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计算机技术类论文 机房动环监控云化架构的设计与实现

2018-12-17 13:29:14来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘要:随着互联网技术的快速发展和科学技术的突破创新,网络信息化设备应运而生并日益崛起,其职能运行与日常的管理维护也日益艰巨。当前,云计算主要被用在动环监控系统,目的是对大面积的分布式机房进行管理和监督。该系统是维持机房稳定运行的重要前提。现阶段,社会的经济从高速发展向高质量发展转变,网民的生活水平日益提高,互联网需求日益多元,很多厂家着手构建自己的机房,不断扩大机房的分布面积和基本密度。随着服务器节点数量的增加,分布式云架构通常随服务器节点数量的增加而不断扩大,但造成系统消耗的指数上升,限制了云服务系统的扩张能力。

  在安全防护领域,利用云技术进行控制是一个新热点,这种监控方式不仅可测可控可扩展,还能够随着监控网点的扩张,逐步减少TCO总成本,是一种具有可操作性的标准化方式。本文以江苏联通机房为研究对象,结合其环境监控的具体要求,整合云计算和云储存等技术的研究思路和工作机制,为机房的环境监控系统提出实施方案和优化建议,力求打造经济型、实用型和安全型的高质量机房

  关键词:云计算;视频监控;云平台

  1.绪论

  1.1云计算的国内外发展现状

  云计算是物联网的重要支撑,开启了IT产业界的技术革命,为行业今后的发展提供更多的新机遇和新可能,受到各国政府的青睐。美国作为技术大国,也将云计算技术运用到IT战略中,美国国防信息系统部门也根据国家发展需要在其数据中心加强系统更新,利用先进的科学技术构建虚拟云环境。2009年9月15日,美国总统奥巴马希望能够用虚拟化的方式缩减政府开支,并提出要发挥云计算技术在政策制定中的重要作用。日本也顺应时代发展潮流,计划建立名为“Kasumigasek iCloud”的大规模的云计算基础设施,该设施能够帮助财政部、内务部、监管部等各个职能部门收集数据信息,完善工作机制。在“十二五”信息规划中,中国对云技术作出全面剖析,并提出要将云计算纳入发展纲要,将其作为下一个五年计划中信息化领域的重要发展任务。

  在2009年年底,中信部出台关于信息软件产业发展的指导意见,对行业的十个重点发展领域进行划定,包括基础软件、信息安全软件、工业软件、嵌入式软件、行业应用解决方案、系统集成和支持服务、软件服务外包、各类创新型服务、数字内容加工处理与服务以及IC设计服务。为响应国家号召,积极发展信息产业,北京立即启动祥云工程,江苏无锡希望能够通过产业振兴打造“中国云谷”。

  除了政府部门,经济、文化、科技等各行各业都掀起一股“云浪潮”。

  现阶段,云计算技术正逐步走向开放包容、互联互通,服务器逐渐选择用X86机群,储存技术向SAN+NAS一体化发展。

  随着互联网宽带的提速增效,小型机厂商HP更加重视PC服务器的发展,未来网络会逐渐走向虚拟化、网格化和扁平化。网络用户的参与门槛降低,获取信息的渠道日益增加,但成本有所降低,并能够根据个人兴趣有针对性的选择个性化内容。同时,随着云计算的发展,公共计算网络逐步兴起,可以有效感知用户的具体位置,使移动用户的规模不断扩大。当前,云计算逐步向公共计算网过渡,也对集约化规模化计算技术提出更高要求,这就倒逼行业必须确定明确开放的云标准,在虚拟计算的同时合理调配信息资源。

  在业务方面,电信业务的发展更加集约化和专业化,随着信息技术的快速发展和社会资源的日益增加,“信息爆炸”时代已经到来,网络用户也呈现爆发式增长,对信息服务的要求也不断增加。如今,计算技术与发展运用成为通信行业的热点领域,不断加强信息服务供给,以实现计算和通信的融合发展,各大运营商把握发展机遇,提出明确的发展目标,即成为综合信息服务提供商。云计算技术的广泛运用不仅能够帮助运营商转变经济发展模式,优化产业升级,还能够促进通信技术发展和创新,完善信息基础设施建设。

  1.2动力环境监控系统的发展概况

  20世纪初,移动通用技术已在世界各国得到广泛使用,运营商已将电源设备和配套设施布局到每一个合适的位置,采用专业的监控技术实施统一管理。但由于设备生产厂家的规模和发展也所差异,动力系统的开关电源配置也有所不同,因此必须接入统一的电源开关进行系统维护。

  随着移动互联网的用户数量不断增加,移动基站开关电源的种类日益增多,运营商的产业规模和运作机制需要及时调整。现实发展的需求就会引发信息革命和技术革新,不同企业会根据实际操作和信息保密需求安全不同类型的监督管理系统。但必须注意的是,动力监控系统的不能盲目扩张,更不能脱离生产实际,要把握不同系统的功能机制,进行合理整合,否则就会带来信息干扰、技术混乱等管理问题,使各个部分无法互联互通,导致整个系统的瘫痪和崩溃。

  当前通信设备的监控系统多采用综合性的管理平台,并且逐渐向无人操控的自动化方向发展,通信企业可以逐步撤销监管人员,通过遥控、遥调等“遥控制”手段掌握监督管理的知情权和主动权。这对于基站的要求很高的要求,其内部系统必须满足动态化、智能化、安全系数高、稳定性强等特点,以保证监控系统能够自动收集并实时更新数据信息。通过统一的管理平台,移动基站的信息设备和数据资源可以通过网络进行集中整合,不仅能够减少人力物力成本,还能够输送到监控中心,避免出现信息泄露、数据遗失、操作故障等问题。

  2.研究背景及意义

  2.1江苏联通现网动环监控情况及分析

  江苏联通及时调整体系建设,率先开通并完成三项工程,在此之后立即着手动力环境检测系统的构建。联通的实施方案由中兴和艾默生开关电源供应商提供,但两者在运行过程中容易出现不稳定的现象。由于中兴系统存在不稳定性,经常出现乱报、错报警的技术故障。此外,中兴的监控系统无法覆盖艾默生电源,无法对其实际操作进行控制,使监控设备存在不匹配的问题。为更好地解决监控系统的管理问题,会采用以下方式:

  1、干接点告警

  该方式主要采用分组划分,以基站设备为依托,集合机组开关量告警,同事,需要接入重要开关告警量,如基站停电、电池电压低告警、门碰等。信息数据经过汇总后会被输送到基站操作台,并选择一组接点进行信息对接,以便及时发出警告。

  但该方式也存在一定的缺陷,例如:具有很强的依附性,一旦离开附属平台,就缺少信息动力和数据来源,使动力监控系统无法发挥告警预知作用。所以,平台应该发挥干接点方式的优势,同时要加强对接点之间的沟通和交流,减少输送流程以减少损耗率,提高告警的时效性。当前,包括江苏联通在内的很多运营商,依然采用人工维护的方式进行监督和管理,给系统的优化完善带来困难。

  2、公务信道组网

  江苏联通的长期供应商是中兴公司,他们为联通的发展提供信息网络、通讯设施、动力基础等。现阶段,联通大部分移动基站的动力来源是监控系统提供,通常采用公务信道光传输组网方式,利用光传输为公务通道提供动力资源,提高信息传送的效率和机会。但该方式也存在较大弊端,它的监管方式为循环的车轮巡回检查,在一个环上的基站只能在同一个通道进行输送,大大降低运行效率。同时,如果一个环节出现故障,整个通道就会陷入瘫痪,如果某个基站更新或修改信息,整个系统就会随之改变,基站信息无法有效上传。

  3、时隙分插复用组网

  在移动基站与控制器中存在一条输送数据和信息的通道,时隙除了传送信号外,也可以承担其他的任务。现存的监控系统能够挑选出一队基站,并选择某个时隙进行两者的信息传输,以实现时隙分插复用的监督和管理。对于多余的时隙,也会经过通道返回到交换机。如果在一中安装软件就可以实现装置的半永久性链接,这种方式能够避免由于信号不稳定出现的电源闭合等问题,保证监控系统的实时性和稳定性。如果把同一模块下的基站监控系统进行整合,分配到一个或多个控制中心,那控制中心就可以发挥前置机的作用,对各项数据进行梳理汇总。形成信息集合后,监控数据库可以通过点对点的方式进行信息的“遥控制”,保证每一个基站的工作效率和工作质量。

  2.机房监控系统云服务器改造的必要性分析

  随着信息行业的快速发展,网络覆盖范围越来越广,管理难度也日益增加,尤其是对于经济不够发达的城区及各乡镇而言,设备维护和环境整改的工作强度大幅度增加,也面临更多的困难和挑战。以往传统的管理模式和人员巡检的方式时效性低、安全性差,无法满足“互联网+”时代的发展要求。为了保证各个环节的优质高效,联通应该采取网络化、动态化的统一管理模式,构建智能动力监控系统。在设备操作、动力供给、环境维护、人员配置等方面进行综合监控。与此同时,也应该积极贯彻联通“不间断,高质量,经济效益强”的安全需求。

  当前,电信行业竞争日益激烈,安全性随之成为企业脱颖而出的重要法宝。因此,各大运营商都将增强网络安全作为企业升级和业务开展的重要目标,以确保平台运营的稳定性,保证网络用户的利益。在提升网络安全性方面,企事业单位根据自身发展要求提出不同的方案。多数单位以精细化管理为切入点,在总体布局的同时精准定位,根据实际工作操作,各单位会从设备管理、资产统计、发电效率、基站巡检等方面投入大量物资。此外,还会聘请专业技术人员对现行监管手段进行网络维护,提升检测的准确性和可靠性,以为网络用户营造安心安全信息环境。

  随着现代动环系统的日益普及和发展,传统系统的不足逐步显现。以往模式的监控中心(SC,SupervisionCenter)需要耗费大量的人力成本,再加上人员专业技术有所欠缺,各服务器缺少沟通和对接,使数据的处理能力和远程操控能力不断下降,使管理的有效性和精准性无法得到保障。

  在“互联网+”时代,共享共治和互联互通成为时代趋势,遍布各行各业,通信系统尤为突出。随着机房的数量不断增加,分布区域日益扩大,如果实现机房内外部环境的改善和维护成为行业发展的新方向和新要求。当前,数据信息的处理呈现多元化个性化的需求,需要采取有针对性的解决方式实现有效供给。较为常见的解决方式为采用云计算、云技术、智能统计等,这能够使更多的服务站点实现分工合作,提升实际工作效率。

  本文立足于以上发展背景,以现有研究成果为切入点,力求发挥云计算中云架构在动环监控系统中的重要作用。这种架构方法与传统监控系统的二级中心架构相似,但在具体工作机制和执行规划中存在差别。此外,在云架构的组织框架中,服务器节点的增加不仅没有增加数据信息的运输成本,还将其控制在固定合理的区间内,提高了系统的数量和质量,充分展现出系统的可容性。笔者借助云技术的发展思路和操作方法,以江苏联通机房环境监控系统为研究对象,为其监控系统提出可行的优化方案。

  3.云计算架构下的环境监控系统的搭建

  当前,江苏联通发展较快,网络技术已经普及到各个城区和乡镇,各地对厂房环境的要求和智能管理的需求也较为迫切。因此,江苏联通发挥自身的技术优势和平台体系,广泛招募专业人才,共同打造可监控、可检测的标准化云计算管理系统。

  3.1云计算技术架构及关键技术

  云计算属于虚拟化科学技术,是对信息资源和数据模型的线上转换,主要依靠集合平台进行输送和维护。云计算分为应用层、平台层和资源层(见图2),主要提供基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS),各类服务互相关联相互影响。通过完整的服务体系,不仅能够各司其职,也可以合力为用户提供有效专业的信息供给。

  图2云计算架构

  在各级服务中最基本的服务由资源层提供,它负责提供实体资源和虚拟资源,可以将抽象的资源设备和技术平台,如感应器、报警器、控制器等运用到实际操作过程中,实现信息的整合管理。这不仅能够优化信息供给方式,也能够更加便捷地管理现场信号。

  第二层是平台层,它处于资源层与应用层之间,是云计算架构的中枢部分,为子系统的开发、测验和运行提供渠道和服务,包括包括数据库以及管理支撑服务等层次。

  最上层为应用层,这是考察云计算架构功能和成效的试验田,所有层次的信息数据都将在改成汇总,并输送到相关的服务机构。联通内网数据库、智能分析系统等都是应用层的具体操作。

  云管理平台的有效性、高效性和整合性,为各个系统提供了便利的运营环境,各服务系统能够灵活部署工作机制,及时调整工作方案,优化管理环境。这不仅使各系统拥有更多的主动权和参与权,保证管理监控的精准化和专业化,还能够节约系统运行的人力物力成本。云平台管理是云计算的“中枢神经”,具有管理、用户服务、调度监控等三种重要功能。该平台的运行能够采集到大量技术信息和信号资源,如果系统出现问题,也可以通过智能化的手段与其他服务系统进行对接,保证管理的全程化和全覆盖。

  3.2云计算架构下的云平台及工作原理

  云平台主要包括以下三个部分:联通机房环境集中监控系统平台、现场设备采集层、远程WEB浏览站。整体结构见图4:

  图4联通环境监控系统整体结构

  集中监控系统平台主要负责监督和调配光电设备、FTTx网管、温湿度等问题,并对联通机房的整体数据进行分析、管理和输出。当设备出现故障时,该平台会自动启动报警装置,处理紧急情况,记录突发信息,并通过语音等多媒体手段进行实时输出。管理人员接到信号后能够立即启动紧急预案,对机房的设备进行及时整修和维护。

  现场设备采集层:对光电设备、FTTx网管、温湿度等各类动力设备的信息进行全方位采集,并通过专业化操作系统对其筛选和处理。之后,在通过内部服务器将信息输送到监控云平台。

  远程WEB浏览站的主要功能室进行远程WEB浏览,能够帮助管理人员通过远程系统实时了解机房的运行情况,对服务设备进行远程操控,以实现管控一体化。工作人员选择IE浏览器,通过LAN或VPN等方式实时观看监控画面,也可以远程浏览整个机房的工作状态和设备使用状况。

  3.3云计算架构下的环境监控系统的搭建

  机房监控系统主要由环境监控、动力监控、安防管理等模块组成(见图5)。当前,江苏联通共有16个城乡站点,可以通过统一的多媒体平台为各个地点设置特定的TCP/IP地址,使其接收到所需要的信号和资源。各个站点的机房控制系统都集中了如红外、灯光、烟雾等前段感知设备,这些设备不仅要对数据信息进行收集汇总,还要利用数据库和智能化技术深入挖掘信息价值。以上功能的实现都离不开云计算和云管理的支撑,通过云技术,信息能够循环输送和互动反馈。当中心机房下达指令时,各站点可以通过光电信号和智能设备进行接收,再执行指示的过程中,中心平台能够突破时间和空间的限制,进行实时跟踪和监控。图6为中心机房环境监控云平台报警手机短信。

  4.云计算架构下的环境监控的优势

  5.1跨平台、跨媒介、跨地域

  云计算依托数字技术、智能技术和互联网技术,以手机、电脑等移动终端为载体,通过微博、微信、邮件等媒介进行虚拟化运作。无论是精细化分工、分布式监控、网格化管理还是智能化报警,都体现出云计算架构的灵活性和丰富性。这种新技术不仅能够带动信息产业健康有序的发展,也能凭借“三跨”优势扩大数据服务的范围,保证信息输送的稳定性和安全性。

  5.2监控全面,部署方便

  云计算架构的系统优势是能够对各个环节、各类设备提供的各种服务进行监督和管理,UPS电源、IT服务器等都是重要组成部分。当信息层或平台层出现异常情况时,平台可以通过多个接口,利用内部关联信息网自动发布预警通知,整合AD及权限管理,提升系统运作的工作效率。见下表1(云终端)。

  5.改造情况

  当前,随着新技术和新设备的引进,江苏联通积极借鉴其他地区的发展经验,对云计算架构进行详细规划,也不断更新机房环境的监控系统。该系统借助现代数字技术对机房的工作机制、运作流程、平台管理进行全程监管,也在参数分析、自动报警等功能上实现突破和创新。云计算构架以高收益低成本的技术优势赢得技术发展和有效管理的双赢结果。具体表现如下:

  第一、对广电光电设备的监控

  江苏联通机房拥有大量形式多样的光电设备,对其参与指标进行对比分析,能够改善信息输送的网络环境,使信号保持稳定性和连贯性。本监控系统和光电设备以SNMP协议为支撑,服务端根据协议将OID发送到固定的IP地址,信息接受者进行数据处理后,会根据服务端和客户的实际需求按原路径反馈信息,再经过深加工的精细处理输送给客户端。图7所示为中心机房 1号光开关的监控画面。

  第二、对 FTTx 数字电视网管参数、运行质态的监控

  江苏联通IPTV(如图 8所示)作为传播光信号的绿色通道,对其参数指标、运作机制和设备效果的加强管理和监控必不可少。现阶段,各大厂商会为机房内部的监控和广电系统提供特定型号的通讯接口,根据双方的技术和工作要求拟定运营协议。据此,生产商能够制定有针对性和可操作性的监控方案,明确远程调控、故障报警、结构调整等各项服务的参数指标,实现云计算架构的有效性和服务性。对智能化要求比较高的系统,还会通过彩信、语音、视频等多媒体形式输送信息,并运用数据库进行情况分析,精准把握系统运行过程中的各项细节,大大降低了事故的发生频率。

  第三、供配电监控

  UPS是一个具有科学性和精准性的检测系统,可以对江苏联通每一个机房里的各种仪器设备,包括路由器、转换器、服务器等进行全方位检测,并为其提供后期的能源储备,使各个设备物尽其用,发挥整体的监控作用。此外,机房内外部环境的优劣也直接决定着仪器设备的持久性、安全性和稳定性,因此必须对温度、湿度、警报器、视频等每一个环节进行优化(见图9),进而提升设备的使用效率和工作寿命。

  6.结语

  本文结合通讯信息产业发展的时代背景,对学界关于机房动力环境监控系统的相关研究进行分类汇总。笔者以运营商江苏联通为研究对象,对其系统架构、工作机制、设备维护等方面进行深入分析,也揭示了工作中出现的问题及设备本身存在的故障,并根据工作需要和发展阶段为动力环境监控系统今后的发展提出整体意见。与传统监控系统相比,动环监控系统充分运用云技术、云管理和云架构的虚拟技术,实时监控仪器设备的工作状态,并通过反馈系统进行改进和完善,不仅实现了管理机制的创新和完善,也大大降低了人力物力成本,实现系统智能化。各大生产商积极响应通讯行业的发展要求,在集中监控、维护和管理等方面投入很多新资源和新技术,延长机房的存在寿命。

  动环监控系统将各项单项巡检项目整合在一起,并运用监控中心的整合平台,根据工作需要和实际操作,调整各类设备的系统参数,及时排查安全隐患,提高检测的准确性和安全性。同时,系统的维修手段也从单一的设备检查转变为智能化手段,即利用数据库的信息反馈,对存在的问题进行专业判断并制定有针对性的维修方案。此外,语音、视频、声光告警等方式也实现巡逻方式的线上化和虚拟化,在减轻工作量的同时也提高了系统的工作效率。

  当前,省级动环监控系统的检测范围广,用户需求多,信息数据量大,急需智能化技术的支撑和维护。因此,物联网与云计算是其当前乃至未来很长一段时间新方向和新目标。这种将信息进行智能化汇总和数据化分析,并通过集中平台生成相关报告,进行优质处理,再通过动环设备进行警告和维护的工作体系,符合云架构的发展要求,实现系统工作的公开化和透明化。

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