張 猛，田 煥，雷飛鵬，戶江民

（重慶金美通信有限責(zé)任公司，重慶 400030）

0 引言

試驗床種類繁多，但其根本目的是承載實驗，實現(xiàn)未來網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)、新型應(yīng)用的驗證與部署，具有大規(guī)模與異構(gòu)性、支持實驗的整個生命周期等特點。在機動通信裝備研制領(lǐng)域，試驗床環(huán)境可為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、協(xié)議及算法的演進式驗證和部署提供有效途徑［1］。

本文重點分析機動通信試驗床環(huán)境。所謂機動通信試驗床環(huán)境，是通過對機動通信系統(tǒng)組網(wǎng)過程中的一些主要裝備如通信單元、指控單元、探測系統(tǒng)等的模擬，將現(xiàn)實世界中復(fù)雜的集成信息通信平臺在試驗室里逼真地展示出來，即建立一個具備機動通信組網(wǎng)能力的機動通信系統(tǒng)綜合仿真環(huán)境。該環(huán)境具有時空一致的特點，可為機動通信裝備的研制、建設(shè)、管理及使用提供一個試驗開發(fā)平臺。

測試運維系統(tǒng)是基于該試驗床環(huán)境的測試開發(fā)與驗證平臺的配套系統(tǒng)軟件，通過對試驗床環(huán)境下的測試平臺、測試場地、測試事務(wù)、測試任務(wù)、測試數(shù)據(jù)及測試人員等信息和流程實施全生命周期的管理，全面呈現(xiàn)測試態(tài)勢，驗證裝備技術(shù)體制，檢驗設(shè)備功能性能指標，為裝備改進提升和數(shù)字化實戰(zhàn)運用提供支撐。

1 需求分析

測試運維系統(tǒng)主要是滿足測試人員在模擬通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對測試全過程管理的基本需要，滿足管理員對試驗床環(huán)境設(shè)備進行管理和維護的數(shù)據(jù)需求，可以對測試事件按照項目管理方式實施精細化管理，實現(xiàn)測試過程從計劃制定到事件結(jié)束的全周期壽命狀態(tài)清晰可控，支持對現(xiàn)場裝備和儀器設(shè)備的實時監(jiān)控與跟蹤；具備不同的系統(tǒng)管理權(quán)限，支持試驗發(fā)起者制定不同類型的測試項目計劃，并通過流程控制、消息提醒及閱讀回執(zhí)功能實現(xiàn)計劃的下發(fā)通告與任務(wù)領(lǐng)取回執(zhí)功能；支持對模擬通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的自動采集和生成原始記錄，并借助知識庫實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的自動判定與審核、分析評估，測試完成之后自動生成電子報告；在測試過程中實時通報所感知的故障和告警信息，對測試日志、任務(wù)分派及事件問題進行管理與跟蹤，支持智能加載事件處置狀態(tài)，對事件處置進行督辦；具有全面的評估準則和科學(xué)的評價體系，對事件結(jié)果進行智能化考評，對系統(tǒng)和裝備實用效能進行綜合評估，并結(jié)合知識庫給出合理的改進建議。

系統(tǒng)功能依據(jù)不同用戶權(quán)限對系統(tǒng)的差異化使用需求進行模塊劃分和設(shè)計，滿足各類角色用戶登錄和平臺操作，對試驗床的日常和裝備信息實現(xiàn)管理與更新，以及對試驗床環(huán)境信息進行實時共享等需求。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)具備開放性和拓展性，支持橫向朝著分級分布式部署的方向擴展需求，縱向滿足后期系統(tǒng)新增功能擴展需求。同時，系統(tǒng)需提供便捷的數(shù)據(jù)訪問接口，方便與其他運維管理系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)共享。系統(tǒng)需滿足可靠性和安全性設(shè)計，確保數(shù)據(jù)存儲安全，防止非法用戶訪問；系統(tǒng)設(shè)計還需滿足便捷性和可操作性設(shè)計，確保不同知識背景的人員都能操作系統(tǒng)［2］。

2 機動通信試驗床設(shè)計

機動通信試驗床分為通信模擬環(huán)境、測試驗證環(huán)境、演示基礎(chǔ)環(huán)境以及系統(tǒng)仿真環(huán)境4 個部分［3-4］，組成結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 機動通信試驗床環(huán)境組成

通信模擬環(huán)境包含現(xiàn)役通信系統(tǒng)模擬環(huán)境、在研通信系統(tǒng)模擬環(huán)境以及國防通信資源模擬環(huán)境?，F(xiàn)役通信系統(tǒng)模擬環(huán)境是試驗床的核心組成部分，通過將路由交換、有線/無線傳輸、節(jié)點/網(wǎng)絡(luò)管理等設(shè)備按照裝載平臺類型和編配數(shù)量來模擬構(gòu)建任務(wù)部隊機動通信節(jié)點。節(jié)點間采用多種鏈路方式實現(xiàn)組網(wǎng)互聯(lián)，構(gòu)建一定規(guī)模的機動通信網(wǎng)絡(luò)。在研通信系統(tǒng)模擬環(huán)境由部分在研的新體制通信裝備組成，通過有線、無線等方式實現(xiàn)與現(xiàn)役通信系統(tǒng)模擬環(huán)境的異構(gòu)互聯(lián)，滿足話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的互通。國防通信資源模擬環(huán)境包含各類商用路由器和程控交換機，用于模擬通信網(wǎng)、電話網(wǎng)等固定網(wǎng)絡(luò)，通過有線設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)與現(xiàn)役通信系統(tǒng)模擬環(huán)境的機固互聯(lián)，模擬固網(wǎng)接入后的話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互通。

測試驗證環(huán)境包含測試軟件系統(tǒng)和測試運維系統(tǒng)。測試軟件系統(tǒng)包含專用測試儀器和通用計算機/服務(wù)器等。專用測試儀器對裝備性能指標進行測試，通過在通用計算機/服務(wù)器上部署相關(guān)軟件，并接入模擬通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)級功能、性能測試。測試運維系統(tǒng)通過與通信模擬環(huán)境、系統(tǒng)仿真環(huán)境交互，開展測試籌劃和測試過程管控，監(jiān)視運行狀況，采集各類測試數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)測試態(tài)勢、設(shè)備工況態(tài)勢、網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢以及業(yè)務(wù)態(tài)勢等信息，并基于測試數(shù)據(jù)，構(gòu)建相應(yīng)的指標評估體系和評估模型，支撐開展測試分析評估。

系統(tǒng)仿真環(huán)境包含通用計算機和運行在其上的仿真軟件，通過系統(tǒng)建模實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力定量仿真評估，基于關(guān)鍵協(xié)議組網(wǎng)仿真結(jié)果對實裝設(shè)備的大規(guī)模組網(wǎng)運行效果進行預(yù)測。

演示基礎(chǔ)環(huán)境包含測試運維基礎(chǔ)設(shè)施和演示呈現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施。測試運維基礎(chǔ)設(shè)施包含服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施等，為測試運維系統(tǒng)提供硬件平臺；演示呈現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施將業(yè)務(wù)顯控系統(tǒng)接入通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，結(jié)合各類演示軟件和演示任務(wù)背景對測試內(nèi)容進行展示。

3 原型系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

測試運維系統(tǒng)體系架構(gòu)分為運維支撐層、數(shù)據(jù)知識層、應(yīng)用服務(wù)層以及應(yīng)用層，如圖2 所示。系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)知識庫，將測試相關(guān)的各類信息聚集處理并知識化。各層級間通過數(shù)據(jù)訪問接口實現(xiàn)交互和系統(tǒng)內(nèi)的資源相互協(xié)作，實現(xiàn)功能應(yīng)用服務(wù)化，并進行按需調(diào)用，形成對試驗床環(huán)境中模擬通信系統(tǒng)的測試運維管控基本能力。

圖2 測試運維系統(tǒng)體系架構(gòu)

運維支撐層為系統(tǒng)提供運行環(huán)境、服務(wù)器設(shè)施、計算資源、存儲設(shè)施、顯控設(shè)施以及相關(guān)基礎(chǔ)支撐軟件。

數(shù)據(jù)知識層包括資源庫（包含通信裝備資源種類、數(shù)量、指標、狀態(tài)等）、知識庫（包括裝備和測試的全過程相關(guān)知識，如故障知識、質(zhì)量知識以及其他專家知識）、模型庫（包含數(shù)據(jù)處理和能力評估相關(guān)的各類算法模型、方法）以及數(shù)據(jù)庫（包括測試過程中所產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、裝備維修數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)等各類基本數(shù)據(jù)和綜合數(shù)據(jù)）。

應(yīng)用服務(wù)層主要包含測試組織管理服務(wù)、測試運維管理服務(wù)、數(shù)據(jù)處理支撐服務(wù)以及綜合能力評估服務(wù)。測試組織管理服務(wù)用于提供對測試任務(wù)的籌劃過程、配套資源及業(yè)務(wù)流程等進行管理，測試運維管理服務(wù)用于提供測試任務(wù)提醒、任務(wù)執(zhí)行、進度管理、質(zhì)量管理及故障閉環(huán)等服務(wù)功能，數(shù)據(jù)采集與處理服務(wù)用于提供對通信模擬環(huán)境的底層數(shù)據(jù)采集、提取、分析以及呈現(xiàn)等服務(wù)功能，綜合能力評估服務(wù)用于提供對測試系統(tǒng)或裝備的實用體系貢獻度以及新技術(shù)體制對裝備體系支撐能力的綜合評估功能。

3.2 功能模塊劃分

按照測試運維系統(tǒng)的體系架構(gòu)，可將系統(tǒng)功能劃分為測試組織管理子系統(tǒng)、測試運維管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理支撐子系統(tǒng)以及綜合能力評估子系統(tǒng)4 個子系統(tǒng)模塊。

測試組織管理子系統(tǒng)主要包括測試事件策劃、測試事件任務(wù)管理、裝備資源管理以及測試事件流程控制等功能。測試事件策劃主要針對單次測試任務(wù)所涉及的組織單位、測試人員、任務(wù)類型、業(yè)務(wù)規(guī)劃等相關(guān)的屬性管理；測試事件任務(wù)管理用于支撐測試事件策劃者完成事件的任務(wù)制定、任務(wù)分解、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)審批以及任務(wù)發(fā)下等功能；裝備資源管理用于支撐對試驗床環(huán)境的裝備資源進行在線監(jiān)控與實時管理，輔助測試事件策劃者完成測試事件的裝備策劃功能；測試事件流程控制是結(jié)合測試事件任務(wù)分解的結(jié)果，進入流程制定環(huán)節(jié)，將任務(wù)推送至對應(yīng)的測試人員，協(xié)同開展測試任務(wù)。

測試運維管理子系統(tǒng)主要包括任務(wù)提醒、任務(wù)執(zhí)行、進度看板、質(zhì)量管理及告警提示等功能，采取訂閱方式實現(xiàn)消息提醒和任務(wù)領(lǐng)取回執(zhí)功能，完成測試任務(wù)分發(fā)與交互，并提供任務(wù)執(zhí)行的入口，對測試全過程中的進度、評審、技術(shù)狀態(tài)、用戶服務(wù)等質(zhì)量相關(guān)的過程進行管理，跟蹤監(jiān)測事件處置的全流程，實時掌握已派發(fā)任務(wù)的處置、結(jié)果、反饋狀態(tài)等信息，對發(fā)現(xiàn)的故障問題給出告警提示，同步生成故障閉環(huán)處置流程。

數(shù)據(jù)處理支撐子系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)代理的數(shù)據(jù)采集、提取、分析、呈現(xiàn)與服務(wù)功能，支持整合裝備資源、專家知識、評估模型及業(yè)務(wù)通信等類型數(shù)據(jù)的管理功能。通過在模擬通信環(huán)境中對管理設(shè)備或交換設(shè)備部署數(shù)據(jù)代理，自動采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)并生成原始記錄，結(jié)合知識庫數(shù)據(jù)對比實現(xiàn)對測試數(shù)據(jù)的自動判定與審核、分析評估，測試完成之后自動生成電子報告，具備面向服務(wù)的接口能力，提供各類數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)平臺、云服務(wù)平臺、物聯(lián)網(wǎng)平臺等多源數(shù)據(jù)接入和多平臺數(shù)據(jù)資源整合功能，支持與其他管理系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)共享，為用戶提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。

綜合能力評估子系統(tǒng)主要由評價指標體系、算法模型集、評估模型集以及綜合評估流程等部分組成。通過挖掘、利用裝備資源技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)和裝備組網(wǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)，結(jié)合面向測試任務(wù)的能力評估模型和算法模型，從網(wǎng)絡(luò)通聯(lián)、業(yè)務(wù)保障、網(wǎng)系安全、應(yīng)急處置及裝備保障等維度建立評價指標體系，綜合評價體系應(yīng)用效能，給系統(tǒng)和裝備通信能力“畫像”。

3.3 流程設(shè)計

3.3.1 業(yè)務(wù)流程

通過審核工作流機制實現(xiàn)測試事件的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)，由測試事件策劃者建立測試申請，測試人員實施測試事件評估工作，再由審核人員進行數(shù)據(jù)審查檢驗，在生成試驗報告之前，需要經(jīng)過參試人員、審核人員及測試事件策劃者三方參與者審核［5］，制定詳細工作流程，如圖3 所示。

圖3 測試事件業(yè)務(wù)流程圖

具體工作流如下。

（1）測試事件策劃者登錄系統(tǒng)，填寫相關(guān)測試信息，制定測試計劃，進行任務(wù)分解并提交，進入審核與下發(fā)工作流。

（2）系統(tǒng)自動推送任務(wù)信息。測試人員登錄后可查看并領(lǐng)取新的測試任務(wù)。再由系統(tǒng)回送領(lǐng)取的回執(zhí)信息，經(jīng)雙方確認后進行測試準備環(huán)節(jié)，開展對應(yīng)的科目測試。測試業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集方式以自動采集為主，人工錄入為輔。待測試完成后，系統(tǒng)自動將各項數(shù)據(jù)匯聚并流轉(zhuǎn)至審核人員處提交數(shù)據(jù)審查，審核通過后則生成合格報告；審核不通過則生成不合格報告，且需要重新組織測試，并再次提交數(shù)據(jù)審查。

（3）審核人員在收到測試數(shù)據(jù)審核申請后，對測試數(shù)據(jù)進行審核，并將審核結(jié)果反饋至測試人員，若通過，則生成試驗報告；不通過，則重新進行試驗。

（4）數(shù)據(jù)審核通過并生成報告后，由測試人員將報告發(fā)送至審核人員對報告進行全面審核，簽字蓋章之后將報告發(fā)送至測試事件策劃者。

3.3.2 評估流程

評估以常態(tài)化收集的裝備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合動態(tài)化的測試事件數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析算法模型和能力評估指標模型，構(gòu)建綜合能力評估流程［6］。詳細評估流程如圖4 所示。

圖4 綜合能力評估流程圖

具體評估流程描述如下。

（1）根據(jù)裝備能力指標和系統(tǒng)實用效能，構(gòu)建綜合能力評估多維度頂層指標評估模型，并分別針對每個維度，通過自頂向下的方式逐級進行指標分解與細化，形成評估指標體系架構(gòu)，并生成對應(yīng)的能力評估指標模型。

（2）依據(jù)系統(tǒng)能力評估體系模型，設(shè)計形成通用數(shù)據(jù)分析算法模型。在當(dāng)前算法模型不滿足評估要求時，提供對已有算法的改進或重新設(shè)計的算法模型，以支持多元化裝備評估需求。

（3）在完成指標體系構(gòu)建、評估模型和算法模型設(shè)計之后，通過獲取實時或歷史數(shù)據(jù)，并選取需要的評估維度，由系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)功能自動完成數(shù)據(jù)量化評估工作。

（4）評估形成的結(jié)果通過數(shù)據(jù)服務(wù)化的方式提供給用戶訪問，并支持采用不同可視化手段進行呈現(xiàn)。

4 結(jié)語

現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展引起了機動通信裝備研制方式的重大變革，使其向著虛擬化、模擬化方向發(fā)展，并借助試驗床實物環(huán)境和半實物仿真手段來推動裝備信息化建設(shè)。

為了充分利用機動通信裝備試驗床環(huán)境，本文提出的基于機動通信裝備試驗床環(huán)境的測試運維系統(tǒng)設(shè)計思路，設(shè)計的初步的機動通信裝備試驗床環(huán)境和測試運維原型系統(tǒng)框架及功能模塊，以及制定的測試業(yè)務(wù)和綜合評估流程，為測試運維系統(tǒng)的實現(xiàn)奠定了良好的基礎(chǔ)，具備工程實施可行性，后續(xù)將進一步開展原型系統(tǒng)軟件的功能設(shè)計與實現(xiàn)。