面向車路協同的RSU運維管理平臺實踐

王秋紅，張龍，周秀杰

（中國電信股份有限公司研究院，北京 102209）

0 路側設備RSU運維管理概述

（1）路側設備RSU 運維管理現狀

在行業發展初期，車聯網示范業務多以小規模的演示為主，基礎設施運維管理平臺多由設備廠家提供，由于不同RSU（Road Side Unit，路側單元）的差異導致了互聯互通問題，因此RSU 運維管理系統初期也多采用三層網絡架構，如圖1[2]所示。

圖1 傳統的路側設備RSU運維管理網絡架構

目前，全國層面的車聯網和車路協同應用測試基地、試點示范區已達10 多處，包括無錫、上海、北京-河北、重慶、長沙、浙江、廣州、長春、武漢和成都[1]以及天津等，包含地方級示范區，總體數量達50 余處。發展到當前階段，國家級示范區、地方級示范區等車聯網路側基礎設施建設都已初具規模，車路協同連接車和道路感知設備數量眾多，設備缺少統一維護和管理。RSU 位于路側，是車路協同的核心單元，由于其所處地形和安裝環境的高度復雜性，其管理運維要求自動化、批量化、智能化、遠程化。若仍然采用傳統的三層運維管理系統，層級過多，致使頂層運維管理系統對底層RSU 設備的管控較弱，制約集約化、智能化運維系統的發展；厚重的運維體系對于運營主體來說，也帶來了不必要的高成本。海量設備類型、數據類型及大數據平臺和云平臺的出現，給傳統的運維手段帶來了新的挑戰[3]。

異廠家設備互聯互通未進行標準化，當前階段的數據接口和互聯互通更多是在封閉區域內完成，導致不同示范區之間存在互通屏障，不利于推動產業的大規模部署進程，異廠家設備與運營主體的運維管理平臺的互聯互通對接工作量對于設備商來說，也需要投入非常之大的人力成本。

面對新的發展形勢，結合車路協同產業特有的商業模式和發展路線，需要提出和研究更為高效、直接的網絡架構方式。

（2）路側設備RSU 運維管理網絡架構

運維管理系統的核心目標是：支撐網絡運營，為企業創造價值。奔著這個目標，通過標準化異廠家之間RSU 設備與運維管理系統之間的運維數據接口和通信協議，實現將多層運維體系簡化為二層架構，即路側設備RSU 可通過無線或者有線接入的方式直接接入到運營主體部署的運維管理系統中，如圖2 所示。

圖2 新型路側設備RSU運維管理網絡架構

該運維管理系統摒棄了傳統的多層運維體系，運營主體只需要部署一套運維管理系統，即可把鎖定區域內的路側設備RSU 統一納入管控。RSU 運維管理系統負責對路側設備RSU 的集中、統一管理；路側設備RSU 負責將配置、性能、告警等上傳至運維管理平臺，并對運維管理平臺的一系列管理維護操作（如查詢、設置、重啟等）產生具體行為或者響應。

1 路側設備RSU運維管理平臺系統設計

1.1 接口功能設計

RSU 運維管理系統定義了一系列接口對象，如設備管理接口、配置管理接口、性能管理接口、告警管理接口和維護管理接口等。

（1）設備管理接口

設備管理接口功能用例如圖3 所示。

圖3 設備管理接口功能用例圖

1）設備列表查詢：RSU 運維管理平臺支持設備列表方式顯示設備信息，支持分頁查詢功能。

2）設備分組：RSU 運維管理平臺應支持自定義設備分組，分組進行設備查詢和管理。

3）設備狀態管理：RSU 運維管理平臺應支持設備狀態監測，包含在線、離線及異常三種設備狀態。

4）設備重啟：RSU 運維管理平臺應支持對設備遠程重啟，以及定時重啟操作。RSU 進行重啟操作后，發送消息通知運維管理平臺該RSU 設備重啟完成。

（2）配置管理接口

配置管理接口功能如圖4 所示。

圖4 配置管理接口功能用例圖

1）配置參數設置：RSU 運維管理平臺可以實時修改RSU 配置參數的值，也可以進行參數項的增加活刪除。

2）配置參數查詢：RSU 運維管理平臺從RSU 中實時獲取配置參數信息。

3）配置參數變更上報：RSU 保存配置參數。當RSU 的配置參數發生變更時需要實時上報相關通知到運維管理平臺，配置參數變更包括配置參數取值的變更、新增配置項以及刪除配置項等場景。

（3）性能管理接口

性能管理接口功能用例如圖5 所示。

圖5 性能管理接口功能用例圖

1）性能數據采集：RSU 運維管理平臺定期接收RSU上傳的性能數據，以便后續進行性能數據的解析和計算。

2）性能測量任務定制功能：RSU 運維管理平臺對RSU 進行性能測試任務定制，以便定制性能測試任務是否開始、采集時間、采集周期、上報路徑等，以滿足運維管理平臺性能采集相關的功能業務需求。

3）性能統計查詢：RSU 運維管理平臺應能以直觀的形式對性能數據進行顯示，并能對收集的各性能數據進行統計分析，檢測異常狀態。

（4）告警管理接口

告警管理接口功能用例如圖6 所示。

圖6 告警管理接口功能用例圖

1）實時告警上報：RSU 主動發送事件報告到運維管理平臺來實現設備的實時告警。RSU 將實時產生的告警信息主動通知到運維管理平臺，運維管理平臺進行相應的處理。

2）告警查詢：RSU 運維管理平臺應支持按照區域、設備分組、告警時間、告警類型等進行組合查詢，查詢結果支持導出功能。

3）告警同步：運維管理平臺發起針對RSU 的告警參數信息查詢，并進行相應的處理。運維管理平臺下發告警參數查詢命令，RSU 返回對應的告警參數項，運維管理平臺自身進行告警信息的匹配操作，以滿足運維管理平臺和RSU 告警信息的一致性。

（5）維護管理接口

維護管理功能接口用例如圖7 所示。

圖7 維護管理接口功能用例圖

1）設備軟件升級：RSU 運維管理平臺應支持對設備進行軟件遠程升級，支持手動或自動方式進行軟件升級處理。平臺應支持升級軟件包上傳到指定目錄，選擇對應的版本執行升級。

2）硬件版本升級：RSU 運維管理平臺應具備硬件遠程升級的能力，建議支持模組中的固件升級。

3）設備軟件升級結果通知：RSU 執行升級動作完成后，發送消息通知RSU 運維管理平臺該設備升級成功或升級失敗。

4）日志管理：包括日志記錄、日志查詢和日志備份。

（6）安全管理接口

安全管理接口功能用例如圖8 所示。

圖8 安全管理接口功能用例圖

1）用戶管理：平臺提供用戶的訪問授權、身份認證與權限管理機制，具備管理員、監控員、普通用戶三種類型，管理員具備用戶的維護功能。支持針對各個頁面設置查詢權限，針對各個操作配置操作權限，可對不用角色的權限進行配置。

2）權限管理：管理員賬戶具備所有權限；監控員賬戶主要執行故障處理和設備維護，應具備告警管理、設備列表查詢、配置管理等權限；普通用戶具備設備列表查詢、配置管理及故障診斷等權限；平臺應具備數據權限功能，支持用戶按區域授權，或按用戶組進行授權訪問。

3）數據備份：當系統出現問題時，能夠根據文件系統備份與數據庫備份將運維管理平臺恢復到備份前的狀態。運維管理平臺應具備數據定期、自動、手動備份功能。

1.2 數據要求

互聯互通最重要的問題之一就是數據集的標準化。不同廠家設備支持的基本能力能做到統一，然后以此為基礎進行擴展，有利于行業互聯互通，尤其是跨地域的互相認可。因此在研發RSU 運維管理平臺前期，曾對行業內的10 余家RSU 設備廠商進行調研，經過分析可將當前南向數據能力分為4 個部分：設備監控信息、配置數據信息、告警數據信息以及性能數據信息。現分別對其進行分類說明：

（1）設備監控信息：包含基礎信息集和增強型信息集兩部分。基礎信息集包含設備商OUI、設備序列號、設備類型、設備制造商名稱、RSUID、軟硬件版本等基本信息；增強型信息集包括安全證書相關參數、協議版本、地圖偏轉、以及自定義參數等信息。

（2）配置數據信息：包含基礎配置信息集和增強型配置信息集兩個部分。基礎配置信息集包含RSU 名字、運維平臺服務器地址、用戶名密碼、心跳上報周期等；增強型配置信息集包括RSU 業務端口、業務IP、資源池類型相關參數、業務消息是否上報開關使能、通信模式等參數。

（3）告警數據信息：包含基礎告警信息和增強型告警信息兩部分。基礎告警信息包含模塊高溫、ROM 占用率過高、CPU 占用率過高、設備重啟等參數信息；增強型告警信息包含GNSS 信號弱、Wi-Fi 信號異常、網絡時延相關參數、數據解碼失敗等告警信息。

（4）性能數據信息：包含基礎性能集、業務性能集和增強型性能集3 類。基礎性能集包含RSU 溫度、CPE 占用率、內存使用率等性能參數；業務性能集包含PC5 口相關統計信息、Uu 口RSRP、Uu 口RSRQ、Uu 口RSSI 等性能參數統計。

1.3 通信協議要求

除數據集標準化問題外，通信協議標準化也是影響不同設備與RSU 運維管理平臺對接的一個主要問題。根據行業調研結果，當前RSU 運維管理平臺與RSU 設備之間的通信協議主要收斂為兩種：HTTPS 和TR069。分別對其進行展開說明。

（1）HTTPS 協議

HTTPS 請求一般為短連接，考慮服務器壓力和實效等方面，暫不考慮HTTPS 長連接，因此需要采用輪詢的方式。數據采用JSON 格式。HTTPS 協議棧如表1 所示：

表1 HTTPS協議棧

1）基本信息上報，定義見表2：

表2 基本信息上報

2）心跳，定義見表3：

表3 心跳消息

3）配置設置，定義見表4：

表4 配置設置消息定義

4）配置查詢，定義見表5：

表5 配置查詢消息定義

5）告警上報，定義見表6：

表6 告警上報消息定義

6）性能上報，定義見表7：

表7 性能上報消息定義

7）遠程升級，定義見表8：

表8 遠程升級消息定義

8）升級狀態上報，定義見表9：

表9 升級狀態上報定義

（2）TR069 協議

TR069 協議常用于管理固定線路或者無線鏈路接入的網關類終端，網管功能和架構非常完善，可支持設備的運行狀態和性能監控、業務自動配置、參數動態修改、通信故障在線診斷、實時采集設備的自動告警，并支持對設備遠程操作和系統升級。TR069 協議棧如表10 所示：

表10 TR069協議棧

RSU 主要用于V2X 消息匯聚和路由轉發，下行車路協同命令的現場處理和廣播，功能要求持續在線。從所面臨的網管用戶需求場景來看，TR069 能較好地滿足其運維需求。數據模型主要基于TR181，其涉及的RPC 方法如表11 所示：

表11 RPC方法

2 結束語

本文根據產業調研，從工程實踐的角度探討了面向車路協同路側設備RSU 運維管理當前遇到的問題，并根據研發實踐給出了當前RSU 統一運維管理需支持的基本數據能力集和通信協議要求。中國電信牽頭，聯合產業伙伴也同步在CCSA 等組織中推進相關運維標準的制定。2020 年是車聯網產業迅猛發展的轉折點，隨著商用進程不斷加快，對于路側設備RSU 的運維需求和運維能力也會提出更高的要求，相信通過產業界的一起努力，當前遇到的問題都會迎刃而解，車聯網產業的運維體驗也會更進一步提升。