面向车路协同的RSU运维管理平台实践

王秋红，张龙，周秀杰

（中国电信股份有限公司研究院，北京 102209）

0 路侧设备RSU运维管理概述

（1）路侧设备RSU 运维管理现状

在行业发展初期，车联网示范业务多以小规模的演示为主，基础设施运维管理平台多由设备厂家提供，由于不同RSU（Road Side Unit，路侧单元）的差异导致了互联互通问题，因此RSU 运维管理系统初期也多采用三层网络架构，如图1[2]所示。

图1 传统的路侧设备RSU运维管理网络架构

目前，全国层面的车联网和车路协同应用测试基地、试点示范区已达10 多处，包括无锡、上海、北京-河北、重庆、长沙、浙江、广州、长春、武汉和成都[1]以及天津等，包含地方级示范区，总体数量达50 余处。发展到当前阶段，国家级示范区、地方级示范区等车联网路侧基础设施建设都已初具规模，车路协同连接车和道路感知设备数量众多，设备缺少统一维护和管理。RSU 位于路侧，是车路协同的核心单元，由于其所处地形和安装环境的高度复杂性，其管理运维要求自动化、批量化、智能化、远程化。若仍然采用传统的三层运维管理系统，层级过多，致使顶层运维管理系统对底层RSU 设备的管控较弱，制约集约化、智能化运维系统的发展；厚重的运维体系对于运营主体来说，也带来了不必要的高成本。海量设备类型、数据类型及大数据平台和云平台的出现，给传统的运维手段带来了新的挑战[3]。

异厂家设备互联互通未进行标准化，当前阶段的数据接口和互联互通更多是在封闭区域内完成，导致不同示范区之间存在互通屏障，不利于推动产业的大规模部署进程，异厂家设备与运营主体的运维管理平台的互联互通对接工作量对于设备商来说，也需要投入非常之大的人力成本。

面对新的发展形势，结合车路协同产业特有的商业模式和发展路线，需要提出和研究更为高效、直接的网络架构方式。

（2）路侧设备RSU 运维管理网络架构

运维管理系统的核心目标是：支撑网络运营，为企业创造价值。奔着这个目标，通过标准化异厂家之间RSU 设备与运维管理系统之间的运维数据接口和通信协议，实现将多层运维体系简化为二层架构，即路侧设备RSU 可通过无线或者有线接入的方式直接接入到运营主体部署的运维管理系统中，如图2 所示。

图2 新型路侧设备RSU运维管理网络架构

该运维管理系统摒弃了传统的多层运维体系，运营主体只需要部署一套运维管理系统，即可把锁定区域内的路侧设备RSU 统一纳入管控。RSU 运维管理系统负责对路侧设备RSU 的集中、统一管理；路侧设备RSU 负责将配置、性能、告警等上传至运维管理平台，并对运维管理平台的一系列管理维护操作（如查询、设置、重启等）产生具体行为或者响应。

1 路侧设备RSU运维管理平台系统设计

1.1 接口功能设计

RSU 运维管理系统定义了一系列接口对象，如设备管理接口、配置管理接口、性能管理接口、告警管理接口和维护管理接口等。

（1）设备管理接口

设备管理接口功能用例如图3 所示。

图3 设备管理接口功能用例图

1）设备列表查询：RSU 运维管理平台支持设备列表方式显示设备信息，支持分页查询功能。

2）设备分组：RSU 运维管理平台应支持自定义设备分组，分组进行设备查询和管理。

3）设备状态管理：RSU 运维管理平台应支持设备状态监测，包含在线、离线及异常三种设备状态。

4）设备重启：RSU 运维管理平台应支持对设备远程重启，以及定时重启操作。RSU 进行重启操作后，发送消息通知运维管理平台该RSU 设备重启完成。

（2）配置管理接口

配置管理接口功能如图4 所示。

图4 配置管理接口功能用例图

1）配置参数设置：RSU 运维管理平台可以实时修改RSU 配置参数的值，也可以进行参数项的增加活删除。

2）配置参数查询：RSU 运维管理平台从RSU 中实时获取配置参数信息。

3）配置参数变更上报：RSU 保存配置参数。当RSU 的配置参数发生变更时需要实时上报相关通知到运维管理平台，配置参数变更包括配置参数取值的变更、新增配置项以及删除配置项等场景。

（3）性能管理接口

性能管理接口功能用例如图5 所示。

图5 性能管理接口功能用例图

1）性能数据采集：RSU 运维管理平台定期接收RSU上传的性能数据，以便后续进行性能数据的解析和计算。

2）性能测量任务定制功能：RSU 运维管理平台对RSU 进行性能测试任务定制，以便定制性能测试任务是否开始、采集时间、采集周期、上报路径等，以满足运维管理平台性能采集相关的功能业务需求。

3）性能统计查询：RSU 运维管理平台应能以直观的形式对性能数据进行显示，并能对收集的各性能数据进行统计分析，检测异常状态。

（4）告警管理接口

告警管理接口功能用例如图6 所示。

图6 告警管理接口功能用例图

1）实时告警上报：RSU 主动发送事件报告到运维管理平台来实现设备的实时告警。RSU 将实时产生的告警信息主动通知到运维管理平台，运维管理平台进行相应的处理。

2）告警查询：RSU 运维管理平台应支持按照区域、设备分组、告警时间、告警类型等进行组合查询，查询结果支持导出功能。

3）告警同步：运维管理平台发起针对RSU 的告警参数信息查询，并进行相应的处理。运维管理平台下发告警参数查询命令，RSU 返回对应的告警参数项，运维管理平台自身进行告警信息的匹配操作，以满足运维管理平台和RSU 告警信息的一致性。

（5）维护管理接口

维护管理功能接口用例如图7 所示。

图7 维护管理接口功能用例图

1）设备软件升级：RSU 运维管理平台应支持对设备进行软件远程升级，支持手动或自动方式进行软件升级处理。平台应支持升级软件包上传到指定目录，选择对应的版本执行升级。

2）硬件版本升级：RSU 运维管理平台应具备硬件远程升级的能力，建议支持模组中的固件升级。

3）设备软件升级结果通知：RSU 执行升级动作完成后，发送消息通知RSU 运维管理平台该设备升级成功或升级失败。

4）日志管理：包括日志记录、日志查询和日志备份。

（6）安全管理接口

安全管理接口功能用例如图8 所示。

图8 安全管理接口功能用例图

1）用户管理：平台提供用户的访问授权、身份认证与权限管理机制，具备管理员、监控员、普通用户三种类型，管理员具备用户的维护功能。支持针对各个页面设置查询权限，针对各个操作配置操作权限，可对不用角色的权限进行配置。

2）权限管理：管理员账户具备所有权限；监控员账户主要执行故障处理和设备维护，应具备告警管理、设备列表查询、配置管理等权限；普通用户具备设备列表查询、配置管理及故障诊断等权限；平台应具备数据权限功能，支持用户按区域授权，或按用户组进行授权访问。

3）数据备份：当系统出现问题时，能够根据文件系统备份与数据库备份将运维管理平台恢复到备份前的状态。运维管理平台应具备数据定期、自动、手动备份功能。

1.2 数据要求

互联互通最重要的问题之一就是数据集的标准化。不同厂家设备支持的基本能力能做到统一，然后以此为基础进行扩展，有利于行业互联互通，尤其是跨地域的互相认可。因此在研发RSU 运维管理平台前期，曾对行业内的10 余家RSU 设备厂商进行调研，经过分析可将当前南向数据能力分为4 个部分：设备监控信息、配置数据信息、告警数据信息以及性能数据信息。现分别对其进行分类说明：

（1）设备监控信息：包含基础信息集和增强型信息集两部分。基础信息集包含设备商OUI、设备序列号、设备类型、设备制造商名称、RSUID、软硬件版本等基本信息；增强型信息集包括安全证书相关参数、协议版本、地图偏转、以及自定义参数等信息。

（2）配置数据信息：包含基础配置信息集和增强型配置信息集两个部分。基础配置信息集包含RSU 名字、运维平台服务器地址、用户名密码、心跳上报周期等；增强型配置信息集包括RSU 业务端口、业务IP、资源池类型相关参数、业务消息是否上报开关使能、通信模式等参数。

（3）告警数据信息：包含基础告警信息和增强型告警信息两部分。基础告警信息包含模块高温、ROM 占用率过高、CPU 占用率过高、设备重启等参数信息；增强型告警信息包含GNSS 信号弱、Wi-Fi 信号异常、网络时延相关参数、数据解码失败等告警信息。

（4）性能数据信息：包含基础性能集、业务性能集和增强型性能集3 类。基础性能集包含RSU 温度、CPE 占用率、内存使用率等性能参数；业务性能集包含PC5 口相关统计信息、Uu 口RSRP、Uu 口RSRQ、Uu 口RSSI 等性能参数统计。

1.3 通信协议要求

除数据集标准化问题外，通信协议标准化也是影响不同设备与RSU 运维管理平台对接的一个主要问题。根据行业调研结果，当前RSU 运维管理平台与RSU 设备之间的通信协议主要收敛为两种：HTTPS 和TR069。分别对其进行展开说明。

（1）HTTPS 协议

HTTPS 请求一般为短连接，考虑服务器压力和实效等方面，暂不考虑HTTPS 长连接，因此需要采用轮询的方式。数据采用JSON 格式。HTTPS 协议栈如表1 所示：

表1 HTTPS协议栈

1）基本信息上报，定义见表2：

表2 基本信息上报

2）心跳，定义见表3：

表3 心跳消息

3）配置设置，定义见表4：

表4 配置设置消息定义

4）配置查询，定义见表5：

表5 配置查询消息定义

5）告警上报，定义见表6：

表6 告警上报消息定义

6）性能上报，定义见表7：

表7 性能上报消息定义

7）远程升级，定义见表8：

表8 远程升级消息定义

8）升级状态上报，定义见表9：

表9 升级状态上报定义

（2）TR069 协议

TR069 协议常用于管理固定线路或者无线链路接入的网关类终端，网管功能和架构非常完善，可支持设备的运行状态和性能监控、业务自动配置、参数动态修改、通信故障在线诊断、实时采集设备的自动告警，并支持对设备远程操作和系统升级。TR069 协议栈如表10 所示：

表10 TR069协议栈

RSU 主要用于V2X 消息汇聚和路由转发，下行车路协同命令的现场处理和广播，功能要求持续在线。从所面临的网管用户需求场景来看，TR069 能较好地满足其运维需求。数据模型主要基于TR181，其涉及的RPC 方法如表11 所示：

表11 RPC方法

2 结束语

本文根据产业调研，从工程实践的角度探讨了面向车路协同路侧设备RSU 运维管理当前遇到的问题，并根据研发实践给出了当前RSU 统一运维管理需支持的基本数据能力集和通信协议要求。中国电信牵头，联合产业伙伴也同步在CCSA 等组织中推进相关运维标准的制定。2020 年是车联网产业迅猛发展的转折点，随着商用进程不断加快，对于路侧设备RSU 的运维需求和运维能力也会提出更高的要求，相信通过产业界的一起努力，当前遇到的问题都会迎刃而解，车联网产业的运维体验也会更进一步提升。