一種新的智能動(dòng)環(huán)監控單元

作者簡(jiǎn)介：陳進(jìn)（1978—），男，江蘇泰興，主要從事電子信息技術(shù)。

0   引言

作為通信系統的重要組成部分，移動(dòng)基站可以為移動(dòng)終端提供系統接口和無(wú)線(xiàn)功能。近年來(lái)，隨著(zhù)通信技術(shù)特別是4G 網(wǎng)絡(luò )的飛速發(fā)展以及5G 網(wǎng)絡(luò )的商業(yè)應用，移動(dòng)基站的數量大大增加。但是，由于我國地理的特殊性，移動(dòng)基站具有位置分散、環(huán)境惡劣和電力不穩定的特點(diǎn)，因而實(shí)時(shí)監測基站的動(dòng)力和環(huán)境顯得尤為重要?；诩瘓F公司、省公司和市公司的組織架構，國內運營(yíng)商通常使用三層架構的動(dòng)環(huán)系統。超過(guò)95％的基站可以通過(guò)有線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)，大多數均使用集中分析方法^[1-2]。鐵塔公司建立后，從三家運營(yíng)商手中接管了所有基站。電源監控系統使用集中式體系結構，網(wǎng)絡(luò )管理系統部署在總部并采用分布式節點(diǎn)進(jìn)行計算。傳輸方式是無(wú)線(xiàn)的（主要是3G 和4G）?；镜男盘枖祿瓦h程控制直接訪(fǎng)問(wèn)FSU。該架構采用終端分析方法^[3-4]，并且不再直接訪(fǎng)問(wèn)OMC。

由于FSU 的設備種類(lèi)繁多，其功能接口差異很大。5G 網(wǎng)絡(luò )的建設和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展加快了FSU 設備類(lèi)型和數量的擴展，進(jìn)而對FSU系統的兼容性提出了極高要求。頻繁升級對于基站的運行和維護是必要的。由于供應商的技術(shù)不同，因此升級和組合調整接口的過(guò)程非常復雜。FSU 和SC 平臺之間的松散相關(guān)性導致了問(wèn)題定位的復雜性，使得該平臺難以控制關(guān)鍵功能，如注冊FSU，報告警報，收集性能狀態(tài)，遠程控制等^[2]。鐵塔公司整合了中國電信，中國移動(dòng)和中國聯(lián)通的供電環(huán)境監控標準，制定了統一的監控標準和跨平臺接口的技術(shù)方案^[5]。該方案對供電環(huán)境監控的B 接口進(jìn)行了改革和升級，形成了自動(dòng)密集型和自適應監控平臺的架構^[5-6]，如圖1 所示。

在該體系結構中，FSU 是整個(gè)監控網(wǎng)絡(luò )的基本元素。通過(guò)將嵌入式系統和應用程序安裝到終端自動(dòng)裝置中，可以管理和處理監視數據。FSU 的主要業(yè)務(wù)功能是控制數據收集，與上級監控平臺交互，并根據特定硬件，通過(guò)硬件和軟件進(jìn)行集成設計。由于不同類(lèi)型的FSU 設備的系統軟件存在差異，盡管有統一的標準，監控中心仍然難以維護，分析和定位收集數據，尤其是警報數據（由于數據處理過(guò)程的差異^[7]）。如果需要升級FSU 軟件，則每種類(lèi)型的設備都需要開(kāi)發(fā)自己的應用程序，這導致靈活性降低和成本升高。

1   FEU邊緣節點(diǎn)計算的自動(dòng)化

隨著(zhù)5G 網(wǎng)絡(luò )的推廣，基站的擴展和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展^[3,8]，越來(lái)越多的傳感器投入監控，平臺容量和運營(yíng)難度爆炸性加劇。十多種類(lèi)型和數百萬(wàn)個(gè)FSU 設備需要升級。完全依賴(lài)于不同區域的供應商來(lái)更新版本非常困難，因為這樣會(huì )導致系統更新工作量巨大，并且軟件可能缺失健壯性。因此，有必要對該系統進(jìn)行改造。通過(guò)分析平臺軟件的結構^[5]，業(yè)務(wù)流程，邊緣節點(diǎn)計算的功能，FSU 的核心芯片以及嵌入式系統的算法^[9-10]，結合密集監控平臺的功能規范，本文提出一種自動(dòng)嵌入式訪(fǎng)問(wèn)單元FEU，該單元將終端計算功能移至FSU 操作系統中，并使每個(gè)基站都可以作為分布式單元進(jìn)行計算。在此基礎上，改造接入終端并啟動(dòng)FSU 自動(dòng)化項目。改造后的結構如圖2 所示。

2   FEU軟件架構設計

FEU 包含B 接口的所有功能。FSU 通過(guò)A 接口從設備收集數據并將數據傳送到FEU 之后，FEU 會(huì )根據數據種類(lèi)處理數據，然后更新性能，報告警報，將數據存儲為歷史記錄等。當VPN 的連接狀態(tài)（在線(xiàn)/ 離線(xiàn)）發(fā)生變化時(shí)，FSU 需要將所有注冊信息（例如VPN 地址，IMSI，網(wǎng)絡(luò )標準等）通知FEU。一旦FEU 判斷為心跳超時(shí)，它將通知FSU，并且FSU 將按照Triple-Reboot標準對其進(jìn)行處理。該過(guò)程如圖3 所示。

FEU 將作為動(dòng)態(tài)共享庫提供給FSU 供應商。由于每個(gè)供應商的CPU 芯片各不相同，因此FEU 需要根據每個(gè)供應商的交叉鏈接編譯環(huán)境進(jìn)行編譯。FSU 軟件可以通過(guò)feu.h 和libfeu.so 加載動(dòng)態(tài)庫，然后在運行過(guò)程中啟動(dòng)FEU 功能后可以與監控平臺進(jìn)行交互。

FEU API 包含4 個(gè)部分：

●   配置管理，負責設置由配置文件運行的SDK 的參數，包括SDK 的存儲空間，IPC 圖片的空間，FSU和設備的基本信息，收集點(diǎn)的信息等；

●   回調功能，包括修改FTP 服務(wù)參數和控制順序，報告心跳超時(shí)，獲取FSU 版本，獲取VPN 狀態(tài)，更正時(shí)鐘，獲取系統資源等；

●   控制SDK 的運行，可以啟動(dòng)或停止SDK 功能，為FSU 分配初始內存，加載配置參數，創(chuàng )建即時(shí)實(shí)例等；

●   業(yè)務(wù)交互管理功能，這是FEU 從FSU 接收業(yè)務(wù)監控功能的核心模型，包括實(shí)時(shí)遠程測量數據，實(shí)時(shí)遠程信號數據，遠程控制和提交功能的實(shí)時(shí)數據，VPN狀態(tài)的通知，獲取FEU 的注冊狀態(tài)等。

平臺發(fā)出遠程控制命令后，FEU 通過(guò)回叫功能將其分配給FSU，FSU 操作控制器并將結果返回給FEU，然后FEU 將其反饋給平臺。

2.1 自動(dòng)FEU的突出優(yōu)勢

使用自動(dòng)FEU 有6 個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：

● 統一管理B 接口，使監控數據更加準確和可靠；

● 功能的高度可擴展性，可以在任何環(huán)境中快速升級和部署；

●   監控數據的準確性，有助于快速定位問(wèn)題；

●   與大多數FSU 設備兼容，適用于新舊設備；

●   自我發(fā)展，可以降低購買(mǎi)FSU 的成本；

●   自動(dòng)監控。

由于上層接口是統一的，軟件版本是相同的，并且報告數據的格式完全統一，因此安裝和升級簡(jiǎn)單從而支持基站的新功能，并且操作，維護和管理完全標準化，從而使得系統穩定可靠。該項目實(shí)現了基站統一管理，自動(dòng)部署和簡(jiǎn)單擴展的目標。FEU 根據需求設計模型，將與硬件和設備接口高度相關(guān)的軟件劃分為獨立的部分。通過(guò)設計應用程序與監控中心交互并將數據作為單獨組件進(jìn)行管理，FEU 可以對傳遞監控數據的操作過(guò)程進(jìn)行標準化，從而確保數據的完整性和可靠性。

3   結語(yǔ)

本文提出了一種用于自動(dòng)監控單元的新系統架構。它將與平臺和業(yè)務(wù)交易的交互打包為與平臺交互的功能模型FEU。該模型獨立于依賴(lài)硬件的應用程序，并且高度兼容，因此使用該模型設計來(lái)開(kāi)發(fā)電源環(huán)境監視標準是有益的。隨著(zhù)NB-IoT 和5G 網(wǎng)絡(luò )的推廣，未來(lái)FEU的標準場(chǎng)景將更加細化，針對不同的接入信號，FEU 將在邊緣層中增加更多的計算功能，可以使FEU 的業(yè)務(wù)服務(wù)成為可能，使監控平臺越來(lái)越自動(dòng)化。

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（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年2月期）