基于云計(jì)算的LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理平臺

摘 要：隨著LTE技術(shù)的飛速發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的日益龐大、4G正式商用，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理與應(yīng)用支撐問題也日趨重要?；谠朴?jì)算技術(shù)開展LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理與應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，支撐實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用和管理實(shí)踐，快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維需求，構(gòu)建全網(wǎng)統(tǒng)一、面向服務(wù)、開放共享、可個性化定制、可伸縮擴(kuò)展的LTE云網(wǎng)管運(yùn)維平臺，實(shí)現(xiàn)全過程、全周期、一體化的網(wǎng)管應(yīng)用支撐，可以有效提升LTE網(wǎng)絡(luò)管理水平與運(yùn)維能力。

關(guān)鍵詞：LTE；云計(jì)算；網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理

中圖分類號：TP393.08

隨著LTE技術(shù)的飛速發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的日益龐大、4G正式商用，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理與應(yīng)用支撐問題也日趨重要。網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量已成為各大運(yùn)營商關(guān)注的生命線，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系著客戶移動業(yè)務(wù)的正常使用和用戶感知。如何能在最大程度的有效管理、保障核心設(shè)備的安全運(yùn)行，是網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員一直都在努力的方向。依托云計(jì)算技術(shù)開展LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理與應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，支撐實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用和管理實(shí)踐，快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維需求，是有效提升LTE網(wǎng)絡(luò)管理水平與運(yùn)維能力重要手段之一。

1 LTE技術(shù)

1.1 LTE概述

LTE（Long Term Evolution）是由3GPP組織制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移動通信系統(tǒng)）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長期演進(jìn)，它在空中接口方面使用頻分多址（OFDM/FDMA）技術(shù)替代了原來長期使用的碼分多址（CDMA）技術(shù)，并大量采用了MIMO（Multiple Input Multiple Output，多輸入輸出）技術(shù)和自適應(yīng)技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)速率和系統(tǒng)性能。LTE是3G向4G演進(jìn)的主流技術(shù)，作為一種超高速無線網(wǎng)絡(luò)，能夠支持在20MHz頻譜帶寬上提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率，與傳統(tǒng)的2G、3G等通信技術(shù)相比最明顯的優(yōu)勢在于高通話音質(zhì)、高傳輸速率、頻率利用、靈活的流量調(diào)節(jié)、較低的系統(tǒng)延遲。

圖1 移動網(wǎng)絡(luò)的寬帶化趨勢 圖2 無線技術(shù)的演進(jìn)路徑

在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，LTE取消原有的無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）節(jié)點(diǎn)，采用了全新的扁平架構(gòu)，朝著多種技術(shù)長期共存、多個頻段共存、移動網(wǎng)絡(luò)寬帶化和IP化的趨勢發(fā)展，并將最終演進(jìn)到單一網(wǎng)絡(luò)。

1.2 LTE關(guān)鍵技術(shù)

LTE在物理層采用了OFDM和MIMO等技術(shù)，大幅提高了系統(tǒng)吞吐量。另外LTE采用了自適應(yīng)編碼調(diào)制、小區(qū)干擾抑制等技術(shù)，進(jìn)一步提升了LTE的無線質(zhì)量。

1.2.1 頻域多址技術(shù)（OFDM/SC-FDMA）。OFDM是一種特殊的多載波傳輸方案，它可以被看作一種調(diào)制技術(shù)，也可以被當(dāng)作一種復(fù)用技術(shù)。與FDM不同，OFDM將頻域劃分為多個子信道，各相鄰子信道相互重疊，但不同子信道相互正交；并將高速的串行數(shù)據(jù)流分解成若干并行的子數(shù)據(jù)流同時傳輸，LTE系統(tǒng)下行多址方式為正交頻分多址（OFDMA），大大提高了下行的數(shù)據(jù)速率。

1.2.2 多輸入輸出技術(shù)（MIMO）。MIMO技術(shù)是指在發(fā)射端和接收端分別設(shè)置多副發(fā)射天線和接收天線，將多發(fā)送天線與多接收天線相結(jié)合以改善每個用戶的通信質(zhì)量（如差錯率）或提高通信效率（如數(shù)據(jù)速率）。

1.2.3 自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)（AMC）。自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)可以通過兩種方法實(shí)現(xiàn)：功率控制和速率控制。一般意義上的鏈路自適應(yīng)都指速率控制，，應(yīng)用AMC技術(shù)可以使得eNode B能夠根據(jù)UE反饋的信道狀況及時地調(diào)整不同的調(diào)制方式（QPSK、16QAM、64QAM）和編碼速率。從而使得數(shù)據(jù)傳輸能及時地跟上信道的變化狀況。功率控制則是通過動態(tài)調(diào)整發(fā)射功率，維持接收端一定的信噪比，從而保證鏈路的傳輸質(zhì)量。

1.2.4 小區(qū)間干擾消除。小區(qū)間干擾消除技術(shù)方法包括：加擾、跳頻傳輸、發(fā)射端波束賦形以及IRC、小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)、功率控制等。

1.3 TD-LTE發(fā)展現(xiàn)狀

2010年，中國移動在上海世博會上推出全球第一個TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)，并在廣州、上海、南京、杭州等六城市進(jìn)行了TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)，開展預(yù)商用測試。2011年，中國移動在深圳第26屆世界大學(xué)生夏季運(yùn)動會在閉幕式現(xiàn)場通過TD-LTE進(jìn)行實(shí)況轉(zhuǎn)播。而在全球內(nèi)，截至2012年已有日本、巴西、英國、瑞典等國家的9家運(yùn)營商啟動TD-LTE商用服務(wù)，超過16家運(yùn)營商明確TD-LTE商用計(jì)劃，開通的試驗(yàn)網(wǎng)超過36個。2013年12月4日，工信部正式發(fā)放4G牌照，宣告我國通信行業(yè)進(jìn)入4G時代。中國移動于同月面向公眾開始正式提供TD-LTE網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并發(fā)布全新的4G業(yè)務(wù)品牌“和”。綜上，從2010年全球首個TD-LTE實(shí)驗(yàn)網(wǎng)到2013年底TD-LTE網(wǎng)絡(luò)正式商用，TD-LTE技術(shù)完成了飛速的發(fā)展、進(jìn)步和成熟。

2 云計(jì)算與運(yùn)維基礎(chǔ)平臺

2.1 云計(jì)算技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普及、信息化技術(shù)不斷提高，以及虛擬技術(shù)的發(fā)展成熟，云計(jì)算在網(wǎng)格的基礎(chǔ)上日漸成熟。云計(jì)算平臺把龐大的基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)存儲、各種平臺、軟件組成相互共享、協(xié)作的資源池，并在此基礎(chǔ)上抽象出層次化服務(wù)，以按需使用的方式為用戶提供諸如基礎(chǔ)架構(gòu)、平臺、軟件等服務(wù)，從而使用戶不必關(guān)心底層的具體實(shí)現(xiàn)。狹義云計(jì)算是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源（硬件、平臺、軟件）。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”?！霸啤敝械馁Y源在使用者看來是可以無限擴(kuò)展的，并且可以隨時獲取，按需使用，隨時擴(kuò)展。廣義云計(jì)算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其他的服務(wù)?！霸啤笔且恍┛梢宰晕揖S護(hù)和管理的虛擬計(jì)算資源，包括計(jì)算服務(wù)器、存儲服務(wù)器等等。云計(jì)算將所有的計(jì)算資源集中起來，并由軟件實(shí)現(xiàn)自動管理。云計(jì)算包含基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS），平臺即服務(wù)（PaaS）和軟件即服務(wù)（SaaS）三個層次的服務(wù)，相關(guān)層次的云產(chǎn)品如下：（1）應(yīng)用層對應(yīng)SaaS，如：Google APPS、SoftWare+Services；（2）平臺層對應(yīng)PaaS，如：IBM IT Factory、Google APPEngine、Force.com；（3）基礎(chǔ)設(shè)施層對應(yīng)IaaS，如：Amazo Ec2、IBM Blue Cloud、Sun Grid；

作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方式，云計(jì)算實(shí)現(xiàn)了IT基礎(chǔ)設(shè)施的自動、按需供給，大大提高了工作效率，節(jié)省了人力資源。同時，虛擬化技術(shù)也大大提高了資源的利用率、降低了維護(hù)成本。

2.2 運(yùn)維基礎(chǔ)平臺

針對網(wǎng)絡(luò)管理與保障，基于網(wǎng)管虛擬化平臺，打造面向場景、面向服務(wù)、開放共享、可個性化定制、可伸縮可擴(kuò)展的云管理與保障服務(wù)，實(shí)現(xiàn)全過程、全周期、一體化的網(wǎng)管應(yīng)用服務(wù)與分級支撐。

2.2.1 虛擬化的IT基礎(chǔ)平臺。網(wǎng)管虛擬化平臺通過分布式、模塊化的云計(jì)算資源的構(gòu)建，打造了虛擬化的IT基礎(chǔ)平臺，實(shí)現(xiàn)了面向云計(jì)算架構(gòu)的轉(zhuǎn)變。根據(jù)SOA體系，各級服務(wù)統(tǒng)一規(guī)劃、管理，支撐應(yīng)用平滑移植，資源高效管理、利用，依托資源池按需分配，按需獲取服務(wù)，在簡化管理與維護(hù)成本的同時，也提高了可擴(kuò)展性、減少開發(fā)時間、優(yōu)化資源以及降低風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.2 虛擬化的云應(yīng)用服務(wù)。依托網(wǎng)管云計(jì)算平臺，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維基礎(chǔ)平臺應(yīng)成為融合構(gòu)建全網(wǎng)的綜合支撐門戶，打造一體化的網(wǎng)絡(luò)管理與支撐能力。采用模塊化和組件化的設(shè)計(jì)方式，依托虛擬化技術(shù)形成完整的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維基礎(chǔ)應(yīng)用服務(wù)目錄，實(shí)現(xiàn)按需服務(wù)、靈活訂制、彈性擴(kuò)展的個性化網(wǎng)管能力。

3 LTE的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維平臺

3.1 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維平臺架構(gòu)

針對LTE的特點(diǎn)，規(guī)劃、設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維基礎(chǔ)平臺實(shí)現(xiàn)三層分級架構(gòu)目標(biāo)：統(tǒng)一采集層、共享數(shù)據(jù)層、運(yùn)維管理應(yīng)用層。如下圖所示：

圖3 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維平臺三層架構(gòu)

統(tǒng)一采集層：為上層平臺統(tǒng)一提供數(shù)據(jù)采集和指令下發(fā)，從而屏蔽底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口或指令接口。

共享數(shù)據(jù)層：為上層應(yīng)用平臺提供網(wǎng)管共享數(shù)據(jù)（特別是OSS大數(shù)據(jù)）的統(tǒng)一存儲和共享管理。

運(yùn)維管理應(yīng)用層：網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理的應(yīng)用服務(wù)層，按照支撐業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維不同的生命周期劃分為：資源開通管理、故障發(fā)現(xiàn)和處理、性能分析和管理，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化管理；并對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工作相關(guān)的信息、人、任務(wù)和支撐系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

3.2 平臺應(yīng)用分析

與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用相比，基于云計(jì)算的LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理平臺架構(gòu)統(tǒng)一，層次清晰，可以提供統(tǒng)靈活、可靠的云服務(wù)支持，具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）硬件虛擬化?；诰W(wǎng)管云計(jì)算平臺實(shí)現(xiàn)硬件資源的虛擬化管理、調(diào)度及應(yīng)用。通過虛擬平臺用戶使用計(jì)算資源、數(shù)據(jù)庫資源、硬件資源、存儲資源等，大大降低維護(hù)成本和提高資源的利用率；（2）三層架構(gòu)劃分。統(tǒng)一、明確、清晰的三層架構(gòu)劃分，形成規(guī)劃統(tǒng)一、接口完備、功能齊全的運(yùn)維管理支撐能力，提升生產(chǎn)流程和運(yùn)維管理效率；（3）按需定制與擴(kuò)展。針對不同的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維支撐要求，用戶可以根據(jù)實(shí)際的需要定制相應(yīng)的服務(wù)、功能及資源，可以按照用戶的需求來部署相應(yīng)的應(yīng)用及應(yīng)用場景。用戶不必關(guān)心資源在哪里、如何部署，只需要把網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維需求解析清楚，即可開展個性化、針對性的支撐工作；（4）高可靠性和安全性。提供設(shè)備級與應(yīng)用級的可靠、安全數(shù)據(jù)存儲管理，并采用數(shù)據(jù)的冗余配置和災(zāi)難恢復(fù)策略、嚴(yán)格的權(quán)限管理策略保障數(shù)據(jù)安全。

4 結(jié)束語

隨著LTE技術(shù)的飛速發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的日益龐大、4G正式商用，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理與支撐問題日趨重要?；谠朴?jì)算虛擬化技術(shù)開展LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理平臺的規(guī)劃設(shè)計(jì)，支撐實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用和管理實(shí)踐，快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維需求，構(gòu)建全網(wǎng)統(tǒng)一、面向服務(wù)、開放共享、可個性化定制、可伸縮擴(kuò)展的LTE網(wǎng)管運(yùn)維平臺，實(shí)現(xiàn)全過程、全周期、一體化的網(wǎng)管應(yīng)用支撐，可以有效提升網(wǎng)絡(luò)管理水平與運(yùn)維能力。

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作者簡介：倪泳智，男，工程師，負(fù)責(zé)網(wǎng)管規(guī)劃建設(shè)、項(xiàng)目管理與支撐等工作，研究方向：網(wǎng)管架構(gòu)規(guī)劃、云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘等。

作者單位：中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司，廣州 510623