泛支持。 w e bs e r v i c e 的相关标准协议：( 1 ) s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) ： 是在分布式环境中交换信息的简单协议，提供了标准的r p c 方法来调用w e b s e r v i c e ，s o a p 是基于h t t p 或f t p 等协议基础上的，以x m l 格式来传输信息。( 2 ) w s d l ( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) ：是描述应用系统的逻辑接口，描述应 用系统对外提供的服务，并且让所有的应用系统之间都能够通过w s d l 来沟通和集 成。w s d l 就是一个基于x m l 的语言的，用于描述w e bs e r v i c e 及其函数、参数和返 回值。( 3 ) u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o nd i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ) ：u d d i 是 一种语言无关的协议，用来以结构化的方式注册、管理信息以及相关的服务信息。 它提供了公布、搜索和使用服务的机制。它以提供者、服务描述和服务绑定这三个 元素来提供对外服务的详细信息n 9 。捌。 查找w s d l ， 服务注册中心 服务请求者卜卜1 服务提供者 绑定 图2 - 6w e bs e r v i c e 模型 2 4s o a 与w e bs e r v i c e 之间的关系 1 2 服务描述 蚤 华北电力人学硕士学位论文 服 务 注 册 中 心 o a 功能元素 l 业务流程卜 l 服务 卜 l 服务描述卜 l 服务通信卜 i 服务传输卜 e bs e r v i c e 协议栈 图2 - 7s o a 与w e bs e r v i c e 的映射 w e bs e r v i c e 是一种实现s o a 的构架技术，是建立在开放标准和独立于平台的 协议基础之上的分布计算单元，它使用s o a p 协议在服务提供者与服务使用者之间 进行通信，通过w s d l 协议定义服务接口，使用u d d i 协议进行w e bs e r v i c e 的注册 和查找，所有这些特性使得它是目前实现s o a 的最好方式。基于w e bs e r v i c e 的动 态发现、配置和即时集成所提供的服务，已成为i n t e r n e t 上的应用主流。图2 7 给 出了w e bs e r v i c e 协议栈匹配s o a 的结构情况。 从本质上来说，s o a 是一种架构模式，而w e b 服务是利用一组标准实现的服务， w e b 服务是实现s o a 的方式之一。用w e b 服务来实现s o a 的好处是可以实现一个中 立平台来获得服务，而且随着越来越多的软件商支持越来越多的w e b 服务规范，将 会取得更好的通用性。 s o a 仅定义了服务如何相互理解和交互，并没有明确服务如何具体交互。w e b 服务对需要交互的服务之间如何传递消息有具体的指导原则，从技术上是通过h t t p 传递的s o a p 消息的w e b 服务模型来实现s o a 模型。因此，从本质上讲，w e b 服务是 实现面向服务架构的具体方式之一。 综上所述，w e bs e r v i c e 中的各种协议从三个方面满足s o a 所需的特点： 1 ) 独立的功能实体：通过u d d i 的目录查找，可以动态改变一个服务的提供方 而无需影响客户端的应用程序配置。 2 ) 大数据量低频率访问：通过使用w s d l 和基于文本的s o a p 请求可以实现一 次性接收大量数据的接口。 3 ) 基于文本的消息传递：w e bs e r v i c e 所有的通信是通过s o a p 进行的，而s o a p 是基于x m l 的，不同版本之问可以使用不同的d t d 或者x l ls c h e m a 加以辨别和区 分。2 4 1 。 s o a 概念并没有确切地定义服务具体如何交互，而仅仅定义了服务如何相互理 解以及如何交互。s o a 服务和w e bs e r v i c e 之间的区别也就是定义如何执行流程的 战略与如何执行流程的战术之间的区别。就现在而言，w e bs e r v i c e 是最适合实现 s o a 的技术的集合。 1 3 一一一一一一一 华北电力大学硕士学位论文 2 5 信息传递的传统方式与s o a 方式的对比 传统的信息传递方式是以一种相对孤立的方式进行。在此方式中，信息部门管 理设备时，只能依靠设备提供的一个个网元管理系统，而这些网元系统都有独立的 领域，在独立的计算机上运行，导致各个网元管理系统的数据信息无法进行通信， 不能很好地在彼此间共享数据，从而形成了一个个信息孤岛。而面向服务体系与传 统技术体系的区别在于：系统均是基于“服务 构造、基于在整个企业组织范围内 共享服务、提供了对现有设备数据信息的有效集成与共享。如图2 - 8 所示。 舀蚤凸 图2 - 8 信息传递传统方式与s o a 方式 根据面向服务的思想，配电网信息集成系统的应用功能按照业务耦合程度被分 解为基本的处理单元，由于服务的特性，可保证业务应用能够轻松完成服务的注册、 发布和调用，来适应集成系统的动态变化和业务伸缩需要。 2 6 采用面向服务体系架构的优势与意义 当前配电网中的信息量大，对数据信息操作的实时与非实时性要求也不一致， 由以上分析可知，采用s o a 的方法来构建信息集成系统的优势主要体现在：( 1 ) 独 立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，这使得构建信息集成系统中的各 种服务可以以一种统一和通用的方式进行交互，使系统变得更加灵活，能灵活地适 应系统业务的改变。( 2 ) 能充分利用现有的信息系统，更易于集成和管理。( 3 ) 具有 更快的响应和部署速度。( 4 ) 通过松耦合的方式，增加重用性以减少成本。( 5 ) 更 易于用户使用。系统的业务流程是由一系列业务服务组成的，可以更轻松地创建、 修改和管理，以满足不同时期的需要。 使用s o a 的重要意义在与使架构者摆脱面向对象架构设计思想的束缚，使企业 应用变得灵活自由，能轻松应对用户的需求。 1 4 华北电力大学硕士学位论文 第三章网元管理系统的研究及信息集成系统的特点 3 1 通信专网中设备的网元管理系统概述 一般的通信设备网元管理系统( n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ，n m s ) 的功能主 要有六大部分：配置管理、性能管理、网元管理、拓扑管理、事件和告警管理、安 全管理。管理员可通过图形用户界面来管理设备，也可通过t e l n e t 远程登录来操 作安装在服务器上的网元管理系统。图3 - i 所示的是e p o n 设备的网元管理系统