衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)的發(fā)展

武建召

（中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081）

0 引 言

傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信資源管理各系統(tǒng)之間以相對獨(dú)立的形式存在，獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)整合以及數(shù)據(jù)共享和處理，有一定的專業(yè)性但系統(tǒng)化程度不高，一旦某環(huán)節(jié)發(fā)生改變和調(diào)整，聯(lián)動(dòng)性不好，需要耗費(fèi)比較長的時(shí)間和大量的人力來實(shí)現(xiàn)信息切換和信息引接。衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)需要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

1 衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)的發(fā)展方向

衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)的建立應(yīng)該基于云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，推進(jìn)衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高衛(wèi)星通信資源系統(tǒng)的統(tǒng)籌全面性、標(biāo)準(zhǔn)化和服務(wù)性能。將整體的衛(wèi)星通信資源實(shí)現(xiàn)一體化的平臺管理，統(tǒng)一服務(wù)模式、接口格式，有效實(shí)現(xiàn)更全面的資源共享，從宏觀角度把握整體的衛(wèi)星通信動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信資源的合理整合、調(diào)度和利用，保證整個(gè)衛(wèi)星通信資源系統(tǒng)正常、健康、有序地運(yùn)作。

增強(qiáng)衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)的服務(wù)性，基于現(xiàn)實(shí)需求實(shí)現(xiàn)微服務(wù)平臺的優(yōu)化和改造，無論是本地還是遠(yuǎn)程都可以同等程度地實(shí)現(xiàn)注冊、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)調(diào)取和數(shù)據(jù)信息的訂閱、分發(fā)。提高整體服務(wù)管理系統(tǒng)的負(fù)載能力、運(yùn)作能力以及共享能力，無論是下級的資源管理軟件還是上級的衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)同標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)作、調(diào)用和管理[1]。

2 衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)的發(fā)展思路

2.1 整體架構(gòu)體系的設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信資源管理體系是相對分散的，衛(wèi)星系統(tǒng)的操控、通信服務(wù)的應(yīng)用與星地鏈路之間相對獨(dú)立，各自有各自的一套系統(tǒng)，各自有各自的數(shù)據(jù)庫。要建立整體衛(wèi)星通信資源之間的“大系統(tǒng)”，需要基于現(xiàn)階段的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)新的數(shù)據(jù)交換和共享軟件的開發(fā)，經(jīng)過不斷的、反復(fù)的測試后才能真正地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)，才能實(shí)現(xiàn)各“獨(dú)立”系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和交換。隨著時(shí)間的推移和時(shí)代的發(fā)展，有新的變化和需求，就需要重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，一旦操作機(jī)制不完善、共享程度低，都無法滿足大規(guī)模的、整體的通信資源管理需求。

衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)的發(fā)展方向應(yīng)該將相互獨(dú)立的系統(tǒng)管理平臺和下級服務(wù)軟件放到一起進(jìn)行系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)，利用計(jì)算實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一管理?；诮y(tǒng)一的服務(wù)體系，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)存儲的資源和網(wǎng)絡(luò)資源之間的交融、采集、整理以及再分配，有效實(shí)現(xiàn)通信資源的靈活、快速調(diào)取、遷移和再利用。在統(tǒng)一的衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)當(dāng)中統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對原有的相對獨(dú)立的各系統(tǒng)之間進(jìn)行統(tǒng)一化的設(shè)計(jì)和部署，既保證各體系之間的層次性，又保證各體系在一個(gè)統(tǒng)一的平臺進(jìn)行管理。傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)包含衛(wèi)星運(yùn)行控制管理系統(tǒng)、衛(wèi)星通信應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)、星地鏈路運(yùn)行管理系統(tǒng)3個(gè)部分。各系統(tǒng)模塊統(tǒng)一進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)和部署。各系統(tǒng)模塊之間又包含基礎(chǔ)平臺、數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用服務(wù)3個(gè)層次，各層次之間相互獨(dú)立。傳統(tǒng)衛(wèi)星通信資源管理架構(gòu)如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)

而在衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)當(dāng)中，各層級之間基于統(tǒng)一的平臺進(jìn)行了整體的衛(wèi)星通信資源的調(diào)整和整合。原有的衛(wèi)星運(yùn)行控制管理系統(tǒng)、衛(wèi)星通信應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)和星地鏈路運(yùn)行管理系統(tǒng)統(tǒng)一屬于資源管理系統(tǒng)的應(yīng)用層。在應(yīng)用層還包含綜合態(tài)勢的監(jiān)視，管理計(jì)劃服務(wù)、統(tǒng)一的管理調(diào)度、系統(tǒng)運(yùn)行的健康管理、應(yīng)用執(zhí)行評估等，構(gòu)成了一個(gè)虛擬化的服務(wù)管理平臺。除應(yīng)用層之外，還包含服務(wù)層和基礎(chǔ)層。基礎(chǔ)層顧名思義就是基于一定的計(jì)算機(jī)和云計(jì)算技術(shù)，借助各網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、保密設(shè)備以及其他配套設(shè)施實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的存儲和管理，為進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和調(diào)用提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。服務(wù)層是為上一級的應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理和通用服務(wù)，如模塊化衛(wèi)星運(yùn)行和控制、星地鏈路、衛(wèi)星通信應(yīng)用服務(wù)等提供專業(yè)的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)支持，還提供一些公共的數(shù)據(jù)服務(wù)，有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和對接流程。實(shí)現(xiàn)上下兩極數(shù)據(jù)的對接，有效把握綜合服務(wù)態(tài)勢，統(tǒng)籌各環(huán)節(jié)之間的管理[2]。

2.2 系統(tǒng)組成

衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)包含信息采集子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)、健康管理子系統(tǒng)、綜合態(tài)勢監(jiān)視子系統(tǒng)、管理計(jì)劃子系統(tǒng)、輔助決策分析子系統(tǒng)、統(tǒng)一管理調(diào)度子系統(tǒng)、應(yīng)用和執(zhí)行評估子系統(tǒng)、資源信息服務(wù)子系統(tǒng)。衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)

（1）信息采集子系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)衛(wèi)星通信信息的采集和引接，并對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、統(tǒng)一格式轉(zhuǎn)化和處理，然后入庫儲存，方便后期的信息調(diào)取和運(yùn)用。接收相關(guān)信息任務(wù)，做好信息任務(wù)的引接和統(tǒng)籌，并根據(jù)需要進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的引接和推送。

（2）信息處理子系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)衛(wèi)星通信信息的分析、整理和應(yīng)急情況處理。按任務(wù)要求實(shí)現(xiàn)通信信息的歸納、分析、整理和判斷。

（3）健康管理子系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)對整個(gè)的系統(tǒng)健康狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，針對故障和風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)做出預(yù)警，精準(zhǔn)定位問題、解決問題[3]。

（4）綜合態(tài)勢監(jiān)視子系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)對通信衛(wèi)星的在軌狀態(tài)、衛(wèi)星運(yùn)行和控制信息、通信衛(wèi)星的健康管理以及通信資源的使用情況等提供更具針對性、專業(yè)性、細(xì)致化且全面的動(dòng)態(tài)展示，如二維和三維圖像，文字圖表等。更直觀、更形象地對動(dòng)態(tài)運(yùn)作實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和展示。

（5）管理計(jì)劃子系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)接收管理需求，并對接收到的管理任務(wù)進(jìn)行分解。生成相對應(yīng)的對衛(wèi)星通信應(yīng)用、衛(wèi)星通信運(yùn)控以及星地鏈路各資源模塊的操作方案，并提供合理化的計(jì)劃、步驟和策略。

（6）輔助決策分析子系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)利用大數(shù)據(jù)對衛(wèi)星通信運(yùn)控、衛(wèi)星服務(wù)應(yīng)用和星地鏈路實(shí)現(xiàn)綜合性的分析，并進(jìn)行方針推演，及時(shí)定位問題，及時(shí)解決問題，最終形成更科學(xué)、更合理的資源管理計(jì)劃和資源管理任務(wù)。

（7）統(tǒng)一管理調(diào)度子系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)根據(jù)具體的計(jì)劃、任務(wù)指令和安排到具體的執(zhí)行與作業(yè)，形成對整體的衛(wèi)星通信資源的指令和調(diào)度。

（8）應(yīng)用執(zhí)行評估子系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)對通信業(yè)務(wù)完成的具體情況，借助具體的評估指標(biāo)進(jìn)行分析和評估，并形成評估報(bào)告。

（9）資源信息服務(wù)子系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)為各類用戶提供信息的采集、整理和分享功能，在信息資源服務(wù)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)公共資源和專題資源的信息檢索、信息瀏覽、信息下載和互動(dòng)。

2.3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作流程

衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)是以資源目錄的統(tǒng)一管理方式對外提供數(shù)據(jù)共享和服務(wù)。資源服務(wù)的提供主要是基于目錄化的（信息采集引接、健康管理、綜合態(tài)勢監(jiān)視、管理計(jì)劃、輔助決策分析、統(tǒng)一管理調(diào)度、應(yīng)用執(zhí)行評估、資源信息服務(wù)）管理應(yīng)用服務(wù)和信息共享來實(shí)現(xiàn)。

標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)管理和調(diào)用方式能夠在一定程度上降低信息資源在調(diào)取過程中可能出現(xiàn)的隱患，使服務(wù)共享變得系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化、便捷化、簡單化。服務(wù)注冊代理可以基于服務(wù)目錄系統(tǒng)進(jìn)行代理和注冊，基于檢索功能，實(shí)現(xiàn)服務(wù)調(diào)用。通過兩級服務(wù)聯(lián)動(dòng)有效實(shí)現(xiàn)資源管理。第一級衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一服務(wù)管理和調(diào)配。第二級衛(wèi)星運(yùn)控、服務(wù)應(yīng)用和星地鏈路等專業(yè)服務(wù)模塊，依據(jù)業(yè)務(wù)類型，提供專業(yè)服務(wù)和管理[4]。

2.4 管理系統(tǒng)效能評估

建立在云計(jì)算和大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)在衛(wèi)星通信資源的統(tǒng)籌和規(guī)劃、衛(wèi)星通信服務(wù)、信息數(shù)據(jù)的分析和處理以及整體的系統(tǒng)健康管理方面都有作用，實(shí)現(xiàn)了一定程度上各項(xiàng)目功能的提升。以數(shù)據(jù)類型為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)分析的標(biāo)準(zhǔn)化和結(jié)構(gòu)化以及數(shù)據(jù)的深度挖掘與分析整理。數(shù)據(jù)處理速度和數(shù)據(jù)處理能力均得到明顯提升與進(jìn)步。

傳統(tǒng)形式上的數(shù)據(jù)服務(wù)，服務(wù)類型相對單一，服務(wù)周期長，而且服務(wù)功能相對較少，服務(wù)展示形式不足以滿足現(xiàn)實(shí)需求。

衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)分層次統(tǒng)一的數(shù)據(jù)部署和整合，整合得到的數(shù)據(jù)信息量更大、信息更全面，而且數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)展現(xiàn)的工具更豐富，選擇空間更大。整體的數(shù)據(jù)資源統(tǒng)籌更科學(xué)、更協(xié)調(diào)?；谛l(wèi)星通信資源的多維展示，可以通過通信資源的態(tài)勢圖實(shí)現(xiàn)不同時(shí)刻、不同空間的衛(wèi)星通信資源標(biāo)注，合理地掌握衛(wèi)星資源的運(yùn)行區(qū)間和空閑區(qū)間，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信資源的合理管理和系統(tǒng)規(guī)劃做出一定的數(shù)據(jù)支持，然后進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信資源的合理調(diào)度和安排。同時(shí)可以非常明顯地縮短數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)整合的時(shí)間，快速實(shí)現(xiàn)資源整合，形成調(diào)度計(jì)劃。

比如，傳統(tǒng)衛(wèi)星通信管理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)不同軟件任務(wù)之間的切換，需要一天以上的時(shí)間進(jìn)行重新部署和切換，但是基于衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)，直接通過配置模板和目錄化的應(yīng)用服務(wù)就可以實(shí)現(xiàn)資源的重新配置，正常實(shí)現(xiàn)軟件切換、同步推送和服務(wù)功能。一方面，大大縮短了切換和配置的時(shí)間；另一方面，也有效避免了因人工配置可能出現(xiàn)的種種瑕疵和紕漏，提高配置和切換效率。同時(shí)，保證重新配置和切換的質(zhì)量。

原來相對獨(dú)立的管理系統(tǒng)，對于系統(tǒng)的故障和風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警與排查存在一定的局限性。一旦出現(xiàn)關(guān)聯(lián)性故障，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)受影響，但具體的故障位置難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位，排查故障需要一定的時(shí)間和人力，最重要的是還會影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但衛(wèi)星通信資源統(tǒng)一管理系統(tǒng)就不一樣，各模塊之間有著統(tǒng)一的健康排查系統(tǒng)，衛(wèi)星運(yùn)控、衛(wèi)星服務(wù)應(yīng)用和星地連接之間的信息是統(tǒng)一且高度匯集的，通過健康運(yùn)維態(tài)勢圖就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)整體的甚至細(xì)節(jié)化的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警。一旦一處發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，觸發(fā)預(yù)警，會形成預(yù)警聯(lián)動(dòng)，觸發(fā)整個(gè)預(yù)警機(jī)制，健康系統(tǒng)會自動(dòng)啟用健康診斷模式，精準(zhǔn)地定位故障，實(shí)現(xiàn)故障問題分析，并形成健康診斷報(bào)告，啟動(dòng)預(yù)警處理預(yù)案，有效解決故障問題，保障整個(gè)管理系統(tǒng)的健康、有序運(yùn)轉(zhuǎn)[5]。

3 結(jié) 論

衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)的發(fā)展思路應(yīng)該更系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化?；诮y(tǒng)一管理平臺的資源信息收集、共享、分析、處理和管理能夠更好地提升對于數(shù)據(jù)終端的服務(wù)體驗(yàn)。衛(wèi)星通信資源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星通信運(yùn)控、衛(wèi)星服務(wù)應(yīng)用、星地鏈路之間的統(tǒng)一和整合，實(shí)現(xiàn)了各模塊之間的基礎(chǔ)統(tǒng)一和鏈條化管理。對實(shí)現(xiàn)通信資源的充分利用，提高通信資源利用率，實(shí)現(xiàn)服務(wù)軟件升級都有非常重要的幫助。此外，衛(wèi)星通信資源的最大化利用還可以進(jìn)一步推動(dòng)衛(wèi)星通信應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)和完善。