卫星地球站人机交互虚拟化平台的设计与实践

高 慧，施建华，李震宇

（浙江广播电视传输发射中心，杭州 310007）

卫星地球站人机交互虚拟化平台的设计与实践

高 慧，施建华，李震宇

（浙江广播电视传输发射中心，杭州 310007）

当机房信息基础设施日益庞大，软件系统集成度不高，访问不够灵活便捷，设备数据信息的挖掘再利用不够的问题也逐渐显现。针对这些问题，浙江广播电视卫星地球站基于云计算思想，利用应用虚拟化技术和二维码技术设计的人机交互的虚拟化平台，极大提升了卫星地球站的信息化水平。本文从设计目标，平台架构，实现流程，到模块功能做了详细论述，并对平台设计中的技术要点做了重点介绍。

云计算；应用虚拟化；二维码；全寿命管理；智能终端；移动办公

1 引言

近年来，省级卫视的收视率和影响力大增，对卫星地球站的安全保障能力也提出了更高的要求，而这严重依赖于对机房设备数据和运算服务的综合管理与利用能力。随着业务，链路和硬件设备的增加，我站已经建立了多套计算机管理系统，对全站设备，节目信号和值班数据进行不间断的采集和监控。但这些系统分散独立，采用多种软件技术架构，形成信息孤岛，无法实现集中管理和远程监控。全站设备线路的海量资料，运行数据零落分散在信息基础设施的各处，无法实现再挖掘再利用，难以实现全寿命周期管理。同时全站软件系统和数据也不能实现随时随地的无线移动访问与实时有效管理。为此我站结合应用虚拟化技术，二维码技术等，设计了一个基于Web门户的人机交互虚拟化平台，以解决上述问题。

2 平台设计目标

2.1 为机房设备的全寿命周期管理提供辅助决策

设备全寿命管理就是从设备全系统全寿命的战略高度来统筹效能、费用并对其进行管理，从而达到对设备实施快捷、经济、有效的维修，充分发挥出效能。即利用各种信息化手段，对机房设备的管理要素进行数字化采集传输和存储，完成设备采购、配发、使用、报废等全寿命管理环节的无缝对接，并对设备数据进行智能化分析，为管理人员提供决策支持。

设备全系统全寿命管理主要是从人机管理两个方面考虑。一是提高人工操作的可靠性，完善人机界面，保证全面、及时、可靠的设备历史和运行数据的采集传递。二是提高设备的维修性，进行维修管理，包括在设备历史，运行和维修数据的统计分析上的维修决策，维修质量管理。

虚拟化平台将提供全站设备的台账管理功能，对设备档案、参数、运行数据进行输入、查询、修改、计算等处理。同时还提供设备维护保养记录和数据的统计分析功能。

2.2 实现数据跨平台、远程、实时移动访问

卫星地球站在日常维护值机中，对设备线路的资料数据，主要软件系统的访问提出了很高要求。过去只能通过固定于控制桌的几台计算机通过有线网络进行访问，严重制约了机房维护保障工作质量的提高。通过人机交互虚拟化平台，能实现在全站范围内，经由高速无线局域网络，借助各种便携的智能终端设备，比如智能手机、平板电脑、笔记本电脑，做到随时随地跨平台，一站式地访问相关设备、线路的数据资料及相关管理系统的服务。

3 技术要点

3.1 基于Web门户访问接口的云计算技术

云计算是一种利用互联网实现随时随地、按需、便捷地访问共享资源池（如计算设施、存储设备、应用程序等）的计算模式。计算机资源服务化是云计算重要的表现形式，它为用户屏蔽了数据中心管理、大规模数据处理、应用程序部署等问题。通过云计算，用户可以根据其业务负载快速申请或释放资源，在提高服务质量的同时降低运维成本。

本平台的云计算部署属于私有云，服务提供者和用户属于一个信任域，数据安全较有保证。在体系架构中，其核心服务层主要提供的是SaaS，即“软件即服务”层的功能。用户访问接口层则采用Web门户的模式，基于开源内容管理系统Joom la所创建。通过Web门户，云计算将用户的桌面应用，数据仓储迁移到互联网，从而使用户随时随地通过浏览器就可以访问数据和程序。

3.2 基于虚拟化技术的应用部署

云计算的关键技术就是虚拟化技术。本项目是基于服务器计算（Serverbased Computing）的应用虚拟化平台，主要提供应用层虚拟。应用虚拟化服务器端将地球站管理系统和软件服务集中部署在服务器上。而虚拟化客户端支持ios/Android和Windows等多种操作系统，因此，安装有虚拟化客户端的终端设备可跨平台通过Web浏览器快速安全的访问经服务器上授权的应用软件，实现集中应用、远程接入，也就是应用服务器架构（A/S架构）。

终端设备无需再安装应用程序，通过RAP协议（Remote Application Protocol）快速访问服务器上的各类应用软件；RAP协议只传输鼠标、键盘及屏幕变化的矢量数据，访问仅需3KB/s（20kb/s）的带宽，值班人员不再受客户端和连接性能要求的限制，在任何时间、任何地点、利用任何设备、任何网络连接方式，即可高效安全地访问服务器上的应用程序和关键资源。

3.3 基于二维码技术的移动访问

二维码是在一维码的基础上，在两个方向上进行的编码和解码，通过特定几何图形在二维平面上有规律分布形成的黑白相间的图像来记录信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。二维条形码的信息量是一维码的几十倍，可靠性高，保密防伪性强，而且易于制作，成本低。

根据业务形态不同二维码应用可分为被读类和主读类两大类。本平台中运用二维码的主读类业务。利用相关插件，虚拟化平台自动生成每一个Web页面链接数据的二维码图形。经打印成二维码标签后，粘贴在卫星地球站里所有与该Web页面内容相对应的设备、机架和控制桌上。使用带有摄像头，安装有应用虚拟化客户端的移动智能终端（如平板电脑或者智能手机）扫描二维码标签，即可随时就地访问平台上的数据和计算资源，极大提高了卫星地球站维护保障工作的灵活性和信息化水平。

4 平台架构与实现

人机交互虚拟化平台使用现有的DELLPowerEdge R410为服务器。应用虚拟化服务器端部署于Windows Server 2008操作系统下。考虑到访问速度和兼容性，以PHP语言，MySQL数据库和nginx HTTP服务器为环境，以开源内容管理系统Joomla2.5为基础的Web门户访问接口则运行于安装Linux系统的虚拟机里。实际运行拓扑如图1所示。

图1 人机交互虚拟化平台运行拓扑图

Web门户提供三大云计算服务的访问接口：

（1）集中部署的管理系统和应用。非B/S软件架构的“值班管理系统”，“综合网管系统”，“信息发布程序”和其他站应用程序经过成熟的应用虚拟化系统发布，并部署在服务器的Windows系统下，实现类似B/S架构的远程多用户操作。在终端设备上，用户既可通过浏览器访问，也可以通过虚拟化客户端访问。而基于B/S架构的卫星站信号监录回放系统，则采用Web链接方式进行转接访问。这种功能也便于未来更多站内管理系统和应用的集中扩展部署。

（2）设备数据统计分析和值班数据发布。由于站内既有的管理系统是不同阶段建立的，开发语言和数据库新旧不一，采集后的数据分散而不便灵活访问。因此，本平台通过集中读取集中发布的方式，提供了设备数据统计分析和值班数据的集中访问服务。

（3）全站设备、软件和人事管理等一切资料的数据仓储和台帐管理功能。随着卫星地球站业务、人事和设备的快速扩张，所形成的纸质、电子资料文档，以及运维数据也急剧累积。对设备全寿命管理的紧迫需求，对维护保养工作质量以及人事管理工作的更高要求，都需要一个中心式的、有清晰类目、便于台帐管理的全站数据仓储及再挖掘服务。Web门户基于CMS（内容管理系统），可实现资料的登记、上传、修改、计算、打印和Web发布功能。

使用跨平台的移动智能终端，既可以通过扫描相应设备和机架上的二维码标签触发Web浏览器访问，也可以通过应用虚拟化客户端远程访问平台计算资源，从而灵活便捷地随时登录并监控全站核心管理系统，查询、管理相关设备和信号链路的资料数据。流程如图2所示。

图2 平台移动访问流程图

5 平台功能框架简介

人机交互虚拟化平台以Web门户为访问接口，平台主界面如图3所示，功能框架如图4所示。功能框架主要分为三个部分：

5.1 机房管理

其下共八个子菜单。其中“安全播出管理系统”和“监录回放”提供对站内主要管理系统和应用程序的集中访问。

“实时数据”模块以10秒间隔刷新发布站内关键上行设备的运行状态数据。该数据包括“综合网管系统”自动采集的数据及值班人员巡检录入到“值班管理系统”的数据。

“值班记录”、“数据分析”和“排班表”模块都是从“值班管理系统”的数据库中读取而来，将最常用的值班数据和设备数据分析功能集成到平台上，以辅助人事管理和设备全寿命周期管理。

“操作预案”提供站内所有操作预案的存储和查询服务。

“设备维护”模块将提供设备维护过程中生成的所有信息和数据的记录和统计功能，包括维护的时间和人员、维护设备的异常状态与参数、设备的维修和更换历史记录，以及相关数据的自动分析统计功能。以辅助运维人员的维修和保养决策，更好地保障卫星地球站的安全播出工作。

5.2 日常管理

其下四个菜单。“通知”、“规章制度”和“通讯录”模块提供了站内人事管理方面的资料的管理服务，包括录入、修改、查询和存储。“集团内网”菜单提供了集团内网的Web链接访问。

5.3 资料库

提供全站电子文档和多媒体资料的仓储和设备的台账管理功能，其下四个菜单。“资料类目”是所有资料的分类目录。“最新入库资料”显示最新登记录入的设备台帐和电子文档。“媒体浏览”提供多媒体资料的访问，包括设备维护录像等重要视频资料。“资料下载”则提供设备手册、说明书、相关培训资料等文档的下载。

图3 平台主界面

6 结束语

图4 平台功能框架

目前，我站已经基本完成了虚拟化平台的搭建，在试运行中很好地实现了“对全站主要软硬件系统和设备数据的跨平台、远程、实时地移动访问”的平台设计目标，“为机房设备的全寿命周期管理提供辅助决策”的目标也初具效果，有待更长时间的运行加以检验和改进。总体上，该平台有效缩短了应用部署周期，最大限度地利用服务器的计算性能，将终端访问变得简单，降低了运维成本，提高了运维效率。

未来我站将进一步挖掘虚拟化平台的云计算能力。比如尝试将电源管理系统，矩阵系统等更多管理系统部署到平台上。在“设备维护”模块上提供更好的算法以深度挖掘站内设备运维过程中产生的数据，帮助运维人员做出更精确的维护决策，从而让我站的信息化水平实现质的飞跃。

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以色列航空公司将成为美国卫讯在欧洲空中上网服务的首批客户

日前，以色列航空公司（ELAL）已经签约成为美国卫讯公司Exede欧洲空中上网服务的首批客户。首先，美国卫讯计划向以色列航空的波音737机型往返特拉维夫和欧洲其他几个城市的航线上提供服务。两家公司预计立即展开相关认证工作和在以色列航空公司飞机上安装Exede终端的工程，正式服务有望在一年内发布实施。

美国卫讯负责向以色列航空提供和运营一套完整的机载空中上网服务，项目包括机载终端、机载天线、天线整流罩以及欧洲卫星的KA-SAT高容量Ka波段卫星带宽。其他有关向以色列航空的乘客提供服务的补充细节将在正式发布前期宣布。

“作为我们商业策略的一部分，在欧洲航线实施上网服务能够极大地提升以色列航空旅客的服务品质和飞行体验。”以色列航空公司总裁Elyezer Shkedy先生说，“让旅客能够在空中访问互联网不亚于一次技术和服务的革命。以色列航空的旅客可以通过便携计算机、平板电脑或智能手机获得可选的上网服务计划，包括免费项目，因此在整个航行阶段，旅客都能够一直上网工作或消遣。”

“当我们在北美以外地区推出Exede空中服务之时，我们同样期待会出现在美国看到的对这种服务热烈追捧的风潮。”美国卫讯公司总裁兼董事长Mark Dankberg先生说，“高速空中上网正是以色列航空所致力追求的个性化和友好的飞行体验。”

“机载宽带是一个快速崛起的新兴市场，我们是惟一针对性地在欧洲通过KA-SAT卫星提供高速带宽的公司。美国卫讯已准备好向以色列航空旅客提供高容量Exede空中上网，为此我们期待为美国卫讯提供不断的支持。”欧洲卫星总裁兼董事长Michel deRosen先生说。

Exede空中互联网服务的设计理念使得其他机载空中宽带服务的质量和速率都黯然失色，主要的区别在于使用了美国卫讯公司研发的创新型、高容量Ka波段卫星系统。卫讯系统具备的更加良好的经济性，使得航空公司能够为每一位旅客提供始终如一的、高速的服务水准，而不是简单地把一定的带宽分配给一整架飞机，让旅客之间去竞争有限的服务。系统能够为每一位在线旅客提供12Mb/s或更高速率。

The Design and Practice of Human-Machine Interactive Virtualization Platform of Satellite Earth Station

Gao Hui, Shi Jianhua, Li Zhenyu
(Zhejiang Radio &TV transm itting center, Hangzhou 310007)

When the IT infrastructure of control room grows in scale and complexity, problems emergesincluding low integrating level of software system, inconvenient access of information, and insuff cient data miningof equipment. To deal with these problems, based on cloud computing theory, with application virtualization andtwo-dimension barcode technology, Zhejiang Radio and TV satellite earth station designed a human-machineinteractive virtualization platform, which enhanced the informatization level of earth station greatly. This paperexpatiated this project from platform frame, operation process, to modules function. It also introduced the keypoints of technology in the design with emphasis.

cloud computing; application virtualization; two-dimension barcode; life cycle management;intelligent term inal; mobile off cing

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.03.002

TP393

A

1672-7274（2014）03-0007-05

高 慧，男，助理工程师，通信工程专业。

施建华，男，高级工程师，广播电视工程专业。

李震宇，男，高级工程师，广播电视工程专业。