普洱市無線電監(jiān)測站 孟憲武

在全球信息化進程明顯加快的過程中，大數(shù)據(jù)、云計算等新技術的應用范圍持續(xù)擴大，這些技術與傳統(tǒng)技術結合后，形成了全新的技術路徑。近年來，我國的無線通信技術發(fā)展迅速，相關領域的無線電監(jiān)測中嘗試采用了云計算技術，凸顯了該技術的優(yōu)勢和巨大潛力，對帶動行業(yè)發(fā)展的意義重大。為此，本文重點分析了無線電監(jiān)測中的云計算技術，對加速無線通信技術發(fā)展、帶動通信行業(yè)進步具有指導價值。

1 云計算技術相關概述

目前，我國乃至世界的信息化步伐加快，為緊跟信息時代的要求，衍生了很多全新的服務模式，云計算為其中的一種，由于其特殊性，引起了全社會的關注與討論。云計算這一概念在當前的學術領域并未形成統(tǒng)一的概念，美國NIST 于2011 年綜合技術、服務等，將云計算定義為:在網(wǎng)絡訪問環(huán)境下以方便、友好和按需訪問的方式配置的計算機資源池，這些資源池可在最小的管理代價下為用戶提供高效、優(yōu)質的服務。

云計算服務就是互聯(lián)網(wǎng)能給用戶提供的IT 資源，包含計算、存儲、網(wǎng)絡等，用戶可根據(jù)自身的需求選擇服務類型與方式。就現(xiàn)階段的技術發(fā)展現(xiàn)狀，服務方式主要為軟件即服務、平臺即服務、基礎設施即服務三種。軟件即服務就是用網(wǎng)絡提供軟件的方式，使用戶能租用服務商所提供的云計算服務，用戶在享受服務的過程中不僅不需要管理，也不需要控制各類基礎設施；平臺即服務就是向用戶提供服務器平臺、開發(fā)環(huán)境的形式，用戶能利用中間商設置開發(fā)程序，不需要負責底層的軟硬件等設施；基礎設施即服務就是為用戶提供使用運算基礎計算資源能力的形式，在此情況下用戶能根據(jù)需求來部署、設計和使用自有軟件、操作系統(tǒng)[1]。

云計算服務提供的云平臺由多臺服務器構成，是服務器的集成，是IT 資源的整合，在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下可以為用戶提供一般電腦不具備的計算、存儲、數(shù)據(jù)存儲服務。網(wǎng)絡資源不論是物理意義的計算機資源，還是數(shù)字信息資源，都能在云計算下進一步整合與分配，從而創(chuàng)造更大的經(jīng)濟與社會效益。云計算平臺具備動態(tài)調整、部署資源的特性，用戶只要能連上Internet 就可迅速從云平臺中選取和享受自身所需的資源、服務，其享受資源與服務的過程不受云平臺提供商的干擾。虛擬技術為云計算中的重要技術，利用該項技術可營造更為獨特的計算環(huán)境，用戶請求的資源來自“云”，并不是固定的有形實體，每個用戶只需要在終端上完成操作請求，就能在網(wǎng)絡服務下滿足需求，不需要思考服務類型、位置、運行模式。

2 目前無線電監(jiān)測方面面臨的問題

2.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)龐大

現(xiàn)階段的無線通信領域，針對無線電監(jiān)測做了大量的工作，由于監(jiān)測是一個動態(tài)的過程，往往會在監(jiān)測時建立一個監(jiān)測數(shù)據(jù)庫存儲相關數(shù)據(jù)，通過分析其中的監(jiān)測數(shù)據(jù)判定通信狀態(tài)、信號傳輸情況。大數(shù)據(jù)時代下產(chǎn)生了許多智能技術、人工智能等應用于無線電監(jiān)測后形成了智能化監(jiān)測模式，該模式下可完成帶寬監(jiān)測與測向，當監(jiān)測系統(tǒng)進入監(jiān)測狀態(tài)后，短時間內就會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，如依舊采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲、處理方式，將影響監(jiān)測效果[2]。為此，監(jiān)測數(shù)據(jù)庫設計十分關鍵，需借助云計算技術優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的服務與功能，但根據(jù)當前的無線電監(jiān)測情況，監(jiān)測數(shù)據(jù)龐大，數(shù)據(jù)庫設計存有不足之處，庫內存儲了大量的冗余數(shù)據(jù)，影響了數(shù)據(jù)處理效果。為此，當前及未來的無線電監(jiān)測中，相關人員需優(yōu)化數(shù)據(jù)庫設計，構建全新的數(shù)據(jù)存儲與管理模式。

2.2 監(jiān)測設備功能欠缺

現(xiàn)有的部分無線電監(jiān)測站在監(jiān)測過程中僅具備存儲功能，在處理監(jiān)測數(shù)據(jù)時將關注重點放在結果上，未做好原始監(jiān)測數(shù)據(jù)的挖掘與分析，導致無線電監(jiān)測中難以利用監(jiān)測數(shù)據(jù)得到有價值的信息。此外，無線電監(jiān)測時需借助專業(yè)的監(jiān)測設備，以發(fā)揮設備的功能優(yōu)勢，但目前的監(jiān)測工作中，依舊有使用傳統(tǒng)監(jiān)測設備的情況，這些舊有的監(jiān)測設備功能缺失、性能不穩(wěn)，如部分監(jiān)測設備僅具備模擬解調功能，無法處理數(shù)字信號，也不能分析離線數(shù)據(jù)。

2.3 監(jiān)測系統(tǒng)種類繁多

無線電監(jiān)測時需構建功能齊全的監(jiān)測系統(tǒng)，借助該系統(tǒng)的相關功能來完成全過程監(jiān)測，及時識別與處理信號中的問題。就現(xiàn)階段的監(jiān)測現(xiàn)狀來看，在監(jiān)測中都建立了監(jiān)測系統(tǒng)，但行業(yè)內的監(jiān)測系統(tǒng)種類繁多，每個系統(tǒng)都有其結構特點與功能特性，監(jiān)測數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，很難達到數(shù)據(jù)的集成化、標準化。此外，監(jiān)測過程中也更為關注單設備的任務完成情況，對多設備協(xié)同工作的重視度不足，導致設備之間缺乏聯(lián)動，無法實現(xiàn)全方位監(jiān)測。

2.4 干擾查找手段薄弱

當前的通信領域出現(xiàn)了各種信息技術，這些技術雖帶來了通信領域的變革，但也加大了電磁環(huán)境的復雜性，無線電傳輸中存在諸多的干擾信號源，因為這些信號的產(chǎn)生不具有規(guī)律性，且多數(shù)情況下出現(xiàn)的時間較短，為排查干擾源等帶來了較大的難度。因此，在無線通信技術日漸發(fā)展的今天，干擾類型增多、干擾范圍也持續(xù)擴大，就需要有更為先進的抗干擾技術或者查找手段，但顯然，無線電監(jiān)測中存在干擾查找手段薄弱的情況，無法及時識別且處理干擾信號或者突發(fā)情況。

3 無線電監(jiān)測中云計算技術的應用

3.1 應用模型

無線通信領域應用云計算輔助無線電監(jiān)測，關鍵要構建完善的應用模型，將云計算技術應用在應用區(qū)、服務區(qū)、資源區(qū)。無線電監(jiān)測的應用區(qū)中包含應用層與匯聚層，不同層對應的任務有所不同，在應用層負責任務的描述、分解、集成、調度、狀態(tài)監(jiān)控，而在匯聚層則需查詢、發(fā)現(xiàn)、定位、評價和匹配[3]。服務區(qū)中主要包含虛擬服務層、服務層和服務構造層，不同部分有各自的任務，相互之間存在工作聯(lián)動，如虛擬服務層要借助云計算技術來構建多個虛擬計算區(qū)域，以用戶需求為前提開發(fā)虛擬化服務；服務層負責存儲、計算與分析信息，并以數(shù)據(jù)信息的計算結構為基準優(yōu)化網(wǎng)絡服務模式；服務構造層要分析數(shù)據(jù)資源的特性，遵循互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議相關要求來制定服務改造標準。資源區(qū)僅包含物理資源層，其中包含了無線電監(jiān)測中的各種資源，如計算資源、存儲資源等。

模型最底層為各個區(qū)域的監(jiān)測站點，監(jiān)控中心給站點每個設備都分配有監(jiān)測任務，進入監(jiān)測模式后，每個設備均按指令執(zhí)行監(jiān)測任務，采集無線電信息、環(huán)境數(shù)據(jù)。用戶經(jīng)由終端瀏覽器登錄服務列表，發(fā)送服務請求，由會話層驗證身份、檢驗權限，當通過驗證后用戶上傳數(shù)據(jù)。以云計算的理論部署，主要涉及公共云、私有云、混合云和社區(qū)云幾個模塊，部署層以上為不同的傳輸模型，如基礎設施即服務、平臺即服務、軟件即服務，這些傳輸模型為云計算的重要構成，無線傳輸中根據(jù)監(jiān)測需求可完成各自的任務，從而保障無線電監(jiān)測的科學性、全面性[4]。

3.2 應用流程

無線電監(jiān)測涉及了很多監(jiān)測內容，在不同的監(jiān)測內容下對應著不同的應用場景。監(jiān)測過程中不僅有數(shù)據(jù)監(jiān)測，也包含數(shù)字信號監(jiān)測，當設備或系統(tǒng)開始監(jiān)測并獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)相關模塊要將數(shù)據(jù)信息轉換為信號形式，及時反饋給服務管理界面。

3.3 應用實踐

當前的無線電監(jiān)測中，云計算已經(jīng)成為了不可或缺的技術，為發(fā)揮其技術優(yōu)勢，在具體應用時應建構三級星級網(wǎng)絡節(jié)點，其中包含國家級節(jié)點、省級節(jié)點、地市級節(jié)點，在這些節(jié)點下收集和處理各種監(jiān)測數(shù)據(jù)，由中心處理器將處理完的數(shù)據(jù)上傳給決策中心的互聯(lián)網(wǎng)、專網(wǎng)系統(tǒng)。決策中心獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)后結合分析結果制定全新的監(jiān)測任務，及時將任務分配情況反饋給云服務器，構成虛擬任務模式。云服務提供商在虛擬環(huán)境中承擔著數(shù)字計算的職責，接受了決策中心的指令后執(zhí)行相應操作。三級星級網(wǎng)絡節(jié)點情況如下:（1）國家級，與數(shù)據(jù)中心的地位一致，負責數(shù)據(jù)備份、查詢、解析任務，提供的數(shù)據(jù)訪問流量最大，其中存儲有監(jiān)測設備采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)。出于數(shù)據(jù)安全性、網(wǎng)絡帶寬、數(shù)據(jù)處理速度等要求，國家級網(wǎng)絡節(jié)點需配置高性能服務器，不僅要有充足的容量，也需要有極強的運算能力。（2）省級，數(shù)據(jù)訪問不超過國家級節(jié)點，承擔數(shù)據(jù)解析、處理、存儲功能，對服務器的處理能力、網(wǎng)絡帶寬等都有嚴格要求，但略低于國家級服務器。（3）地市級節(jié)點，承擔數(shù)據(jù)處理等任務，還需從云平臺下載數(shù)據(jù)，這類型節(jié)點的硬件配置要求較低。

無線電監(jiān)測中的云計算技術應用時，需構建完善的云監(jiān)測系統(tǒng)實驗平臺，該平臺應具備以下功能:（1）實現(xiàn)云監(jiān)測系統(tǒng)環(huán)境，從硬件與軟件方面來分析，硬件部分參考實際需求，由專業(yè)設計人員調研網(wǎng)絡環(huán)境的運行特點，根據(jù)有關數(shù)據(jù)準確計算網(wǎng)絡環(huán)境中不同工作模式下數(shù)據(jù)傳輸所對應的帶寬，以此配置高性能路由器、交換機等設備[5]。無線電監(jiān)測過程中各個階段需要處理的數(shù)據(jù)量各有不同，在選配服務器時應考慮服務器的各方面性能、運行參數(shù)，設計對應的硬件系統(tǒng)模型。有關人員在搭建軟件系統(tǒng)時可參考國內外較為成功的案例，立足自身的情況與需求構建云操作系統(tǒng)，并同步配備后臺組件與開發(fā)工具。（2）模擬云監(jiān)測系統(tǒng)運行，所建立的實驗平臺應能模擬云監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，整個平臺內各級服務器節(jié)點負責模擬國家監(jiān)測站、省級監(jiān)測站和地方監(jiān)測站，每個監(jiān)測站內配備有符合要求的網(wǎng)絡設備、監(jiān)測設備。（3）檢驗云監(jiān)測系統(tǒng)實驗平臺的功能，檢驗內容較多，如需要檢驗云監(jiān)測環(huán)境是否符合數(shù)據(jù)存儲、服務獲取的標準、不同模塊之間的關聯(lián)性是否達標等。

3.4 應用難點

云計算雖兼具技術與服務優(yōu)勢，在無線電監(jiān)測中能改變原有的監(jiān)測模式，進一步保障通信傳輸質量，但在云計算應用中也存在諸多的難點，特別是安全問題值得關注。云計算環(huán)境下為用戶構建了一個虛擬服務器，在該服務器中可為用戶提供存儲、計算等資源，與其他用戶能共享資源池中的各種內容，在利用虛擬化技術時用戶的存儲器等虛擬化資源，并沒有固定的存儲區(qū)域，也不屬于某一用戶，為此，當某用戶用過的存儲區(qū)被另一用戶使用時，將存在信息泄漏風險。因此，云計算技術、云平臺的這一特征決定了在無線電監(jiān)測方面應重視安全問題，實現(xiàn)云安全。要解決云計算無線電監(jiān)測平臺的安全問題，主要可采取以下措施:（1）建立私有云，云平臺中的網(wǎng)絡連接采用內部專用通信網(wǎng)，對外來用戶有訪問限制，在網(wǎng)絡安全防護中需保持內部專用通信網(wǎng)的安全性，采取各種網(wǎng)絡防護技術提升專用網(wǎng)的可靠性。（2）內部用戶為賬號訪問、權限授權方式，與用戶訪問權限有明顯區(qū)別，同時在平臺內還綜合應用了動態(tài)口令牌、USBkey、指紋識別等技術，可保障用戶賬號的安全性。（3）對重要數(shù)據(jù)采取更為安全的管理方式，如有隔離存儲、分片存儲方式，有條件的情況下將重要數(shù)據(jù)單獨存放于安全等級更高的區(qū)域或者利用云計算存儲算法將數(shù)據(jù)劃分為若干部分存儲于多個物理地址，即使某一物理存儲設備發(fā)生了數(shù)據(jù)丟失等問題，其他物理存儲設備內所存儲數(shù)據(jù)的安全性也不受干擾。（4）以云計算為前提構建更為完善的網(wǎng)絡安全防護體系，提高網(wǎng)絡安全防護系統(tǒng)的安全等級，使該系統(tǒng)有較強的運算能力、防護能力、檢測能力。

3.5 應用效能

3.5.1 提高電磁環(huán)境感知能力

無線電監(jiān)測方面科學引入云計算技術，可通過構建動態(tài)監(jiān)測模式使管理部門掌握信號傳輸、電磁環(huán)境、信號處理等情況，將這些監(jiān)測結果作為部門、崗位人員分配頻率、設置參數(shù)的依據(jù)。此外，云計算技術支持下的無線傳輸中還能及時監(jiān)測到干擾信號，使相關人員確定干擾信號類型，提前采取抑制措施，降低干擾源的負面影響，保障監(jiān)測系統(tǒng)對電磁環(huán)境的感知能力。

3.5.2 提升監(jiān)測數(shù)據(jù)智能化分析能力

無線電監(jiān)測中不論采用哪種監(jiān)測方式，都會產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)，原有的人工監(jiān)測模式下，監(jiān)測效率較低，且無法獲得完整、準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對于采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)，也無法利用人工智能、數(shù)據(jù)挖掘等方式來處理。而云計算技術恰好可以解決這些問題，即使數(shù)據(jù)具有海量性，用戶也能利用云系統(tǒng)、云平臺的數(shù)據(jù)篩選、分析等功能處理信息，提取、識別特征信號、異常數(shù)據(jù)。因此，云計算下的無線電監(jiān)測能智能化處理和分析數(shù)據(jù)。

3.5.3 增強頻譜精細化管理能力

無線電監(jiān)測中應用云計算技術還可進一步增強頻譜精細化管理的能力，在云計算監(jiān)測模式下，可保持資源、數(shù)據(jù)集成與共享，實現(xiàn)電磁環(huán)境監(jiān)測與分析、信號與干擾源識別的一體化，高效處理監(jiān)測中獲得的電磁環(huán)境數(shù)據(jù)，精準控制頻率使用。

4 結語

無線電監(jiān)測中涉及的技術類型較多，云計算是不可或缺的技術，作為大數(shù)據(jù)時代的產(chǎn)物，云計算技術在無線電智能化監(jiān)測等方面有著突出的優(yōu)勢，未來的行業(yè)發(fā)展中需立足當下的技術特點與趨勢，創(chuàng)新云計算技術的應用形式與路徑。