水利衛星應急通信網絡管理系統的設計與實現

李 敏，高廣利

（1.泰山護理職業學院，山東 泰安 271000；2.華北水利水電大學，河南 鄭州 450046）

0 引言

近年來，為了應對突發性的洪水災害、水污染事件以及有計劃的分蓄洪和特大旱災等涉水重大的公共事件，水利系統陸續建設了近百套的應急移動通信系統。其中，部分省市建設的水利應急系統采用的衛星資源、衛星通信主體設備、應用設備、通信制式各不相同，無法實現互聯互通，無法在其他地區調用，大大降低了其使用的范圍和效果；隨著業務量越來越大，為便于業務的統一管理，提高運行和維護效率亟待建設水利應急通信網絡管理系統，實現對水利應急通信系統的集中監控、遠程控制，同時將衛星資源進行綜合管理，以提高緊急情況下的通信保障能力和應急機動通信能力，滿足災害性突發事件下的通信需求。

1 功能需求

衛星應急網絡管理軟件平臺對全國所有移動站和固定站實行統一管理，同時監測和控制100個以上固定站和移動站的天線ACU、信標機、衛星功放、衛星路由器視頻編解碼器、語音網關等設備，實現信道帶寬與設備工作模式的匹配設置，全網設備資源統一管理和自動調度等功能，為應急網絡的正常穩定運行提供保證，為日常監控維護和生產分析提供支撐。

2 功能設計

衛星應急網絡管理系統應實現業務信道管理、資源調度管理、配置管理、告警管理、性能管理、事務管理和安全管理七大功能。

（1）業務信道管理。系統可通過拓撲視圖的方式直觀展示應急移動通信平臺系統中的所有站點，并通過逐級深入細化的方式展示到具體設備的仿真面板。同時，系統將采集到的設備運行狀態信息通過圖標顏色等方式實時顯示到拓撲視圖上，網管可直觀展示整個移動應急指揮平臺的運行情況。

（2）資源調度管理。系統實現對衛星帶寬的管理和分配，在多種帶寬機制算法下，用戶可根據業務類型和需要靈活制定帶寬分配策略。

（3）配置管理。實現對系統內所有設備的配置信息采集、配置變更、配置下發的統一管理。

（4）告警管理。系統將實時采集的告警實時展示并能夠把告警定位到告警對象所在的衛星站點/設備，同時關聯到影響的業務、系統、用戶。

（5）性能管理。性能管理實現對移動應急指揮平臺內所有設備重要性能參數的實時采集與呈現。技術人員能夠實時監視網內設備的性能參數變化情況，了解設備性能參數數值的變化趨勢，有效地預防嚴重故障事件的發生。

（6）事務管理。網管系統提供豐富的事務管理功能，為網管人員的日常維護工作提供基礎的統計數據，實現全網設備的時間同步等。

（7）安全管理。系統管理實現對衛星應急網絡管理軟件平臺自身的設置和管理，包括用戶可統一認證、系統安全管理、數據安全管理等功能。

3 系統結構

衛星應急網絡管理軟件平臺的硬件網絡系統由應用服務器、數據庫服務器、網絡設備組成。系統網絡結構如圖1所示。

圖1 系統網絡結構圖

由于應急移動站和流域、省固定站之間的業務通信，是工作在網狀網或SCPC 的方式下進行，在主站的衛星應急網絡管理軟件平臺要對各個衛星站的設備進行控制，需借用衛星小站的星型網的業務通道作為控制信道。其控制通道選擇原理如圖2所示。

圖2 控制通道選擇原理圖

4 軟件實現

衛星應急網絡管理軟件采用開放的體系架構，能夠實現跨區域的設備監控、業務信道管理、資源調度管理、配置管理、性能管理，具有穩定的系統性能和靈活工作方式等特點。軟件架構如圖3所示。

圖3 軟件架構圖

衛星應急網絡管理軟件平臺采用C/S 結構與B/S混合體系結構。采用五層模型開發，底層為操作系統、Socket 驅動、IP 通信等，第二層采用以數據庫為支撐的基礎數據層，用來對空間和非空間數據進行存貯、訪問和管理并為應用系統提供數據服務，同時將第三方的協議、規范等進行解析與執行，對I/O 控制與管理；第三層為邏輯業務層，實現設備的監控、故障診斷、配置，與DVB-S2網管的信息交換、人機命令的翻譯與解析，信息服務，文件與日志的管理，通過監控設備的狀態的事件偵聽來診斷系統的運行健康情況。頂端層為表現層，是針對不同用戶的應用服務層。該系統軟件要求功能可靠、穩定，結構完整，能充分利用現有的設備和數據，具備完善的系統管理、安全、數據更新與維護機制及信息分類與提醒機制，為業務部門和技術人員提供統一、實時、高速、便捷、直觀的可視化信息界面。

應急通信管理平臺功能要求復雜，性能指標要求較高，規模龐大。為了保證設計實現的系統高可靠性和高可用，應急通信管理平臺軟件架構設計采用自上而下的結構，并且每層都采用成熟的模塊化組件且關鍵模塊支持熱插拔。這樣的設計可大大降低技術風險，縮短系統開發周期，保證系統的高可靠性和高可用性。軟件模塊化的設計具有良好的擴展性，可以方便實現設備的添加管理、業務擴展等。

衛星應急網絡管理軟件平臺通過衛星IP 網向各個衛星站的設備發出監測、控制等信息。各個衛星站的被管設備，收到衛星應急網絡管理軟件平臺的請求信息后，執行相應的命令，并返回相應的執行結果。系統工作流程如圖4所示。

圖4 系統工作流程圖