衛(wèi)星地球站人機交互虛擬化平臺的設計與實踐

高 慧，施建華，李震宇

（浙江廣播電視傳輸發(fā)射中心，杭州 310007）

衛(wèi)星地球站人機交互虛擬化平臺的設計與實踐

高 慧，施建華，李震宇

（浙江廣播電視傳輸發(fā)射中心，杭州 310007）

當機房信息基礎設施日益龐大，軟件系統(tǒng)集成度不高，訪問不夠靈活便捷，設備數(shù)據(jù)信息的挖掘再利用不夠的問題也逐漸顯現(xiàn)。針對這些問題，浙江廣播電視衛(wèi)星地球站基于云計算思想，利用應用虛擬化技術(shù)和二維碼技術(shù)設計的人機交互的虛擬化平臺，極大提升了衛(wèi)星地球站的信息化水平。本文從設計目標，平臺架構(gòu)，實現(xiàn)流程，到模塊功能做了詳細論述，并對平臺設計中的技術(shù)要點做了重點介紹。

云計算；應用虛擬化；二維碼；全壽命管理；智能終端；移動辦公

1 引言

近年來，省級衛(wèi)視的收視率和影響力大增，對衛(wèi)星地球站的安全保障能力也提出了更高的要求，而這嚴重依賴于對機房設備數(shù)據(jù)和運算服務的綜合管理與利用能力。隨著業(yè)務，鏈路和硬件設備的增加，我站已經(jīng)建立了多套計算機管理系統(tǒng)，對全站設備，節(jié)目信號和值班數(shù)據(jù)進行不間斷的采集和監(jiān)控。但這些系統(tǒng)分散獨立，采用多種軟件技術(shù)架構(gòu)，形成信息孤島，無法實現(xiàn)集中管理和遠程監(jiān)控。全站設備線路的海量資料，運行數(shù)據(jù)零落分散在信息基礎設施的各處，無法實現(xiàn)再挖掘再利用，難以實現(xiàn)全壽命周期管理。同時全站軟件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)也不能實現(xiàn)隨時隨地的無線移動訪問與實時有效管理。為此我站結(jié)合應用虛擬化技術(shù)，二維碼技術(shù)等，設計了一個基于Web門戶的人機交互虛擬化平臺，以解決上述問題。

2 平臺設計目標

2.1 為機房設備的全壽命周期管理提供輔助決策

設備全壽命管理就是從設備全系統(tǒng)全壽命的戰(zhàn)略高度來統(tǒng)籌效能、費用并對其進行管理，從而達到對設備實施快捷、經(jīng)濟、有效的維修，充分發(fā)揮出效能。即利用各種信息化手段，對機房設備的管理要素進行數(shù)字化采集傳輸和存儲，完成設備采購、配發(fā)、使用、報廢等全壽命管理環(huán)節(jié)的無縫對接，并對設備數(shù)據(jù)進行智能化分析，為管理人員提供決策支持。

設備全系統(tǒng)全壽命管理主要是從人機管理兩個方面考慮。一是提高人工操作的可靠性，完善人機界面，保證全面、及時、可靠的設備歷史和運行數(shù)據(jù)的采集傳遞。二是提高設備的維修性，進行維修管理，包括在設備歷史，運行和維修數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析上的維修決策，維修質(zhì)量管理。

虛擬化平臺將提供全站設備的臺賬管理功能，對設備檔案、參數(shù)、運行數(shù)據(jù)進行輸入、查詢、修改、計算等處理。同時還提供設備維護保養(yǎng)記錄和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析功能。

2.2 實現(xiàn)數(shù)據(jù)跨平臺、遠程、實時移動訪問

衛(wèi)星地球站在日常維護值機中，對設備線路的資料數(shù)據(jù)，主要軟件系統(tǒng)的訪問提出了很高要求。過去只能通過固定于控制桌的幾臺計算機通過有線網(wǎng)絡進行訪問，嚴重制約了機房維護保障工作質(zhì)量的提高。通過人機交互虛擬化平臺，能實現(xiàn)在全站范圍內(nèi)，經(jīng)由高速無線局域網(wǎng)絡，借助各種便攜的智能終端設備，比如智能手機、平板電腦、筆記本電腦，做到隨時隨地跨平臺，一站式地訪問相關設備、線路的數(shù)據(jù)資料及相關管理系統(tǒng)的服務。

3 技術(shù)要點

3.1 基于Web門戶訪問接口的云計算技術(shù)

云計算是一種利用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)隨時隨地、按需、便捷地訪問共享資源池（如計算設施、存儲設備、應用程序等）的計算模式。計算機資源服務化是云計算重要的表現(xiàn)形式，它為用戶屏蔽了數(shù)據(jù)中心管理、大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、應用程序部署等問題。通過云計算，用戶可以根據(jù)其業(yè)務負載快速申請或釋放資源，在提高服務質(zhì)量的同時降低運維成本。

本平臺的云計算部署屬于私有云，服務提供者和用戶屬于一個信任域，數(shù)據(jù)安全較有保證。在體系架構(gòu)中，其核心服務層主要提供的是SaaS，即“軟件即服務”層的功能。用戶訪問接口層則采用Web門戶的模式，基于開源內(nèi)容管理系統(tǒng)Joom la所創(chuàng)建。通過Web門戶，云計算將用戶的桌面應用，數(shù)據(jù)倉儲遷移到互聯(lián)網(wǎng)，從而使用戶隨時隨地通過瀏覽器就可以訪問數(shù)據(jù)和程序。

3.2 基于虛擬化技術(shù)的應用部署

云計算的關鍵技術(shù)就是虛擬化技術(shù)。本項目是基于服務器計算（Serverbased Computing）的應用虛擬化平臺，主要提供應用層虛擬。應用虛擬化服務器端將地球站管理系統(tǒng)和軟件服務集中部署在服務器上。而虛擬化客戶端支持ios/Android和Windows等多種操作系統(tǒng)，因此，安裝有虛擬化客戶端的終端設備可跨平臺通過Web瀏覽器快速安全的訪問經(jīng)服務器上授權(quán)的應用軟件，實現(xiàn)集中應用、遠程接入，也就是應用服務器架構(gòu)（A/S架構(gòu)）。

終端設備無需再安裝應用程序，通過RAP協(xié)議（Remote Application Protocol）快速訪問服務器上的各類應用軟件；RAP協(xié)議只傳輸鼠標、鍵盤及屏幕變化的矢量數(shù)據(jù)，訪問僅需3KB/s（20kb/s）的帶寬，值班人員不再受客戶端和連接性能要求的限制，在任何時間、任何地點、利用任何設備、任何網(wǎng)絡連接方式，即可高效安全地訪問服務器上的應用程序和關鍵資源。

3.3 基于二維碼技術(shù)的移動訪問

二維碼是在一維碼的基礎上，在兩個方向上進行的編碼和解碼，通過特定幾何圖形在二維平面上有規(guī)律分布形成的黑白相間的圖像來記錄信息，通過圖像輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理。二維條形碼的信息量是一維碼的幾十倍，可靠性高，保密防偽性強，而且易于制作，成本低。

根據(jù)業(yè)務形態(tài)不同二維碼應用可分為被讀類和主讀類兩大類。本平臺中運用二維碼的主讀類業(yè)務。利用相關插件，虛擬化平臺自動生成每一個Web頁面鏈接數(shù)據(jù)的二維碼圖形。經(jīng)打印成二維碼標簽后，粘貼在衛(wèi)星地球站里所有與該Web頁面內(nèi)容相對應的設備、機架和控制桌上。使用帶有攝像頭，安裝有應用虛擬化客戶端的移動智能終端（如平板電腦或者智能手機）掃描二維碼標簽，即可隨時就地訪問平臺上的數(shù)據(jù)和計算資源，極大提高了衛(wèi)星地球站維護保障工作的靈活性和信息化水平。

4 平臺架構(gòu)與實現(xiàn)

人機交互虛擬化平臺使用現(xiàn)有的DELLPowerEdge R410為服務器。應用虛擬化服務器端部署于Windows Server 2008操作系統(tǒng)下?？紤]到訪問速度和兼容性，以PHP語言，MySQL數(shù)據(jù)庫和nginx HTTP服務器為環(huán)境，以開源內(nèi)容管理系統(tǒng)Joomla2.5為基礎的Web門戶訪問接口則運行于安裝Linux系統(tǒng)的虛擬機里。實際運行拓撲如圖1所示。

圖1 人機交互虛擬化平臺運行拓撲圖

Web門戶提供三大云計算服務的訪問接口：

（1）集中部署的管理系統(tǒng)和應用。非B/S軟件架構(gòu)的“值班管理系統(tǒng)”，“綜合網(wǎng)管系統(tǒng)”，“信息發(fā)布程序”和其他站應用程序經(jīng)過成熟的應用虛擬化系統(tǒng)發(fā)布，并部署在服務器的Windows系統(tǒng)下，實現(xiàn)類似B/S架構(gòu)的遠程多用戶操作。在終端設備上，用戶既可通過瀏覽器訪問，也可以通過虛擬化客戶端訪問。而基于B/S架構(gòu)的衛(wèi)星站信號監(jiān)錄回放系統(tǒng)，則采用Web鏈接方式進行轉(zhuǎn)接訪問。這種功能也便于未來更多站內(nèi)管理系統(tǒng)和應用的集中擴展部署。

（2）設備數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和值班數(shù)據(jù)發(fā)布。由于站內(nèi)既有的管理系統(tǒng)是不同階段建立的，開發(fā)語言和數(shù)據(jù)庫新舊不一，采集后的數(shù)據(jù)分散而不便靈活訪問。因此，本平臺通過集中讀取集中發(fā)布的方式，提供了設備數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和值班數(shù)據(jù)的集中訪問服務。

（3）全站設備、軟件和人事管理等一切資料的數(shù)據(jù)倉儲和臺帳管理功能。隨著衛(wèi)星地球站業(yè)務、人事和設備的快速擴張，所形成的紙質(zhì)、電子資料文檔，以及運維數(shù)據(jù)也急劇累積。對設備全壽命管理的緊迫需求，對維護保養(yǎng)工作質(zhì)量以及人事管理工作的更高要求，都需要一個中心式的、有清晰類目、便于臺帳管理的全站數(shù)據(jù)倉儲及再挖掘服務。Web門戶基于CMS（內(nèi)容管理系統(tǒng)），可實現(xiàn)資料的登記、上傳、修改、計算、打印和Web發(fā)布功能。

使用跨平臺的移動智能終端，既可以通過掃描相應設備和機架上的二維碼標簽觸發(fā)Web瀏覽器訪問，也可以通過應用虛擬化客戶端遠程訪問平臺計算資源，從而靈活便捷地隨時登錄并監(jiān)控全站核心管理系統(tǒng)，查詢、管理相關設備和信號鏈路的資料數(shù)據(jù)。流程如圖2所示。

圖2 平臺移動訪問流程圖

5 平臺功能框架簡介

人機交互虛擬化平臺以Web門戶為訪問接口，平臺主界面如圖3所示，功能框架如圖4所示。功能框架主要分為三個部分：

5.1 機房管理

其下共八個子菜單。其中“安全播出管理系統(tǒng)”和“監(jiān)錄回放”提供對站內(nèi)主要管理系統(tǒng)和應用程序的集中訪問。

“實時數(shù)據(jù)”模塊以10秒間隔刷新發(fā)布站內(nèi)關鍵上行設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)包括“綜合網(wǎng)管系統(tǒng)”自動采集的數(shù)據(jù)及值班人員巡檢錄入到“值班管理系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)。

“值班記錄”、“數(shù)據(jù)分析”和“排班表”模塊都是從“值班管理系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)庫中讀取而來，將最常用的值班數(shù)據(jù)和設備數(shù)據(jù)分析功能集成到平臺上，以輔助人事管理和設備全壽命周期管理。

“操作預案”提供站內(nèi)所有操作預案的存儲和查詢服務。

“設備維護”模塊將提供設備維護過程中生成的所有信息和數(shù)據(jù)的記錄和統(tǒng)計功能，包括維護的時間和人員、維護設備的異常狀態(tài)與參數(shù)、設備的維修和更換歷史記錄，以及相關數(shù)據(jù)的自動分析統(tǒng)計功能。以輔助運維人員的維修和保養(yǎng)決策，更好地保障衛(wèi)星地球站的安全播出工作。

5.2 日常管理

其下四個菜單?！巴ㄖ?、“規(guī)章制度”和“通訊錄”模塊提供了站內(nèi)人事管理方面的資料的管理服務，包括錄入、修改、查詢和存儲?！凹瘓F內(nèi)網(wǎng)”菜單提供了集團內(nèi)網(wǎng)的Web鏈接訪問。

5.3 資料庫

提供全站電子文檔和多媒體資料的倉儲和設備的臺賬管理功能，其下四個菜單?！百Y料類目”是所有資料的分類目錄?！白钚氯霂熨Y料”顯示最新登記錄入的設備臺帳和電子文檔?！懊襟w瀏覽”提供多媒體資料的訪問，包括設備維護錄像等重要視頻資料。“資料下載”則提供設備手冊、說明書、相關培訓資料等文檔的下載。

圖3 平臺主界面

6 結(jié)束語

圖4 平臺功能框架

目前，我站已經(jīng)基本完成了虛擬化平臺的搭建，在試運行中很好地實現(xiàn)了“對全站主要軟硬件系統(tǒng)和設備數(shù)據(jù)的跨平臺、遠程、實時地移動訪問”的平臺設計目標，“為機房設備的全壽命周期管理提供輔助決策”的目標也初具效果，有待更長時間的運行加以檢驗和改進?？傮w上，該平臺有效縮短了應用部署周期，最大限度地利用服務器的計算性能，將終端訪問變得簡單，降低了運維成本，提高了運維效率。

未來我站將進一步挖掘虛擬化平臺的云計算能力。比如嘗試將電源管理系統(tǒng)，矩陣系統(tǒng)等更多管理系統(tǒng)部署到平臺上。在“設備維護”模塊上提供更好的算法以深度挖掘站內(nèi)設備運維過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，幫助運維人員做出更精確的維護決策，從而讓我站的信息化水平實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

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以色列航空公司將成為美國衛(wèi)訊在歐洲空中上網(wǎng)服務的首批客戶

日前，以色列航空公司（ELAL）已經(jīng)簽約成為美國衛(wèi)訊公司Exede歐洲空中上網(wǎng)服務的首批客戶。首先，美國衛(wèi)訊計劃向以色列航空的波音737機型往返特拉維夫和歐洲其他幾個城市的航線上提供服務。兩家公司預計立即展開相關認證工作和在以色列航空公司飛機上安裝Exede終端的工程，正式服務有望在一年內(nèi)發(fā)布實施。

美國衛(wèi)訊負責向以色列航空提供和運營一套完整的機載空中上網(wǎng)服務，項目包括機載終端、機載天線、天線整流罩以及歐洲衛(wèi)星的KA-SAT高容量Ka波段衛(wèi)星帶寬。其他有關向以色列航空的乘客提供服務的補充細節(jié)將在正式發(fā)布前期宣布。

“作為我們商業(yè)策略的一部分，在歐洲航線實施上網(wǎng)服務能夠極大地提升以色列航空旅客的服務品質(zhì)和飛行體驗?！币陨泻娇展究偛肊lyezer Shkedy先生說，“讓旅客能夠在空中訪問互聯(lián)網(wǎng)不亞于一次技術(shù)和服務的革命。以色列航空的旅客可以通過便攜計算機、平板電腦或智能手機獲得可選的上網(wǎng)服務計劃，包括免費項目，因此在整個航行階段，旅客都能夠一直上網(wǎng)工作或消遣。”

“當我們在北美以外地區(qū)推出Exede空中服務之時，我們同樣期待會出現(xiàn)在美國看到的對這種服務熱烈追捧的風潮?！泵绹l(wèi)訊公司總裁兼董事長Mark Dankberg先生說，“高速空中上網(wǎng)正是以色列航空所致力追求的個性化和友好的飛行體驗?！?/p>

“機載寬帶是一個快速崛起的新興市場，我們是惟一針對性地在歐洲通過KA-SAT衛(wèi)星提供高速帶寬的公司。美國衛(wèi)訊已準備好向以色列航空旅客提供高容量Exede空中上網(wǎng)，為此我們期待為美國衛(wèi)訊提供不斷的支持?！睔W洲衛(wèi)星總裁兼董事長Michel deRosen先生說。

Exede空中互聯(lián)網(wǎng)服務的設計理念使得其他機載空中寬帶服務的質(zhì)量和速率都黯然失色，主要的區(qū)別在于使用了美國衛(wèi)訊公司研發(fā)的創(chuàng)新型、高容量Ka波段衛(wèi)星系統(tǒng)。衛(wèi)訊系統(tǒng)具備的更加良好的經(jīng)濟性，使得航空公司能夠為每一位旅客提供始終如一的、高速的服務水準，而不是簡單地把一定的帶寬分配給一整架飛機，讓旅客之間去競爭有限的服務。系統(tǒng)能夠為每一位在線旅客提供12Mb/s或更高速率。

The Design and Practice of Human-Machine Interactive Virtualization Platform of Satellite Earth Station

Gao Hui, Shi Jianhua, Li Zhenyu
(Zhejiang Radio &TV transm itting center, Hangzhou 310007)

When the IT infrastructure of control room grows in scale and complexity, problems emergesincluding low integrating level of software system, inconvenient access of information, and insuff cient data miningof equipment. To deal with these problems, based on cloud computing theory, with application virtualization andtwo-dimension barcode technology, Zhejiang Radio and TV satellite earth station designed a human-machineinteractive virtualization platform, which enhanced the informatization level of earth station greatly. This paperexpatiated this project from platform frame, operation process, to modules function. It also introduced the keypoints of technology in the design with emphasis.

cloud computing; application virtualization; two-dimension barcode; life cycle management;intelligent term inal; mobile off cing

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.03.002

TP393

A

1672-7274（2014）03-0007-05

高 慧，男，助理工程師，通信工程專業(yè)。

施建華，男，高級工程師，廣播電視工程專業(yè)。

李震宇，男，高級工程師，廣播電視工程專業(yè)。