西南某地空管自動化系統光纖KVM矩陣系統的分析與建議

祁振杰

民航貴州空管分局 貴州 貴陽 550005

引言

光纖KVM矩陣系統是一套通過光纖連接的信號切換于延長設備，此類設備是近年來空管自動化系統項目實施建設中，配套建設的一種新設備，旨在通過信號延長進行設備的主機下沉引接，通過信號交換設備（光前矩陣主機），將多臺主機視頻輸出、鼠標鍵盤輸入、串口、USB、音頻輸出等信號以矩陣交換的方式進行信號的引接與輸出顯示。在空管自動化系統中建設實施過程中分析安裝、應急、切換過程中對于光纖KVM矩陣系統進行分析，對于該系統的維護以及后續改造實施，有著很強的現實意義。

1 背景與現狀

近年來，新建設的空管自動化系統，提出一種“主機下沉”的建設與設計理念，通過將空管系統的終端主機與管制用戶觀看的顯示器分區安裝，放置在不同的安裝位置，為管制用戶提供一種舒適、噪音很小的工作環境。在以往的建設過程中，有使用Adderlink信號延長設備，點對點延長主機與顯示端（包含鼠標、鍵盤、串口、音頻等信號），近幾年來出現了一種稱為“光纖KVM矩陣系統”的信號延長的設備，將終端主機的各種信號從設備機房延長至顯示器端，并且可以通過切換、靈活調用不同主機的資源進行顯示。

2 光纖矩陣的基本概念

光纖KVM矩陣系統主要包含3個基本概念。

光纖：進行數據傳輸的介質，通過光纖傳輸介質將顯示器與主機連接在一起。

KVM（Keyboard Video Mouse的縮寫），KVM通過直接連接鍵盤、視頻和鼠標、串口、USB端口，能夠遠程控制與訪問計算機資源。

矩陣：以陣列切換的方式將m路信號任意輸出至n路設備上的電子裝置，輸出的信號包含視頻、音頻、串口、USB等類型。

光纖KVM系統主要由3部分構成：①CUP輸入端，將電腦鍵盤、鼠標、視頻、音頻、串口、USB等信號轉換為光信號進行傳輸；②KVM主機，信號交換設備；③CON輸出端，將光信號還原為鍵盤、鼠標、音頻、串口、USB等信號。這3部分的連接，依靠光纖傳輸介質相連在一起。

作用描述：主機端矩陣盒子，負責將鍵盤、鼠標、視頻、音頻、串口、USB等類型的信號轉換為光信號；KVM主機，負責m路輸入n路信號輸出的交換設備；顯示端矩陣盒子，負責將光信號還原為鼠標、鍵盤、視頻、音頻、串口、USB等類型的信號。

3 光纖KVM系統的結構說明

西南某地光纖KVM系統建設的結構，如圖1所示。

圖1 光纖KVM系統結構圖

每個服務器主機輸出的信號源接入一臺CPU輸入端（主機端盒子），作用為將視頻信號、音頻、鼠標、鍵盤、串口、USB轉換成光信號，然后接入至光纖KVM主機中。

其中，CPU輸入端（主機端盒子）定制為兩個光纖口，光纖口1號通過光纖與光纖KVM主機（主用）進行連接；光纖口2號通過光纖與圖1中光纖KVM主機（備用）進行連接；其中，CON輸出端（顯示器端盒子）也為定制的兩個光纖口，光纖口1號通過光纖與光纖KVM主機（主用）的進行連接；光纖口2號通過光纖與圖1中光纖KVM主機（備用）進行連接。另外，設計中的每臺顯示器配備一個定制雙光纖口的CON輸出端（顯示端盒子），用于調出或切換本臺光纖KVM主機中接入的信號源用于管理。

4 在自動化系統建設中引入光纖KVM系統的優勢分析

在空管自動化系統的建設過程中，引入光纖KVM矩陣系統可以得到多方面優點，如下所示：

4.1 空間利用與分區安裝方面[1]

①將顯示端與處理端的安裝位置分離，即View可視端與Controller控制端分離，有助于統一的施工工藝，避免了塔臺、小區管制室的空間因后期各自專業的施工造成管制席位空間的凌亂；②增加了管制員的容膝空間；③處理主機安裝在機房，可以減少管制工作場所內的主機運行時的設備噪音，以及在管制工作場所的機柜內免于安裝設備空調降溫系統。

4.2 靈活性方面

可根據需求配置鼠標鍵盤跨屏顯示，便于顯示器與鍵鼠的整合使管制員操作多種設備更靈活。

4.3 安全性方面

①架構既保證了席位的獨立性與系統運行的安全性，同時也滿足了席位間的協作需求；②集成塔臺系統與綜合輔助系統采用分散放置的方式，體現系統分級保障的同時，也為后續的維護與擴容帶來極大的便利；

4.4 方便性方面[2]

①運維監控席采用半冗余的方式，在技保人員需要切換其他席位時，可通過光纖KVM矩陣備用鏈路切換塔臺席位遠程進行維護；②終端及服務器主機統一安裝于機房，設備故障時不用空管小區管制室與設備機房兩頭跑，提高一定維護人員工作效率；③設計中包含的監控席，可以通過該席位實時定位KVM系統工作狀態，提高技術人員監控光纖KVM系統的工作效率。

5 西南某地設備接入光纖矩陣的現狀

西南某地接入KVM光纖矩陣的現狀描述：在管制大廳中，ACC與APP的管制席位上，每一組（兩個）主、備席位的二所系統2臺SDD、2臺FDD和萊斯系統2臺SDD、2臺FDD，共計8臺機器接入一臺32路的光纖KVM矩陣主機，其中二所系統的席位機器具有備用鏈路（不經過光纖矩陣主機）直接接入席位顯示器的功能。

顯示端的操作與切換方式：雙擊“左shift”+O，調出切換界面，可以切換出8臺機器，區調其他的席位類似。

切換說明：雙擊“左shift”（進入觸發狀態，鍵盤小鍵盤上信號燈進入閃爍狀態）＋“字母O”。

信號源選擇：通過“方向鍵”按“空格鍵”或“回車鍵”皆可確認信號源，其中，“空格鍵”為確認以視頻模式觀看此信號源，“回車鍵”為確認以操作模式控制此信號源。

6 光纖KVM矩陣的應急

西南某地關于光纖KVM矩陣的應急，各類情況均可歸為如下4種情況：

6.1 光纖矩陣的“輸入端”故障

當判斷光纖矩陣“輸入端”故障時；或者雙擊“左shift”+O，切換至所需的系統界面。

6.2 光纖矩陣的“輸出端”故障（顯示器端）

當判斷光纖矩陣“輸入端”故障時（現象為：無法切換或者無法調出切換界面），使用當前故障的席位的管制員需要使用就近席位SDD的界面進行指揮；或者直接更換至就近的備用物理席位，并提醒關注帶班主任分扇區到對應席位。

6.3 光纖矩陣的“KVM主機故障”

當判斷光纖矩陣的“主機故障”時（現象為管制使用的一組席位＜兩個物理席位＞的顯示器同時黑屏），直接更換至備用物理席位，并提醒關注帶班主任分扇區到對應席位。

6.4 光纖矩陣切換至備用鏈路—顯示器邊緣顯示“藍色”邊框（已切換到備用鏈路）

雙擊“左shift”+K+1，切換回主用鏈路；或者使用光纖的矩陣監控，拖動某主鏈路的主機在該顯示端；另一種方法，拔掉CON輸出端的備用鏈路光纖，使CON輸出端切換回主鏈路。

7 建設以及維護的相關建議

7.1 供電

來自不同的源頭電源，空管系統內設備的供電規則需要進行嚴謹的冗余設計，在單路供電出現異常時，以保障設備的供電依然正常[3]。這對供電的設計提出了更高的要求，KVM光纖矩陣盒子的由兩路交流轉直流的進行供電。因此供電的直流適配器需要從兩路不同的交流PDU取電。

7.2 散熱

光交換，使設備的發熱量比較大，安裝位置時候應該選取在冷風送風口的位置；光纖矩陣主機在實際運行過程中，存在大量的數據交換，致使光纖KVM矩陣主機的發熱量比較大，因此安裝位置的選擇盡量選擇在出風口。

7.3 固件版本的統一穩定性

KVM矩陣系統涉及主機端、顯示端、主機設備的固件版本，需要盡可能地保障三種設備的固件版本統一。

7.4 安裝位置的選擇

要便于維護盒子的鼠標、鍵盤、串口、供電接口、USB接口、光纖接口，布線、安裝位置需要為未來維護提供較好的便捷性。

7.5 缺點

7.5.1 網絡安全方面：光纖矩陣方面的便捷性，帶遠程訪問，多個終端的訪問，權限不好控制，對操作的溯源變得困難（比如事件調查、操作復現等）；多個終端切換訪問后，權限不好控制，操作的溯源變得困難。

7.5.2 引入光纖KVM矩陣系統后，增加了系統的故障節點，光纖KVM主機故障、光纖中斷、盒子故障、鼠標鍵盤連接器故障，都將造成空管自動化系統席位暫時無法使用。

8 結束語

總體而言，引入新的輔助設備是把“雙刃劍”，需要充分考慮、提前設計完備的安裝位置、應急方式、操作便捷性，做好預判保障空管自動化系統的整體安全。