一种用于通信网络中的故障定位方法及装置 【技术领域】
本发明涉及一种通信网络，具体涉及一种用于通信网络中的故障定位方法及装置。
技术背景
一个通信网络在投入使用后，处于该通信网络中的各通信设备以及用于传输信号的各传输线路，随时都有可能发生意想不到的故障。
故障管理，是通信网络管理的一项重要内容，也是反映通信网络管理水平的一项重要指标。在故障管理中，只有准确地确定故障发生的位置，才能使得发生故障的通信设备或传输线路得到及时修复，以保证通信网络的正常运行，因此，故障定位是故障管理中的一个关键。
目前，关于故障定位技术的研究，已有很多相关报道。其中，几种典型的故障定位技术包括：
1、人工测试法
该方法是当通信网络发生故障时，由具有一定经验的工作人员，利用一定的测试仪器，根据来自通信网络中的故障告警信号，判断故障发生的具体位置。
2、通道相关性分析法
该方法是利用业务通路的相关性，在通信网络发生故障时，通过前向告警指示信号(FDI)和后向告警指示信号(BDI)，将告警信息传送给业务通路地上游网元，由上游网元根据该告警信息进行仲裁，以判断故障发生的具体位置。
3、中心控制网元分析法
该方法是在通信网络中设置一个主控制网元，在通信网络发生故障时，其他所有网元的告警指示信号都将传送给该主控制网元，由该主控制网元，根据这些告警指示信号和预先存储的关于通信网络的业务和拓扑的信息，判断故障发生的具体位置。
4、单网元故障定位法
该方法是针对全光网络而设计的。当通信网络发生故障时，该方法利用全光网络中OSC(光监控通道)通道的区段性质和不经过光放大器放大的特点，在单个网元(光交叉连接设备OXC或光分插复用设备OADM)中判断故障发生的具体位置。
5、案例分析法
在该方法中，首先将已发生的故障整理成一个案例，并建立一个故障定位信息库。当通信网络发生故障时，该方法利用该故障定位信息库，通过搜索与故障告警信号相匹配的故障标识来进行故障定位。
在上述几种典型的故障定位技术中，人工测试法，由于不能实时地对受损业务进行保护和及时地排除故障，不适用于大型通信网络；而对于通道相关性分析法和中心控制网元分析法，由于在进行故障定位时，需要在网元之间传送大量的故障告警信号以作为上游网元或主控制网元判断的依据，因此，若采用这两种方法，不但会延长故障定位的时间，而且庞杂的计算更使得这两种方法难于在例如分布式控制的通信网络中得到应用；单网元故障定位法，虽然在全光网络中是一种较好的故障定位方法，但是，由于该方法不能用于采用SDH(同步数字序列)传输方式的通信网络，尤其不能应用在目前网络运营商普遍采用的WDM(波分复用)传输方式与SDH传输方式相结合的通信网络中，从而使得单网元故障定位法在实际应用中受到一定的限制；案例分析法虽然定位准确，但是其不能定位案例库中没有的故障类型，因此在一些特殊场合中不能使用该方法。
因此，需要提出一种新的故障定位方法，以满足通信网络日益发展的需要。
【发明内容】
本发明的一个目的是提供一种用于通信网络中的故障定位方法及装置，采用该方法和装置，可以减少网管服务器中定位单元处理的故障告警信息量，从而有效地缩短故障定位的时间。
按照本发明的一种用于通信网络中的故障定位方法，其步骤包括：接收来自该通信网络中的故障告警信号；在单盘层和网元层，根据各自层面内接收的故障告警信号之间的相关性，依次经由该单盘层和该网元层逐层对该接收的故障告警信号进行处理，其中将经由该单盘层处理后的故障告警信号上报给该单盘层所属的网元层，将经由该网元层处理后的故障告警信号作为特征故障告警信息上报给该网元层所属的通信网络；该通信网络依据预先选定的定位规则，基于接收到的经由所属网元过滤的特征故障告警信息进行故障定位。
按照本发明的一种用于一个通信网络中的故障定位装置，其包括：一个接收单元，用于接收来自该通信网络的故障告警信号；一个告警信号处理单元，用于对该接收单元接收的故障告警信号进行处理，从中提取出特征故障告警信息；一个定位单元，利用预先给定的定位规则，基于该提取出的特征故障告警信息，对该通信网络中的通信故障进行故障定位。
其中该告警信号处理单元，包括：一个单盘层处理单元，用于在该单盘层对该单盘层所接收的故障告警信号进行处理；一个网元层处理单元，用于在该网元层对该网元层所接收的故障告警信号进行处理。
其中所述单盘层处理单元，包括：
一个分类单元，用于根据该单盘层所接收的故障告警信号之间是否具有相关性进行分类，其中将具有相关性的故障告警信号作为一类，各类故障告警信号之间不具有相关性；
一个提取单元，用于在该分类后的每类故障告警信号中，依据所述故障告警信号的告警级别，提取出其中优先级别最高的故障告警信号，同时屏蔽和滤掉其他所有优先级别较低的故障告警信号；
一个上报单元，用于将该提取出的故障告警信号上报给该单盘所属的网元层。
所述网元层处理单元，包括：
一个接收单元，用于接收从属于该网元层的单盘上报的故障告警信号；
一个分类单元，用于在该网元层，依据上报所述故障告警信号的各单盘在所述网元层中的相关性，对所述网元层接收的所述故障告警信号进行分类，其中其中将具有相关性的故障告警信号作为一类，各类故障告警信号之间不具有相关性；
一个提取单元，用于在该每类故障告警信号中，根据所述故障告警信号的逻辑先后或因果关系，提取出其中逻辑关系在最前或因果关系中为因的故障告警信号，同时屏蔽和滤掉其他所有逻辑关系在后或因果关系中由因而导致的故障告警信号；
一个上报单元，用于将该提取出的故障告警信号作为特征故障告警信息上报给所述通信网络。
通过参考以下结合附图的说明以及权利要求书中的内容，并且随着对本发明的更全面的理解，本发明的其他目的及效果将变得更加清楚和易于理解。
附图简述
以下将参照附图，通过实施例详细地描述本发明，其中：
图1是按照本发明一个实施例的进行故障定位的流程；
图2示出了一种OADM/OXC节点组成的环形网络的网络拓扑图。
图3示出了在图2中所述的环形网络中的节点的内部功能以及单盘组织的视图，即节点单盘的逻辑关系图，其中图2所述网络中的节点的内部功能和单盘组织都相同。
图4示出了图2中所示的环形网络中的一种故障实例的示意图；
图5是按照本发明一个实施例的能够执行故障定位的装置的组成方框图；
图6给出了按照本发明的一个实施例的单盘层处理单元组成的方框图；
图7给出了按照本发明的一个实施例的网元层处理单元组成的方框图。
在所有附图中，相同的标号表示相似或相应的特征或功能。
发明详述
按照本发明提出的故障定位方法，当一个通信网络在运行中发生故障时，在接收到该通信网络的故障告警信号后，首先在单盘层对该单盘所接收的故障告警信号根据其间是否具有相关性进行分类，并且在该每一类中依据告警级别，提取出其中优先级最高的故障告警信号，将该提取出的故障告警信号上报给该单盘所属的网元；该网元在接收到属于该网元的多个单盘上报的故障告警信号后，根据其间是否具有相关性进行分类，并在每类中依据逻辑先后或因果关系，提取出其中逻辑在最前或在因果关系中起因作用的故障告警信号，将其作为特征故障告警信息上报给该网元所属的通信网络；该通信网络根据上报的特征故障告警信息，利用指定的定位规则进行故障定位。
在对本发明提出的故障定位方法进行详细描述之前，首先对在通信网络中出现故障时该通信网络产生的故障告警信号中包含的基本内容进行一下简单介绍。
在该通信网络中产生的故障告警信号，其包含的基本信息一般如表1所示：
表1故障告警信号包含的基本信息告警级别发生时间所属厂家网元名称所属机架所属机框所属机槽所属机盘所属端口告警信号告警内容所属局站子网名称告警源类型告警类型网元类型方向信息设备名称告警原因所属传输系统
从表1中可以看出，在该通信网络中产生的一个故障告警信号中，一般包括以下三个方面的内容：
(1)产生该故障告警信号的设备所属网络的相关信息，其包括所属厂家、方向信息、子网名称、网元类型、网元名称、所属传输系统(DXC/ADM)以及方向信息。
(2)产生该故障告警信号的设备的具体物理地址的相关信息，其包括设备名称、所属局站、所属机架、所属机框、所属机槽、所属机盘、所属端口。
(3)该故障告警信号内容的相关信息，其包括发生时间、告警级别、告警信号、告警内容、告警源类型、告警原因以及告警类型。
在下文中，将结合附图1和2对上述的本发明提出的故障定位方法进行详细的描述。
一、建立通信网络的网络拓扑信息库
由于在具体定位过程中，为了定位该次故障的具体物理位置，需要大量的数据库操作，而且需要了解单盘和网元之间，以及各网元在通信网络中的逻辑关系。为此，在开始进行故障定位之前，首先必须建立一个网络拓扑信息库，在该网络拓扑信息库中，对单盘和网元进行逻辑编号，以确定在该通信网络中各单盘、网元之间的逻辑关系(步骤S10)。
图2给出了一个环形网络的拓扑图及其对应逻辑关系。
在图2中表明了该单盘的方向信息，即在通信网络中，该单盘是属于顺时针方向还是逆时针方向。其中顺时针为网元名称编号递增的方向，逆时针为降的方向。因为子网都是环网，所以其编号在操作过程具有循环性，即在网元数为n的子网中，网元编号分别为0，1，2，…，n-2，n-1。满足，n-1+1＝0，0-1＝n-1。
在网络拓扑信息库中提供了拓扑图中逻辑编号与通信网络中各网元物理位置之间的一一对应关系。在网络拓扑信息库中，其内容可以表述为下表2：
表2网络拓扑信息库
二、在单盘上对故障告警信号进行屏蔽和过滤
在实际应用中，对于具有一定系统特性的通信网络，当通信设备或传输线路发生故障时，通常会产生大量的故障告警信号。然而，由于在网元中的单盘之间存在有相关性，以及在一个网元之间传递的信号流之间也会存在有相关性，因此，在系统出现故障时，对于同一个故障，可能会有多个单盘上报故障告警信息，也可能会是一个单盘上报多条故障告警信息。在这些故障告警信息中，相互之间存在有相关性，并且存在有告警优先级的差别。其中，对于属于同一性质的故障告警信号来说，优先级高的信号可以派生出优先级低的信号。也就是说，当同时出现这些故障告警信号时，可以过滤掉那些优先级低的故障告警信号。
从上面可以看出，要确定故障发生的位置，并不需要上报全部的故障告警信号。也就是说，在上报故障告警信号之前，要先对该单盘接收的故障告警信号进行处理，屏蔽和过滤掉在对故障的定位不起主导作用的故障告警信号。其具体过程如下：在接收来自该通信网络中的故障告警信号后；根据该故障告警信号之间是否具有相关性，对该单盘接收的所有故障告警信号进行分类；然后在该每类故障告警信号中，根据该故障告警信号的告警级别，提取出其中优先级最高的故障告警信号；将该提取出的故障告警信号上报给该单盘所属的网元(步骤S20)。
在由该单盘执行的对故障告警信息处理过程中，分类后的每一类故障告警信息之间不存在相关性。在同一类故障告警信息中，其中每一条故障告警信息的告警级别在其告警信息的基本信息中都已经给定(参见表1)。
另外，在收集来自通信网络中的故障告警信号时，还需设置一定的时间限制，既要尽可能地收集到这次故障的全部故障告警信号，又要尽可能避免收到下一次故障的故障告警信号而产生故障定位干扰。通常情况下，一次收集故障告警信号的时间大约设定在秒级，当然该收集时间还可以根据网络的实际运营情况而进行调整。
为了减少上报的故障告警信号中所包含信息的数据量，在经过单盘处理后，可以进一步减少上报的故障告警信号中所包含的基本信息，即，将上报的故障告警信号所包含的基本信息表示为如下表3所示：
表3经过单盘处理后的故障告警信号的基本信息所属厂家子网名称网元类型网元名称单盘名称告警信号方向信息.....................
三、网元上对故障告警信号进行屏蔽和过滤
在网元(即节点)接收到属于该网元的多个单盘上传的故障告警信息后，由于单盘间物理连接或者其间流过信号流而使单盘上报的故障告警信号之间产生相关性。因此，上述故障告警信号中，仍然存在对故障定位来说为不必要的故障告警信号，因此，在网元中还需要对该故障告警信号进行进一步地屏蔽和过滤。
在各网元中，对故障告警信号进行屏蔽和过滤的过程如下：在接收属于该网元的多个单盘上报的故障告警信息后；依据该网元中单盘之间的相关性，将该所有上报的故障告警信号分成多个类，其中在每类故障告警信号之间不具有相关性；在该每一类故障告警信号中，根据该故障告警信号的逻辑先后关系或因果关系，提取出其中逻辑在最前或因果关系中起因的作用的故障告警信号；将该提取出的故障告警信号作为特征故障告警信息上报给该网元所属的通信网络(步骤S30)。
其中，在网元层上对特征故障告警信息进行提取时，如果需要将故障定位到支路或通道层，由于业务的配置关系，使得负责交叉连接功能的单盘的交叉连接发生变化，这样在通道发生故障时，就需要知道对应业务的连接关系，即其业务在整个网络中(细化到在每个网元每个单盘中)的连接关系。这时，还需要建立一个业务配置信息库，在该业务配置信息库中，存储了该业务在网元中各单盘的流向以及交叉连接单盘的连接关系。在了解该业务在节点中各单盘的流向以及交叉连接单盘的连接关系之后，依据各单盘的告警的信息，在单节点内部就可以实现对其定位。有关通道层定位的方法，在申请号为02150904.2，题目为“一种全光网中的单节点故障定位法”的专利申请中有详细描述。
四、在网络层，定位单元进行故障定位
在完成属于该通信网络的多个网元上报的特征故障告警信息的收集后，基于预先给定的定位规则和通信网络中各网元信号流之间的相互关系，该通信网络中的定位单元根据收集的特征故障告警信息对该通信网络中出现的网络故障进行故障定位(步骤S40)。
其中，预先选定的定位规则，可以选用任何一种现有的故障定位方法，比如中心控制网元分析法和案例分析法等，依据得到的特征故障告警信息进行故障定位，给出故障发生的具体物理位置。针对具体的特征故障信息，可以通过GUI来对选定的定位规则进行修改。
五、故障位置的显示
在知道故障发生的具体物理位置后，将故障的详细信息发送给GUI单元，在该GUI单元上显示该故障的详细物理位置(步骤S50)。
其中，在GUI中显示的内容通常有故障类别(即是线路故障还是设备故障)、故障原因、故障位置以及处理经验等。对于线路故障，还会显示该线路故障所属传输系统、所述厂家；对于设备故障，还会显示所属厂家、设备名称、所属机架、所属机框、所属机槽、所属机盘、所属端口以及所属局站等。对于故障位置，在GUI中需要显示起始设备及其对应端口、终止设备及其对应端口等。
如果在故障定位中出现不能处理的故障告警信号，即不能精确定位的某些特殊情况或者时一种告警类型同时对应多种故障类型，就按照表2所述的告警形式上报该故障告警信号。
六、定位规则修改
在进行故障定位的过程中，有可能会发生由于指定的定位规则不合适而导致定位错误。这时，网管可以通过GUI来及时修改规则，从而选择一个合适的现有定位处理方法，以确保故障定位的准确性，同时也使该故障定位系统成为一个开放系统(步骤S60)。
下面结合一个具体实施例来说明本发明提出的故障定位方法。
图2示出了一种OADM/OXC节点组成的环形网络的网络拓扑图。
图3示出了在图2中所述的环形网络中的节点的内部功能以及单盘组织的视图，即节点单盘的逻辑关系图，其中图3所述网络中的节点的内部功能和单盘组织都相同。
图4示出了图2中所示的环形网络中的一种故障实例。
在本实施例中，首先依据图2所示的环形网络，建立一个如表2所示的网络拓扑信息库，其中提供了拓扑图中逻辑编号与通信网络中各网元物理位置之间的一一对应关系。
然后，在图2中所示的环形网络中，依据系统的设置(参见图3)，确定单盘故障告警信号的类型以及其优先级。在本实施例中，其中的故障告警信号以及其对应优先级如表4所示。
表4单盘的故障告警信号及其对应优先级 单盘 告警信号及其对应优先级 OSC单盘 LOS 1 LOF 2 AIS 3 FDI/BDI 4 OPA单盘 LOS 1 SD 2 OPM LOS 1 LOF 2 AIS 3 光解复用器单盘 LOS 1 SD 2 上下路指配盘 LOS 1 LOF 2 AIS 3 光功率均衡单盘 LOS 1 SD 2 光复用器单盘 LOS 1 SD 2 后OPM单盘 LOS 1 LOF 2 AIS 3 OBA单盘 LOS 1 SD 2
假设在图2所示的网络中存在从节点1经节点2到节点3的业务，同时存在从节点2经节点1到节点0的业务。
当发生如图4所述故障时，节点1和2均会发生复用段故障告警和通道故障告警，节点0、3会发生通道故障告警。为解释单盘告警过滤和节点内部告警过滤情况，仅以节点1为例进行说明。在上述故障情况下，节点1中各单盘的故障告警信号以及经过单盘过滤后上报的故障告警信号如下表5所述。
表5节点1中出现的故障告警信号以及过滤后的故障告警信号单盘出现告警信号 经单盘过滤后的告警信号OSC单盘LOS LOSLOFAISOPA单盘LOS LOSSD前OPMLOS LOSLOFAIS光解复用器单盘LOS LOSSD光功率均衡单盘LOS LOSSD光复用器单盘LOS LOSSD后OPM单盘LOS LOSLOFAIS
从表5中可以看出，在经过了单盘过滤后，每个单盘都将其上出现的故障告警信号中优先级最高的故障告警信号滤出，并将该故障告警信号上报给所属的节点。
在节点1得到其上所有单盘上报的告警信号后，依据所述上报故障告警信号的各单盘在所述网元层中的相关性，以及所述上报故障告警信号的逻辑先后或因果关系，对所述上报故障告警信号进行进一步处理。
在图4所示的故障实施例中，依据图2所示的单盘逻辑关系，得知在存在OPA故障情况下，除OSC外的后续单盘都会发生LOS告警，因此，经过节点1处理后，节点1仅仅上报OSC和OPA单盘的LOS告警信号。同理经过滤处理后，节点2也仅仅上报OSC和OPA单盘的LOS告警信号。而节点0和节点3经单盘和节点过滤后上报的是OPM的对应通道的LOS告警。
这样，在网络层得到如表6所示的各节点的故障告警信号。
表6经过节点处理后上报的故障告警信号 节点0 节点1 节点2 节点3 节点4 OPM通道告警 OPA和OSC LOS告警 OPA和OSC LOS告警 OPM通道告警
对照表6，通过查询节点0和节点3的OPM告警的对应通道，得知其经过节点1-节点2区段，可以得知该通道故障是由节点1-节点2的复用段故障造成，而节点1和节点2中的OPA和OSC均上报LOS告警，因此，利用选用的现有定位规则(比如案例分析法)，可以确定该故障是节点1和节点2之间的双纤故障。
本发明的上述用于通信网络中的故障定位方法，可以采用软件实现，也可以采用硬件实现，或采用软硬件结合的方式实现。
按照本发明的一个实施例的能够在通信网络中进行故障定位的装置的硬件组成如附图5、6和7所示，其中，与传统通信网络相同的部件未在附图5、6和7中示出。
如图5所示，故障定位装置1包括：一个接收单元10，用于在一个预定时间内接收来自该通信网络的故障告警信号；一个告警信号处理单元20，用于对该接收单元接收的故障告警信号进行处理，从中提取出特征故障告警信息；一个定位单元30，利用预先给定的定位规则，基于该提取出的特征故障告警信息，对该通信网络中的通信故障进行故障定位。
在告警信号处理单元20中，包括一个单盘层处理单元21，用于在该单盘层对该单盘层所接收的故障告警信号进行处理；和一个网元层处理单元22，用于在该网元层对该网元层所接收的故障告警信号进行处理。其中，如图6所示，当单盘接收到来自该通信网络的故障告警信号后，单盘层处理单元中的分类单元210根据该单盘层所接收的故障告警信号之间是否具有相关性进行分类，其中将具有相关性的故障告警信号分为一类，在各类故障告警信号之间不具有相关性；提取单元211在该分类后的每类故障告警信号中，依据所述故障告警信号的告警级别，提取出其中优先级最高的故障告警信号，同时过滤其他所有优先级别较低的故障告警信号；在提取出优先级最高的故障告警信号后，上报单元212将该提取出的故障告警信号上报给该单盘所属的网元层。
如图7所示，在网元层处理单元22中的接收单元220接收到单盘上报的故障告警信号后，分类单元221依据上报所述告警信号的各单盘之间在所述网元层中的相关性，对所述网元层接收的所述故障告警信号进行分类，其中其中将具有相关性的故障告警信号作为一类，各类故障告警信号之间不具有相关性；提取单元222根据所述故障告警信号的逻辑先后或因果关系，从该每类故障告警信号中提取出其中逻辑关系在最前或因果关系中为因的故障告警信号，同时过滤其他所有逻辑关系在后或因果关系中由因而导致的故障告警信号；在得到该提取的故障告警信号后，上报单元223将该提取出的故障告警信号作为特征故障告警信息上报给所述通信网络。
在得到特征故障告警信息后，定位单元30利用预先给定的定位规则，基于该提取出的特征故障告警信息，对该通信网络中的通信故障进行故障定位。
在故障定位装置1中，还可以包括一个显示单元40，用于显示该故障的有关故障信息以及该故障的具体物理位置；一个修改单元50，用于根据得到的具体的特征故障告警信息，而对指定的定位规则进行修改，以确保准确地定位故障；以及一个建立单元60，用于建立通信网络的网络拓扑信息库。
有益效果
通过上述结合附图对本发明实施例的详细描述，从中可以看出：由于在本发明提供的用于通信网络的故障定位方法和装置中，其上报的特征故障告警信息中包含了不同网络设备制造商以不同传输模式和不同拓扑结构组成的通信网络的信息，因此，与仅适用于全光网络的单网元故障定位法相比，该故障定位方法和装置可以适用于多种通信网络。
此外，当网络发生故障时，由于在收集故障告警信号过程中，采用了分层处理的方法，在单盘层和网元层中，每层都对其接收的故障告警信号进行相关性处理，屏蔽和过滤那些具有相关性且优先级较低或逻辑关系在后(或因果关系中由因导致的)的故障告警信号，因此，与通道相关性分析法和中心控制网元分析法相比，采用该故障定位方法和装置，大大地减少了上报的故障告警信息的信息量，因此也减少网管服务器处理的故障告警信息，从而可以缩短故障定位的时间。
另外，按照本发明提出的故障定位方法和装置，其中故障定位时依据的定位规则的选择是开放的，可以在实际应用中根据收到的故障告警信号，对故障定位规则进行相应地修改，从而可以更加准确地进行故障定位。
本发明所提出的故障定位方法和装置，既适用于固定通信网络，也适用于无线通信网络。
本领域技术人员应当理解，对上述本发明所公开的故障定位方法和装置，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。