氣象通信系統傳輸配置的可視化分析與管理

摘 要：氣象通信系統是國內和國際氣象資料傳輸與交換的樞紐，而傳輸配置是通信系統業務的核心。目前通信系統的傳輸配置以文件方式存放，當發生業務調整時，由業務管理員通過手工修改這些配置文件的方式進行業務更新。但隨著業務量快速增長，資料多發、中轉等原因導致資料在系統中的流轉過程非常復雜，這給業務管理員掌握各類資料流程的全貌以及業務流程的梳理等工作帶來了難度。通過采用NetMiner這一社會網絡分析和可視化工具，通信系統的配置文件被換為可視化的網狀結構圖，圖形化的展示方式使得各類資料在不同主機之間的流程一目了然，有助于資料流程的分析和優化；同時，圖形化的網狀結構還可以通過編輯被逆向導回成為通信系統的配置文件。可視化管理提高了配置的規劃性、可操作性和靈活性。

關鍵詞：傳輸配置，NetMiner，可視化

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

1.引言

國家氣象信息中心承擔著全國氣象資料實時收集、國際氣象資料實時交換、各類氣象資料與預報預測產品的分發和資料共享服務等職責，是世界氣象組織全球通信系統GTS（Global Telecommunication System）主干網上的亞洲區域通信樞紐RTH（Regional Telecommunication Hub），也是全國氣象通信中心。運行在國家氣象信息中心的氣象通信系統主要由國際通信系統、國內通信系統、同城用戶服務系統等組成[1]。氣象通信系統的傳輸配置是對資料交換控制和傳輸調度的核心，本文針對通信系統的傳輸配置難以直觀地展現和分析業務流程、不易于可視化管理等問題，提出了使用NetMiner這一社會網絡分析和可視化工具對其進行圖形化轉換的方法，為解決業務中的上述問題進行了理論分析和實驗。

氣象通信系統的傳輸配置是通信系統進行資料傳輸控制的依據，資料從哪里來、到哪里去、經過哪些處理等都在傳輸配置中進行定義。其具體內容包括了數據的來源主機、來源目錄、收集/分發文件名匹配規則、分發目的主機、目的地址以及需要進行的特殊處理和優先級配置等[2]。目前，通信系統的傳輸配置是文件方式存放，其結構簡單、靈活，當發生業務增加、變更或者取消時，由業務管理員通過手工修改這些配置文件的方式進行業務更新，更新配置文件時無須重啟系統應用，不會對運行中的業務造成影響。

隨著氣象業務的飛速發展，系統內資料的種類和數量不斷增長，用戶對資料的需求也在不斷擴大。以國內通信系統為例，目前傳輸的資料種類有23大類，205小類；每日傳輸的資料量超過200GB，文件數超過170萬份，通信傳輸配置的內容也超過了6000行。雖然每次業務調整會通過電子或紙質文件的方式進行記錄，業務管理員也會在每次業務變更時通過版本管理等技術手段記錄本次調整對于配置文件的修改，但由于通信傳輸配置是非結構化的文檔，隨著時間推移，業務調整信息越來越多，而且由于資料的多發、中轉、備份等原因常常導致資料在系統中的流轉過程非常復雜，即使是業務管理員也無法完整描述業務的全貌和每類資料的流程，這給業務梳理和業務調整工作帶來了難度。

經過分析，每一項資料的收集或分發配置，實質上都是一個從源點到目的點并具備一定規則的指向，而通信系統各個傳輸主機的所有配置項則構成了一個網狀結構，如果能夠將這個網狀結構以圖形化的方式展示出來，那么各類資料的流程則一目了然，而且能夠直觀定位主機的傳輸負載，從而進行配置的優化；如果還能夠通過圖形化的方式對這些源或目的節點以及它們之間的指向關系進行修改，并逆向導回生成配置文件中，那么業務管理員的配置工作將更加方便、靈活和準確。

NetMiner是一個把社會網絡分析和可視化探索技術結合在一起的軟件工具，它支持以可視化和交互的方式探查網絡數據，以找出網絡潛在的模式和結構[3]。本文選取國際通信系統5臺主機的315條傳輸配置進行實驗，將其轉換格式后導入NetMiner，生成網狀圖，并且通過對網狀圖的可視化編輯，逆向生成配置文件，實現了通信系統傳輸配置文件的可視化分析和管理。

2 氣象通信系統傳輸配置文件結構

氣象通信系統傳輸配置文件主要由收集目錄、收集文件、分發目的三個主要部分組成。其中同一個收集目錄可以通過多個文件名匹配策略收集多種規則的文件，每一類文件名規則的文件又可以分發到多個目的地。在數據收集和分發時支持本地拷貝以及FTP、SFTP、HTTP等多種協議，并且在收集時可指定收集時間間隔、源文件刪除和重復性校驗等策略，分發時可以配置優先級、重命名、歸檔等處理策略[4]，這些配置是通信系統在進行資料收發時交換控制和傳輸調度的重要依據。傳輸配置文件結構如圖1所示。

3 配置文件格式的轉換

為了將配置文件轉換為NetMiner能識別的格式，需要對配置文件進行格式轉換。本文實驗過程中使用Java語言編寫應用程序，將文本格式的配置文件轉換為EXCEL數據表的格式。

由于在配置文件中收集目錄和收集文件是一對多的關系，收集文件和分發目的也是一對多的關系，因而將分發目的主機作為最小單位，將收集目錄和收集文件等相關信息冗余存儲，形成關系型的一對一的數據表格[5]，數據表結構和數據示例如表1所示。

在該網絡圖上，通過節點上鏈接線的集散程度，可以看到業務在各個源主機/目的主機上的分布情況；通過多個節點之間鏈接線的串連，可以追蹤某類資料的全流程；通過鏈接線的不同顏色和粗細程度，可以區分轉發主機并判斷該主機上承擔的業務量；當存在資料的重復接收/發送或不合理的流程時，也可以通過該圖迅速地定位。

6逆向導出配置文件

NetMiner不僅提供了網狀結構的圖形化顯示功能，而且還支持直接在圖形化的網狀結構上進行節點和鏈接的編輯功能。通過使用“Graph Editor”工具，可以任意增加/減少節點、建立/刪除鏈接，進而實現對網絡結構的修改，而且修改后的網狀結構可以逆向導出成EXCEL等格式的文件。

這樣，當通信系統有業務增加、修改或取消時，業務管理人員只需要通過NetMiner對之前生成的網狀結構進行修改，然后導出成EXCEL文件，再通過應用程序導回成為配置文件即可，大大提高了操作的可規劃性、可操作性和靈活性，也減少了手工輸入出現失誤的可能性。圖4是通過NetMiner的圖形編輯器添加一個分發節點“New Node（1）”并建立源節點到新建節點之間有向鏈接的過程。

7 應用效果

本文在使用業務實際配置的基礎上，首先通過正向轉換，實現了通過傳輸配置文件生成業務網狀結構圖，盡管業務流程非常復雜，但通過該圖可以一目了然地對業務量分布、業務流程的合理性等問題進行直觀的分析和定位；而后又通過圖形化編輯和逆向轉換，實現了對傳輸配置的可視化編輯和管理，使得業務配置工作更加簡單、靈活和準確。

8結 論

本文選取了國際通信系統部分配置文件進行解析和轉換，并最終生成了以收發主機為節點的業務網狀關系，只是對部分通信業務粗粒度的展示。而且，對于遠程收集和遠程分發的情況，配置文件所在的主機實質上承擔了轉發服務器的角色，將資料從遠程拉取到本地，再由本地分發至遠程，為了網絡結構圖的簡單明晰，本文只是將作為中轉服務器的本地主機信息作為鏈接屬性，以體現其轉發關系。

在本文研究的基礎上，下一步可以將分析范圍擴大至整個通信系統，節點粒度精細到收發主機的每個目錄，并且將中轉服務器由鏈接屬性轉化為節點，將文件名的匹配規則作為鏈接屬性，以圖形化網絡的方式全面展示通信系統的業務概貌、精準地描述各類資料的業務流程，滿足業務管理和決策人員快速、高效、準確分析和調整業務的需求。

參考文獻

[1] 趙立成.氣象信息系統[M].北京： 氣象出版社， 2011：20.

[2] 李湘.氣象通信系統發展與展望[J].氣象， 2010，36（7）：56.

[3] 王陸.典型的社會網絡分析軟件鞏固及分析方法[J].中國電化教育， 2009，總第267期：95.

[4] 林潤生，孫周軍，譚小華等.新一代國內氣象通信系統設計與實現[J].氣象， 2011，37（3）：356.

[5] 薩師煊，王珊.數據庫系統概論[M].第三版.北京： 高等教育出版社， 2000：24.

[6] Borgatti，Steve P. “2-Mode Concepts in Social Network Analysis” in Robert A. Meyers （ed） Encyclopedia of complexity and systems science[M] .New York ： Springer，2009：4.