机动应急通信系统国产化管理平台的研究与探索

（1.国家电网有限公司信息通信分公司，北京 100761；2.国网思极神往位置服务（北京）有限公司，北京 102209；3.北京三角智控科技有限公司，北京 100085）

1 研究背景

卫星通信网是国电业务正常运行下的主要辅助和备用手段，是应急情况下的主用和保底手段，地位重要、作用突出，其运行的稳定性和可靠性是国电在突发状态下通信畅通的根本保障。通过开展国电机动通信系统国产化管理平台的研究与探索，围绕卫星通信系统的分级管理和授权、空间频谱信息自动监测、全网站点统一监控等三个方面，以信息化、自动化、智能化为目标，开发统一管理平台，全面提升卫星通信系统安全管理和运维管理水平，构建安全、稳定高可靠、灵活的卫星通信基础设施，切实提升电力业务通信保障能力和水平。

卫星通信网是国家电力通信网骨干通信电路的重要组成部分，是电力系统安全稳定运行的重要信息基础设施，已成为日常业务的重要补充和应急通信的主用手段。当前，国家电网公司各单位多数建设了自行组网的机动应急通信系统，发挥了重要作用，但也存在资源分散、技术体制不统一、无法统一调用等问题，影响了应急通信资源的功能发挥。目前，电力卫星通信网由统建系统和自建系统近200个各类地球站组成，组成结构复杂、且为国外进口设备，虽然国家电网公司正在进行网络管理一体化改造，但系统无法实现分级管理、空间频谱信息掌握不够及时有效、各站点的运行状态无法统一呈现管理等问题尤为突出，主要表现在：一是分级管理需求迫切但目前无法实施。二是空间频谱信息掌握不够及时有效。三是站点态势还没实现集中、实时呈现。因此，有必要加强当前卫星通信系统的分级管理和授权、空间频谱信息自动监测以及统一的全网站点监控这几方面的研究，找出切实可行的技术实现手段并加快相关系统升级改造，全面提高卫星通信网运行的可靠性、稳定性和易用性。

2 总体技术原则

国电卫星通信网支持视频、图像电话、传真、数据传输功能，能够接入有线通信网络，是一个技术先进、安全可靠、性能优良、扩展灵活、统一管理、操作简便的卫星通信系统，需要在系统结构、系统应用、系统管理、系统性能等各方面应能够适应国电通信需求和卫星通信技术发展，具备良好的标准兼容性，满足统一管控和全时使用需求。

2.1 研发具有完全自主知识产权的国产管理平台

新开发的国产化管理平台应能完全兼容国电既有卫星调制解调器和新建系统调制解调器，融合了国电既有卫星通信设备和新建卫星通信设备，实现全网动态SCPC（dSCPC）带宽管理和面向应用的自动切换技术为基础的卫星通信网络管理和智能调度的国产化管控系统，具有完全自主知识产权。真正从底层实现对于调制解调器硬件的监视和控制，从而实现对通信链路的有效管理和智能调度，极大降低值勤维护难度，安全可靠性高。系统基于B/S架构进行设计，支持多种当前主流的浏览器。不受客户端的限制，无需客户端的安装及维护，可提高系统的易用性和可维护性。并可根据用户具体业务需求和操作习惯进行功能模块定制和二次开发，与网管系统实现无缝结合。

2.2 平台可以实现高度智能化运维管控

平台可自动检测地面链路的业务情况，自动判断是否需要启动应急卫星链路，并能根据设置的切换策略、优先级配置自动建立所需速率的SCPC载波，卫星MODEM的调度、功率、速率、工作模式的选择、带宽的分配等工作全部由中文网管服务器来自动完成。应急业务传输完毕时，系统能够自动拆除应急链路，自动释放被占用的主站硬件设备和转发器带宽，继续供其他站点的应急业务使用。

系统程序通过接口硬件和程序将各传感器及设备送来的参数、告警等信息，经过模数转换和接口转换后，在系统界面上以清晰的图标显示出当前信号的路由、各设备的工作状态，实时监测并记录相关参数，发现异常情况时通过告警处理模块进行声光告警，可通过短信发送程序将告警代码以短信的形式发送到指定人员的手机上，或通过网络发送到远端值班机房，也可通过手机短信或网络查询设备运行状况及参数。

2.3 平台的操作维护简单便捷

管理平台可根据所传输的业务的情况自动调整相关端站的工作模式，使整个系统工作在最优状态。在通信协议层次把通信应用技术和卫星传输技术融合在一起，动态按需分配（DAMA/BOD）。能够检测用户的网络协议和业务类型，并据此识别各种不同的应用，系统能够为不同的应用定义相应的带宽调度策略，可以根据业务的类型和数量动态分配转发器带宽。

支持混合网络结构。本网管系统可以在同一个网络中支持星状网、树状网和网状网通信。中文网管处于基本工作模式时，系统是一个星状网结构，在中文网管的支持下，系统能够根据业务流向需要自动构建部分网状网、树状网和网状网，如：网状电视会议、单跳IP电话等。可实现动态功率控制（DPC），通过频谱自动监测系统联动自动控制远端站的发射功率，减小Ku波段雨衰带来的影响。

3 实现措施

为解决存在的问题以实现“统一系统网络规划、统一卫星技术体制、统一卫星频率管理、统一卫星端站调用、统一安全防护策略”的“五统一”为目标，开展国电应急通信系统整合优化工作。具体从对国电既有卫星通信网管升级改造和频谱自动监测技术研究等两方面同时入手，为网络分级管理提供技术支撑，为全网各站点实时监控提供接口数据，为频谱自动监测提供技术方案。然后通过典型分级网管系统的部署工作，全网站点监控的数据采集呈现，并同步建设频谱自动监测系统，开始积累运行数据。利用日常网络运行数据和异常处理情况，不断地调试完善各类基于数据应用的功能模块。最终完成国电机动应急通信系统国产化管理平台的全部功能开发。

3.1 卫星通信系统的分级管理和授权

本模块主要包括卫星通信的分级网管和权限管理。

3.1.1 分级网管

各省网建立独立运营的省网卫星网管系统，国网中心主站建立综合网管主系统平台，省网管系统与国网中心综合网管主系统平台之间通过有线地面（或卫星信道）专网进行数据交互。日常情况下各省自主运维本省范围内的卫星站点网络，国网中心主站可以实时监控所有省网在线卫星站的状态；应急情况下国网主站综合网管主系统平台通过有线网络（或卫星信道）可直接下发命令到省网卫星网管系统，对省网管理平台中的所有站点进行接管和控制。

图1 日常情况下各省自主运维框架图

图2 应急情况下主站统一调度管理框架图

3.1.2 权限管理

系统具有非常灵活的权限设置，不同的用户通过不同的ID登陆系统后，系统会为其配置不同的操作权限。权限低的用户只对某些模块具有浏览权，不能进行业务操作，其他的模块甚至浏览权限也不具备；权限高一些的用户不仅可以浏览模块，还可有一些业务操作权限，例如修改设备参数、调度链路等；权限最高的为一级中心站的系统管理员，其具有可对系统内所有模块的操作权限，同时也可为其他用户分配权限。

图3 用户、角色、权限逻辑关系示意图

在系统中用户与角色之间建立关联关系，不同的用户具有不同的角色；角色与权限之间建立关联关系，不同的角色可以具有多个不同的权限；这样通过用户、角色、权限的关联，就实现了不同的用户在系统中具有不同的权限，用户浏览、监控、调度、操作控制灵活。

图4 用户、角色、权限分配示意图

3.2 自动频谱监测和干扰反干扰

本模块主要包括频谱自动监测和干扰反干扰系统，主要完成对空间实时频谱的监测、记录和统计分析，同时自动对收到干扰的载波自动进行参数调整，恢复正常通信。

3.2.1 频谱监测

系统具有虚拟频谱、实时频谱两种频谱监测方式。

（1）虚拟频谱可以根据系统当前的运行情况，实时呈现系统内各业务载波的状态，虚拟频谱为系统内各载波数据的理论值呈现，是系统通过计算载波的频点、带宽以及与所配置频率池的逻辑关系绘制出来的。通过虚拟频谱可实时显示当前业务载波之间的逻辑状态以及系统频带资源的使用情况。

图5 虚拟频谱监测视图

（2）实时频谱是通过控制频谱分析仪对卫星信号载波进行不间断自动监测，记录载波数据，分析载波信号的载噪比、信号功率等参数而绘制出来的，通过实时频谱能够帮助操作人员实时掌握频率资源的使用分配情况、利用率，及时发现干扰异常情况，并且能够提供信号载波分析报告，及时发现射频设备及空间段存在的故障及隐患。

图6 实时频谱监测视图

通过实时频谱，系统还能够监测到载波的各种异常状态，当出现告警时，系统会在发出声光告警信息的同时，将告警时间、告警状态、告警时刻频谱图等记录于数据文件，为干扰的查找及原因分析提供强有力的数据支持。

3.2.2 干扰与反干扰

通过虚拟频谱与实时频谱的对比，及时发现非系统内的载波干扰源。当出现干扰载波时，系统第一时间将受干扰载波进行调整，在可用的频带资源范围内，将载波平移到非干扰区域，以保证业务的正常通信。同时会调系统内在线空闲的调制解调器，向干扰载波发射同频点高功率的反干扰载波，对其进行反干扰。

3.3 站点地图实时监控

系统提供站点地图实时监控功能，通过标准的图源信息导入，系统呈现不同层级的地图展示；系统通过获取各站点（包括固定站、车载站、便携站）北斗导航的定位数据，能够在地图上实时显示各站点的当前位置，并且地图上的站点图标会随着位置信息的变化而变化；同时系统还会根据当前站点的各类信息数据变化呈现站点的实时运行状态，例如当站点内的设备出现告警，地图上会通过站点图标的颜色变化及时呈现给用户，用户也可以在地图上通过点击站点图标，查看与站点相关的各类数据及站点内的设备运行状态。

图7 非干扰状态下通信载波

图8 一路通信载波受到干扰

图9 业务载波平移到非干扰区域

图10 频谱反干扰调度示意图

图11 站点地图（呈现实时链路状态）

图12 站点地图（呈现站点告警）

4 结束语

本文通过对国电机动通信系统国产化管理平台的研究与探索，既实现了中心站对全网在应急情境的全网管控，还兼顾了平时各省网独立运营各省网属地站的模式，将填补国网机动应急通信系统网络管理的空白和盲区，改善卫星通信网络组织，同时通过对空间频谱信息的自动监测和异常情况自动处置，将有效提高国网机动应急通信系统管理的效率。并为国电机动应急通信系统提供强大的分级管理平台支撑，支持平时各省自己控制自己的网管系统，在有需要的情况下，国网中心站可以无缝对接管控下面各省的网管系统，实现与其省内各站的通信与监控；同时通过在系统提供的地图平台上实时显示运行状态，也实时了国网中心站对全网各级各站的实时管控。