桌面云技术应用于TD-LTE宽带集群系统的研究

摘  要：LTE宽带集群系统中除了专网基站（eNodeB）设备外，还包括各个服务器和物理PC机设备。桌面云技术作为云计算技术的一个分支，可以在云服务器上将系统所需的服务器设备和物理PC设备虚拟出来，解放大量的物理设备，同时虚拟化还可以方便地对各项虚拟设备进行集中管理、多重镜像备份还原、硬件资源的重复利用，以及同地点进行多系统切换，极大地减少了维护难度以及对设备的依赖性。

关键词：云计算;桌面云;LTE;宽带集群系统;虚拟化

中图分类号：TN929.5      文献标识码：A 文章编号：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）业务企划书首次提出云计算概念，到如今国外很多大公司如IBM、微软、亚马逊等都发展出了基于云计算技术的多项云服务产品。

国内在2014年云计算综合标准化技术体系形成草案后，云计算进入蓬勃发展期，现今已经在政府和公共事业、电信、能源、金融、交通、医疗、教育、广电、煤资和制造业中都有大量的使用，但是在宽带集群通信系统中并未看到云计算的身影。

因此，考虑引入桌面云技术对TD-LTE宽带集群系统进行设备虚拟化设计能够减少设备需求，提高设备使用率。本文中采用华为的桌面云和鼎桥的TD-LTE系统进行研究分析。

1  华为桌面云系统分析

桌面云系统由一台到多台物理设备的硬件资源和若干个终端设备组成。其中通过FusionSphere云操作系统对物理硬件设备进行虚拟化和云管理，然后通过FusionAccess桌面云虚拟桌面VDI和应用，在终端设备上显示操作。在终端设备上支持Chrome浏览器，笔记本电脑、瘦终端、平板电脑、智能手机和机顶盒可以通过HDP协议方式接入桌面云系统。桌面云架构如图1所示。

2  鼎桥TD-LTE系统架构分析

TD-LTE系统架构主要分为五个部分：系统终端（eUE）、系统基站（eNodeB）、网管系统、调度系统及核心网和外部系统。

（1）系统终端（eUE）：车载终端、宽带接入终端和手持终端都属于系统终端设备;

（2）系统基站（eNodeB）：由基带处理单元（eBBU）或基站核心网一体化集成设备（eSCN），以及射频拉远单元（eRRU）组成;

（3）网管系统：由一台网管服务器及多台网管PC客户端组成专网操作维护中心（eOMC）;

（4）调度系统及核心网：由核心网、行业业务应用软件系统（eAPP）、用户和终端控制平台（eUDC）共部署服务器、调度台（eDC）和端到端加密代理服务器（eAFE）组成;

（5）外部系统：根据各种应用场景接入的外部系统，本文不做讨论研究。

这五个部分的组网方式如图2所示。其中，車载终端、手持终端、专网基站和核心网都是TD-LTE系统专用设备;eAPP+eUDC共部署服务器、eMRS服务器和eOMC网管服务器都为服务器设备;宽带接入PC终端、eOMC网管客户端和eDC调度台则为PC机设备。理论上桌面云技术可以虚拟化出这些设备进行使用。

3  eAPP+eUDC共部署服务器虚拟化研究

eAPP+eUDC共部署服务器中eAPP负责对各项业务进行控制，并完成媒体流的处理;eUDC负责开户/用户信息/终端设备管理和IMEI校验，同时为终端提供推送/登录鉴权服务等。

共部署服务器采用华为RH2288 V3服务器，视使用场景分为高配版与低配版。高配版对应大中网场景，低配版对应中小网场景。高配版在语音并发业务、视频并发业务、语音转码并发、短信并发、调度台接入数和固定摄像头注册数方面都远远优于低配版。

在硬件设备上，高配版搭载Xeon E5-2697v3-14Core CPU、64GB内存、5*1200G硬盘;低配版搭载Xeon E5-2620v3-6Core CPU、32G内存、4*600G硬盘。高配版在外接网口上需提供1个光口和2个电口，光口1为eMDC默认的操作维护口，电口1为eUDC默认的操作维护口，电口2为外接路由口;低配版则需提供2个电口，电口1上分出子网卡，分别在物理网卡eth0和子网卡eth0：0上提供eMDC默认的操作维护口和eUDC默认的操作维护口，而电口2依然为外接路由口。

在操作系统与应用程序上，高低配服务器操作系统均采用SUSE Linux Enterprise Server 11 SP3操作系统。通过网线接入调试电脑即可在调试电脑上运行“eAPP服务器端软件安装&卸载工具”软件进行eAPP与eUDC的安装与开通。

在对共部署服务器虚拟化上，桌面云服务器支持使用与共部署服务器一样的华为RH2288V3服务器。由于共部署服务器硬件上的CPU、内存、硬盘会根据实际运行情况处在一个波动范围的值内，因此在对实际业务的最大压力进行测试后，就能够得出CPU、内存、硬盘的极限值。

根据这些极限值即可对应设置虚拟化后的共部署服务器上的虚拟硬件资源，而空余出来的硬件资源可以交由LTE系统上的其他设备进行使用。并且由于使用相同的服务器，在CPU的虚拟化兼容上，桌面云即使在全负荷运作时，也完全能够支持正常的业务使用;在内存和硬盘上，桌面云最大支持4G内存（x86系统），512G内存（x64系统），支持10*2T虚拟硬盘，完全符合共部署服务器的硬件要求。桌面云服务器最大支持12个虚拟网卡，可满足高配版3个网口和低配版2个网口的需求，但是由于网口需要外接路由器，在桌面云服务器上要对网卡进行桥接才能够正常使用。除去共部署服务器上的硬件虚拟化外，桌面云还需支持共部署服务器的操作系统，可是在桌面云支持的Linux系统版本中，并不包括USE Linux Enterprise Server 11 SP3系统。因此，eAPP+eUDC共部署服务器由于桌面云不支持操作系统的原因，无法进行虚拟化使用。eAPP+eUDC共部署服务器虚拟化对比如表1所示。

4  eMRS服务器虚拟化研究

eMRS是多媒体录制播放服务器，在LTE系统中负责提供媒体的录制、点播和管理功能，并处理摄像头的接入。

多媒体录制播放服务器除鼎桥原装配备外，还有二开服务器产品，二开产品与原装服务器采用不同的硬件配置。原装多媒体录制播放服务器与eAPP+eUDC共部署服务器一样采用华为RH2288 V3服务器，在快速部署系统、车载通信系统、固定单站系统、微小组网系统场景下，也可部署在eAPP+eUDC共部署服务器上。独立部署服务器搭载Xeon E5-2620v3-6Core CPU、32GB内存、12*4000GB硬盘、配置2个电口，电口1为eMRS默认的操作维护口，电口2为外接路由口。

二开多媒体录制播放服务器由广州市弘宇科技有限公司研发，采用研华工控机hpc-7242服务器，搭载英特尔主流CPU、8GB内存，配置2个SCSI 2T的硬盘、1个网口，一个USB口。网口接入LTE系统网络路由，USB口提供外设接入。

原装服务器与二开服务器使用不同的操作系统及应用，原装服务器使用SUSE Linux Enterprise Server11SP3操作系统，调试电脑通过网线接入系统进行应用部署;二开服务器使用Windows Server2008系统，通过安装文件拷贝安装进行应用部署。两种服务器均能提供多媒体录制播放功能，只在系统及应用上有所差异。

由于原装服务器与二开服务器的功能可以相互替换，所以在进行eMRS虚拟化时，只需其中一种服务器可以进行虚拟化即可，并且由于原装eMRS能够与eAPP共部署，对于CPU要求并不高，而二开服务器使用主流CPU即可，所以在CPU虚拟化上不做讨论。多媒体录制播放服务器的主要功能为对往来的语音、视频进行记录、点播、管理，在内存和磁盘存储方面有较高的要求。桌面云虚拟机最大支持512G内存（x64）及10*2T虚拟硬盘，完全能够满足多媒体录制播放服务器的功能需求;在网口及USB口方面，桌面云也支持网口桥接接入和USB接入重定向，能够进行应用的安装部署;在运行的操作系统方面，桌面云并不支持USE Linux Enterprise Server11SP3系统，所以不能支持原装多媒体录制播放服务器的虚拟化，但是能够支持Windows Server 2008系统，可以对二开多媒体录制播放服务器进行虚拟化使用。eMRS服务器虚拟化对比如表2所示。

5  网管系统虚拟化研究

网管系统由一台网管服务器及若干台网管客户端组成，主要负责管理eNB530、eCNS210、eSCN230、eMDC610、eMRS610、eUDC660、eAFE310、ASU及终端设备。

网管服务器仍然采用华为RH2288 V3服务器，并且分为高配版与低配版，高配版对应小于等于550个基站网络，低配版对应小于等于225个基站网络。在不需异地容灾的微小网络场景下，网管服务端也可以配置在eAPP+eUDC共部署服务器上。独立部署的高配版网管服务器搭载Xeon E5-2697v3-14Core CPU、4*16GB内存、5*1200G硬盘，配置1个网口外接路由。低配版搭载Xeon E5-2620 v3-6Core CPU、2*16G内存、4*600G硬盘，配置1个网口外接路由。独立部署的网管服务器使用Linux系统，应用安装部署上同样使用网线外接调试电脑，由调试电脑使用“eOMC服务端安装”软件接入服务器进行服务端安装与开通。

网管客户端使用普通物理PC机，不同功能的网管客户端均使用一样的机器配置。机器配置Pentium4 2.4G CPU、2G内存、100G硬盘、显卡支持1024*768分辨率，只需符合或优于上述配置即可正常使用，无需规定固定的品牌和型号。网管客户端应用软件均可运行在Windows7/8/10（32位/64位）系统中。

网管系统由多台物理设备组成，在进行虚拟化时，服务器设备和客户端设备需分开讨论。由于鼎桥的LTE系统服务器均使用华为RH2288V3服务器，在上述其他设备的讨论中对于CPU、內存和硬盘的叙述能够符合服务器需求，而在操作系统上网管服务器则使用Linux系统，并未规定特定的系统版本，所以桌面云服务能够对网管服务器进行虚拟化应用。在网管客户端上，网管系统采用的是主流的硬件配置，完全能够支持CPU、内存、硬盘、显卡的正常运行，并且同样兼容Windows7/8/10（32位/64位）系统，对网管客户端进行虚拟化应用完全没有问题。网管系统虚拟化对比如表3所示。

6  eDC调度台虚拟化研究

eDC调度台调度系统的业务呈现与管理平台可以使用组呼、个呼、短信、视频、GIS等业务功能。

现在除原装的调度台产品，国内还有许多厂家提供不同使用场景的二开调度台，由于厂家及调度台产品众多，本文不做一一讨论，只对鼎桥原装的调度台产品进行研究。原装调度台使用物理PC设备，根据功能需求划分出多种功能调度台，但是使用的硬件配置相同，只是应用软件和外接设备上有所不同。最基础的调度台PC机搭载Intel Core i5-4570 CPU、2*4G内存、1T硬盘、1个网口外接LTE系统网络，支持耳机麦克风外设。调度台软件使用安装程序进行部署，在Windows7 64位系统运行。

桌面云虚拟常用的物理PC有着天然的优势，一台桌面云服务器即可虚拟出十多台乃至数十台物理PC机。视这些虚拟机器的并发开启情况，桌面云能够动态分配服务器内的各项硬件资源供虚拟机使用，在低并发的场景下，桌面云更加节约硬件资源和设备功耗。

桌面云虚拟机最大支持512G内存（x64）和10*2T虚拟盘，可虚拟1～12个网卡，支持Windows7/8/10（32位/64位）系统，支持外接耳机麦克风外设，完全符合原装调度台的使用要求，并且对于使用者来说，只是将原本的物理主机替换为桌面云的瘦终端盒子、显示器、键盘、鼠标、耳机和麦克风等外设，同样能够接入到瘦终端上进行使用。使用时只需登录到相应的桌面云账号即可正常使用，学习成本基本为零。因此，桌面云完全能够符合调度台的虚拟化应用要求。调度台虚拟化对比如表4所示。

7  结  论

经过上述的研究分析，鼎桥TD-LTE系统中除了某些专用物理设备、网管系统及调度台外，都可以使用桌面云技术进行设备虚拟化。多媒体录制播放服务器由于硬盘及操作系统限制无法虚拟化，但是二开的多媒体录制播放服务器能够进行虚拟化，且能替代原来的功能，所以多媒体录制播放功能仍然能够虚拟化使用。eAPP+eUDC共部署服务器则由于桌面云不支持SUSE Linux操作系统，所以无法虚拟化使用。

将桌面云技术应用于TD-LTE宽带集群系统，通过云服务器的架设可以最少减少1台多媒体录制播放服务器、1台网管系统服务器，若干个网管系统客户端及若干个调度台，大大节约了设备成本。由于这些虚拟设备都能够在云端进行管理维护，当系统层面出现故障时，可以通过镜像恢复功能快速对系统进行功能恢复，不需要在物理设备上进行恢复维护;当应用软件层面出现故障时，完全可以登录不同的云桌面账号，在当前位置继续对应用软件进行使用，完全不需要等待维护人员对软件进行维护。这些都会大大地提升系统使用效率，并减少人员维护成本。

最后，科技进步发展日新月异，不断涌现新的技术、新的理论。在接触新技术时，也可以考虑新技术对于旧有系统的改进与优化，增加竞争优势。桌面云技术最开始只支持Windows系统，现在能支持多版本Linux系统，兼容性不断提高，后续版本能否兼容SUSE Linux是完全可期的，到时在TD-LTE宽带集群系统中，所有的通用设备都可以虚拟化配置，将是技术升级的一大进步。

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作者简介：狄添舜（1989-），男，汉族，广东广州人，毕业于仲恺农业工程学院，软件设计师，学士，研究方向：通信调度集群开发。