王 濤，喻 韜

(北京跟蹤與通信技術(shù)研究所七室，北京 100094)

0 引 言

隨著在軌通信衛(wèi)星數(shù)量和種類不斷增加，如何有效挖掘衛(wèi)星通信資源使用效率、增強(qiáng)衛(wèi)星運(yùn)行健康保障能力，已成為衛(wèi)星通信領(lǐng)域的突出問題。當(dāng)前，衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)多采用按衛(wèi)星類型進(jìn)行控制管理和開展業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)的運(yùn)行方式，涵蓋衛(wèi)星控制運(yùn)行管理、星地通信鏈路運(yùn)行管理、衛(wèi)星通信應(yīng)用服務(wù)運(yùn)行管理。衛(wèi)星運(yùn)行控制運(yùn)行管理主要解決在軌通信衛(wèi)星在軌運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)行調(diào)度和配置管理問題。星地通信鏈路管理實(shí)時(shí)監(jiān)控星地通信鏈路的運(yùn)行態(tài)勢(shì)，承擔(dān)衛(wèi)星鏈路的健康診斷、故障預(yù)警處置。衛(wèi)星通信應(yīng)用服務(wù)對(duì)使用衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)的應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)接收發(fā)送異常情況并實(shí)施應(yīng)急處置。

由于不同衛(wèi)星系統(tǒng)配屬各自的后臺(tái)軟硬件運(yùn)行管理信息系統(tǒng)，獨(dú)立承擔(dān)本系統(tǒng)的衛(wèi)星測(cè)運(yùn)控、星地鏈路調(diào)度、通信應(yīng)用等管理服務(wù)職能，數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用服務(wù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源等彼此相互獨(dú)立，系統(tǒng)間缺乏有效的資源共享融合平臺(tái)和軟件復(fù)用協(xié)同能力，不能統(tǒng)籌利用多衛(wèi)星系統(tǒng)的管理服務(wù)資源和通用基礎(chǔ)服務(wù)。同時(shí)，分散存儲(chǔ)的各類數(shù)據(jù)資源難以集中管理和統(tǒng)籌運(yùn)用，缺少能夠綜合掌控各類衛(wèi)星通信系統(tǒng)的資源忙閑狀態(tài)、系統(tǒng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)和鏈路健康狀態(tài)的統(tǒng)一系統(tǒng)，難以通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)不同衛(wèi)星系統(tǒng)的資源調(diào)配、設(shè)備運(yùn)維、應(yīng)用質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)籌和整體聯(lián)動(dòng)。

利用云計(jì)算的資源池技術(shù)，可以方便的將不同系統(tǒng)平臺(tái)集成在具有統(tǒng)一管理支撐的資源池系統(tǒng)，解決因計(jì)算資源分散獨(dú)立而導(dǎo)致無(wú)法全面進(jìn)行計(jì)算資源統(tǒng)籌和科學(xué)調(diào)配的問題。此外，在數(shù)據(jù)服務(wù)方面，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)⒉煌到y(tǒng)擁有的數(shù)據(jù)集成在一個(gè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)下進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、加工處理和分析管理，并能夠通過(guò)集成相關(guān)算法模型，構(gòu)建智能化的輔助分析決策系統(tǒng)，極大拓展衛(wèi)星通信資源一體化運(yùn)行管理能力，提高衛(wèi)星通信運(yùn)行質(zhì)量和管理服務(wù)效率。

1 衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理發(fā)展考慮

利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)重構(gòu)衛(wèi)星通信資源管理技術(shù)架構(gòu)，按照一體化、標(biāo)準(zhǔn)化、服務(wù)化要求，構(gòu)建具有統(tǒng)一平臺(tái)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口、統(tǒng)一服務(wù)模式的分布式衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一運(yùn)行管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)充分共享、運(yùn)行態(tài)勢(shì)全維感知、通信資源統(tǒng)一監(jiān)管調(diào)配、健康運(yùn)維綜合評(píng)估。同時(shí)，通過(guò)改造建設(shè)同構(gòu)化分布平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)功能域的動(dòng)態(tài)調(diào)整、功能互換和靈活重組。基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)，構(gòu)建數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享、深度融合和智能分析提供支持。基于服務(wù)化的軟件統(tǒng)一架構(gòu)，構(gòu)建插件化的應(yīng)用服務(wù)體系，形成應(yīng)用服務(wù)的組件化擴(kuò)展和插件化重組能力。實(shí)現(xiàn)集標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換、綜合態(tài)勢(shì)監(jiān)視、智能健康診斷、計(jì)劃分析決策、統(tǒng)一資源調(diào)配、應(yīng)用執(zhí)行效果評(píng)估于一體，按需靈活定制的衛(wèi)星通信資源綜合管理系統(tǒng)。

首先，利用云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建面向整個(gè)衛(wèi)星通信資源管理的統(tǒng)一資源管理后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在現(xiàn)有各衛(wèi)星通信管理中心的架構(gòu)下，通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與通信衛(wèi)星運(yùn)行管理系統(tǒng)、星地通信鏈路管理系統(tǒng)以及衛(wèi)星通信應(yīng)用服務(wù)運(yùn)行管理系統(tǒng)互聯(lián)。形成衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理和專業(yè)管理的兩級(jí)管理平臺(tái)運(yùn)行體系。

其次，基于建設(shè)統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)化信息交換系統(tǒng)合，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口完成兩級(jí)管理平臺(tái)系統(tǒng)的管理服務(wù)信息的采集引接、格式化處理和交換，構(gòu)建面向系統(tǒng)運(yùn)行管理、業(yè)務(wù)應(yīng)用以及專題服務(wù)的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體系，為數(shù)據(jù)資源融合、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)提供支持。

再者，建設(shè)服務(wù)化的衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理應(yīng)用體系，統(tǒng)一采用容器化、微服務(wù)架構(gòu)改造各現(xiàn)有專業(yè)管理應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程的統(tǒng)一服務(wù)注冊(cè)、服務(wù)調(diào)用、數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)，同時(shí)提升管理服務(wù)架構(gòu)重塑、定制遷移和負(fù)載均衡能力，實(shí)現(xiàn)專業(yè)資源管理軟件與上層綜合管理系統(tǒng)的集成運(yùn)用和統(tǒng)一管理。

2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

2.1 體系設(shè)計(jì)

(1)傳統(tǒng)體系架構(gòu)

傳統(tǒng)衛(wèi)星通信管理系統(tǒng)功能體系設(shè)計(jì)獨(dú)立分散，衛(wèi)星運(yùn)控、星地鏈路、通信應(yīng)用服務(wù)等各有自身的后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行管理，如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)衛(wèi)星通信資源管理技術(shù)架構(gòu)

獨(dú)立結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的衛(wèi)星管理系統(tǒng)間，各自維護(hù)自身的數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)體系相互獨(dú)立，系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享需要通過(guò)彼此協(xié)調(diào)確定數(shù)據(jù)交換接口后，各自按照接口要求研制新的數(shù)據(jù)交換軟件功能，并需要大量的對(duì)接測(cè)試后才能實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用協(xié)同，一旦有新的需求，需要重復(fù)上述過(guò)程，由于缺少自動(dòng)化的協(xié)同聯(lián)動(dòng)服務(wù)機(jī)制，系統(tǒng)協(xié)同和資源共享效率低下，不能適應(yīng)大規(guī)模系統(tǒng)集成擴(kuò)展需要。

(2)統(tǒng)一體系架構(gòu)

而衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)將傳統(tǒng)獨(dú)立的基礎(chǔ)軟硬平臺(tái)和基礎(chǔ)通用服務(wù)軟件融合到一個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，采用云資源服務(wù)體系架構(gòu)建立具有虛擬化、容器化和彈性重組等擴(kuò)展能力的統(tǒng)一資源池，各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)依托統(tǒng)一服務(wù)后臺(tái)，計(jì)算存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景變化由平臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行資源及時(shí)回收和再分配，滿足資源服務(wù)的快速調(diào)配和靈活遷移部署。

衛(wèi)星通信統(tǒng)一管理系統(tǒng)按照分層結(jié)構(gòu)對(duì)通信衛(wèi)星管理、星地通信鏈路管理、衛(wèi)星通信應(yīng)用服務(wù)管理進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)可以劃分為支撐層、服務(wù)層、應(yīng)用層3個(gè)層次，如圖2所示。

圖2 衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理技術(shù)架構(gòu)

基礎(chǔ)層為整個(gè)系統(tǒng)提供公共基礎(chǔ)平臺(tái)支撐，主要包括支撐上層應(yīng)用的計(jì)算存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、顯示設(shè)備、安全保密設(shè)備以及配套設(shè)施?；A(chǔ)層采用云平臺(tái)建立計(jì)算存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源池，并提供容器化微服務(wù)支持，同時(shí)通過(guò)云防護(hù)技術(shù)手段對(duì)云平臺(tái)資源進(jìn)行安全防護(hù)。

服務(wù)層為管理應(yīng)用系統(tǒng)提供管理應(yīng)用數(shù)據(jù)和公共基礎(chǔ)服務(wù)支持，又分為數(shù)據(jù)管理和通用服務(wù)。數(shù)據(jù)管理包括專業(yè)數(shù)據(jù)管理、公共數(shù)據(jù)管理。專業(yè)數(shù)據(jù)管理包括衛(wèi)星運(yùn)控、星地鏈路、應(yīng)用服務(wù)管理運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、運(yùn)行配置數(shù)據(jù)、遙控操作數(shù)據(jù)以及相關(guān)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)。公共數(shù)據(jù)管理基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)上提供元數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、接口標(biāo)準(zhǔn)支撐，同時(shí)也包括用于統(tǒng)籌衛(wèi)星運(yùn)控、星地鏈路、應(yīng)用服務(wù)管理所需的綜合態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)協(xié)同數(shù)據(jù)管理等。采用大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一規(guī)劃、存儲(chǔ)、挖掘、關(guān)聯(lián)分析和統(tǒng)計(jì)。通用服務(wù)提供插件化、平臺(tái)化標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，提供傳輸交換、存儲(chǔ)、顯示、時(shí)間、安全、負(fù)載均衡等基礎(chǔ)服務(wù)，并為上層應(yīng)用提供規(guī)則算法、統(tǒng)計(jì)仿真等智能化服務(wù)。

應(yīng)用層提供專業(yè)和綜合管理應(yīng)用服務(wù)。專業(yè)管理服務(wù)主要包括衛(wèi)星運(yùn)控、星地鏈路、應(yīng)用服務(wù)管理，綜合管理主要包括態(tài)勢(shì)綜合監(jiān)視、輔助決策分析、管理計(jì)劃、統(tǒng)一管理調(diào)度、應(yīng)用執(zhí)行評(píng)估、資源信息服務(wù)等。應(yīng)用軟件以容器化、服務(wù)化的形式統(tǒng)一對(duì)外提供服務(wù)。

2.2 系統(tǒng)組成

衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)主要包括信息采集引接、信息處理、態(tài)勢(shì)監(jiān)視、計(jì)劃分析、健康管理、統(tǒng)一管理調(diào)度、執(zhí)行效果評(píng)估等應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3 衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)功能組成

信息采集引接子系統(tǒng)一是采集引接衛(wèi)星及載荷狀態(tài)信息、衛(wèi)星數(shù)傳信息、星地鏈路設(shè)備系統(tǒng)狀態(tài)信息、應(yīng)用通信數(shù)據(jù)質(zhì)量信息，并對(duì)無(wú)效數(shù)據(jù)進(jìn)行初篩，并按照統(tǒng)一格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換分類等預(yù)處理，之后完成信息入庫(kù)，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供支持;二是根據(jù)任務(wù)要求引接外部衛(wèi)星通信需求和協(xié)同工作計(jì)劃信息，為后續(xù)資源統(tǒng)籌、分析評(píng)估提供依據(jù);三是根據(jù)業(yè)務(wù)管理需要，進(jìn)行數(shù)據(jù)推送和對(duì)外數(shù)據(jù)服務(wù)。

信息處理子系統(tǒng)一是完成衛(wèi)星控制數(shù)據(jù)分類計(jì)算處理、數(shù)據(jù)判決選優(yōu)、應(yīng)急處置；二是完成數(shù)傳業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理，按照業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)要求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類采集、處理分析、數(shù)據(jù)質(zhì)量判斷。

健康管理子系統(tǒng)對(duì)采集的衛(wèi)星遙外測(cè)狀態(tài)信息、鏈路設(shè)備系統(tǒng)狀態(tài)信息、業(yè)務(wù)應(yīng)用通信需求完成情況信息等進(jìn)行處理，基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)，結(jié)合采集信息和歷史數(shù)據(jù)，基于各設(shè)備系統(tǒng)健康模型進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，診斷預(yù)測(cè)設(shè)備系統(tǒng)健康狀態(tài)，對(duì)故障風(fēng)險(xiǎn)提出預(yù)警和定位，并引導(dǎo)啟動(dòng)自動(dòng)或手工故障處置措施。

態(tài)勢(shì)監(jiān)視子系統(tǒng)對(duì)通信衛(wèi)星在軌運(yùn)行狀態(tài)信息、衛(wèi)星控制操作信息、健康管理預(yù)警信息、通信資源使用情況、通信應(yīng)用執(zhí)行進(jìn)程等信息分類別、分專題、分階段、定制化、綜合化的多視角文字圖表、二維/三維圖形方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示。

管理計(jì)劃子系統(tǒng)收集和受理各方應(yīng)用和管理服務(wù)需求，進(jìn)行需求統(tǒng)籌分析和任務(wù)分解，制定和生成對(duì)通信衛(wèi)星在軌運(yùn)行控制、星地通信鏈路資源調(diào)配和設(shè)備配置、通信應(yīng)用運(yùn)行等計(jì)劃方案，形成合理優(yōu)化的資源利用計(jì)劃和工作實(shí)施方法、步驟和具體策略。

輔助決策分析利用大數(shù)據(jù)挖掘分析，對(duì)通信衛(wèi)星在軌運(yùn)行控制、星地通信鏈路資源調(diào)配和設(shè)備配置、通信應(yīng)用運(yùn)行等計(jì)劃方案進(jìn)行綜合分析、組織相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行方案仿真推演，發(fā)現(xiàn)和及時(shí)修正流程環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題和錯(cuò)誤，并形成合理優(yōu)化的資源管理工作實(shí)施計(jì)劃和任務(wù)管理操作指令。

統(tǒng)一管理調(diào)度依據(jù)工作實(shí)施計(jì)劃，形成控制操作指令或作業(yè)流程文件，直接通過(guò)指令進(jìn)行全局衛(wèi)星通信資源調(diào)度配置，或通過(guò)作業(yè)流程文件交由下級(jí)專業(yè)管理系統(tǒng)進(jìn)行分析管理調(diào)度。

應(yīng)用執(zhí)行評(píng)估子系統(tǒng)對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)支撐的通信業(yè)務(wù)應(yīng)用完成情況按照相關(guān)評(píng)估指標(biāo)體系進(jìn)行分析，評(píng)估系統(tǒng)運(yùn)行和管理計(jì)劃執(zhí)行的質(zhì)量和效果，并形成相關(guān)評(píng)估報(bào)告。

資源信息服務(wù)子系統(tǒng)按照公共、專題等分類要求，面向系統(tǒng)各類用戶提供信息采編發(fā)服務(wù)功能，并為整個(gè)衛(wèi)星通信管理系統(tǒng)提供公共和專題信息資源瀏覽、下載以及互動(dòng)交流服務(wù)。

2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

(1)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

衛(wèi)星通信統(tǒng)一管理系統(tǒng)按照后臺(tái)管理服務(wù)區(qū)、資源服務(wù)區(qū)、前臺(tái)管理區(qū)3個(gè)功能區(qū)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，后臺(tái)管理服務(wù)區(qū)基于云平臺(tái)，采用虛擬機(jī)或容器化服務(wù)的方式運(yùn)行部署信息采集引接、信息處理、綜合態(tài)勢(shì)監(jiān)視、計(jì)劃分析、健康管理、統(tǒng)一管理調(diào)度、執(zhí)行效果評(píng)估等應(yīng)用服務(wù)軟件，為管理應(yīng)用提供對(duì)應(yīng)的軟件應(yīng)用支持。系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

后臺(tái)管理服務(wù)區(qū)部署由大數(shù)據(jù)平臺(tái)和應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)及其平臺(tái)之上的，在服務(wù)化基礎(chǔ)平臺(tái)大數(shù)據(jù)平臺(tái)之上構(gòu)建統(tǒng)一資源服務(wù)系統(tǒng)，為服務(wù)化封裝的信息和應(yīng)用提供注冊(cè)、調(diào)用和管理提供支持；在大數(shù)據(jù)平臺(tái)之上構(gòu)建支持結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一交換服務(wù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)挖掘分析系統(tǒng)，建立具有統(tǒng)一命名規(guī)則的業(yè)務(wù)系統(tǒng)公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源索引，為數(shù)據(jù)統(tǒng)一交換、融合應(yīng)用提供平臺(tái)，提供基于模型方法智能化資源加工處理、分析評(píng)估和統(tǒng)計(jì)顯示的平臺(tái)支持能力。

前臺(tái)管理區(qū)部署操作處理管理終端和綜合態(tài)勢(shì)顯示系統(tǒng)，為統(tǒng)一管理調(diào)度服務(wù)和態(tài)勢(shì)監(jiān)視分析、健康管理等衛(wèi)星通信資源管理提供前臺(tái)用戶操作維護(hù)支持。

現(xiàn)有衛(wèi)星通信專業(yè)管理系統(tǒng)(中心)，對(duì)應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，建設(shè)資源服務(wù)系統(tǒng)，進(jìn)行業(yè)務(wù)管理軟件的服務(wù)化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)公共資源的統(tǒng)一化服務(wù)應(yīng)用集成，基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分類目錄、公共數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)多級(jí)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一交換和融合利用，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信資源的統(tǒng)一管理。

(2)統(tǒng)一資源服務(wù)

資源服務(wù)系統(tǒng)以資源目錄的統(tǒng)一管理方式對(duì)外提供數(shù)據(jù)共享和服務(wù)復(fù)用功能，提高多系統(tǒng)綜合集成和協(xié)同聯(lián)動(dòng)的統(tǒng)一管理問題。資源服務(wù)主要提供基于目錄化管理的應(yīng)用服務(wù)化調(diào)用和數(shù)據(jù)共享服務(wù)，如圖5所示。

圖5 統(tǒng)一資源服務(wù)模式

應(yīng)用服務(wù)化調(diào)用提取衛(wèi)星通信各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的公共基礎(chǔ)服務(wù)建立能夠?yàn)橄到y(tǒng)全局共享使用的服務(wù)資源池。采用標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)調(diào)用方式，降低服務(wù)共享的復(fù)雜程度。應(yīng)用服務(wù)化調(diào)用通過(guò)建立具有統(tǒng)一描述、組織、調(diào)用的服務(wù)目錄系統(tǒng)，對(duì)基礎(chǔ)公共服務(wù)應(yīng)用進(jìn)行服務(wù)化封裝，利用服務(wù)網(wǎng)關(guān)注冊(cè)代理向服務(wù)目錄系統(tǒng)進(jìn)行注冊(cè)，通過(guò)目錄索引實(shí)現(xiàn)對(duì)所需服務(wù)的調(diào)用。衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理軟件模塊基于服務(wù)目錄實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)資源池的統(tǒng)一服務(wù)訪調(diào)用和服務(wù)消息協(xié)同工作?？绶?wù)目錄的服務(wù)調(diào)用，通過(guò)服務(wù)網(wǎng)關(guān)發(fā)起調(diào)用請(qǐng)求，并利用消息服務(wù)向服務(wù)調(diào)用發(fā)起者返回服務(wù)處理結(jié)果。

數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)目錄的訂閱分發(fā)服務(wù)。通過(guò)對(duì)衛(wèi)星各業(yè)務(wù)系統(tǒng)公用數(shù)據(jù)進(jìn)行主題分類、格式化封裝和服務(wù)代理注冊(cè)，建立基于數(shù)據(jù)主題的數(shù)據(jù)目錄，利用數(shù)據(jù)目錄對(duì)注冊(cè)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編目管理，建立具有統(tǒng)一描述、組織、存取、管理和分發(fā)機(jī)制的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)目錄系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星通信管理各類異構(gòu)資源的標(biāo)準(zhǔn)化共享訪問。數(shù)據(jù)服務(wù)可以通過(guò)查詢訂閱的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)，也可以通過(guò)配置主動(dòng)推送的方式向特定用戶和應(yīng)用推送定制信息。同時(shí)，數(shù)據(jù)目錄支持分級(jí)和跨域的目錄同步和數(shù)據(jù)交換功能。

(3)應(yīng)用分級(jí)協(xié)同

衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)采用兩級(jí)服務(wù)聯(lián)動(dòng)模式進(jìn)行管理。第一級(jí)由衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)的綜合應(yīng)用服務(wù)軟件模塊組成，承擔(dān)全系統(tǒng)的統(tǒng)一運(yùn)行服務(wù)管理。第二級(jí)由衛(wèi)星運(yùn)控、鏈路調(diào)配、通信應(yīng)用服務(wù)等專業(yè)管理系統(tǒng)相關(guān)軟件模塊組成，承擔(dān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的專業(yè)化服務(wù)管理。如圖6所示。

圖6 兩級(jí)服務(wù)模式

數(shù)據(jù)采集方面，各二級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)信息采集功能軟件完成本專業(yè)領(lǐng)域的信息采集工作，并通過(guò)數(shù)據(jù)注冊(cè)和目錄同步的方式完成專業(yè)信息的采集和對(duì)外共享。一級(jí)信息采集引接軟件完成對(duì)各專業(yè)信息的目錄同步和信息匯集，并根據(jù)需求對(duì)信息進(jìn)行主動(dòng)推送或按需訂閱分發(fā)。

健康管理方面，各二級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，通過(guò)專業(yè)健康模型預(yù)判相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)健康狀況，同時(shí)，統(tǒng)一管理系統(tǒng)獲取全系統(tǒng)健康狀態(tài)關(guān)聯(lián)分析信息，基于跨專業(yè)綜合健康模型分析判斷系統(tǒng)宏觀健康狀態(tài)，結(jié)合專業(yè)系統(tǒng)健康狀況分析結(jié)果，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的全方位健康分析，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的統(tǒng)一健康管理。

管理計(jì)劃方面，一級(jí)管理計(jì)劃軟件收集匯總用戶的運(yùn)行管理需求，經(jīng)過(guò)對(duì)需求的統(tǒng)籌分析，完成需求合并、歸類，形成覆蓋各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的管理任務(wù)需求，分解并下達(dá)到各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)利用各自的計(jì)劃分析功能軟件，完成專業(yè)系統(tǒng)的管理計(jì)劃并上報(bào)管理計(jì)劃軟件，管理計(jì)劃軟件通過(guò)計(jì)劃關(guān)聯(lián)、融合和優(yōu)化形成整個(gè)系統(tǒng)的管理計(jì)劃，并下達(dá)到統(tǒng)一管理調(diào)度系統(tǒng)。

管理調(diào)度方面，按照管理計(jì)劃形成管理調(diào)度執(zhí)行代碼指令，經(jīng)仿真推演分析和校正，形成系統(tǒng)運(yùn)行操控的實(shí)際指令，下達(dá)至業(yè)務(wù)系統(tǒng)的管理調(diào)度功能系統(tǒng)完成系統(tǒng)管理調(diào)度任務(wù)。

應(yīng)用執(zhí)行評(píng)估方面，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用任務(wù)執(zhí)行情況按照專業(yè)評(píng)估模型作出專業(yè)評(píng)估結(jié)論，整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用執(zhí)行評(píng)估軟件將專業(yè)評(píng)估結(jié)論作為輸入，按照應(yīng)用執(zhí)行綜合評(píng)估模型進(jìn)行分析評(píng)估，獲得對(duì)整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行情況的綜合評(píng)估結(jié)果。

大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)管理，對(duì)來(lái)自衛(wèi)星通信資源管理的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘、綜合分析和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，建立綜合性的智能化分析模型，同時(shí)集成和研制通用分析工具，為上層衛(wèi)星通信資源業(yè)務(wù)管理和統(tǒng)一綜合管理提供平臺(tái)支持。

2.4 系統(tǒng)運(yùn)行工作流程

衛(wèi)星通信統(tǒng)一管理系統(tǒng)按照子系統(tǒng)間的接口約定和流程關(guān)系完成衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理。系統(tǒng)運(yùn)行工作流程如圖7所示。

圖7 衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)首先通過(guò)信息采集引接子系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取衛(wèi)星運(yùn)控、星地鏈路、衛(wèi)通應(yīng)用等業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的資源狀態(tài)信息，經(jīng)過(guò)預(yù)處理和相關(guān)格式轉(zhuǎn)換，經(jīng)信息匯集分發(fā)，形成信息處理子系統(tǒng)要求的輸入信息。

信息處理子系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)分類分級(jí)、篩選合并、加工處理，形成數(shù)據(jù)成果，進(jìn)入管理計(jì)劃和綜合態(tài)勢(shì)監(jiān)視子系統(tǒng)，支撐開展管理計(jì)劃方案制定和系統(tǒng)綜合態(tài)勢(shì)監(jiān)視。

綜合態(tài)勢(shì)監(jiān)視子系統(tǒng)接收信息處理、健康管理、管理計(jì)劃、統(tǒng)一管理調(diào)度、應(yīng)用執(zhí)行評(píng)估等子系統(tǒng)的態(tài)勢(shì)送顯信息，按照管理要求進(jìn)行二三維定制圖形顯示或格式化的文字圖表多維展示。

健康管理系統(tǒng)子系統(tǒng)接收綜合態(tài)勢(shì)監(jiān)視子系統(tǒng)異常情況發(fā)出預(yù)警，同時(shí)接收輔助決策系統(tǒng)關(guān)聯(lián)分析各業(yè)務(wù)系統(tǒng)狀態(tài)后形成的綜合分析告警，根據(jù)態(tài)勢(shì)信息確定衛(wèi)星通信資源整體運(yùn)行情況，通過(guò)健康模型比對(duì)分析和智能診斷形成故障處置執(zhí)行方案，并發(fā)送到統(tǒng)一管理調(diào)度子系統(tǒng)操作處置。

輔助決策分析子系統(tǒng)接收信息處理、管理計(jì)劃的相關(guān)管理需求和計(jì)劃信息，根據(jù)決策分析模型進(jìn)行管理可行性和最佳管理預(yù)案篩選分析，針對(duì)相關(guān)分析結(jié)果進(jìn)行仿真推演，進(jìn)行計(jì)劃校正和選優(yōu)，同時(shí)對(duì)于系統(tǒng)整體運(yùn)行管理狀態(tài)進(jìn)行分析，按照關(guān)聯(lián)模型進(jìn)行異常預(yù)警判斷，形成綜合分析預(yù)警信息。

統(tǒng)一管理調(diào)度子系統(tǒng)完成對(duì)衛(wèi)星通信資源的整體管理調(diào)度和操作控制，對(duì)遠(yuǎn)端系統(tǒng)設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)程控制，或通過(guò)發(fā)送操作指令啟動(dòng)遠(yuǎn)端設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)控制操作。同時(shí)，具備對(duì)管理調(diào)度實(shí)施情況進(jìn)行反饋和再干預(yù)操作的能力。同時(shí)根據(jù)需要可以經(jīng)過(guò)信息采編發(fā)后送資源信息服務(wù)子系統(tǒng)，為用戶提供任務(wù)完成情況的查詢服務(wù)。

管理計(jì)劃子系統(tǒng)根據(jù)用戶提報(bào)的運(yùn)行管理需求制定管理計(jì)劃和方案，送輔助決策分析子系統(tǒng)進(jìn)行推演分析和計(jì)劃優(yōu)化，形成分析成果回送管理計(jì)劃子系統(tǒng)，管理計(jì)劃子系統(tǒng)形成執(zhí)行計(jì)劃，送統(tǒng)一管理調(diào)度子系統(tǒng)操作實(shí)施。同時(shí)根據(jù)需要可以經(jīng)過(guò)信息采編發(fā)后送資源信息服務(wù)子系統(tǒng)，為用戶提供計(jì)劃?rùn)z索、查詢等共享或?qū)ｎ}服務(wù)。

應(yīng)用執(zhí)行評(píng)估子系統(tǒng)接收匯集統(tǒng)一管理調(diào)度子系統(tǒng)、健康管理子系統(tǒng)以及綜合態(tài)勢(shì)監(jiān)視子系統(tǒng)的評(píng)估輸入信息，按照評(píng)估指標(biāo)體系，通過(guò)數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)和評(píng)估模型比對(duì)等手段完成對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用執(zhí)行效果的評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果送綜合態(tài)勢(shì)監(jiān)視子系統(tǒng)，根據(jù)顯示要求以圖表統(tǒng)計(jì)方式按需進(jìn)行展示。同時(shí)根據(jù)需要可以經(jīng)過(guò)信息采編發(fā)后送資源信息服務(wù)子系統(tǒng)，為用戶提供任務(wù)完成質(zhì)量的評(píng)估結(jié)果信息。

資源信息服務(wù)子系統(tǒng)從系統(tǒng)外部和系統(tǒng)內(nèi)部獲取對(duì)外服務(wù)信息，外部信息通過(guò)信息采編發(fā)方式以手工錄入、批量自動(dòng)導(dǎo)入、服務(wù)鏈接等方式，按照公共、專題形式對(duì)外提供信息檢索、瀏覽、下載等服務(wù)。同時(shí)可以接收來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)的共享信息，并按要求加工和對(duì)外發(fā)布。

2.5 應(yīng)用效能分析

基于云服務(wù)和大數(shù)據(jù)分析的衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)服務(wù)、資源籌劃、數(shù)據(jù)處理、健康管理等方面的服務(wù)效能提升顯著。

數(shù)據(jù)服務(wù)范圍得到有效拓展。以往數(shù)據(jù)服務(wù)主要自研的數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)和事后處理軟件配以傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取管理服務(wù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)服務(wù)方式單一，軟件研發(fā)和功能擴(kuò)展周期較長(zhǎng)，展現(xiàn)形式不豐富。統(tǒng)一管理系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)的分布式存儲(chǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，用于分析處理的數(shù)據(jù)更加豐富，特別是大數(shù)據(jù)平臺(tái)提供豐富的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)展現(xiàn)工具，能夠滿足用戶靈活多變的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和結(jié)果展示需求，此外，相比于獨(dú)立服務(wù)器固定配置，云平臺(tái)通過(guò)計(jì)算資源調(diào)度和負(fù)載均衡處理提高了大計(jì)算量數(shù)據(jù)分析處理能力，數(shù)據(jù)服務(wù)效能提升情況見表1。

表1 數(shù)據(jù)服務(wù)效能對(duì)比

通信資源統(tǒng)籌調(diào)度更加科學(xué)。實(shí)現(xiàn)不同類型衛(wèi)星通信資源使用狀況全維展示，利用通信資源態(tài)勢(shì)一張圖實(shí)時(shí)標(biāo)繪不同時(shí)刻和時(shí)間區(qū)間的衛(wèi)星通信資源使用和空閑情況，為管理決策提供輔助分析支持。可以快速形成衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一調(diào)度計(jì)劃。相較于之前需要4 h甚至更長(zhǎng)時(shí)間周期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總、系統(tǒng)協(xié)調(diào)，形成衛(wèi)星通信資源調(diào)度協(xié)同計(jì)劃。可以在3 min內(nèi)完成衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一籌劃，并分析形成任務(wù)調(diào)度計(jì)劃。此外，對(duì)于不同管理任務(wù)的軟件運(yùn)行狀態(tài)切換，傳統(tǒng)系統(tǒng)需要至少1天以上時(shí)間進(jìn)行配置檢查和軟件重新部署。而采用云服務(wù)和容器化服務(wù)軟件體系設(shè)計(jì)后，任務(wù)運(yùn)行狀態(tài)切換，通過(guò)預(yù)置的軟件配置模板和多級(jí)目錄化應(yīng)用服務(wù)，可在1 h內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算資源的重新配置和任務(wù)軟件的自動(dòng)化推送和服務(wù)同步操作，有效降低人工配置的差錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)。

系統(tǒng)健康運(yùn)維能力進(jìn)一步提升。原有系統(tǒng)對(duì)需要對(duì)衛(wèi)星運(yùn)控、星地鏈路、衛(wèi)通應(yīng)用的運(yùn)行故障分析限于專業(yè)系統(tǒng)的排查，對(duì)于全系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性故障導(dǎo)致的不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)故障表現(xiàn)，在專業(yè)系統(tǒng)故障排查中，很難及時(shí)定位，需要通過(guò)業(yè)務(wù)會(huì)商環(huán)節(jié)才能發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)故障并對(duì)可能引發(fā)的下一步故障風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)作出判斷，耗時(shí)耗力，故障排查時(shí)間不可控，而通過(guò)衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理健康管理系統(tǒng)，將衛(wèi)星運(yùn)控、星地鏈路、衛(wèi)通應(yīng)用的運(yùn)行健康信息進(jìn)行統(tǒng)一匯集分析，并能夠在健康運(yùn)維態(tài)勢(shì)上進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)視和預(yù)警，形成多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)預(yù)警機(jī)制，通過(guò)系統(tǒng)建立的聯(lián)動(dòng)健康診斷綜合模型，實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)化快速定位并按照模型預(yù)設(shè)處置流程自動(dòng)啟動(dòng)處置預(yù)案，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)快速應(yīng)急處置，提高系統(tǒng)健康管理能力。

資源服務(wù)效能提升情況見表2。

表2 管理服務(wù)效能對(duì)比

3 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)提出的衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)，利用統(tǒng)一平臺(tái)從基礎(chǔ)資源、共用支撐到應(yīng)用服務(wù)將分散獨(dú)立的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行了一體化優(yōu)化整合，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)和運(yùn)行管理的技術(shù)體制統(tǒng)一，為軟件復(fù)用、應(yīng)用升級(jí)和服務(wù)定制提供了便利。特別是通過(guò)對(duì)不同衛(wèi)星業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一加工處理，公共服務(wù)模塊的服務(wù)化復(fù)用，能夠快速實(shí)現(xiàn)信息資源的共享融合和服務(wù)協(xié)同，為通信資源統(tǒng)籌、衛(wèi)星運(yùn)控規(guī)劃、智能運(yùn)行調(diào)度以及系統(tǒng)健康管理一體化運(yùn)行管理提供技術(shù)參考。提高了衛(wèi)星通信管理的科學(xué)化水平，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信資源利用的最大化，成果可進(jìn)一步推廣應(yīng)用到其它衛(wèi)星運(yùn)行和應(yīng)用管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建設(shè)中。