3G時(shí)代的移動(dòng)通信直放站監(jiān)控技術(shù)

隨著3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程的啟動(dòng)，3G直放站設(shè)備的監(jiān)控也納入日程。當(dāng)前3G移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)逐步走向商用化階段，直放站設(shè)備作為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重要設(shè)備，在增強(qiáng)信號(hào)覆蓋，提高網(wǎng)絡(luò)傳播速度，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本方面的作用越來越顯著，因此其在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋中的地位已日趨重要。

中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)在部分區(qū)域進(jìn)行了WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三種3G模式直放站的實(shí)用性試驗(yàn)和技術(shù)跟蹤。與此同時(shí)，直放站的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也成為運(yùn)營(yíng)商和生產(chǎn)廠家所關(guān)注的問題。為了做到對(duì)所有直放站設(shè)備網(wǎng)元進(jìn)行管理，以實(shí)現(xiàn)更好的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，中國(guó)移動(dòng)需要對(duì)自己轄區(qū)內(nèi)的所有直放站設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的、全天候的監(jiān)控管理，增強(qiáng)管理的效率。而且響應(yīng)的網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)必須作為一套獨(dú)立的系統(tǒng)與直放站設(shè)備系統(tǒng)并行存在，其操作必須不影響網(wǎng)絡(luò)中的各類通信設(shè)備的正常運(yùn)行。

直放站監(jiān)控系統(tǒng)依然會(huì)向著網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的方向發(fā)展。但是隨著應(yīng)用場(chǎng)景的日益復(fù)雜化，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)化的要求越來越高。系統(tǒng)工作的可靠性、穩(wěn)定性對(duì)于整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的意義越來越重要，因此對(duì)于直放站的監(jiān)控要求也越來越高，如實(shí)時(shí)性的要求、監(jiān)控系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)、數(shù)據(jù)包發(fā)送可靠性校驗(yàn)、串口數(shù)據(jù)的正確性的校驗(yàn)等。而且隨著當(dāng)前數(shù)字圖像視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻和音頻成為一種趨勢(shì)，利用先進(jìn)的圖像視頻壓縮算法和無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的解決方案，通過無線Internet傳輸現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字圖像視頻數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的可視化，從而引導(dǎo)直放站監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)入新一階段。

直放站監(jiān)控系統(tǒng)主要由三部分組成，包括直放站監(jiān)控中心(上位機(jī))、通信信道和直放站監(jiān)控終端(下位機(jī))。

直放站監(jiān)控中心

第一代的監(jiān)控中心是為滿足生產(chǎn)調(diào)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)開通的需要而設(shè)計(jì)。由于越來越多直放站的工程開通，這就需要一種有效的管理方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)調(diào)測(cè)與報(bào)警接收，第二代的監(jiān)控中心應(yīng)運(yùn)而生。此時(shí)的監(jiān)控中心可以實(shí)現(xiàn)基本的遠(yuǎn)程監(jiān)控。2001年底，中國(guó)聯(lián)通CDMA直放站開始大規(guī)模建設(shè)，在大量使用直放站的同時(shí)，由于維護(hù)成本的日益增加，對(duì)直放站的日常維護(hù)管理也開始引起運(yùn)營(yíng)商關(guān)注，集中監(jiān)控也日趨必要。以國(guó)人通信為代表的一些直放站廠家開始關(guān)注統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)，其目的是為運(yùn)營(yíng)商提供集中式解決方案，將眾多廠家的設(shè)備在同一個(gè)平臺(tái)上集中監(jiān)控，第三代監(jiān)控中心隨之產(chǎn)生，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一網(wǎng)管。

目前，直放站監(jiān)控中心已經(jīng)進(jìn)入了第四代——綜合網(wǎng)管階段。隨著直放站建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)維護(hù)模式的發(fā)展，單機(jī)操作模式的網(wǎng)管中心已經(jīng)不能滿足實(shí)際運(yùn)維要求，因此在該階段，監(jiān)控中心的組成結(jié)構(gòu)與功能都發(fā)生了很大變化，由一個(gè)單純的單機(jī)版軟件演化到由多個(gè)相對(duì)功能獨(dú)立部分組成的綜合系統(tǒng)，并具備了典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。監(jiān)控中心又由PC機(jī)和短消息網(wǎng)關(guān)(InternetShortMessageGateway，ISMG)組成，運(yùn)行在PC機(jī)上的應(yīng)用軟件完成對(duì)各直放站站點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理工作。ISMG是具有短消息轉(zhuǎn)發(fā)功能的短消息網(wǎng)關(guān)。該監(jiān)控中心通過短信網(wǎng)關(guān)(ISMG)與短消息業(yè)務(wù)中心(Short Message Service Center，SMSC)連接，短消息網(wǎng)關(guān)支持標(biāo)準(zhǔn)的SMPP3.3協(xié)議和SGI P1.2協(xié)議，與直放站通過短信進(jìn)行控制信息的交互。

通信信道

監(jiān)控中心與監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)通訊是利用通信信道來實(shí)現(xiàn)的。通過通信信道完成通訊的方式分為采用RS232串口直相連的直接數(shù)據(jù)通訊(點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊)方式和采用Modem進(jìn)行收發(fā)短信息(ShortMessageService，SMS)的方式。直接數(shù)據(jù)通訊方式實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳送速度快，但其通訊成本高;SMS方式則是首先將信息發(fā)送到短信息中心(ShortMessage Service Center，SMSC)，然后再由短信中心排隊(duì)依次發(fā)送到各自目標(biāo)地。短消息通訊方式實(shí)時(shí)性差，通訊連通速度慢，但是成本最低，不存在占用信道的問題，所以它是目前主要的通訊方式。

目前采用(SMS)方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的方式有以下三種。

(1)短消息方式接入

直放站和監(jiān)控服務(wù)器之間通過無線通信鏈路連接，直放站內(nèi)置的Modem以短消息的方式和監(jiān)控中心主服務(wù)器建立通信聯(lián)絡(luò)。直放站的主服務(wù)器采用SMPP或SGIP協(xié)議和短信網(wǎng)關(guān)通信，短信網(wǎng)關(guān)以短消息的方式和直放站通信。直放站監(jiān)控系統(tǒng)以SP的形式接入短信網(wǎng)關(guān)。

(2)無線Modem直接連接直放站

在早期的直放站設(shè)備中，存在部分無線數(shù)據(jù)傳輸方式通信的直放站設(shè)備。此類設(shè)備通過直放站集中監(jiān)控系統(tǒng)的中心服務(wù)器和直放站設(shè)備側(cè)的無線Modem交互數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控維護(hù)時(shí)，向直放站側(cè)無線拔號(hào)，建立無線通信連接，實(shí)現(xiàn)信息的交互。當(dāng)直放站設(shè)備側(cè)發(fā)生故障，則由直放站側(cè)Modem向網(wǎng)管中心拔號(hào)，將告警信息發(fā)送到網(wǎng)管中心。

(3)無線Modem通過前置設(shè)備接直放站

還有一部分直放站，在本地設(shè)有自己的監(jiān)控終端，我們稱之為前置機(jī)。這類直放站通過其前置機(jī)提供上級(jí)網(wǎng)管接口，與省中心直放站集中監(jiān)控系統(tǒng)的中心服務(wù)器通過無線Modem等方式連接，實(shí)現(xiàn)直放站的監(jiān)控和管理。

直放站監(jiān)控終端

直放站監(jiān)控終端是整個(gè)直放站監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，基本功能有包括對(duì)直放站設(shè)備的配置管理、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采樣、故障告警管理和遠(yuǎn)程通信等。其主要分為系統(tǒng)硬件部分和系統(tǒng)軟件部分。直放站監(jiān)控終端的硬件部分主要由核心單片機(jī)處理器部分、電源部分、外部接口部分、外部擴(kuò)展部分、選頻電路部分組成。硬件部分采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要包括多通道A/D采樣模塊、鍵盤模塊、直放站選頻部分(本振)控制模塊、告警狀態(tài)指示模塊、通信模塊、運(yùn)行狀態(tài)顯示模塊、存儲(chǔ)器模塊、電源模塊等。

監(jiān)控單元軟件由主程序、若干子程序和中斷程序組成，監(jiān)控單元軟件功能主要包括在微處理器上移植嵌入式操作系統(tǒng)、在構(gòu)建的軟件平臺(tái)上開發(fā)API(應(yīng)用程序編程接口)等功能函數(shù)、運(yùn)用開發(fā)的API等函數(shù)結(jié)合操作系統(tǒng)的編程技術(shù)完成應(yīng)用軟件編寫等。

下位機(jī)主程序主要完成串口初始化、Modem的初始化、液晶顯示模塊的初始化。定時(shí)中斷程序模塊主要完成定時(shí)A/D轉(zhuǎn)換、定時(shí)采集告警信息、定時(shí)查詢是否有按鍵等功能。隨著軟件的升級(jí)，需要完成查詢的參數(shù)量越來越多，監(jiān)控單元的軟件功能也逐漸由單一化轉(zhuǎn)向多元化，并逐漸完善，達(dá)到更高的要求和水準(zhǔn)。