3G时代的移动通信直放站监控技术

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        随着3G网络建设工程的启动,3G直放站设备的监控也纳入日程。当前3G移动通信产业逐步走向商用化阶段,直放站设备作为移动通信网络优化的重要设备,在增强信号覆盖,提高网络传播速度,降低网络运行成本方面的作用越来越显著,因此其在移动通信网络覆盖中的地位已日趋重要。

       中国移动已经在部分区域进行了WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三种3G模式直放站的实用性试验和技术跟踪。与此同时,直放站的监控网络建设也成为运营商和生产厂家所关注的问题。为了做到对所有直放站设备网元进行管理,以实现更好的实时网络优化,中国移动需要对自己辖区内的所有直放站设备进行统一的、全天候的监控管理,增强管理的效率。而且响应的网管监控系统必须作为一套独立的系统与直放站设备系统并行存在,其操作必须不影响网络中的各类通信设备的正常运行。

       直放站监控系统依然会向着网络化、数字化的方向发展。但是随着应用场景的日益复杂化,监控系统对现场化的要求越来越高。系统工作的可靠性、稳定性对于整个通信网络的意义越来越重要,因此对于直放站的监控要求也越来越高,如实时性的要求、监控系统的抗干扰技术、数据包发送可靠性校验、串口数据的正确性的校验等。而且随着当前数字图像视频压缩技术的发展,通过无线网络传输视频和音频成为一种趋势,利用先进的图像视频压缩算法和无线传输网络的解决方案,通过无线Internet传输现场数字图像视频数据到监控中心,实现远程监控的可视化,从而引导直放站监控系统进入新一阶段。

       直放站监控系统主要由三部分组成,包括直放站监控中心(上位机)、通信信道和直放站监控终端(下位机)。

       直放站监控中心

       第一代的监控中心是为满足生产调测、网络现场开通的需要而设计。由于越来越多直放站的工程开通,这就需要一种有效的管理方式实现远程参数调测与报警接收,第二代的监控中心应运而生。此时的监控中心可以实现基本的远程监控。2001年底,中国联通CDMA直放站开始大规模建设,在大量使用直放站的同时,由于维护成本的日益增加,对直放站的日常维护管理也开始引起运营商关注,集中监控也日趋必要。以国人通信为代表的一些直放站厂家开始关注统一网管系统,其目的是为运营商提供集中式解决方案,将众多厂家的设备在同一个平台上集中监控,第三代监控中心随之产生,该系统实现了统一网管。

        目前,直放站监控中心已经进入了第四代——综合网管阶段。随着直放站建设规模的扩大和运营商运营维护模式的发展,单机操作模式的网管中心已经不能满足实际运维要求,因此在该阶段,监控中心的组成结构与功能都发生了很大变化,由一个单纯的单机版软件演化到由多个相对功能独立部分组成的综合系统,并具备了典型的网络结构。监控中心又由PC机和短消息网关(InternetShortMessageGateway,ISMG)组成,运行在PC机上的应用软件完成对各直放站站点的数据库管理工作。ISMG是具有短消息转发功能的短消息网关。该监控中心通过短信网关(ISMG)与短消息业务中心(Short Message Service Center,SMSC)连接,短消息网关支持标准的SMPP3.3协议和SGI P1.2协议,与直放站通过短信进行控制信息的交互。

      通信信道

      监控中心与监控终端的数据通讯是利用通信信道来实现的。通过通信信道完成通讯的方式分为采用RS232串口直相连的直接数据通讯(点对点通讯)方式和采用Modem进行收发短信息(ShortMessageService,SMS)的方式。直接数据通讯方式实时性强、传送速度快,但其通讯成本高;SMS方式则是首先将信息发送到短信息中心(ShortMessage Service Center,SMSC),然后再由短信中心排队依次发送到各自目标地。短消息通讯方式实时性差,通讯连通速度慢,但是成本最低,不存在占用信道的问题,所以它是目前主要的通讯方式。

       目前采用(SMS)方式来实现数据通信的方式有以下三种。

      (1)短消息方式接入

       直放站和监控服务器之间通过无线通信链路连接,直放站内置的Modem以短消息的方式和监控中心主服务器建立通信联络。直放站的主服务器采用SMPP或SGIP协议和短信网关通信,短信网关以短消息的方式和直放站通信。直放站监控系统以SP的形式接入短信网关。

      (2)无线Modem直接连接直放站

      在早期的直放站设备中,存在部分无线数据传输方式通信的直放站设备。此类设备通过直放站集中监控系统的中心服务器和直放站设备侧的无线Modem交互数据,在数据采集或监控维护时,向直放站侧无线拔号,建立无线通信连接,实现信息的交互。当直放站设备侧发生故障,则由直放站侧Modem向网管中心拔号,将告警信息发送到网管中心。

      (3)无线Modem通过前置设备接直放站

       还有一部分直放站,在本地设有自己的监控终端,我们称之为前置机。这类直放站通过其前置机提供上级网管接口,与省中心直放站集中监控系统的中心服务器通过无线Modem等方式连接,实现直放站的监控和管理。

       直放站监控终端

       直放站监控终端是整个直放站监控系统中的关键部分,基本功能有包括对直放站设备的配置管理、数据实时采样、故障告警管理和远程通信等。其主要分为系统硬件部分和系统软件部分。直放站监控终端的硬件部分主要由核心单片机处理器部分、电源部分、外部接口部分、外部扩展部分、选频电路部分组成。硬件部分采用模块化结构,主要包括多通道A/D采样模块、键盘模块、直放站选频部分(本振)控制模块、告警状态指示模块、通信模块、运行状态显示模块、存储器模块、电源模块等。

       监控单元软件由主程序、若干子程序和中断程序组成,监控单元软件功能主要包括在微处理器上移植嵌入式操作系统、在构建的软件平台上开发API(应用程序编程接口)等功能函数、运用开发的API等函数结合操作系统的编程技术完成应用软件编写等。

      下位机主程序主要完成串口初始化、Modem的初始化、液晶显示模块的初始化。定时中断程序模块主要完成定时A/D转换、定时采集告警信息、定时查询是否有按键等功能。随着软件的升级,需要完成查询的参数量越来越多,监控单元的软件功能也逐渐由单一化转向多元化,并逐渐完善,达到更高的要求和水准。

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