機動應急通信系統國產化管理平臺的研究與探索

（1.國家電網有限公司信息通信分公司，北京 100761；2.國網思極神往位置服務（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

衛星通信網是國電業務正常運行下的主要輔助和備用手段，是應急情況下的主用和保底手段，地位重要、作用突出，其運行的穩定性和可靠性是國電在突發狀態下通信暢通的根本保障。通過開展國電機動通信系統國產化管理平臺的研究與探索，圍繞衛星通信系統的分級管理和授權、空間頻譜信息自動監測、全網站點統一監控等三個方面，以信息化、自動化、智能化為目標，開發統一管理平臺，全面提升衛星通信系統安全管理和運維管理水平，構建安全、穩定高可靠、靈活的衛星通信基礎設施，切實提升電力業務通信保障能力和水平。

衛星通信網是國家電力通信網骨干通信電路的重要組成部分，是電力系統安全穩定運行的重要信息基礎設施，已成為日常業務的重要補充和應急通信的主用手段。當前，國家電網公司各單位多數建設了自行組網的機動應急通信系統，發揮了重要作用，但也存在資源分散、技術體制不統一、無法統一調用等問題，影響了應急通信資源的功能發揮。目前，電力衛星通信網由統建系統和自建系統近200個各類地球站組成，組成結構復雜、且為國外進口設備，雖然國家電網公司正在進行網絡管理一體化改造，但系統無法實現分級管理、空間頻譜信息掌握不夠及時有效、各站點的運行狀態無法統一呈現管理等問題尤為突出，主要表現在：一是分級管理需求迫切但目前無法實施。二是空間頻譜信息掌握不夠及時有效。三是站點態勢還沒實現集中、實時呈現。因此，有必要加強當前衛星通信系統的分級管理和授權、空間頻譜信息自動監測以及統一的全網站點監控這幾方面的研究，找出切實可行的技術實現手段并加快相關系統升級改造，全面提高衛星通信網運行的可靠性、穩定性和易用性。

2 總體技術原則

國電衛星通信網支持視頻、圖像電話、傳真、數據傳輸功能，能夠接入有線通信網絡，是一個技術先進、安全可靠、性能優良、擴展靈活、統一管理、操作簡便的衛星通信系統，需要在系統結構、系統應用、系統管理、系統性能等各方面應能夠適應國電通信需求和衛星通信技術發展，具備良好的標準兼容性，滿足統一管控和全時使用需求。

2.1 研發具有完全自主知識產權的國產管理平臺

新開發的國產化管理平臺應能完全兼容國電既有衛星調制解調器和新建系統調制解調器，融合了國電既有衛星通信設備和新建衛星通信設備，實現全網動態SCPC（dSCPC）帶寬管理和面向應用的自動切換技術為基礎的衛星通信網絡管理和智能調度的國產化管控系統，具有完全自主知識產權。真正從底層實現對于調制解調器硬件的監視和控制，從而實現對通信鏈路的有效管理和智能調度，極大降低值勤維護難度，安全可靠性高。系統基于B/S架構進行設計，支持多種當前主流的瀏覽器。不受客戶端的限制，無需客戶端的安裝及維護，可提高系統的易用性和可維護性。并可根據用戶具體業務需求和操作習慣進行功能模塊定制和二次開發，與網管系統實現無縫結合。

2.2 平臺可以實現高度智能化運維管控

平臺可自動檢測地面鏈路的業務情況，自動判斷是否需要啟動應急衛星鏈路，并能根據設置的切換策略、優先級配置自動建立所需速率的SCPC載波，衛星MODEM的調度、功率、速率、工作模式的選擇、帶寬的分配等工作全部由中文網管服務器來自動完成。應急業務傳輸完畢時，系統能夠自動拆除應急鏈路，自動釋放被占用的主站硬件設備和轉發器帶寬，繼續供其他站點的應急業務使用。

系統程序通過接口硬件和程序將各傳感器及設備送來的參數、告警等信息，經過模數轉換和接口轉換后，在系統界面上以清晰的圖標顯示出當前信號的路由、各設備的工作狀態，實時監測并記錄相關參數，發現異常情況時通過告警處理模塊進行聲光告警，可通過短信發送程序將告警代碼以短信的形式發送到指定人員的手機上，或通過網絡發送到遠端值班機房，也可通過手機短信或網絡查詢設備運行狀況及參數。

2.3 平臺的操作維護簡單便捷

管理平臺可根據所傳輸的業務的情況自動調整相關端站的工作模式，使整個系統工作在最優狀態。在通信協議層次把通信應用技術和衛星傳輸技術融合在一起，動態按需分配（DAMA/BOD）。能夠檢測用戶的網絡協議和業務類型，并據此識別各種不同的應用，系統能夠為不同的應用定義相應的帶寬調度策略，可以根據業務的類型和數量動態分配轉發器帶寬。

支持混合網絡結構。本網管系統可以在同一個網絡中支持星狀網、樹狀網和網狀網通信。中文網管處于基本工作模式時，系統是一個星狀網結構，在中文網管的支持下，系統能夠根據業務流向需要自動構建部分網狀網、樹狀網和網狀網，如：網狀電視會議、單跳IP電話等。可實現動態功率控制（DPC），通過頻譜自動監測系統聯動自動控制遠端站的發射功率，減小Ku波段雨衰帶來的影響。

3 實現措施

為解決存在的問題以實現“統一系統網絡規劃、統一衛星技術體制、統一衛星頻率管理、統一衛星端站調用、統一安全防護策略”的“五統一”為目標，開展國電應急通信系統整合優化工作。具體從對國電既有衛星通信網管升級改造和頻譜自動監測技術研究等兩方面同時入手，為網絡分級管理提供技術支撐，為全網各站點實時監控提供接口數據，為頻譜自動監測提供技術方案。然后通過典型分級網管系統的部署工作，全網站點監控的數據采集呈現，并同步建設頻譜自動監測系統，開始積累運行數據。利用日常網絡運行數據和異常處理情況，不斷地調試完善各類基于數據應用的功能模塊。最終完成國電機動應急通信系統國產化管理平臺的全部功能開發。

3.1 衛星通信系統的分級管理和授權

本模塊主要包括衛星通信的分級網管和權限管理。

3.1.1 分級網管

各省網建立獨立運營的省網衛星網管系統，國網中心主站建立綜合網管主系統平臺，省網管系統與國網中心綜合網管主系統平臺之間通過有線地面（或衛星信道）專網進行數據交互。日常情況下各省自主運維本省范圍內的衛星站點網絡，國網中心主站可以實時監控所有省網在線衛星站的狀態；應急情況下國網主站綜合網管主系統平臺通過有線網絡（或衛星信道）可直接下發命令到省網衛星網管系統，對省網管理平臺中的所有站點進行接管和控制。

圖1 日常情況下各省自主運維框架圖

圖2 應急情況下主站統一調度管理框架圖

3.1.2 權限管理

系統具有非常靈活的權限設置，不同的用戶通過不同的ID登陸系統后，系統會為其配置不同的操作權限。權限低的用戶只對某些模塊具有瀏覽權，不能進行業務操作，其他的模塊甚至瀏覽權限也不具備；權限高一些的用戶不僅可以瀏覽模塊，還可有一些業務操作權限，例如修改設備參數、調度鏈路等；權限最高的為一級中心站的系統管理員，其具有可對系統內所有模塊的操作權限，同時也可為其他用戶分配權限。

圖3 用戶、角色、權限邏輯關系示意圖

在系統中用戶與角色之間建立關聯關系，不同的用戶具有不同的角色；角色與權限之間建立關聯關系，不同的角色可以具有多個不同的權限；這樣通過用戶、角色、權限的關聯，就實現了不同的用戶在系統中具有不同的權限，用戶瀏覽、監控、調度、操作控制靈活。

圖4 用戶、角色、權限分配示意圖

3.2 自動頻譜監測和干擾反干擾

本模塊主要包括頻譜自動監測和干擾反干擾系統，主要完成對空間實時頻譜的監測、記錄和統計分析，同時自動對收到干擾的載波自動進行參數調整，恢復正常通信。

3.2.1 頻譜監測

系統具有虛擬頻譜、實時頻譜兩種頻譜監測方式。

（1）虛擬頻譜可以根據系統當前的運行情況，實時呈現系統內各業務載波的狀態，虛擬頻譜為系統內各載波數據的理論值呈現，是系統通過計算載波的頻點、帶寬以及與所配置頻率池的邏輯關系繪制出來的。通過虛擬頻譜可實時顯示當前業務載波之間的邏輯狀態以及系統頻帶資源的使用情況。

圖5 虛擬頻譜監測視圖

（2）實時頻譜是通過控制頻譜分析儀對衛星信號載波進行不間斷自動監測，記錄載波數據，分析載波信號的載噪比、信號功率等參數而繪制出來的，通過實時頻譜能夠幫助操作人員實時掌握頻率資源的使用分配情況、利用率，及時發現干擾異常情況，并且能夠提供信號載波分析報告，及時發現射頻設備及空間段存在的故障及隱患。

圖6 實時頻譜監測視圖

通過實時頻譜，系統還能夠監測到載波的各種異常狀態，當出現告警時，系統會在發出聲光告警信息的同時，將告警時間、告警狀態、告警時刻頻譜圖等記錄于數據文件，為干擾的查找及原因分析提供強有力的數據支持。

3.2.2 干擾與反干擾

通過虛擬頻譜與實時頻譜的對比，及時發現非系統內的載波干擾源。當出現干擾載波時，系統第一時間將受干擾載波進行調整，在可用的頻帶資源范圍內，將載波平移到非干擾區域，以保證業務的正常通信。同時會調系統內在線空閑的調制解調器，向干擾載波發射同頻點高功率的反干擾載波，對其進行反干擾。

3.3 站點地圖實時監控

系統提供站點地圖實時監控功能，通過標準的圖源信息導入，系統呈現不同層級的地圖展示；系統通過獲取各站點（包括固定站、車載站、便攜站）北斗導航的定位數據，能夠在地圖上實時顯示各站點的當前位置，并且地圖上的站點圖標會隨著位置信息的變化而變化；同時系統還會根據當前站點的各類信息數據變化呈現站點的實時運行狀態，例如當站點內的設備出現告警，地圖上會通過站點圖標的顏色變化及時呈現給用戶，用戶也可以在地圖上通過點擊站點圖標，查看與站點相關的各類數據及站點內的設備運行狀態。

圖7 非干擾狀態下通信載波

圖8 一路通信載波受到干擾

圖9 業務載波平移到非干擾區域

圖10 頻譜反干擾調度示意圖

圖11 站點地圖（呈現實時鏈路狀態）

圖12 站點地圖（呈現站點告警）

4 結束語

本文通過對國電機動通信系統國產化管理平臺的研究與探索，既實現了中心站對全網在應急情境的全網管控，還兼顧了平時各省網獨立運營各省網屬地站的模式，將填補國網機動應急通信系統網絡管理的空白和盲區，改善衛星通信網絡組織，同時通過對空間頻譜信息的自動監測和異常情況自動處置，將有效提高國網機動應急通信系統管理的效率。并為國電機動應急通信系統提供強大的分級管理平臺支撐，支持平時各省自己控制自己的網管系統，在有需要的情況下，國網中心站可以無縫對接管控下面各省的網管系統，實現與其省內各站的通信與監控；同時通過在系統提供的地圖平臺上實時顯示運行狀態，也實時了國網中心站對全網各級各站的實時管控。