王秋紅，張龍，周秀杰

（中國(guó)電信股份有限公司研究院，北京 102209）

0 路側(cè)設(shè)備RSU運(yùn)維管理概述

（1）路側(cè)設(shè)備RSU 運(yùn)維管理現(xiàn)狀

在行業(yè)發(fā)展初期，車聯(lián)網(wǎng)示范業(yè)務(wù)多以小規(guī)模的演示為主，基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理平臺(tái)多由設(shè)備廠家提供，由于不同RSU（Road Side Unit，路側(cè)單元）的差異導(dǎo)致了互聯(lián)互通問題，因此RSU 運(yùn)維管理系統(tǒng)初期也多采用三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖1[2]所示。

圖1 傳統(tǒng)的路側(cè)設(shè)備RSU運(yùn)維管理網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

目前，全國(guó)層面的車聯(lián)網(wǎng)和車路協(xié)同應(yīng)用測(cè)試基地、試點(diǎn)示范區(qū)已達(dá)10 多處，包括無錫、上海、北京-河北、重慶、長(zhǎng)沙、浙江、廣州、長(zhǎng)春、武漢和成都[1]以及天津等，包含地方級(jí)示范區(qū)，總體數(shù)量達(dá)50 余處。發(fā)展到當(dāng)前階段，國(guó)家級(jí)示范區(qū)、地方級(jí)示范區(qū)等車聯(lián)網(wǎng)路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)都已初具規(guī)模，車路協(xié)同連接車和道路感知設(shè)備數(shù)量眾多，設(shè)備缺少統(tǒng)一維護(hù)和管理。RSU 位于路側(cè)，是車路協(xié)同的核心單元，由于其所處地形和安裝環(huán)境的高度復(fù)雜性，其管理運(yùn)維要求自動(dòng)化、批量化、智能化、遠(yuǎn)程化。若仍然采用傳統(tǒng)的三層運(yùn)維管理系統(tǒng)，層級(jí)過多，致使頂層運(yùn)維管理系統(tǒng)對(duì)底層RSU 設(shè)備的管控較弱，制約集約化、智能化運(yùn)維系統(tǒng)的發(fā)展；厚重的運(yùn)維體系對(duì)于運(yùn)營(yíng)主體來說，也帶來了不必要的高成本。海量設(shè)備類型、數(shù)據(jù)類型及大數(shù)據(jù)平臺(tái)和云平臺(tái)的出現(xiàn)，給傳統(tǒng)的運(yùn)維手段帶來了新的挑戰(zhàn)[3]。

異廠家設(shè)備互聯(lián)互通未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，當(dāng)前階段的數(shù)據(jù)接口和互聯(lián)互通更多是在封閉區(qū)域內(nèi)完成，導(dǎo)致不同示范區(qū)之間存在互通屏障，不利于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模部署進(jìn)程，異廠家設(shè)備與運(yùn)營(yíng)主體的運(yùn)維管理平臺(tái)的互聯(lián)互通對(duì)接工作量對(duì)于設(shè)備商來說，也需要投入非常之大的人力成本。

面對(duì)新的發(fā)展形勢(shì)，結(jié)合車路協(xié)同產(chǎn)業(yè)特有的商業(yè)模式和發(fā)展路線，需要提出和研究更為高效、直接的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方式。

（2）路側(cè)設(shè)備RSU 運(yùn)維管理網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

運(yùn)維管理系統(tǒng)的核心目標(biāo)是：支撐網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)，為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。奔著這個(gè)目標(biāo)，通過標(biāo)準(zhǔn)化異廠家之間RSU 設(shè)備與運(yùn)維管理系統(tǒng)之間的運(yùn)維數(shù)據(jù)接口和通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)將多層運(yùn)維體系簡(jiǎn)化為二層架構(gòu)，即路側(cè)設(shè)備RSU 可通過無線或者有線接入的方式直接接入到運(yùn)營(yíng)主體部署的運(yùn)維管理系統(tǒng)中，如圖2 所示。

圖2 新型路側(cè)設(shè)備RSU運(yùn)維管理網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

該運(yùn)維管理系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的多層運(yùn)維體系，運(yùn)營(yíng)主體只需要部署一套運(yùn)維管理系統(tǒng)，即可把鎖定區(qū)域內(nèi)的路側(cè)設(shè)備RSU 統(tǒng)一納入管控。RSU 運(yùn)維管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)路側(cè)設(shè)備RSU 的集中、統(tǒng)一管理；路側(cè)設(shè)備RSU 負(fù)責(zé)將配置、性能、告警等上傳至運(yùn)維管理平臺(tái)，并對(duì)運(yùn)維管理平臺(tái)的一系列管理維護(hù)操作（如查詢、設(shè)置、重啟等）產(chǎn)生具體行為或者響應(yīng)。

1 路側(cè)設(shè)備RSU運(yùn)維管理平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 接口功能設(shè)計(jì)

RSU 運(yùn)維管理系統(tǒng)定義了一系列接口對(duì)象，如設(shè)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(hù)管理接口等。

（1）設(shè)備管理接口

設(shè)備管理接口功能用例如圖3 所示。

圖3 設(shè)備管理接口功能用例圖

1）設(shè)備列表查詢：RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)支持設(shè)備列表方式顯示設(shè)備信息，支持分頁查詢功能。

2）設(shè)備分組：RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)支持自定義設(shè)備分組，分組進(jìn)行設(shè)備查詢和管理。

3）設(shè)備狀態(tài)管理：RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)支持設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)，包含在線、離線及異常三種設(shè)備狀態(tài)。

4）設(shè)備重啟：RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)支持對(duì)設(shè)備遠(yuǎn)程重啟，以及定時(shí)重啟操作。RSU 進(jìn)行重啟操作后，發(fā)送消息通知運(yùn)維管理平臺(tái)該RSU 設(shè)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(shù)設(shè)置：RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)可以實(shí)時(shí)修改RSU 配置參數(shù)的值，也可以進(jìn)行參數(shù)項(xiàng)的增加活刪除。

2）配置參數(shù)查詢：RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)從RSU 中實(shí)時(shí)獲取配置參數(shù)信息。

3）配置參數(shù)變更上報(bào)：RSU 保存配置參數(shù)。當(dāng)RSU 的配置參數(shù)發(fā)生變更時(shí)需要實(shí)時(shí)上報(bào)相關(guān)通知到運(yùn)維管理平臺(tái)，配置參數(shù)變更包括配置參數(shù)取值的變更、新增配置項(xiàng)以及刪除配置項(xiàng)等場(chǎng)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(shù)據(jù)采集：RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)定期接收RSU上傳的性能數(shù)據(jù)，以便后續(xù)進(jìn)行性能數(shù)據(jù)的解析和計(jì)算。

2）性能測(cè)量任務(wù)定制功能：RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)對(duì)RSU 進(jìn)行性能測(cè)試任務(wù)定制，以便定制性能測(cè)試任務(wù)是否開始、采集時(shí)間、采集周期、上報(bào)路徑等，以滿足運(yùn)維管理平臺(tái)性能采集相關(guān)的功能業(yè)務(wù)需求。

3）性能統(tǒng)計(jì)查詢：RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)能以直觀的形式對(duì)性能數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，并能對(duì)收集的各性能數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，檢測(cè)異常狀態(tài)。

（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(shí)時(shí)告警上報(bào)：RSU 主動(dòng)發(fā)送事件報(bào)告到運(yùn)維管理平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)告警。RSU 將實(shí)時(shí)產(chǎn)生的告警信息主動(dòng)通知到運(yùn)維管理平臺(tái)，運(yùn)維管理平臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的處理。

2）告警查詢：RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)支持按照區(qū)域、設(shè)備分組、告警時(shí)間、告警類型等進(jìn)行組合查詢，查詢結(jié)果支持導(dǎo)出功能。

3）告警同步：運(yùn)維管理平臺(tái)發(fā)起針對(duì)RSU 的告警參數(shù)信息查詢，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。運(yùn)維管理平臺(tái)下發(fā)告警參數(shù)查詢命令，RSU 返回對(duì)應(yīng)的告警參數(shù)項(xiàng)，運(yùn)維管理平臺(tái)自身進(jìn)行告警信息的匹配操作，以滿足運(yùn)維管理平臺(tái)和RSU 告警信息的一致性。

（5）維護(hù)管理接口

維護(hù)管理功能接口用例如圖7 所示。

圖7 維護(hù)管理接口功能用例圖

1）設(shè)備軟件升級(jí)：RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)支持對(duì)設(shè)備進(jìn)行軟件遠(yuǎn)程升級(jí)，支持手動(dòng)或自動(dòng)方式進(jìn)行軟件升級(jí)處理。平臺(tái)應(yīng)支持升級(jí)軟件包上傳到指定目錄，選擇對(duì)應(yīng)的版本執(zhí)行升級(jí)。

2）硬件版本升級(jí)：RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)具備硬件遠(yuǎn)程升級(jí)的能力，建議支持模組中的固件升級(jí)。

3）設(shè)備軟件升級(jí)結(jié)果通知：RSU 執(zhí)行升級(jí)動(dòng)作完成后，發(fā)送消息通知RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)該設(shè)備升級(jí)成功或升級(jí)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(tái)提供用戶的訪問授權(quán)、身份認(rèn)證與權(quán)限管理機(jī)制，具備管理員、監(jiān)控員、普通用戶三種類型，管理員具備用戶的維護(hù)功能。支持針對(duì)各個(gè)頁面設(shè)置查詢權(quán)限，針對(duì)各個(gè)操作配置操作權(quán)限，可對(duì)不用角色的權(quán)限進(jìn)行配置。

2）權(quán)限管理：管理員賬戶具備所有權(quán)限；監(jiān)控員賬戶主要執(zhí)行故障處理和設(shè)備維護(hù)，應(yīng)具備告警管理、設(shè)備列表查詢、配置管理等權(quán)限；普通用戶具備設(shè)備列表查詢、配置管理及故障診斷等權(quán)限；平臺(tái)應(yīng)具備數(shù)據(jù)權(quán)限功能，支持用戶按區(qū)域授權(quán)，或按用戶組進(jìn)行授權(quán)訪問。

3）數(shù)據(jù)備份：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，能夠根據(jù)文件系統(tǒng)備份與數(shù)據(jù)庫備份將運(yùn)維管理平臺(tái)恢復(fù)到備份前的狀態(tài)。運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)具備數(shù)據(jù)定期、自動(dòng)、手動(dòng)備份功能。

1.2 數(shù)據(jù)要求

互聯(lián)互通最重要的問題之一就是數(shù)據(jù)集的標(biāo)準(zhǔn)化。不同廠家設(shè)備支持的基本能力能做到統(tǒng)一，然后以此為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)展，有利于行業(yè)互聯(lián)互通，尤其是跨地域的互相認(rèn)可。因此在研發(fā)RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)前期，曾對(duì)行業(yè)內(nèi)的10 余家RSU 設(shè)備廠商進(jìn)行調(diào)研，經(jīng)過分析可將當(dāng)前南向數(shù)據(jù)能力分為4 個(gè)部分：設(shè)備監(jiān)控信息、配置數(shù)據(jù)信息、告警數(shù)據(jù)信息以及性能數(shù)據(jù)信息?，F(xiàn)分別對(duì)其進(jìn)行分類說明：

（1）設(shè)備監(jiān)控信息：包含基礎(chǔ)信息集和增強(qiáng)型信息集兩部分?；A(chǔ)信息集包含設(shè)備商OUI、設(shè)備序列號(hào)、設(shè)備類型、設(shè)備制造商名稱、RSUID、軟硬件版本等基本信息；增強(qiáng)型信息集包括安全證書相關(guān)參數(shù)、協(xié)議版本、地圖偏轉(zhuǎn)、以及自定義參數(shù)等信息。

（2）配置數(shù)據(jù)信息：包含基礎(chǔ)配置信息集和增強(qiáng)型配置信息集兩個(gè)部分?；A(chǔ)配置信息集包含RSU 名字、運(yùn)維平臺(tái)服務(wù)器地址、用戶名密碼、心跳上報(bào)周期等；增強(qiáng)型配置信息集包括RSU 業(yè)務(wù)端口、業(yè)務(wù)IP、資源池類型相關(guān)參數(shù)、業(yè)務(wù)消息是否上報(bào)開關(guān)使能、通信模式等參數(shù)。

（3）告警數(shù)據(jù)信息：包含基礎(chǔ)告警信息和增強(qiáng)型告警信息兩部分?；A(chǔ)告警信息包含模塊高溫、ROM 占用率過高、CPU 占用率過高、設(shè)備重啟等參數(shù)信息；增強(qiáng)型告警信息包含GNSS 信號(hào)弱、Wi-Fi 信號(hào)異常、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延相關(guān)參數(shù)、數(shù)據(jù)解碼失敗等告警信息。

（4）性能數(shù)據(jù)信息：包含基礎(chǔ)性能集、業(yè)務(wù)性能集和增強(qiáng)型性能集3 類。基礎(chǔ)性能集包含RSU 溫度、CPE 占用率、內(nèi)存使用率等性能參數(shù)；業(yè)務(wù)性能集包含PC5 口相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息、Uu 口RSRP、Uu 口RSRQ、Uu 口RSSI 等性能參數(shù)統(tǒng)計(jì)。

1.3 通信協(xié)議要求

除數(shù)據(jù)集標(biāo)準(zhǔn)化問題外，通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化也是影響不同設(shè)備與RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)對(duì)接的一個(gè)主要問題。根據(jù)行業(yè)調(diào)研結(jié)果，當(dāng)前RSU 運(yùn)維管理平臺(tái)與RSU 設(shè)備之間的通信協(xié)議主要收斂為兩種：HTTPS 和TR069。分別對(duì)其進(jìn)行展開說明。

（1）HTTPS 協(xié)議

HTTPS 請(qǐng)求一般為短連接，考慮服務(wù)器壓力和實(shí)效等方面，暫不考慮HTTPS 長(zhǎng)連接，因此需要采用輪詢的方式。數(shù)據(jù)采用JSON 格式。HTTPS 協(xié)議棧如表1 所示：

表1 HTTPS協(xié)議棧

1）基本信息上報(bào)，定義見表2：

表2 基本信息上報(bào)

2）心跳，定義見表3：

表3 心跳消息

3）配置設(shè)置，定義見表4：

表4 配置設(shè)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(bào)，定義見表6：

表6 告警上報(bào)消息定義

6）性能上報(bào)，定義見表7：

表7 性能上報(bào)消息定義

7）遠(yuǎn)程升級(jí)，定義見表8：

表8 遠(yuǎn)程升級(jí)消息定義

8）升級(jí)狀態(tài)上報(bào)，定義見表9：

表9 升級(jí)狀態(tài)上報(bào)定義

（2）TR069 協(xié)議

TR069 協(xié)議常用于管理固定線路或者無線鏈路接入的網(wǎng)關(guān)類終端，網(wǎng)管功能和架構(gòu)非常完善，可支持設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和性能監(jiān)控、業(yè)務(wù)自動(dòng)配置、參數(shù)動(dòng)態(tài)修改、通信故障在線診斷、實(shí)時(shí)采集設(shè)備的自動(dòng)告警，并支持對(duì)設(shè)備遠(yuǎn)程操作和系統(tǒng)升級(jí)。TR069 協(xié)議棧如表10 所示：

表10 TR069協(xié)議棧

RSU 主要用于V2X 消息匯聚和路由轉(zhuǎn)發(fā)，下行車路協(xié)同命令的現(xiàn)場(chǎng)處理和廣播，功能要求持續(xù)在線。從所面臨的網(wǎng)管用戶需求場(chǎng)景來看，TR069 能較好地滿足其運(yùn)維需求。數(shù)據(jù)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(jié)束語

本文根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研，從工程實(shí)踐的角度探討了面向車路協(xié)同路側(cè)設(shè)備RSU 運(yùn)維管理當(dāng)前遇到的問題，并根據(jù)研發(fā)實(shí)踐給出了當(dāng)前RSU 統(tǒng)一運(yùn)維管理需支持的基本數(shù)據(jù)能力集和通信協(xié)議要求。中國(guó)電信牽頭，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)伙伴也同步在CCSA 等組織中推進(jìn)相關(guān)運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)的制定。2020 年是車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，隨著商用進(jìn)程不斷加快，對(duì)于路側(cè)設(shè)備RSU 的運(yùn)維需求和運(yùn)維能力也會(huì)提出更高的要求，相信通過產(chǎn)業(yè)界的一起努力，當(dāng)前遇到的問題都會(huì)迎刃而解，車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的運(yùn)維體驗(yàn)也會(huì)更進(jìn)一步提升。