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一种新的智能动环监控单元

发布时间:2019-07-25 08:33:28

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。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,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。

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。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,如图1所示。

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图1 基于标准FSU接口的塔式电源环境密集型监控平台的体系结构 

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)。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,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,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,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单元FEU,该单元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单元进行计算。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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图2 基于自动FEU的塔式电源环境密集型监控平台的架构

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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图3 自动监控单元的方案设计

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-Io T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。


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