桌面云技術應用于TD-LTE寬帶集群系統的研究

摘 ?要：LTE寬帶集群系統中除了專網基站（eNodeB）設備外，還包括各個服務器和物理PC機設備。桌面云技術作為云計算技術的一個分支，可以在云服務器上將系統所需的服務器設備和物理PC設備虛擬出來，解放大量的物理設備，同時虛擬化還可以方便地對各項虛擬設備進行集中管理、多重鏡像備份還原、硬件資源的重復利用，以及同地點進行多系統切換，極大地減少了維護難度以及對設備的依賴性。

關鍵詞：云計算;桌面云;LTE;寬帶集群系統;虛擬化

中圖分類號：TN929.5 ? ? ?文獻標識碼：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）業務企劃書首次提出云計算概念，到如今國外很多大公司如IBM、微軟、亞馬遜等都發展出了基于云計算技術的多項云服務產品。

國內在2014年云計算綜合標準化技術體系形成草案后，云計算進入蓬勃發展期，現今已經在政府和公共事業、電信、能源、金融、交通、醫療、教育、廣電、煤資和制造業中都有大量的使用，但是在寬帶集群通信系統中并未看到云計算的身影。

因此，考慮引入桌面云技術對TD-LTE寬帶集群系統進行設備虛擬化設計能夠減少設備需求，提高設備使用率。本文中采用華為的桌面云和鼎橋的TD-LTE系統進行研究分析。

1 ?華為桌面云系統分析

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

2 ?鼎橋TD-LTE系統架構分析

TD-LTE系統架構主要分為五個部分：系統終端（eUE）、系統基站（eNodeB）、網管系統、調度系統及核心網和外部系統。

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

（2）系統基站（eNodeB）：由基帶處理單元（eBBU）或基站核心網一體化集成設備（eSCN），以及射頻拉遠單元（eRRU）組成;

（3）網管系統：由一臺網管服務器及多臺網管PC客戶端組成專網操作維護中心（eOMC）;

（4）調度系統及核心網：由核心網、行業業務應用軟件系統（eAPP）、用戶和終端控制平臺（eUDC）共部署服務器、調度臺（eDC）和端到端加密代理服務器（eAFE）組成;

（5）外部系統：根據各種應用場景接入的外部系統，本文不做討論研究。

這五個部分的組網方式如圖2所示。其中，車載終端、手持終端、專網基站和核心網都是TD-LTE系統專用設備;eAPP+eUDC共部署服務器、eMRS服務器和eOMC網管服務器都為服務器設備;寬帶接入PC終端、eOMC網管客戶端和eDC調度臺則為PC機設備。理論上桌面云技術可以虛擬化出這些設備進行使用。

3 ?eAPP+eUDC共部署服務器虛擬化研究

eAPP+eUDC共部署服務器中eAPP負責對各項業務進行控制，并完成媒體流的處理;eUDC負責開戶/用戶信息/終端設備管理和IMEI校驗，同時為終端提供推送/登錄鑒權服務等。

共部署服務器采用華為RH2288 V3服務器，視使用場景分為高配版與低配版。高配版對應大中網場景，低配版對應中小網場景。高配版在語音并發業務、視頻并發業務、語音轉碼并發、短信并發、調度臺接入數和固定攝像頭注冊數方面都遠遠優于低配版。

在硬件設備上，高配版搭載Xeon E5-2697v3-14Core CPU、64GB內存、5*1200G硬盤;低配版搭載Xeon E5-2620v3-6Core CPU、32G內存、4*600G硬盤。高配版在外接網口上需提供1個光口和2個電口，光口1為eMDC默認的操作維護口，電口1為eUDC默認的操作維護口，電口2為外接路由口;低配版則需提供2個電口，電口1上分出子網卡，分別在物理網卡eth0和子網卡eth0：0上提供eMDC默認的操作維護口和eUDC默認的操作維護口，而電口2依然為外接路由口。

在操作系統與應用程序上，高低配服務器操作系統均采用SUSE Linux Enterprise Server 11 SP3操作系統。通過網線接入調試電腦即可在調試電腦上運行“eAPP服務器端軟件安裝&卸載工具”軟件進行eAPP與eUDC的安裝與開通。

在對共部署服務器虛擬化上，桌面云服務器支持使用與共部署服務器一樣的華為RH2288V3服務器。由于共部署服務器硬件上的CPU、內存、硬盤會根據實際運行情況處在一個波動范圍的值內，因此在對實際業務的最大壓力進行測試后，就能夠得出CPU、內存、硬盤的極限值。

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

4 ?eMRS服務器虛擬化研究

eMRS是多媒體錄制播放服務器，在LTE系統中負責提供媒體的錄制、點播和管理功能，并處理攝像頭的接入。

多媒體錄制播放服務器除鼎橋原裝配備外，還有二開服務器產品，二開產品與原裝服務器采用不同的硬件配置。原裝多媒體錄制播放服務器與eAPP+eUDC共部署服務器一樣采用華為RH2288 V3服務器，在快速部署系統、車載通信系統、固定單站系統、微小組網系統場景下，也可部署在eAPP+eUDC共部署服務器上。獨立部署服務器搭載Xeon E5-2620v3-6Core CPU、32GB內存、12*4000GB硬盤、配置2個電口，電口1為eMRS默認的操作維護口，電口2為外接路由口。

二開多媒體錄制播放服務器由廣州市弘宇科技有限公司研發，采用研華工控機hpc-7242服務器，搭載英特爾主流CPU、8GB內存，配置2個SCSI 2T的硬盤、1個網口，一個USB口。網口接入LTE系統網絡路由，USB口提供外設接入。

原裝服務器與二開服務器使用不同的操作系統及應用，原裝服務器使用SUSE Linux Enterprise Server11SP3操作系統，調試電腦通過網線接入系統進行應用部署;二開服務器使用Windows Server2008系統，通過安裝文件拷貝安裝進行應用部署。兩種服務器均能提供多媒體錄制播放功能，只在系統及應用上有所差異。

由于原裝服務器與二開服務器的功能可以相互替換，所以在進行eMRS虛擬化時，只需其中一種服務器可以進行虛擬化即可，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器的主要功能為對往來的語音、視頻進行記錄、點播、管理，在內存和磁盤存儲方面有較高的要求。桌面云虛擬機最大支持512G內存（x64）及10*2T虛擬硬盤，完全能夠滿足多媒體錄制播放服務器的功能需求;在網口及USB口方面，桌面云也支持網口橋接接入和USB接入重定向，能夠進行應用的安裝部署;在運行的操作系統方面，桌面云并不支持USE Linux Enterprise Server11SP3系統，所以不能支持原裝多媒體錄制播放服務器的虛擬化，但是能夠支持Windows Server 2008系統，可以對二開多媒體錄制播放服務器進行虛擬化使用。eMRS服務器虛擬化對比如表2所示。

5 ?網管系統虛擬化研究

網管系統由一臺網管服務器及若干臺網管客戶端組成，主要負責管理eNB530、eCNS210、eSCN230、eMDC610、eMRS610、eUDC660、eAFE310、ASU及終端設備。

網管服務器仍然采用華為RH2288 V3服務器，并且分為高配版與低配版，高配版對應小于等于550個基站網絡，低配版對應小于等于225個基站網絡。在不需異地容災的微小網絡場景下，網管服務端也可以配置在eAPP+eUDC共部署服務器上。獨立部署的高配版網管服務器搭載Xeon E5-2697v3-14Core CPU、4*16GB內存、5*1200G硬盤，配置1個網口外接路由。低配版搭載Xeon E5-2620 v3-6Core CPU、2*16G內存、4*600G硬盤，配置1個網口外接路由。獨立部署的網管服務器使用Linux系統，應用安裝部署上同樣使用網線外接調試電腦，由調試電腦使用“eOMC服務端安裝”軟件接入服務器進行服務端安裝與開通。

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

網管系統由多臺物理設備組成，在進行虛擬化時，服務器設備和客戶端設備需分開討論。由于鼎橋的LTE系統服務器均使用華為RH2288V3服務器，在上述其他設備的討論中對于CPU、內存和硬盤的敘述能夠符合服務器需求，而在操作系統上網管服務器則使用Linux系統，并未規定特定的系統版本，所以桌面云服務能夠對網管服務器進行虛擬化應用。在網管客戶端上，網管系統采用的是主流的硬件配置，完全能夠支持CPU、內存、硬盤、顯卡的正常運行，并且同樣兼容Windows7/8/10（32位/64位）系統，對網管客戶端進行虛擬化應用完全沒有問題。網管系統虛擬化對比如表3所示。

6 ?eDC調度臺虛擬化研究

eDC調度臺調度系統的業務呈現與管理平臺可以使用組呼、個呼、短信、視頻、GIS等業務功能。

現在除原裝的調度臺產品，國內還有許多廠家提供不同使用場景的二開調度臺，由于廠家及調度臺產品眾多，本文不做一一討論，只對鼎橋原裝的調度臺產品進行研究。原裝調度臺使用物理PC設備，根據功能需求劃分出多種功能調度臺，但是使用的硬件配置相同，只是應用軟件和外接設備上有所不同。最基礎的調度臺PC機搭載Intel Core i5-4570 CPU、2*4G內存、1T硬盤、1個網口外接LTE系統網絡，支持耳機麥克風外設。調度臺軟件使用安裝程序進行部署，在Windows7 64位系統運行。

桌面云虛擬常用的物理PC有著天然的優勢，一臺桌面云服務器即可虛擬出十多臺乃至數十臺物理PC機。視這些虛擬機器的并發開啟情況，桌面云能夠動態分配服務器內的各項硬件資源供虛擬機使用，在低并發的場景下，桌面云更加節約硬件資源和設備功耗。

桌面云虛擬機最大支持512G內存（x64）和10*2T虛擬盤，可虛擬1～12個網卡，支持Windows7/8/10（32位/64位）系統，支持外接耳機麥克風外設，完全符合原裝調度臺的使用要求，并且對于使用者來說，只是將原本的物理主機替換為桌面云的瘦終端盒子、顯示器、鍵盤、鼠標、耳機和麥克風等外設，同樣能夠接入到瘦終端上進行使用。使用時只需登錄到相應的桌面云賬號即可正常使用，學習成本基本為零。因此，桌面云完全能夠符合調度臺的虛擬化應用要求。調度臺虛擬化對比如表4所示。

7 ?結 ?論

經過上述的研究分析，鼎橋TD-LTE系統中除了某些專用物理設備、網管系統及調度臺外，都可以使用桌面云技術進行設備虛擬化。多媒體錄制播放服務器由于硬盤及操作系統限制無法虛擬化，但是二開的多媒體錄制播放服務器能夠進行虛擬化，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共部署服務器則由于桌面云不支持SUSE Linux操作系統，所以無法虛擬化使用。

將桌面云技術應用于TD-LTE寬帶集群系統，通過云服務器的架設可以最少減少1臺多媒體錄制播放服務器、1臺網管系統服務器，若干個網管系統客戶端及若干個調度臺，大大節約了設備成本。由于這些虛擬設備都能夠在云端進行管理維護，當系統層面出現故障時，可以通過鏡像恢復功能快速對系統進行功能恢復，不需要在物理設備上進行恢復維護;當應用軟件層面出現故障時，完全可以登錄不同的云桌面賬號，在當前位置繼續對應用軟件進行使用，完全不需要等待維護人員對軟件進行維護。這些都會大大地提升系統使用效率，并減少人員維護成本。

最后，科技進步發展日新月異，不斷涌現新的技術、新的理論。在接觸新技術時，也可以考慮新技術對于舊有系統的改進與優化，增加競爭優勢。桌面云技術最開始只支持Windows系統，現在能支持多版本Linux系統，兼容性不斷提高，后續版本能否兼容SUSE Linux是完全可期的，到時在TD-LTE寬帶集群系統中，所有的通用設備都可以虛擬化配置，將是技術升級的一大進步。

參考文獻：

[1] 華為技術有限公司.華為FusionAccess V100R006C20特性描述 [R].深圳：華為技術有限公司，2018.

[2] 華為技術有限公司.華為FusionAccess桌面云解決方案6.2Data Sheet [R].深圳：華為技術有限公司，2018.

[3] 華為技術有限公司.華為FusionAccess桌面云解決方案6.2Linux桌面技術白皮書[R].深圳：華為技術有限公司，2018.

[4] 華為技術有限公司.華為FusionAccess桌面云解決方案6.2外設技術白皮書 [R].深圳：華為技術有限公司，2018.

[5] 華為技術有限公司.華為FusionAccess桌面云解決方案6.2系統高可用性技術白皮書 [R].深圳：華為技術有限公司，2018.

[6] 華為技術有限公司.華為FusionAccess桌面云解決方案6.2應用虛擬化技術白皮書[R].深圳：華為技術有限公司，2018.

[7] 華為技術有限公司.華為FusionAccess桌面云解決方案6.2資源復用技術白皮書[R].深圳：華為技術有限公司.2018.

[8] 華為技術有限公司.華為FusionServer RH2288V3說明書 [R].深圳：華為技術有限公司，2018.

[9] 鼎橋通信技術有限公司.TTR4.0系統整體架構概述 [R].北京：鼎橋通信技術有限公司，2017.

[10] 鼎橋通信技術有限公司.eAPP610產品軟硬件概述 [R].北京：鼎橋通信技術有限公司，2017.

[11] 鼎橋通信技術有限公司.eOMC910產品軟硬件概述 [R].北京：鼎橋通信技術有限公司，2017.

[12] 鼎橋通信技術有限公司.eOMC910產品獨立部署場景軟件開通 [R].北京：鼎橋通信技術有限公司，2017.

[13] 鼎橋通信技術有限公司.eUDC660產品軟硬件概述 [R].北京：鼎橋通信技術有限公司，2017.

[14] 鼎橋通信技術有限公司.eUDC660產品與調度系統共部署場景軟件開通 [R].北京：鼎橋通信技術有限公司，2017.

[15] 鼎橋通信技術有限公司.eDC610調度臺使用 [R].北京：鼎橋通信技術有限公司.2017.

作者簡介：狄添舜（1989-），男，漢族，廣東廣州人，畢業于仲愷農業工程學院，軟件設計師，學士，研究方向：通信調度集群開發。