周衛(wèi)東

（中國移動通信集團(tuán)浙江有限公司湖州分公司，浙江 湖州313000）

0 引 言

隨著3G TD－SCDMA移動網(wǎng)絡(luò)投入商用，GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)容，移動基站延伸覆蓋系統(tǒng)也在迅速擴(kuò)張；在整個基站延伸系統(tǒng)產(chǎn)生的各類故障告警中電源告警占據(jù)很大的比例。如果通信電源系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，通信系統(tǒng)將全部中斷。為了保證通信安全、提高維護(hù)效率，對延伸系統(tǒng)電源進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控已勢在必然。

移動公司對標(biāo)準(zhǔn)基站進(jìn)行2 M總線環(huán)的模擬量監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)投入較大，但對于延伸覆蓋系統(tǒng)一直沒有進(jìn)行電源遠(yuǎn)程監(jiān)控建設(shè)，主要原因在于若按2 M總線環(huán)的模擬量監(jiān)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，則建設(shè)成本過高。

針對以上情況本文提出了基于GSM／GPRS移動基站延伸系統(tǒng)后備電源的監(jiān)控方案。移動基站延伸系統(tǒng)后備電源監(jiān)控是將開關(guān)電源和UPS的模擬量數(shù)據(jù)、告警信息和運(yùn)行狀況等通過RS232串口與監(jiān)控終端設(shè)備通信，通過多路干接點(diǎn)實現(xiàn)告警輸入接口，終端采集設(shè)備通過協(xié)議解析，將其模擬量數(shù)據(jù)、告警信息和運(yùn)行狀況等通過短消息方式，發(fā)送到集中監(jiān)控中心，以實現(xiàn)延伸系統(tǒng)無人值守時的故障告警以及人工派單等功能。

1 延伸系統(tǒng)后備電源監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計

1．1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理圖

本方案主要由兩個部分構(gòu)成：現(xiàn)場監(jiān)控電源的帶GSM模塊的監(jiān)控終端和集中監(jiān)控中心平臺。現(xiàn)場終端完成了對電源數(shù)據(jù)的采集并發(fā)到短消息中心，通過短消息中心匯聚到集中監(jiān)控平臺；中心平臺采用發(fā)送指令方式對監(jiān)控終端進(jìn)行遙測遙控，中心平臺也可以通過短信對維修人員進(jìn)行派單。

1．2 系統(tǒng)總體設(shè)計原則

上述移動基站延伸系統(tǒng)后備電源監(jiān)控方案具有開放性和兼容性，并且有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和強(qiáng)大的處理能力，滿足無人值守的需要，提供標(biāo)準(zhǔn)的對外接口，以方便與其他系統(tǒng)的集成和信息共享，提供完善的存貯、管理方式和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析功能以及友好、方便的管理、操作維護(hù)界面，便于系統(tǒng)維護(hù)。

1．3 系統(tǒng)的功能要點(diǎn)

移動基站延伸系統(tǒng)后備電源監(jiān)控立足于對全地區(qū)的室內(nèi)分布站、直放站、直流遠(yuǎn)供站、微波站、綜合接入站點(diǎn)實行“集中監(jiān)管”。通過短消息方式，將電源告警信息，運(yùn)行狀況等發(fā)送到集中監(jiān)控中心，以實現(xiàn)系統(tǒng)無人值守的故障告警以及通過智能分析電源告警類別，以短信的方式進(jìn)行派單等功能。

從管理功能上，監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)的功能：配置管理與配置統(tǒng)計分析、告警監(jiān)控及故障管理、報表管理與自定義報表、操作管理、定時輪巡、系統(tǒng)自身管理、安全管理、派單管理。

在傳輸機(jī)制上，對底端設(shè)備的查詢、輪巡和告警傳輸機(jī)制都以短消息進(jìn)行處理，為了保證傳輸?shù)募皶r性，本方案需求采用基于移動網(wǎng)關(guān)的短信開發(fā)機(jī)制；底端設(shè)備的軟件升級采用GPRS進(jìn)行遠(yuǎn)程升級，滿足系統(tǒng)的遠(yuǎn)程更新的需求。

1．4 告警信息處理模式

基于短信移動基站延伸系統(tǒng)中心平臺通過移動短信網(wǎng)關(guān)與現(xiàn)場終端進(jìn)行短信通信。由于短信信息長度的限制，所以本系統(tǒng)使用高效的短信通信協(xié)議，從而實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)單條短信傳輸，和通過定時間段定量進(jìn)行輪巡來降低通信的負(fù)荷。

1．5 移動基站延伸系統(tǒng)短信通信方式優(yōu)點(diǎn)

本次設(shè)計的系統(tǒng)主要使用以下兩種工作模式：

（1）通過中心管理平臺短信的查詢方式。中心端往現(xiàn)場發(fā)送命令信息，當(dāng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端接收指令，并處理指令，處理完畢后，發(fā)送相對應(yīng)的應(yīng)答信息至中心管理端，完成對所管轄區(qū)域所有（或指定的某個站）現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)采集；

（2）告警信息主動上傳方式。當(dāng)室內(nèi)分布站電源出現(xiàn)異?；蛘咂渌惓Ｇ闆r時，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端通過短信方式主動將告警數(shù)據(jù)上傳到中心端。

通過這兩種組合通信方式的優(yōu)化處理，達(dá)到以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：

短信通信的穩(wěn)定性高，從而大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

短信通信的可靠性高，SMS屬于第一代的無線數(shù)據(jù)服務(wù)，以簡單方便的使用功能，在內(nèi)容和應(yīng)用方面存在可靠技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

中心平臺使用移動短信網(wǎng)關(guān)與現(xiàn)場終端進(jìn)行短信通信，使用socket控制短信的收發(fā)，加快了平臺的處理速度；由于收發(fā)短信即時完成，不會一直占用基站信道，只用了較少的基站主業(yè)務(wù)資源，完成對延伸系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)設(shè)置和告警上傳。

2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由微控制器STM32，GPRS模塊電路，電源模塊，RS232通訊模塊，干接點(diǎn)輸入檢測模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊組成。

本系統(tǒng)的設(shè)計采用華為公司生產(chǎn)的EM310作為GSM無線傳輸模塊。EM310是一款兼容型GSM／GPRS通信模塊，硬件兼容MC55，廣泛用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程測試、無線POS機(jī)等領(lǐng)域。EM310模塊內(nèi)嵌TCP／IP協(xié)議棧，可以有效縮短產(chǎn)品上市時間。在價格敏感的終端上使用該模塊可有效降低終端制造成本。

串口部分采用貼片封裝的MAX202E。MAX202器件是專為RS－232和V．28通信接口設(shè)計的收發(fā)器，尤其是±12 V供壓無法實現(xiàn)的情況。MAX202板載的電荷泵將＋5 V的輸入電壓轉(zhuǎn)換為RS－232協(xié)議所要求的±10 V輸出電平。MAX202發(fā)送器和接收器的數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)120 kbps，完全符合EIA／TIA－232E和CCITT V．28的規(guī)格。只要根據(jù)EIA／TIA－232E的規(guī)格接入負(fù)載，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率超過120 kbps時，MAX202驅(qū)動器仍將保持±5 V的EIA／TIA－232E輸出信號電平。數(shù)據(jù)存儲EEPROM采用Atmel公司生產(chǎn)AT24C512的位外部數(shù)據(jù)存儲單元，其存儲容量為64 K字節(jié)。

CPU控制芯片選用意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的STM32。STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARM Cortex－M3內(nèi)核。按性能分成兩個不同的系列：STM32F103增強(qiáng)型系列和STM32F101基本型系列。增強(qiáng)型系列時鐘頻率達(dá)到72 MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時鐘頻率為36 MHz，以16位產(chǎn)品的價格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。兩個系列都內(nèi)置32 K到128 K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時鐘頻率72 MHz時，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36 mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0．5 mA／MHz。

電源模塊在系統(tǒng)中也很重要，因為GPRS模塊在工作時突發(fā)耗電電流很大，需要穩(wěn)壓器件LM2676提供足夠的電能。

3 系統(tǒng)軟件平臺

中心管理端軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，并在軟件開發(fā)中運(yùn)用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ê投嗑€程編程技術(shù)，提高了軟件的可靠性和實時性。中心管理系統(tǒng)軟件采用B／S設(shè)計模式，采用多客戶IE方式登入服務(wù)器，實現(xiàn)對短信監(jiān)控平臺的管理與操作；

軟件主要有以下幾部分功能：用戶管理模塊、基站管理模塊、主業(yè)務(wù)平臺模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、數(shù)據(jù)編碼處理模塊等。

用戶管理模塊：指操作人員的權(quán)限、用戶與密碼管理等。

基站管理模塊，主要包括增加、刪除、修改基站，基站編號的修改；基站監(jiān)控信息監(jiān)控、巡查、記錄操作等；

數(shù)據(jù)庫管理：對各種數(shù)據(jù)信息的導(dǎo)入、導(dǎo)出、查詢、修改、增加、刪除等操作。

數(shù)據(jù)編碼處理模塊：主要包括本地數(shù)據(jù)的收發(fā)管理，短信的編碼解碼處理。

中心端具有四個服務(wù)器：WEB服務(wù)器軟件、短信收發(fā)服務(wù)器軟件、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器軟件、系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)器。

5 結(jié)束語

利用此系統(tǒng)對基站后備電源數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸，實現(xiàn)了對延伸覆蓋系統(tǒng)一直沒有進(jìn)行電源遠(yuǎn)程監(jiān)控的建設(shè)。相比而言，此系統(tǒng)具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的特點(diǎn)。經(jīng)試驗證明，該系統(tǒng)運(yùn)行良好，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

［1］ 陳賢順，楊 樺．基于GPRS的通信基站電源與環(huán)境監(jiān)控裝置［J］．微計算機(jī)信息，2009，（25）：186－187．

［2］ 陳夠喜，張永梅，王 博．基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的無線傳輸［J］．中山大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，（3）：220－223．

［3］ 羅海天，楊躍武．基于GSM技術(shù)的遙測監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)［J］．計算機(jī)應(yīng)用研究，2004，21（11）：215－216．

［4］ 張 靜，蔣文怡，鐘章隊．GSM網(wǎng)絡(luò)短消息吞吐量分析［J］．電信技術(shù)，2000，（09）：21－24．

［5］ 譚寶成，王 鵬．基于SMS通信的直放站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計［J］．單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2002，（10）：15－18．