衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)發(fā)展思考

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、增強衛(wèi)星運行健康保障能力，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)星類型進行控制管理和開展業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)的運行方式，涵蓋衛(wèi)星控制運行管理、星地通信鏈路運行管理、衛(wèi)星通信應(yīng)用服務(wù)運行管理。衛(wèi)星運行控制運行管理主要解決在軌通信衛(wèi)星在軌運行狀態(tài)實時監(jiān)控、運行調(diào)度和配置管理問題。星地通信鏈路管理實時監(jiān)控星地通信鏈路的運行態(tài)勢，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)對使用衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)的應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)運行質(zhì)量進行監(jiān)控管理，及時發(fā)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)接收發(fā)送異常情況并實施應(yīng)急處置。

由于不同衛(wèi)星系統(tǒng)配屬各自的后臺軟硬件運行管理信息系統(tǒng)，獨立承擔(dān)本系統(tǒng)的衛(wèi)星測運控、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)資源等彼此相互獨立，系統(tǒng)間缺乏有效的資源共享融合平臺和軟件復(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，分散存儲的各類數(shù)據(jù)資源難以集中管理和統(tǒng)籌運用，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)運行態(tài)勢和鏈路健康狀態(tài)的統(tǒng)一系統(tǒng)，難以通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對不同衛(wèi)星系統(tǒng)的資源調(diào)配、設(shè)備運維、應(yīng)用質(zhì)量進行統(tǒng)籌和整體聯(lián)動。

利用云計算的資源池技術(shù)，可以方便的將不同系統(tǒng)平臺集成在具有統(tǒng)一管理支撐的資源池系統(tǒng)，解決因計算資源分散獨立而導(dǎo)致無法全面進行計算資源統(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)集成在一個大數(shù)據(jù)平臺下進行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲、加工處理和分析管理，并能夠通過集成相關(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行管理能力，提高衛(wèi)星通信運行質(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、標準化、服務(wù)化要求，構(gòu)建具有統(tǒng)一平臺、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)一運行管理平臺，實現(xiàn)全系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)充分共享、運行態(tài)勢全維感知、通信資源統(tǒng)一監(jiān)管調(diào)配、健康運維綜合評估。同時，通過改造建設(shè)同構(gòu)化分布平臺，實現(xiàn)功能域的動態(tài)調(diào)整、功能互換和靈活重組?；诖髷?shù)據(jù)平臺，構(gòu)建數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)實時共享、深度融合和智能分析提供支持?；诜?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)的組件化擴展和插件化重組能力。實現(xiàn)集標準數(shù)據(jù)交換、綜合態(tài)勢監(jiān)視、智能健康診斷、計劃分析決策、統(tǒng)一資源調(diào)配、應(yīng)用執(zhí)行效果評估于一體，按需靈活定制的衛(wèi)星通信資源綜合管理系統(tǒng)。

首先，利用云計算技術(shù)構(gòu)建面向整個衛(wèi)星通信資源管理的統(tǒng)一資源管理后臺服務(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，通過高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與通信衛(wèi)星運行管理系統(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)管理的兩級管理平臺運行體系。

其次，基于建設(shè)統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)平臺和標準化信息交換系統(tǒng)合，通過標準化數(shù)據(jù)接口完成兩級管理平臺系統(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)，實現(xiàn)本地和遠程的統(tǒng)一服務(wù)注冊、服務(wù)調(diào)用、數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)，同時提升管理服務(wù)架構(gòu)重塑、定制遷移和負載均衡能力，實現(xiàn)專業(yè)資源管理軟件與上層綜合管理系統(tǒng)的集成運用和統(tǒng)一管理。

2 設(shè)計實現(xiàn)

2.1 體系設(shè)計

(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)計獨立分散，衛(wèi)星運控、星地鏈路、通信應(yīng)用服務(wù)等各有自身的后臺系統(tǒng)進行管理，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)

獨立結(jié)構(gòu)設(shè)計的衛(wèi)星管理系統(tǒng)間，各自維護自身的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)體系相互獨立，系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享需要通過彼此協(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，并需要大量的對接測試后才能實現(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)上述過程，由于缺少自動化的協(xié)同聯(lián)動服務(wù)機制，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)獨立的基礎(chǔ)軟硬平臺和基礎(chǔ)通用服務(wù)軟件融合到一個系統(tǒng)中進行集成設(shè)計，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，計算存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源根據(jù)應(yīng)用場景變化由平臺管理系統(tǒng)進行資源及時回收和再分配，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)管理進行一體化設(shè)計，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)層為整個系統(tǒng)提供公共基礎(chǔ)平臺支撐，主要包括支撐上層應(yīng)用的計算存儲設(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)層采用云平臺建立計算存儲和網(wǎng)絡(luò)資源池，并提供容器化微服務(wù)支持，同時通過云防護技術(shù)手段對云平臺資源進行安全防護。

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)星運控、星地鏈路、應(yīng)用服務(wù)管理運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、運行配置數(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)標準，對上提供元數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、接口標準支撐，同時也包括用于統(tǒng)籌衛(wèi)星運控、星地鏈路、應(yīng)用服務(wù)管理所需的綜合態(tài)勢數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)協(xié)同數(shù)據(jù)管理等。采用大數(shù)據(jù)平臺對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)全系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一規(guī)劃、存儲、挖掘、關(guān)聯(lián)分析和統(tǒng)計。通用服務(wù)提供插件化、平臺化標準服務(wù)，提供傳輸交換、存儲、顯示、時間、安全、負載均衡等基礎(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)星運控、星地鏈路、應(yīng)用服務(wù)管理，綜合管理主要包括態(tài)勢綜合監(jiān)視、輔助決策分析、管理計劃、統(tǒng)一管理調(diào)度、應(yīng)用執(zhí)行評估、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)勢監(jiān)視、計劃分析、健康管理、統(tǒng)一管理調(diào)度、執(zhí)行效果評估等應(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，并對無效數(shù)據(jù)進行初篩，并按照統(tǒng)一格式進行轉(zhuǎn)換分類等預(yù)處理，之后完成信息入庫，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)同工作計劃信息，為后續(xù)資源統(tǒng)籌、分析評估提供依據(jù);三是根據(jù)業(yè)務(wù)管理需要，進行數(shù)據(jù)推送和對外數(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，對數(shù)據(jù)進行歸類采集、處理分析、數(shù)據(jù)質(zhì)量判斷。

健康管理子系統(tǒng)對采集的衛(wèi)星遙外測狀態(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行處理，基于大數(shù)據(jù)平臺，結(jié)合采集信息和歷史數(shù)據(jù)，基于各設(shè)備系統(tǒng)健康模型進行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，診斷預(yù)測設(shè)備系統(tǒng)健康狀態(tài)，對故障風(fēng)險提出預(yù)警和定位，并引導(dǎo)啟動自動或手工故障處置措施。

態(tài)勢監(jiān)視子系統(tǒng)對通信衛(wèi)星在軌運行狀態(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/三維圖形方式進行動態(tài)展示。

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

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

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

應(yīng)用執(zhí)行評估子系統(tǒng)對衛(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)評估指標體系進行分析，評估系統(tǒng)運行和管理計劃執(zhí)行的質(zhì)量和效果，并形成相關(guān)評估報告。

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、下載以及互動交流服務(wù)。

2.3 系統(tǒng)實現(xiàn)

(1)拓撲結(jié)構(gòu)

衛(wèi)星通信統(tǒng)一管理系統(tǒng)按照后臺管理服務(wù)區(qū)、資源服務(wù)區(qū)、前臺管理區(qū)3個功能區(qū)設(shè)計實現(xiàn)，后臺管理服務(wù)區(qū)基于云平臺，采用虛擬機或容器化服務(wù)的方式運行部署信息采集引接、信息處理、綜合態(tài)勢監(jiān)視、計劃分析、健康管理、統(tǒng)一管理調(diào)度、執(zhí)行效果評估等應(yīng)用服務(wù)軟件，為管理應(yīng)用提供對應(yīng)的軟件應(yīng)用支持。系統(tǒng)拓撲結(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)拓撲結(jié)構(gòu)

后臺管理服務(wù)區(qū)部署由大數(shù)據(jù)平臺和應(yīng)用服務(wù)平臺及其平臺之上的，在服務(wù)化基礎(chǔ)平臺大數(shù)據(jù)平臺之上構(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、調(diào)用和管理提供支持；在大數(shù)據(jù)平臺之上構(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，提供基于模型方法智能化資源加工處理、分析評估和統(tǒng)計顯示的平臺支持能力。

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

現(xiàn)有衛(wèi)星通信專業(yè)管理系統(tǒng)(中心)，對應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)進行改造升級，建設(shè)資源服務(wù)系統(tǒng)，進行業(yè)務(wù)管理軟件的服務(wù)化升級，實現(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)一標準進行數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分類目錄、公共數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的改造，實現(xiàn)多級數(shù)據(jù)的統(tǒng)一交換和融合利用，實現(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)建立能夠為系統(tǒng)全局共享使用的服務(wù)資源池。采用標準化的服務(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)用通過建立具有統(tǒng)一描述、組織、調(diào)用的服務(wù)目錄系統(tǒng)，對基礎(chǔ)公共服務(wù)應(yīng)用進行服務(wù)化封裝，利用服務(wù)網(wǎng)關(guān)注冊代理向服務(wù)目錄系統(tǒng)進行注冊，通過目錄索引實現(xiàn)對所需服務(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)目錄實現(xiàn)對服務(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，通過服務(wù)網(wǎng)關(guān)發(fā)起調(diào)用請求，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)實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)目錄的訂閱分發(fā)服務(wù)。通過對衛(wèi)星各業(yè)務(wù)系統(tǒng)公用數(shù)據(jù)進行主題分類、格式化封裝和服務(wù)代理注冊，建立基于數(shù)據(jù)主題的數(shù)據(jù)目錄，利用數(shù)據(jù)目錄對注冊后的數(shù)據(jù)進行編目管理，建立具有統(tǒng)一描述、組織、存取、管理和分發(fā)機制的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)目錄系統(tǒng)，實現(xiàn)對衛(wèi)星通信管理各類異構(gòu)資源的標準化共享訪問。數(shù)據(jù)服務(wù)可以通過查詢訂閱的方式進行數(shù)據(jù)分發(fā)，也可以通過配置主動推送的方式向特定用戶和應(yīng)用推送定制信息。同時，數(shù)據(jù)目錄支持分級和跨域的目錄同步和數(shù)據(jù)交換功能。

(3)應(yīng)用分級協(xié)同

衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)采用兩級服務(wù)聯(lián)動模式進行管理。第一級由衛(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)一運行服務(wù)管理。第二級由衛(wèi)星運控、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 兩級服務(wù)模式

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

健康管理方面，各二級業(yè)務(wù)系統(tǒng)根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)信息，通過專業(yè)健康模型預(yù)判相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)健康狀況，同時，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，完成對整個系統(tǒng)的全方位健康分析，實現(xiàn)系統(tǒng)的統(tǒng)一健康管理。

管理計劃方面，一級管理計劃軟件收集匯總用戶的運行管理需求，經(jīng)過對需求的統(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，分解并下達到各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)利用各自的計劃分析功能軟件，完成專業(yè)系統(tǒng)的管理計劃并上報管理計劃軟件，管理計劃軟件通過計劃關(guān)聯(lián)、融合和優(yōu)化形成整個系統(tǒng)的管理計劃，并下達到統(tǒng)一管理調(diào)度系統(tǒng)。

管理調(diào)度方面，按照管理計劃形成管理調(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)運行操控的實際指令，下達至業(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)評估模型作出專業(yè)評估結(jié)論，整個系統(tǒng)的應(yīng)用執(zhí)行評估軟件將專業(yè)評估結(jié)論作為輸入，按照應(yīng)用執(zhí)行綜合評估模型進行分析評估，獲得對整個系統(tǒng)執(zhí)行情況的綜合評估結(jié)果。

大數(shù)據(jù)分析平臺對系統(tǒng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一存儲管理，對來自衛(wèi)星通信資源管理的各類數(shù)據(jù)進行深度挖掘、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支持。

2.4 系統(tǒng)運行工作流程

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)首先通過信息采集引接子系統(tǒng)實時獲取衛(wèi)星運控、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)通過數(shù)據(jù)分類分級、篩選合并、加工處理，形成數(shù)據(jù)成果，進入管理計劃和綜合態(tài)勢監(jiān)視子系統(tǒng)，支撐開展管理計劃方案制定和系統(tǒng)綜合態(tài)勢監(jiān)視。

綜合態(tài)勢監(jiān)視子系統(tǒng)接收信息處理、健康管理、管理計劃、統(tǒng)一管理調(diào)度、應(yīng)用執(zhí)行評估等子系統(tǒng)的態(tài)勢送顯信息，按照管理要求進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)勢監(jiān)視子系統(tǒng)異常情況發(fā)出預(yù)警，同時接收輔助決策系統(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)勢信息確定衛(wèi)星通信資源整體運行情況，通過健康模型比對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、管理計劃的相關(guān)管理需求和計劃信息，根據(jù)決策分析模型進行管理可行性和最佳管理預(yù)案篩選分析，針對相關(guān)分析結(jié)果進行仿真推演，進行計劃校正和選優(yōu)，同時對于系統(tǒng)整體運行管理狀態(tài)進行分析，按照關(guān)聯(lián)模型進行異常預(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)完成對衛(wèi)星通信資源的整體管理調(diào)度和操作控制，對遠端系統(tǒng)設(shè)備實施遠程控制，或通過發(fā)送操作指令啟動遠端設(shè)備系統(tǒng)進行相關(guān)控制操作。同時，具備對管理調(diào)度實施情況進行反饋和再干預(yù)操作的能力。同時根據(jù)需要可以經(jīng)過信息采編發(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)。

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

應(yīng)用執(zhí)行評估子系統(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)勢監(jiān)視子系統(tǒng)的評估輸入信息，按照評估指標體系，通過數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計和評估模型比對等手段完成對系統(tǒng)應(yīng)用執(zhí)行效果的評估，并將評估結(jié)果送綜合態(tài)勢監(jiān)視子系統(tǒng)，根據(jù)顯示要求以圖表統(tǒng)計方式按需進行展示。同時根據(jù)需要可以經(jīng)過信息采編發(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)部獲取對外服務(wù)信息，外部信息通過信息采編發(fā)方式以手工錄入、批量自動導(dǎo)入、服務(wù)鏈接等方式，按照公共、專題形式對外提供信息檢索、瀏覽、下載等服務(wù)。同時可以接收來自系統(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)計和事后處理軟件配以傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫，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)和功能擴展周期較長，展現(xiàn)形式不豐富。統(tǒng)一管理系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)平臺的分布式存儲技術(shù)，實現(xiàn)對結(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)計和結(jié)果展示需求，此外，相比于獨立服務(wù)器固定配置，云平臺通過計算資源調(diào)度和負載均衡處理提高了大計算量數(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)效能對比

通信資源統(tǒng)籌調(diào)度更加科學(xué)。實現(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)勢一張圖實時標繪不同時刻和時間區(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)度計劃。相較于之前需要4 h甚至更長時間周期進行統(tǒng)計匯總、系統(tǒng)協(xié)調(diào)，形成衛(wèi)星通信資源調(diào)度協(xié)同計劃?？梢栽? 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)度計劃。此外，對于不同管理任務(wù)的軟件運行狀態(tài)切換，傳統(tǒng)系統(tǒng)需要至少1天以上時間進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)計后，任務(wù)運行狀態(tài)切換，通過預(yù)置的軟件配置模板和多級目錄化應(yīng)用服務(wù)，可在1 h內(nèi)實現(xiàn)對計算資源的重新配置和任務(wù)軟件的自動化推送和服務(wù)同步操作，有效降低人工配置的差錯風(fēng)險。

系統(tǒng)健康運維能力進一步提升。原有系統(tǒng)對需要對衛(wèi)星運控、星地鏈路、衛(wèi)通應(yīng)用的運行故障分析限于專業(yè)系統(tǒng)的排查，對于全系統(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，很難及時定位，需要通過業(yè)務(wù)會商環(huán)節(jié)才能發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)故障并對可能引發(fā)的下一步故障風(fēng)險點作出判斷，耗時耗力，故障排查時間不可控，而通過衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理健康管理系統(tǒng)，將衛(wèi)星運控、星地鏈路、衛(wèi)通應(yīng)用的運行健康信息進行統(tǒng)一匯集分析，并能夠在健康運維態(tài)勢上進行統(tǒng)一監(jiān)視和預(yù)警，形成多系統(tǒng)聯(lián)動預(yù)警機制，通過系統(tǒng)建立的聯(lián)動健康診斷綜合模型，實現(xiàn)故障自動化快速定位并按照模型預(yù)設(shè)處置流程自動啟動處置預(yù)案，實現(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)效能對比

3 結(jié)束語

設(shè)計提出的衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)，利用統(tǒng)一平臺從基礎(chǔ)資源、共用支撐到應(yīng)用服務(wù)將分散獨立的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行了一體化優(yōu)化整合，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)和運行管理的技術(shù)體制統(tǒng)一，為軟件復(fù)用、應(yīng)用升級和服務(wù)定制提供了便利。特別是通過對不同衛(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)星運控規(guī)劃、智能運行調(diào)度以及系統(tǒng)健康管理一體化運行管理提供技術(shù)參考。提高了衛(wèi)星通信管理的科學(xué)化水平，實現(xiàn)衛(wèi)星通信資源利用的最大化，成果可進一步推廣應(yīng)用到其它衛(wèi)星運行和應(yīng)用管理系統(tǒng)的設(shè)計建設(shè)中。