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新一代运载火箭和云计算技术

何为云计算?

     人们对云计算这一概念有多种解释,虽然各有不同,但总的来说,云计算都具有以下基本特征:

基于网络

       云计算是从互联网演变而来的,其本质是通过网络将计算能力进行集中,并且通过网络进行服务,可以提供远程的、分布式的服务。

支持资源动态伸缩和流转

       云计算支持资源动态伸缩和流转,实现了基础资源的网络冗余。添加、删除、修改云环境的任一资源节点,或任一资源节点出现故障,都不会导致云环境的业务中断或数据丢失。

支持异构多业务体系

      在云计算平台上,可以同时运行多个不同类型的业务,用户只需要关注自己的业务,而不必把精力浪费在信息系统本身。

支持海量信息处理

       云计算强大的计算和存储能力,促进了数据资源的集聚、融合和共享,提升了海量数据的分析处理能力,推动了大数据挖掘、应用、服务的发展。

集中管理,按需分配

       集中管理、按需分配,是云计算平台支持资源动态流转的外在特征。通过虚拟分拆技术,可以实现计算资源的同构化和可度量化,实现计算资源的按需分配,提高系统的利用率。

新型火箭如何关联云计算?

     我国长征系列运载火箭的测发控网络平台采用双冗余、多级拓扑架构,基本满足现阶段型号的技术要求。但是,面对未来的高密度发射任务、未来激烈的国际市场竞争、发射成本压力,以及新型运载火箭海量数据的高可靠性存储和应用需要,现有网络平台无法满足需求,迫切需要引入云计算技术。具体来说主要包括:

系统应用需求

      传统的网络基础硬件环境组成复杂,系统庞大,建设成本和周期较长,资源浪费严重。随着运载火箭的发展,其对信息处理的能力和实时性要求越来越高,地面测发控网络现有的架构无法满足新型运载火箭对海量数据的传输和处理需求。

资源利用率提升需求

      传统地面测发控网络中的工作站,很多都只是完成简单的程序,还有一部分因运算能力不足而面临淘汰升级。当使用云计算平台时,用户可按照自身需要申请计算资源与存储空间,从而实现资源的最优化利用。

信息安全需求

     现阶段地面测发控网络中的各个分系统拥有大量的计算机设备及数据存储设备,管理难度大,信息安全隐患难以消除。云计算通过采用虚拟化技术,在统一的服务器上,虚拟出相应的用户操作系统与应用软件环境,便于开展有针对性的信息安全设计,消除了各分系统计算机引入的安全隐患,有利于提升型号的信息安全水平。

优化流程,降低成本

      以往型号产品发射场、总装厂、试验室的网络平台相互独立运行,缺乏必要的测试数据快速共享以及高可靠性数据存储。在高密度发射任务的形势下,按照传统的模式,大量设计人员长期在试验场、总装厂工作,对于后方的设计工作、人员培养和成本控制都将带来不利影响。

       采用云计算技术,将上百人在总装厂房、发射场持续数月测试的传统模式,简化为数十人、数周测试的新型模式。测试人员能够兼顾多发火箭任务的测试过程,提高了测试效率,降低了发射成本。云计算技术将进一步优化地面测发控及远程测试系统,最终实现新型运载火箭快速、低成本、可靠发射,提升中国火箭的国际竞争力。

如何发展火箭云计算?

       中国航天科技集团公司一院目前已完成了基于国产化设备的远距离测发控系统“云计算”技术的原理性验证试验。并且,该院在长征三号系列运载火箭远距离测发控网络平台的改造中实现了“云计算”技术的应用。为了充分借助云计算技术优势,提升新型运载火箭的国际竞争力,还迫切需要从以下几个方面取得技术突破:

探索正确的系统架构

       中国运载火箭没有应用云计算技术的先例,应用中需要和火箭本身的测试、发射、指挥、控制流程紧密结合,还要考虑实时性、可控性、可用性、测试性、安全性等航天型号的特殊需求。

       必须充分结合火箭的特点,对云计算系统架构进行自主创新,对网络拓扑、安全存储、资源调度、浏览判读等有关技术进行有针对性的研究。同时,也迫切需要建立一套基于云计算平台的运载火箭快速、低成本、高可靠的测试发射流程,对涉及到的一些关键技术开展重点研究。

提升信息应用能力

       云计算可以为新型运载火箭提供基础的信息平台,提升能力、深化应用才是从本质上优化发射流程、降低发射成本的关键。云计算强大的计算和存储能力,促进了火箭测试、发射信息数据资源的集聚、融合和共享。

基于此,结合运载火箭本身特点,可开展数据挖掘、关联分析等大数据应用技术的研究,并突破运载火箭测试智能化技术、故障诊断技术等关键技术,进一步提升基于云计算的信息应用能力。

突破云安全的关键技术

      近年来,世界范围内的信息安全事件屡屡发生,“震网”事件、“棱镜门”事件屡屡为我们敲响警钟。

      采用云计算技术后,攻击者一旦突破信息安全防御,将直接威胁到运载火箭发射的成败,甚至威胁到整个航天工业。

       由于云计算属于新生事物,国内外基于云计算的信息安全研究还处于起步阶段,云安全技术还不成熟。特别对于涉及到的基于云平台的工控安全技术、网络监控技术、数据安全技术、安全审计技术、漏洞挖掘技术、安全认证技术、安全隔离技术等,急需开展有针对性的重点研究。

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