現(xiàn)代指揮中心的光纖KVM技術(shù)應(yīng)用簡析

顧忠輝 王進(jìn)春 李曉秋

（1.北京智為視媒科技有限公司 北京市 100094 2.高等教育出版社 北京市 100029）

1 指揮中心與現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會

科技迅速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，信息技術(shù)已經(jīng)全面覆蓋了人們生活的方方面面，而經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展有賴于技術(shù)的進(jìn)步與投入應(yīng)用。發(fā)達(dá)的城市軌道交通與航空運輸讓人們享受便利快捷的現(xiàn)代交通，移動通信技術(shù)的發(fā)展讓無數(shù)服務(wù)通過移動互聯(lián)網(wǎng)變得觸手可及，政府管理與公共安全部門通過各類技術(shù)更好地保障社會的穩(wěn)定安全，現(xiàn)代化工廠通過自動生產(chǎn)管理技術(shù)提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與質(zhì)量滿足市場需求，能源生產(chǎn)管理行業(yè)利用先進(jìn)的指揮調(diào)控技術(shù)管理能源的調(diào)度開發(fā)為經(jīng)濟(jì)社會提供能源供應(yīng)。這些社會經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性行業(yè)領(lǐng)域，為國民經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展提供了支撐性的作用。

這些基礎(chǔ)性的行業(yè)領(lǐng)域背后，是一個個信息與數(shù)據(jù)處理的超級大腦——現(xiàn)代化的指揮中心。現(xiàn)代指揮中心通過成熟的KVM 技術(shù)，使得海量數(shù)據(jù)的高效處理成為可能，指揮中心成為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會的信息處理中心。KVM 技術(shù)是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展背后的無名英雄。2020年，國家公布了新型基礎(chǔ)信息建設(shè)的重點領(lǐng)域，KVM 技術(shù)成為助推新基建的重要技術(shù)，迎來了更大的發(fā)展空間。

2 KVM坐席協(xié)作管理令指揮中心更高效

隨著KVM 技術(shù)發(fā)展，光纖KVM 和IP KVM 成為市場應(yīng)用的主流，其中光纖KVM 技術(shù)被大量應(yīng)用于公安、航空、電力、移動通信等行業(yè)領(lǐng)域的大型指揮中心。2013年，MediaComm 美凱首次提出了以KVM 技術(shù)為基礎(chǔ)的坐席協(xié)作管理理念，發(fā)布了基于光纖KVM 技術(shù)的可視化坐席協(xié)作管理系統(tǒng)，并獲得了產(chǎn)品發(fā)明專利。

在現(xiàn)代指揮中心的任務(wù)環(huán)境中，不同操作人員的工作往往不是孤立的，而是需要同時處理大量的并發(fā)數(shù)據(jù)與信息，進(jìn)行大量不同信號的切換，同時與不同職能、不同業(yè)務(wù)部門甚至是不同城市的人員進(jìn)行協(xié)同工作、互聯(lián)互通。在發(fā)生突發(fā)事件時還要進(jìn)行跨平臺操作、多業(yè)務(wù)部門聯(lián)動和集中指揮。MediaComm 美凱認(rèn)為，光纖KVM 坐席的價值在于提高了指揮中心操作人員的工作效率，使操作人員在面對繁復(fù)的數(shù)據(jù)時也能進(jìn)行高效準(zhǔn)確的操作，避免了疲于奔命，保障關(guān)鍵任務(wù)的正確執(zhí)行與人性化的工作體驗。

同時，對于應(yīng)急管理、機(jī)場航空、移動通信等要求指揮中心長時間連續(xù)運行的特殊行業(yè)，系統(tǒng)一旦停機(jī)將會引發(fā)嚴(yán)重的后果，對系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性有著苛刻的要求。光纖KVM 系統(tǒng)能夠提供完備的冗余機(jī)制，應(yīng)對系統(tǒng)運行過程這的各種突發(fā)情況，實現(xiàn)系統(tǒng)處理故障時不影響正常操作，系統(tǒng)恢復(fù)是用戶無感知，滿足7×24 小時的運行穩(wěn)定性。

圖1 是MediaComm 美凱光纖KVM 系統(tǒng)的架構(gòu)圖，從結(jié)構(gòu)上看，光纖KVM 系統(tǒng)只需通過光纖KVM 接入端（圖1 ①）連接工作站等設(shè)備，接入坐席協(xié)作管理主機(jī)（圖1 ③），再由管理主機(jī)通過光纖管控端（圖1 ④）連接坐席鍵鼠、顯示屏、拼接大屏，結(jié)構(gòu)簡單，故障節(jié)點少。工作站數(shù)據(jù)經(jīng)過坐席協(xié)作管理主機(jī)的匯聚，形成統(tǒng)一資源池，坐席端可統(tǒng)一調(diào)用，提高了消息共享效率。

圖1：MediaComm 美凱光纖KVM 系統(tǒng)架構(gòu)圖

坐席協(xié)作管理主機(jī)采用內(nèi)核式非IP 架構(gòu)，支持帶電熱插拔和業(yè)務(wù)恢復(fù)功能，不占據(jù)系統(tǒng)資源?？梢酝ㄟ^兩臺主機(jī)進(jìn)行一主一備冗余熱備份（圖1 ③），出現(xiàn)故障時，主用主機(jī)自動無縫跳轉(zhuǎn)至備用主機(jī)，不需要人工干預(yù)，也不中斷系統(tǒng)操作，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。由于采用了剝離IP 網(wǎng)絡(luò)的私有傳輸協(xié)議，讓網(wǎng)絡(luò)不法分子無從下手，保證了數(shù)據(jù)信息的安全。

在信號格式上，光纖KVM 系統(tǒng)支持4K@60Hz DP、4K@30Hz DP、4K SDI、多屏工作站DMS59、多數(shù)據(jù)集中接入、VGA 模擬服務(wù)器、語音通訊、復(fù)合模擬視音頻、1200P@60Hz HDMI、1200P@60Hz DVI 多種信號，信號接入能力覆蓋了現(xiàn)代指揮中心常用的信號模式。

近年來，MediaComm 美凱的光纖KVM 系統(tǒng)已經(jīng)先后應(yīng)用于空管、機(jī)場、核電、廣播電視等對于指揮控制系統(tǒng)的操作實時性與系統(tǒng)運行穩(wěn)定性具有高要求的行業(yè)項目，尤其是系統(tǒng)穩(wěn)定性獲得了北京大興機(jī)場、國家核電、騰訊體育演播廳等行業(yè)用戶的權(quán)威認(rèn)可，樹立了國內(nèi)KVM 行業(yè)的標(biāo)桿。

3 光纖KVM在北京大興機(jī)場AOC的應(yīng)用

MediaComm 美凱光纖KVM 系統(tǒng)在大興機(jī)場項目的應(yīng)用，是光纖KVM 系統(tǒng)的一次標(biāo)桿項目之一。

現(xiàn)代機(jī)場是在機(jī)場AOC 的統(tǒng)一指揮與集中協(xié)調(diào)下實現(xiàn)正常運行的，機(jī)場AOC 作為機(jī)場運行控制中心和飛行區(qū)區(qū)域運行管理主體的地位，管理范圍主要包括了機(jī)場運行現(xiàn)場和飛行區(qū)安全運行管理。它是機(jī)場運行管理和應(yīng)急指揮的核心，是機(jī)場日常航班安全生產(chǎn)和旅客服務(wù)現(xiàn)場的最高協(xié)調(diào)管理機(jī)構(gòu)。

北京大興機(jī)場作為4F 級的國際機(jī)場與國際航空樞紐機(jī)場，是支撐雄安新區(qū)建設(shè)的京津冀區(qū)域綜合交通紐帶，更是國家發(fā)展一個新的動力源。

由MediaComm 美凱建設(shè)的，具有“超級大腦”之稱的大興機(jī)場信息中心（SOC）及指揮中心（AOC），是大興機(jī)場的數(shù)據(jù)處理中心、通信樞紐中心和運行指揮中心，聚集了通信營運商、有線電視核心機(jī)房及航站樓、飛行區(qū)和各個工作區(qū)的服務(wù)器。光纖KVM系統(tǒng)負(fù)責(zé)將這些服務(wù)器信號進(jìn)行統(tǒng)一集中與互通互聯(lián)，進(jìn)行信息收集、匯總與發(fā)布，保障機(jī)場正常運行，應(yīng)對緊急突發(fā)事件，為大興機(jī)場AOC 的集中控制與協(xié)調(diào)指揮，實現(xiàn)了重要的功能。

3.1 信號集中管控

由光纖KVM 接入端、管控端與管理主機(jī)構(gòu)成的光纖系統(tǒng)，利用光纖KVM 管理主機(jī)的光纖矩陣、端口自適應(yīng)功能，支持大量數(shù)據(jù)端口的自動映射匯聚，對大興機(jī)場AOC 的服務(wù)器數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入管理，通過光纖與私有傳輸協(xié)議，進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，讓服務(wù)器數(shù)據(jù)形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)資源池，再由光纖KVM 管控端分配至不同的坐席，坐席可實時調(diào)用資源池數(shù)據(jù)。

3.2 高效KVM

光纖KVM 匯聚服務(wù)器數(shù)據(jù)形成資源池后，大興機(jī)場AOC 各個區(qū)域間實現(xiàn)互通互聯(lián)，光纖KVM 系統(tǒng)的KVM 坐席功能讓操作人員能夠?qū)崿F(xiàn)一套鍵鼠同時操作多臺服務(wù)器數(shù)據(jù)，通過鍵盤快捷鍵將所需的信號對目標(biāo)顯示終端一鍵推送，也能抓取所需的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行操作。

3.3 實時操作

光纖KVM 系統(tǒng)采用內(nèi)核式非IP 架構(gòu)與私有傳輸協(xié)議，支持視頻信號的無損傳輸，坐席協(xié)作管理主機(jī)對每一路信號都分配獨立的傳輸鏈路進(jìn)行處理，讓大興機(jī)場AOC 信號實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)牧阊訒r，多個信號實時切換，沒有卡頓與延遲。

通過MediaComm 美凱的光纖KVM 坐席協(xié)作管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了大興機(jī)場AOC 中心44 家單位共137 個坐席在7x24 小時不間斷運行的狀態(tài)下，科學(xué)分工、有序運行、實時協(xié)作，對大興機(jī)場的正式開航以及日后的正常運行提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。

4 騰訊視頻通過光纖KVM搭建演播集群

在2019年，MediaComm 美凱還實施建設(shè)了騰訊視頻的北京首鋼演播集群項目。這是亞洲最大的體育演播集群，采用全球領(lǐng)先的電視直播技術(shù)，也是全球頂級的演播集群之一。

廣播廣電是對控制系統(tǒng)的實時性與穩(wěn)定性要求最高的行業(yè)之一，全年每天24 小時不停機(jī)直播，要求系統(tǒng)具備7×24 小時高負(fù)荷運行的穩(wěn)定性能。同時節(jié)目直播的效果有賴于信號傳輸?shù)膶崟r性，不允許出現(xiàn)停機(jī)、卡頓等意外。騰訊體育演播集群需要將視頻、音頻、內(nèi)容資產(chǎn)、收錄、燈光控制等約1300 個設(shè)備終端進(jìn)行整合，運營人員、導(dǎo)播等可以進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和集中控制，實現(xiàn)各系統(tǒng)按預(yù)先編好的程序聯(lián)動，使各個系統(tǒng)配合更加精確、緊密、高效。

為了實現(xiàn)操作人員工位的靈活，科學(xué)管理，簡化桌面系統(tǒng)，提供人性化的工作空間，騰訊首鋼演播室通過MediaComm 美凱的一套光纖KVM 系統(tǒng)實現(xiàn)人機(jī)分離，操作人員的工位只保留了鍵盤鼠標(biāo)、顯示屏與演播必要的操作設(shè)備，多系統(tǒng)的靈活操作能夠讓操作人員通過一套鍵鼠操作多臺服務(wù)器，不同系統(tǒng)之間實現(xiàn)流暢無卡頓地切換。

同時，為了保障系統(tǒng)運行的穩(wěn)定，演播節(jié)目不會中斷，光纖KVM 系統(tǒng)進(jìn)行了完備的冗余架構(gòu)設(shè)計，獨有的主備瞬間熱跳轉(zhuǎn)功能保證故障出現(xiàn)時不影響系統(tǒng)正常運行與節(jié)目中斷。系統(tǒng)節(jié)點出現(xiàn)故障時，可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件排除，快速恢復(fù)。

通過MediaComm 美凱光纖KVM 系統(tǒng)，騰訊首鋼演播集群獲得了無與倫比的優(yōu)勢。

4.1 資源互通互聯(lián)

通過光纖KVM 系統(tǒng)管理主機(jī)，將節(jié)目演播所需的各類資源統(tǒng)一接入，集中管理，形成大資源池，不同的區(qū)域之間實現(xiàn)了互通互聯(lián)，信息共享，提高了資源的利用效率。

4.2 完備冗余機(jī)制

利用光纖KVM 系統(tǒng)的全光架構(gòu)內(nèi)核優(yōu)勢與完善的系統(tǒng)冗余機(jī)制，保障節(jié)目演播控制系統(tǒng)7×24 小時的穩(wěn)定運行，保證節(jié)目的不中斷。

4.3 跨平臺操作

通過光纖KVM 系統(tǒng)的坐席功能，單個工位上的操作人員利用一套鍵鼠就能夠操作多臺服務(wù)器，在不同的資源平臺之間切換操作，實現(xiàn)信息高效共享，提供節(jié)目演播所需的各類資源。

4.4 自由工位功能

操作人員不再需要在固定的工位上進(jìn)行操作，通過光纖KVM系統(tǒng)對坐席的設(shè)置，就能實現(xiàn)在不同的工位上進(jìn)行相同的操作，調(diào)用節(jié)目所需資源，減少人員移動所需的時間，實現(xiàn)高效和人性化。

4.5 靈活的擴(kuò)展能力

光纖KVM 系統(tǒng)模塊化的系統(tǒng)核心設(shè)計提供了強(qiáng)大的擴(kuò)展性能，配合充足的接口余量，為演播集群未來的性能擴(kuò)展與設(shè)備接入提供了靈活便利的條件，便于系統(tǒng)的隨時升級擴(kuò)展。

無論是北京大興機(jī)場，還是騰訊首鋼演播集群，都是光纖KVM 系統(tǒng)在指揮中心應(yīng)用的典型案例。北京大興機(jī)場于2019年9月正式開航后，成為我國最重要的樞紐機(jī)場之一。騰訊首鋼演播集群承接了2019年籃球世界杯的賽事直播。MediaComm 美凱光纖KVM 系統(tǒng)的應(yīng)用價值得到了客戶實際的驗證。

社會與經(jīng)濟(jì)都離不開指揮中心，大型指揮中心撐起了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會運行的基礎(chǔ)。光纖KVM 技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，使得建設(shè)現(xiàn)代大型指揮中心成為了可能。MediaComm 美凱基于光纖KVM 技術(shù)形成的指揮中心整體解決方案，已經(jīng)成為政府應(yīng)急、公共安全、交通運輸、移動通信、能源管理、廣播電視等社會基礎(chǔ)性行業(yè)領(lǐng)域大型指揮中心建設(shè)的最佳方案之一，系統(tǒng)先后服務(wù)于國家某部指揮中心、國家應(yīng)急管理部、國家核電、北京大興機(jī)場、騰訊演播群、中國移動南方基地、南方電網(wǎng)等，經(jīng)過了眾多行業(yè)客戶的使用驗證。