桌面云技術(shù)應(yīng)用于TD-LTE寬帶集群系統(tǒng)的研究

摘 ?要：LTE寬帶集群系統(tǒng)中除了專網(wǎng)基站（eNodeB）設(shè)備外，還包括各個(gè)服務(wù)器和物理PC機(jī)設(shè)備。桌面云技術(shù)作為云計(jì)算技術(shù)的一個(gè)分支，可以在云服務(wù)器上將系統(tǒng)所需的服務(wù)器設(shè)備和物理PC設(shè)備虛擬出來，解放大量的物理設(shè)備，同時(shí)虛擬化還可以方便地對各項(xiàng)虛擬設(shè)備進(jìn)行集中管理、多重鏡像備份還原、硬件資源的重復(fù)利用，以及同地點(diǎn)進(jìn)行多系統(tǒng)切換，極大地減少了維護(hù)難度以及對設(shè)備的依賴性。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算;桌面云;LTE;寬帶集群系統(tǒng);虛擬化

中圖分類號：TN929.5 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）05-0056-05

Abstract：In addition to eNodeB devices，LTE broadband trunking system includes servers and physical PC devices. As a branch of cloud computing technology，desktop cloud technology can virtualize the server devices and physical PC devices needed by the system on the cloud server，liberate a large number of physical devices to use;at the same time，virtualization can facilitate centralized management of various virtual devices，multiple mirror backup and restore，hardware resources. Duplicate use，multi-functional operation in the same place;greatly reduce the difficulty of maintenance and dependence on equipment.

Keywords：cloud computing;desktop cloud;LTE;broadband cluster system;virtualization

0 ?引 ?言

自1996年康柏公司（Compaq）業(yè)務(wù)企劃書首次提出云計(jì)算概念，到如今國外很多大公司如IBM、微軟、亞馬遜等都發(fā)展出了基于云計(jì)算技術(shù)的多項(xiàng)云服務(wù)產(chǎn)品。

國內(nèi)在2014年云計(jì)算綜合標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系形成草案后，云計(jì)算進(jìn)入蓬勃發(fā)展期，現(xiàn)今已經(jīng)在政府和公共事業(yè)、電信、能源、金融、交通、醫(yī)療、教育、廣電、煤資和制造業(yè)中都有大量的使用，但是在寬帶集群通信系統(tǒng)中并未看到云計(jì)算的身影。

因此，考慮引入桌面云技術(shù)對TD-LTE寬帶集群系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備虛擬化設(shè)計(jì)能夠減少設(shè)備需求，提高設(shè)備使用率。本文中采用華為的桌面云和鼎橋的TD-LTE系統(tǒng)進(jìn)行研究分析。

1 ?華為桌面云系統(tǒng)分析

桌面云系統(tǒng)由一臺到多臺物理設(shè)備的硬件資源和若干個(gè)終端設(shè)備組成。其中通過FusionSphere云操作系統(tǒng)對物理硬件設(shè)備進(jìn)行虛擬化和云管理，然后通過FusionAccess桌面云虛擬桌面VDI和應(yīng)用，在終端設(shè)備上顯示操作。在終端設(shè)備上支持Chrome瀏覽器，筆記本電腦、瘦終端、平板電腦、智能手機(jī)和機(jī)頂盒可以通過HDP協(xié)議方式接入桌面云系統(tǒng)。桌面云架構(gòu)如圖1所示。

2 ?鼎橋TD-LTE系統(tǒng)架構(gòu)分析

TD-LTE系統(tǒng)架構(gòu)主要分為五個(gè)部分：系統(tǒng)終端（eUE）、系統(tǒng)基站（eNodeB）、網(wǎng)管系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)及核心網(wǎng)和外部系統(tǒng)。

（1）系統(tǒng)終端（eUE）：車載終端、寬帶接入終端和手持終端都屬于系統(tǒng)終端設(shè)備;

（2）系統(tǒng)基站（eNodeB）：由基帶處理單元（eBBU）或基站核心網(wǎng)一體化集成設(shè)備（eSCN），以及射頻拉遠(yuǎn)單元（eRRU）組成;

（3）網(wǎng)管系統(tǒng)：由一臺網(wǎng)管服務(wù)器及多臺網(wǎng)管PC客戶端組成專網(wǎng)操作維護(hù)中心（eOMC）;

（4）調(diào)度系統(tǒng)及核心網(wǎng)：由核心網(wǎng)、行業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)（eAPP）、用戶和終端控制平臺（eUDC）共部署服務(wù)器、調(diào)度臺（eDC）和端到端加密代理服務(wù)器（eAFE）組成;

（5）外部系統(tǒng)：根據(jù)各種應(yīng)用場景接入的外部系統(tǒng)，本文不做討論研究。

這五個(gè)部分的組網(wǎng)方式如圖2所示。其中，車載終端、手持終端、專網(wǎng)基站和核心網(wǎng)都是TD-LTE系統(tǒng)專用設(shè)備;eAPP+eUDC共部署服務(wù)器、eMRS服務(wù)器和eOMC網(wǎng)管服務(wù)器都為服務(wù)器設(shè)備;寬帶接入PC終端、eOMC網(wǎng)管客戶端和eDC調(diào)度臺則為PC機(jī)設(shè)備。理論上桌面云技術(shù)可以虛擬化出這些設(shè)備進(jìn)行使用。

3 ?eAPP+eUDC共部署服務(wù)器虛擬化研究

eAPP+eUDC共部署服務(wù)器中eAPP負(fù)責(zé)對各項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行控制，并完成媒體流的處理;eUDC負(fù)責(zé)開戶/用戶信息/終端設(shè)備管理和IMEI校驗(yàn)，同時(shí)為終端提供推送/登錄鑒權(quán)服務(wù)等。

共部署服務(wù)器采用華為RH2288 V3服務(wù)器，視使用場景分為高配版與低配版。高配版對應(yīng)大中網(wǎng)場景，低配版對應(yīng)中小網(wǎng)場景。高配版在語音并發(fā)業(yè)務(wù)、視頻并發(fā)業(yè)務(wù)、語音轉(zhuǎn)碼并發(fā)、短信并發(fā)、調(diào)度臺接入數(shù)和固定攝像頭注冊數(shù)方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于低配版。

在硬件設(shè)備上，高配版搭載Xeon E5-2697v3-14Core CPU、64GB內(nèi)存、5*1200G硬盤;低配版搭載Xeon E5-2620v3-6Core CPU、32G內(nèi)存、4*600G硬盤。高配版在外接網(wǎng)口上需提供1個(gè)光口和2個(gè)電口，光口1為eMDC默認(rèn)的操作維護(hù)口，電口1為eUDC默認(rèn)的操作維護(hù)口，電口2為外接路由口;低配版則需提供2個(gè)電口，電口1上分出子網(wǎng)卡，分別在物理網(wǎng)卡eth0和子網(wǎng)卡eth0：0上提供eMDC默認(rèn)的操作維護(hù)口和eUDC默認(rèn)的操作維護(hù)口，而電口2依然為外接路由口。

在操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序上，高低配服務(wù)器操作系統(tǒng)均采用SUSE Linux Enterprise Server 11 SP3操作系統(tǒng)。通過網(wǎng)線接入調(diào)試電腦即可在調(diào)試電腦上運(yùn)行“eAPP服務(wù)器端軟件安裝&卸載工具”軟件進(jìn)行eAPP與eUDC的安裝與開通。

在對共部署服務(wù)器虛擬化上，桌面云服務(wù)器支持使用與共部署服務(wù)器一樣的華為RH2288V3服務(wù)器。由于共部署服務(wù)器硬件上的CPU、內(nèi)存、硬盤會根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況處在一個(gè)波動范圍的值內(nèi)，因此在對實(shí)際業(yè)務(wù)的最大壓力進(jìn)行測試后，就能夠得出CPU、內(nèi)存、硬盤的極限值。

根據(jù)這些極限值即可對應(yīng)設(shè)置虛擬化后的共部署服務(wù)器上的虛擬硬件資源，而空余出來的硬件資源可以交由LTE系統(tǒng)上的其他設(shè)備進(jìn)行使用。并且由于使用相同的服務(wù)器，在CPU的虛擬化兼容上，桌面云即使在全負(fù)荷運(yùn)作時(shí)，也完全能夠支持正常的業(yè)務(wù)使用;在內(nèi)存和硬盤上，桌面云最大支持4G內(nèi)存（x86系統(tǒng)），512G內(nèi)存（x64系統(tǒng)），支持10*2T虛擬硬盤，完全符合共部署服務(wù)器的硬件要求。桌面云服務(wù)器最大支持12個(gè)虛擬網(wǎng)卡，可滿足高配版3個(gè)網(wǎng)口和低配版2個(gè)網(wǎng)口的需求，但是由于網(wǎng)口需要外接路由器，在桌面云服務(wù)器上要對網(wǎng)卡進(jìn)行橋接才能夠正常使用。除去共部署服務(wù)器上的硬件虛擬化外，桌面云還需支持共部署服務(wù)器的操作系統(tǒng)，可是在桌面云支持的Linux系統(tǒng)版本中，并不包括USE Linux Enterprise Server 11 SP3系統(tǒng)。因此，eAPP+eUDC共部署服務(wù)器由于桌面云不支持操作系統(tǒng)的原因，無法進(jìn)行虛擬化使用。eAPP+eUDC共部署服務(wù)器虛擬化對比如表1所示。

4 ?eMRS服務(wù)器虛擬化研究

eMRS是多媒體錄制播放服務(wù)器，在LTE系統(tǒng)中負(fù)責(zé)提供媒體的錄制、點(diǎn)播和管理功能，并處理攝像頭的接入。

多媒體錄制播放服務(wù)器除鼎橋原裝配備外，還有二開服務(wù)器產(chǎn)品，二開產(chǎn)品與原裝服務(wù)器采用不同的硬件配置。原裝多媒體錄制播放服務(wù)器與eAPP+eUDC共部署服務(wù)器一樣采用華為RH2288 V3服務(wù)器，在快速部署系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、固定單站系統(tǒng)、微小組網(wǎng)系統(tǒng)場景下，也可部署在eAPP+eUDC共部署服務(wù)器上。獨(dú)立部署服務(wù)器搭載Xeon E5-2620v3-6Core CPU、32GB內(nèi)存、12*4000GB硬盤、配置2個(gè)電口，電口1為eMRS默認(rèn)的操作維護(hù)口，電口2為外接路由口。

二開多媒體錄制播放服務(wù)器由廣州市弘宇科技有限公司研發(fā)，采用研華工控機(jī)hpc-7242服務(wù)器，搭載英特爾主流CPU、8GB內(nèi)存，配置2個(gè)SCSI 2T的硬盤、1個(gè)網(wǎng)口，一個(gè)USB口。網(wǎng)口接入LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)路由，USB口提供外設(shè)接入。

原裝服務(wù)器與二開服務(wù)器使用不同的操作系統(tǒng)及應(yīng)用，原裝服務(wù)器使用SUSE Linux Enterprise Server11SP3操作系統(tǒng)，調(diào)試電腦通過網(wǎng)線接入系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用部署;二開服務(wù)器使用Windows Server2008系統(tǒng)，通過安裝文件拷貝安裝進(jìn)行應(yīng)用部署。兩種服務(wù)器均能提供多媒體錄制播放功能，只在系統(tǒng)及應(yīng)用上有所差異。

由于原裝服務(wù)器與二開服務(wù)器的功能可以相互替換，所以在進(jìn)行eMRS虛擬化時(shí)，只需其中一種服務(wù)器可以進(jìn)行虛擬化即可，并且由于原裝eMRS能夠與eAPP共部署，對于CPU要求并不高，而二開服務(wù)器使用主流CPU即可，所以在CPU虛擬化上不做討論。多媒體錄制播放服務(wù)器的主要功能為對往來的語音、視頻進(jìn)行記錄、點(diǎn)播、管理，在內(nèi)存和磁盤存儲方面有較高的要求。桌面云虛擬機(jī)最大支持512G內(nèi)存（x64）及10*2T虛擬硬盤，完全能夠滿足多媒體錄制播放服務(wù)器的功能需求;在網(wǎng)口及USB口方面，桌面云也支持網(wǎng)口橋接接入和USB接入重定向，能夠進(jìn)行應(yīng)用的安裝部署;在運(yùn)行的操作系統(tǒng)方面，桌面云并不支持USE Linux Enterprise Server11SP3系統(tǒng)，所以不能支持原裝多媒體錄制播放服務(wù)器的虛擬化，但是能夠支持Windows Server 2008系統(tǒng)，可以對二開多媒體錄制播放服務(wù)器進(jìn)行虛擬化使用。eMRS服務(wù)器虛擬化對比如表2所示。

5 ?網(wǎng)管系統(tǒng)虛擬化研究

網(wǎng)管系統(tǒng)由一臺網(wǎng)管服務(wù)器及若干臺網(wǎng)管客戶端組成，主要負(fù)責(zé)管理eNB530、eCNS210、eSCN230、eMDC610、eMRS610、eUDC660、eAFE310、ASU及終端設(shè)備。

網(wǎng)管服務(wù)器仍然采用華為RH2288 V3服務(wù)器，并且分為高配版與低配版，高配版對應(yīng)小于等于550個(gè)基站網(wǎng)絡(luò)，低配版對應(yīng)小于等于225個(gè)基站網(wǎng)絡(luò)。在不需異地容災(zāi)的微小網(wǎng)絡(luò)場景下，網(wǎng)管服務(wù)端也可以配置在eAPP+eUDC共部署服務(wù)器上。獨(dú)立部署的高配版網(wǎng)管服務(wù)器搭載Xeon E5-2697v3-14Core CPU、4*16GB內(nèi)存、5*1200G硬盤，配置1個(gè)網(wǎng)口外接路由。低配版搭載Xeon E5-2620 v3-6Core CPU、2*16G內(nèi)存、4*600G硬盤，配置1個(gè)網(wǎng)口外接路由。獨(dú)立部署的網(wǎng)管服務(wù)器使用Linux系統(tǒng)，應(yīng)用安裝部署上同樣使用網(wǎng)線外接調(diào)試電腦，由調(diào)試電腦使用“eOMC服務(wù)端安裝”軟件接入服務(wù)器進(jìn)行服務(wù)端安裝與開通。

網(wǎng)管客戶端使用普通物理PC機(jī)，不同功能的網(wǎng)管客戶端均使用一樣的機(jī)器配置。機(jī)器配置Pentium4 2.4G CPU、2G內(nèi)存、100G硬盤、顯卡支持1024*768分辨率，只需符合或優(yōu)于上述配置即可正常使用，無需規(guī)定固定的品牌和型號。網(wǎng)管客戶端應(yīng)用軟件均可運(yùn)行在Windows7/8/10（32位/64位）系統(tǒng)中。

網(wǎng)管系統(tǒng)由多臺物理設(shè)備組成，在進(jìn)行虛擬化時(shí)，服務(wù)器設(shè)備和客戶端設(shè)備需分開討論。由于鼎橋的LTE系統(tǒng)服務(wù)器均使用華為RH2288V3服務(wù)器，在上述其他設(shè)備的討論中對于CPU、內(nèi)存和硬盤的敘述能夠符合服務(wù)器需求，而在操作系統(tǒng)上網(wǎng)管服務(wù)器則使用Linux系統(tǒng)，并未規(guī)定特定的系統(tǒng)版本，所以桌面云服務(wù)能夠?qū)W(wǎng)管服務(wù)器進(jìn)行虛擬化應(yīng)用。在網(wǎng)管客戶端上，網(wǎng)管系統(tǒng)采用的是主流的硬件配置，完全能夠支持CPU、內(nèi)存、硬盤、顯卡的正常運(yùn)行，并且同樣兼容Windows7/8/10（32位/64位）系統(tǒng)，對網(wǎng)管客戶端進(jìn)行虛擬化應(yīng)用完全沒有問題。網(wǎng)管系統(tǒng)虛擬化對比如表3所示。

6 ?eDC調(diào)度臺虛擬化研究

eDC調(diào)度臺調(diào)度系統(tǒng)的業(yè)務(wù)呈現(xiàn)與管理平臺可以使用組呼、個(gè)呼、短信、視頻、GIS等業(yè)務(wù)功能。

現(xiàn)在除原裝的調(diào)度臺產(chǎn)品，國內(nèi)還有許多廠家提供不同使用場景的二開調(diào)度臺，由于廠家及調(diào)度臺產(chǎn)品眾多，本文不做一一討論，只對鼎橋原裝的調(diào)度臺產(chǎn)品進(jìn)行研究。原裝調(diào)度臺使用物理PC設(shè)備，根據(jù)功能需求劃分出多種功能調(diào)度臺，但是使用的硬件配置相同，只是應(yīng)用軟件和外接設(shè)備上有所不同。最基礎(chǔ)的調(diào)度臺PC機(jī)搭載Intel Core i5-4570 CPU、2*4G內(nèi)存、1T硬盤、1個(gè)網(wǎng)口外接LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，支持耳機(jī)麥克風(fēng)外設(shè)。調(diào)度臺軟件使用安裝程序進(jìn)行部署，在Windows7 64位系統(tǒng)運(yùn)行。

桌面云虛擬常用的物理PC有著天然的優(yōu)勢，一臺桌面云服務(wù)器即可虛擬出十多臺乃至數(shù)十臺物理PC機(jī)。視這些虛擬機(jī)器的并發(fā)開啟情況，桌面云能夠動態(tài)分配服務(wù)器內(nèi)的各項(xiàng)硬件資源供虛擬機(jī)使用，在低并發(fā)的場景下，桌面云更加節(jié)約硬件資源和設(shè)備功耗。

桌面云虛擬機(jī)最大支持512G內(nèi)存（x64）和10*2T虛擬盤，可虛擬1～12個(gè)網(wǎng)卡，支持Windows7/8/10（32位/64位）系統(tǒng)，支持外接耳機(jī)麥克風(fēng)外設(shè)，完全符合原裝調(diào)度臺的使用要求，并且對于使用者來說，只是將原本的物理主機(jī)替換為桌面云的瘦終端盒子、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、耳機(jī)和麥克風(fēng)等外設(shè)，同樣能夠接入到瘦終端上進(jìn)行使用。使用時(shí)只需登錄到相應(yīng)的桌面云賬號即可正常使用，學(xué)習(xí)成本基本為零。因此，桌面云完全能夠符合調(diào)度臺的虛擬化應(yīng)用要求。調(diào)度臺虛擬化對比如表4所示。

7 ?結(jié) ?論

經(jīng)過上述的研究分析，鼎橋TD-LTE系統(tǒng)中除了某些專用物理設(shè)備、網(wǎng)管系統(tǒng)及調(diào)度臺外，都可以使用桌面云技術(shù)進(jìn)行設(shè)備虛擬化。多媒體錄制播放服務(wù)器由于硬盤及操作系統(tǒng)限制無法虛擬化，但是二開的多媒體錄制播放服務(wù)器能夠進(jìn)行虛擬化，且能替代原來的功能，所以多媒體錄制播放功能仍然能夠虛擬化使用。eAPP+eUDC共部署服務(wù)器則由于桌面云不支持SUSE Linux操作系統(tǒng)，所以無法虛擬化使用。

將桌面云技術(shù)應(yīng)用于TD-LTE寬帶集群系統(tǒng)，通過云服務(wù)器的架設(shè)可以最少減少1臺多媒體錄制播放服務(wù)器、1臺網(wǎng)管系統(tǒng)服務(wù)器，若干個(gè)網(wǎng)管系統(tǒng)客戶端及若干個(gè)調(diào)度臺，大大節(jié)約了設(shè)備成本。由于這些虛擬設(shè)備都能夠在云端進(jìn)行管理維護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)層面出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過鏡像恢復(fù)功能快速對系統(tǒng)進(jìn)行功能恢復(fù)，不需要在物理設(shè)備上進(jìn)行恢復(fù)維護(hù);當(dāng)應(yīng)用軟件層面出現(xiàn)故障時(shí)，完全可以登錄不同的云桌面賬號，在當(dāng)前位置繼續(xù)對應(yīng)用軟件進(jìn)行使用，完全不需要等待維護(hù)人員對軟件進(jìn)行維護(hù)。這些都會大大地提升系統(tǒng)使用效率，并減少人員維護(hù)成本。

最后，科技進(jìn)步發(fā)展日新月異，不斷涌現(xiàn)新的技術(shù)、新的理論。在接觸新技術(shù)時(shí)，也可以考慮新技術(shù)對于舊有系統(tǒng)的改進(jìn)與優(yōu)化，增加競爭優(yōu)勢。桌面云技術(shù)最開始只支持Windows系統(tǒng)，現(xiàn)在能支持多版本Linux系統(tǒng)，兼容性不斷提高，后續(xù)版本能否兼容SUSE Linux是完全可期的，到時(shí)在TD-LTE寬帶集群系統(tǒng)中，所有的通用設(shè)備都可以虛擬化配置，將是技術(shù)升級的一大進(jìn)步。

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作者簡介：狄添舜（1989-），男，漢族，廣東廣州人，畢業(yè)于仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，軟件設(shè)計(jì)師，學(xué)士，研究方向：通信調(diào)度集群開發(fā)。