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一种新的智能动环监控单元

作者:陈进(江苏金鑫信息技术有限公司,江苏 扬州 225000) 时间:2021-08-18 来源:电子产品世界 收藏
编者按:为了实现多达数百万个移动基站的规范动环监控,支持5G有效运营,本文提出了分布式智能动环监控平台。该平台将动态共享库嵌入边缘网关,以实现平台的边缘计算能力,有效地解决了异构FSU和大规模站点的规范化监控,为基于基站铁塔的物联网扩展业务奠定了坚实的基础。

作者简介:陈进(1978—),男,江苏泰兴,主要从事电子信息技术。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202108/427658.htm

0   引言

作为通信系统的重要组成部分,移动基站可以为移动终端提供系统接口和无线功能。近年来,随着通信技术特别是4G 网络的飞速发展以及5G 网络的商业应用,移动基站的数量大大增加。但是,由于我国地理的特殊性,移动基站具有位置分散、环境恶劣和电力不稳定的特点,因而实时监测基站的动力和环境显得尤为重要。基于集团公司、省公司和市公司的组织架构,国内运营商通常使用三层架构的动环系统。超过95%的基站可以通过有线访问,大多数均使用集中分析方法[1-2]。铁塔公司建立后,从三家运营商手中接管了所有基站。电源监控系统使用集中式体系结构,网络管理系统部署在总部并采用分布式节点进行计算。传输方式是无线的(主要是3G 和4G)。基站的信号数据和远程控制直接访问FSU。该架构采用终端分析方法[3-4],并且不再直接访问OMC。

由于FSU 的设备种类繁多,其功能接口差异很大。5G 网络的建设和物联网的发展加快了FSU 设备类型和数量的扩展,进而对FSU系统的兼容性提出了极高要求。频繁升级对于基站的运行和维护是必要的。由于供应商的技术不同,因此升级和组合调整接口的过程非常复杂。FSU 和SC 平台之间的松散相关性导致了问题定位的复杂性,使得该平台难以控制关键功能,如注册FSU,报告警报,收集性能状态,远程控制等[2]。铁塔公司整合了中国电信,中国移动和中国联通的供电环境监控标准,制定了统一的监控标准和跨平台接口的技术方案[5]。该方案对供电环境监控的B 接口进行了改革和升级,形成了自动密集型和自适应监控平台的架构[5-6],如图1 所示。

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在该体系结构中,FSU 是整个监控网络的基本元素。通过将嵌入式系统和应用程序安装到终端自动装置中,可以管理和处理监视数据。FSU 的主要业务功能是控制数据收集,与上级监控平台交互,并根据特定硬件,通过硬件和软件进行集成设计。由于不同类型的FSU 设备的系统软件存在差异,尽管有统一的标准,监控中心仍然难以维护,分析和定位收集数据,尤其是警报数据(由于数据处理过程的差异[7])。如果需要升级FSU 软件,则每种类型的设备都需要开发自己的应用程序,这导致灵活性降低和成本升高。

1   FEU边缘节点计算的自动化

随着5G 网络的推广,基站的扩展和物联网技术的发展[3,8],越来越多的传感器投入监控,平台容量和运营难度爆炸性加剧。十多种类型和数百万个FSU 设备需要升级。完全依赖于不同区域的供应商来更新版本非常困难,因为这样会导致系统更新工作量巨大,并且软件可能缺失健壮性。因此,有必要对该系统进行改造。通过分析平台软件的结构[5],业务流程,边缘节点计算的功能,FSU 的核心芯片以及嵌入式系统的算法[9-10],结合密集监控平台的功能规范,本文提出一种自动嵌入式访问FEU,该将终端计算功能移至FSU 操作系统中,并使每个基站都可以作为分布式进行计算。在此基础上,改造接入终端并启动FSU 自动化项目。改造后的结构如图2 所示。

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2   FEU软件架构设计

FEU 包含B 接口的所有功能。FSU 通过A 接口从设备收集数据并将数据传送到FEU 之后,FEU 会根据数据种类处理数据,然后更新性能,报告警报,将数据存储为历史记录等。当VPN 的连接状态(在线/ 离线)发生变化时,FSU 需要将所有注册信息(例如VPN 地址,IMSI,网络标准等)通知FEU。一旦FEU 判断为心跳超时,它将通知FSU,并且FSU 将按照Triple-Reboot标准对其进行处理。该过程如图3 所示。

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FEU 将作为动态共享库提供给FSU 供应商。由于每个供应商的CPU 芯片各不相同,因此FEU 需要根据每个供应商的交叉链接编译环境进行编译。FSU 软件可以通过feu.h 和libfeu.so 加载动态库,然后在运行过程中启动FEU 功能后可以与监控平台进行交互。

FEU API 包含4 个部分:

●   配置管理,负责设置由配置文件运行的SDK 的参数,包括SDK 的存储空间,IPC 图片的空间,FSU和设备的基本信息,收集点的信息等;

●   回调功能,包括修改FTP 服务参数和控制顺序,报告心跳超时,获取FSU 版本,获取VPN 状态,更正时钟,获取系统资源等;

●   控制SDK 的运行,可以启动或停止SDK 功能,为FSU 分配初始内存,加载配置参数,创建即时实例等;

●   业务交互管理功能,这是FEU 从FSU 接收业务监控功能的核心模型,包括实时远程测量数据,实时远程信号数据,远程控制和提交功能的实时数据,VPN状态的通知,获取FEU 的注册状态等。

平台发出远程控制命令后,FEU 通过回叫功能将其分配给FSU,FSU 操作控制器并将结果返回给FEU,然后FEU 将其反馈给平台。

2.1 自动FEU的突出优势

使用自动FEU 有6 个主要优点:

● 统一管理B 接口,使监控数据更加准确和可靠;

● 功能的高度可扩展性,可以在任何环境中快速升级和部署;

●   监控数据的准确性,有助于快速定位问题;

●   与大多数FSU 设备兼容,适用于新旧设备;

●   自我发展,可以降低购买FSU 的成本;

●   自动监控。

由于上层接口是统一的,软件版本是相同的,并且报告数据的格式完全统一,因此安装和升级简单从而支持基站的新功能,并且操作,维护和管理完全标准化,从而使得系统稳定可靠。该项目实现了基站统一管理,自动部署和简单扩展的目标。FEU 根据需求设计模型,将与硬件和设备接口高度相关的软件划分为独立的部分。通过设计应用程序与监控中心交互并将数据作为单独组件进行管理,FEU 可以对传递监控数据的操作过程进行标准化,从而确保数据的完整性和可靠性。

3   结语

本文提出了一种用于自动监控单元的新系统架构。它将与平台和业务交易的交互打包为与平台交互的功能模型FEU。该模型独立于依赖硬件的应用程序,并且高度兼容,因此使用该模型设计来开发电源环境监视标准是有益的。随着NB-IoT 和5G 网络的推广,未来FEU的标准场景将更加细化,针对不同的接入信号,FEU 将在边缘层中增加更多的计算功能,可以使FEU 的业务服务成为可能,使监控平台越来越自动化。

参考文献:

[1] 陈博,甘志辉.NB-IoT网络商业价值及组网方案研究[J].移动通信,2016,40(13):42-46+52.

[2] 巩欣,王居志.存量基站单元改造技术方案[J].电信技术,2017(01):29-32.

[3] 钱志鸿,王雪.面向5G通信网的D2D技术综述[J].通信学报,2016,37(07):1-14.

[4] 许文建.基于SNMP的数字基站监控系统设计与实现[D].广州:华南理工大学,2015.

[5] 刘化召.面向IDC互联网行为分析的大数据平台设计与应用[J].电信技术,2016(01):68-74.

[6] 凌颖,邱芸.基于网络数据实现对物联网终端网络行为监控的方法[J].电信科学,2017,33(12):114-120.

[7] 程火明,施林苏,高珊,等.中国铁塔大数据应用展望[J].电信科学,2017,33(07):1-8.

[8]3GPP TR 23.720. Study on architecture enhancements for Cellular Internet of Things (Release 13)[S]. 2016.

[9] 刘伟,刘军.时延敏感传感器网络中分布式动态资源管理研究[J].通信学报,2017,38(07):70-77.

[10] 张红,王玉峰.基于雾计算的NB-IoT框架,关键技术及应用[J].中兴通讯技术, 2017,23(01):32-36.

(本文来源于《电子产品世界》杂志2021年2月期)

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