水利卫星应急通信网络管理系统的设计与实现

李 敏，高广利

（1.泰山护理职业学院，山东 泰安 271000；2.华北水利水电大学，河南 郑州 450046）

0 引言

近年来，为了应对突发性的洪水灾害、水污染事件以及有计划的分蓄洪和特大旱灾等涉水重大的公共事件，水利系统陆续建设了近百套的应急移动通信系统。其中，部分省市建设的水利应急系统采用的卫星资源、卫星通信主体设备、应用设备、通信制式各不相同，无法实现互联互通，无法在其他地区调用，大大降低了其使用的范围和效果；随着业务量越来越大，为便于业务的统一管理，提高运行和维护效率亟待建设水利应急通信网络管理系统，实现对水利应急通信系统的集中监控、远程控制，同时将卫星资源进行综合管理，以提高紧急情况下的通信保障能力和应急机动通信能力，满足灾害性突发事件下的通信需求。

1 功能需求

卫星应急网络管理软件平台对全国所有移动站和固定站实行统一管理，同时监测和控制100个以上固定站和移动站的天线ACU、信标机、卫星功放、卫星路由器视频编解码器、语音网关等设备，实现信道带宽与设备工作模式的匹配设置，全网设备资源统一管理和自动调度等功能，为应急网络的正常稳定运行提供保证，为日常监控维护和生产分析提供支撑。

2 功能设计

卫星应急网络管理系统应实现业务信道管理、资源调度管理、配置管理、告警管理、性能管理、事务管理和安全管理七大功能。

（1）业务信道管理。系统可通过拓扑视图的方式直观展示应急移动通信平台系统中的所有站点，并通过逐级深入细化的方式展示到具体设备的仿真面板。同时，系统将采集到的设备运行状态信息通过图标颜色等方式实时显示到拓扑视图上，网管可直观展示整个移动应急指挥平台的运行情况。

（2）资源调度管理。系统实现对卫星带宽的管理和分配，在多种带宽机制算法下，用户可根据业务类型和需要灵活制定带宽分配策略。

（3）配置管理。实现对系统内所有设备的配置信息采集、配置变更、配置下发的统一管理。

（4）告警管理。系统将实时采集的告警实时展示并能够把告警定位到告警对象所在的卫星站点/设备，同时关联到影响的业务、系统、用户。

（5）性能管理。性能管理实现对移动应急指挥平台内所有设备重要性能参数的实时采集与呈现。技术人员能够实时监视网内设备的性能参数变化情况，了解设备性能参数数值的变化趋势，有效地预防严重故障事件的发生。

（6）事务管理。网管系统提供丰富的事务管理功能，为网管人员的日常维护工作提供基础的统计数据，实现全网设备的时间同步等。

（7）安全管理。系统管理实现对卫星应急网络管理软件平台自身的设置和管理，包括用户可统一认证、系统安全管理、数据安全管理等功能。

3 系统结构

卫星应急网络管理软件平台的硬件网络系统由应用服务器、数据库服务器、网络设备组成。系统网络结构如图1所示。

图1 系统网络结构图

由于应急移动站和流域、省固定站之间的业务通信，是工作在网状网或SCPC 的方式下进行，在主站的卫星应急网络管理软件平台要对各个卫星站的设备进行控制，需借用卫星小站的星型网的业务通道作为控制信道。其控制通道选择原理如图2所示。

图2 控制通道选择原理图

4 软件实现

卫星应急网络管理软件采用开放的体系架构，能够实现跨区域的设备监控、业务信道管理、资源调度管理、配置管理、性能管理，具有稳定的系统性能和灵活工作方式等特点。软件架构如图3所示。

图3 软件架构图

卫星应急网络管理软件平台采用C/S 结构与B/S混合体系结构。采用五层模型开发，底层为操作系统、Socket 驱动、IP 通信等，第二层采用以数据库为支撑的基础数据层，用来对空间和非空间数据进行存贮、访问和管理并为应用系统提供数据服务，同时将第三方的协议、规范等进行解析与执行，对I/O 控制与管理；第三层为逻辑业务层，实现设备的监控、故障诊断、配置，与DVB-S2网管的信息交换、人机命令的翻译与解析，信息服务，文件与日志的管理，通过监控设备的状态的事件侦听来诊断系统的运行健康情况。顶端层为表现层，是针对不同用户的应用服务层。该系统软件要求功能可靠、稳定，结构完整，能充分利用现有的设备和数据，具备完善的系统管理、安全、数据更新与维护机制及信息分类与提醒机制，为业务部门和技术人员提供统一、实时、高速、便捷、直观的可视化信息界面。

应急通信管理平台功能要求复杂，性能指标要求较高，规模庞大。为了保证设计实现的系统高可靠性和高可用，应急通信管理平台软件架构设计采用自上而下的结构，并且每层都采用成熟的模块化组件且关键模块支持热插拔。这样的设计可大大降低技术风险，缩短系统开发周期，保证系统的高可靠性和高可用性。软件模块化的设计具有良好的扩展性，可以方便实现设备的添加管理、业务扩展等。

卫星应急网络管理软件平台通过卫星IP 网向各个卫星站的设备发出监测、控制等信息。各个卫星站的被管设备，收到卫星应急网络管理软件平台的请求信息后，执行相应的命令，并返回相应的执行结果。系统工作流程如图4所示。

图4 系统工作流程图