移動(dòng)通信動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)

2019-11-03 09:21:31

字體：大中小

供稿：網(wǎng)友

　　中達(dá)電通“動(dòng)力之光萬(wàn)里行”全國(guó)巡展正在進(jìn)行之中，在每站的會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)向用戶代表展示了大量有關(guān)通信行業(yè)的動(dòng)力供應(yīng)與保障方面的解決方案，以下方案是中達(dá)電通針對(duì)動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控設(shè)計(jì)的，對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商的系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)同樣具有重要的意義。感興趣的用戶可以在巡展到達(dá)本地時(shí)關(guān)注一下中達(dá)監(jiān)控產(chǎn)品處的講解，相信會(huì)有更多的收獲。

　　設(shè)計(jì)論證

　　由于移動(dòng)通信本身的特點(diǎn)，決定了網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模較大，基站數(shù)量多且平時(shí)無(wú)人職守，系統(tǒng)維護(hù)網(wǎng)和維護(hù)人員基本在交換局，被監(jiān)控設(shè)備類型較多缺乏一致性，監(jiān)控方式及實(shí)現(xiàn)手段復(fù)雜，系統(tǒng)性能及運(yùn)行穩(wěn)定性要求高。基于以上原因動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須充分考上述特點(diǎn)，在相關(guān)方面提出完善的解決方案。因此在論證移動(dòng)通信動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)著眼于通信行業(yè)的實(shí)際情況及應(yīng)用要求，首先分析動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，再結(jié)合具體情況及性價(jià)比要做出最合適的解決方案。

　　一、關(guān)鍵技術(shù)分析

　　根據(jù)動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)本身的特點(diǎn)，其主要涉及四個(gè)方面的技術(shù)：1、系統(tǒng)規(guī)模與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；2、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理方式；3、傳輸方式的解決與應(yīng)用；4、遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)采集技術(shù)。

　　以下分類簡(jiǎn)要說(shuō)明。

　　1、統(tǒng)規(guī)模與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)

　　從系統(tǒng)規(guī)模看，監(jiān)控系統(tǒng)需要有較大的監(jiān)控規(guī)模，一般需要能涵蓋整個(gè)本地網(wǎng)的能力，監(jiān)控對(duì)象的數(shù)量多，類型復(fù)雜，從結(jié)構(gòu)看，監(jiān)控屬?gòu)V域網(wǎng)范疇，規(guī)模大、數(shù)據(jù)量多，從而導(dǎo)致其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想與一般小規(guī)模的普通局域類設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)完全不同。若將流行于局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和操作系統(tǒng)簡(jiǎn)單移植到監(jiān)控網(wǎng)上，隨著監(jiān)控規(guī)模的擴(kuò)大必然造成核心數(shù)據(jù)處理的瓶頸，及通信線路的瓶頸，最終將導(dǎo)致系統(tǒng)不堪重負(fù)而癱瘓(在局?jǐn)?shù)少時(shí)也許不太明顯)。如選用流行于局域網(wǎng)應(yīng)用的Client/Server技術(shù)，其主要領(lǐng)域是在局域網(wǎng)內(nèi)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)一起實(shí)現(xiàn)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理應(yīng)用，但不適用于頻寬較小的（如64K以下）廣域網(wǎng)范圍內(nèi)大量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)采集、更新。

　　針對(duì)以上情況，對(duì)于廣域網(wǎng)監(jiān)控管理，系統(tǒng)理想的架構(gòu)便是分布式廣域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，再結(jié)合通信行業(yè)階層式管理體制的實(shí)際模式，中達(dá)動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上采用了最適應(yīng)以上需要的樹(shù)型階層分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。組建一個(gè)樹(shù)型階層式的類INTRANET廣域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。示意圖如下：

　　與一般監(jiān)控廠家的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不同，中達(dá)動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)處理層是在“區(qū)域監(jiān)控中心”，由該層次的處理主機(jī)構(gòu)成整個(gè)監(jiān)控廣域網(wǎng)的分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。主監(jiān)控中心主要負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)路由的建立及應(yīng)用層人機(jī)界面的接入，整個(gè)系統(tǒng)可形象地對(duì)比INTERNET系統(tǒng)：各區(qū)域中心處理機(jī)相當(dāng)與不同轄區(qū)的HOST主機(jī)，總監(jiān)控中心相當(dāng)于用戶應(yīng)用的接入服務(wù)器，提供路由與人機(jī)界面的服務(wù)。

　　由于樹(shù)型結(jié)構(gòu)有很好的擴(kuò)容性，結(jié)合分布式結(jié)構(gòu)的并發(fā)特性，整個(gè)系統(tǒng)可在保證性能的前提下，擴(kuò)容到很大的規(guī)模，足以滿足通信行業(yè)的集中監(jiān)控的規(guī)模需求。

　　2、控?cái)?shù)據(jù)處理方式

　　由于監(jiān)控系統(tǒng)所面對(duì)的遠(yuǎn)端局站的數(shù)量相當(dāng)多，必須進(jìn)行分轄區(qū)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)收斂，故監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)立區(qū)域監(jiān)控中心（一般根據(jù)交換局的歸屬、50-300個(gè)基站設(shè)一個(gè)區(qū)域中心）。由區(qū)域監(jiān)控中心處理主機(jī)負(fù)責(zé)其轄區(qū)內(nèi)的所有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的收集與處理，作為整個(gè)處理系統(tǒng)的一個(gè)并發(fā)處理分節(jié)點(diǎn)。除了動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)告警信號(hào)實(shí)時(shí)上傳外，各區(qū)域中心的處理主機(jī)并不將其他龐大的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳到總監(jiān)控中心的處理主機(jī)，故總監(jiān)控中心的處理主機(jī)便少了備份各分控中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的龐大的工作量。總監(jiān)控中心只需將當(dāng)前使用者所需要的數(shù)據(jù)從各區(qū)域中心傳送上來(lái)，相當(dāng)于瀏覽網(wǎng)頁(yè)一樣，且無(wú)圖形數(shù)據(jù)，故其處理的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)最低只需4800bps的低速數(shù)據(jù)通道即可完成實(shí)時(shí)（3-5秒）的系統(tǒng)響應(yīng)，整個(gè)地區(qū)各區(qū)域監(jiān)控中心的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)成為總監(jiān)控中心邏輯上統(tǒng)一且唯一的，但在物理上卻分散的分布式大型動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。正是基于上訴的設(shè)計(jì)理念，中達(dá)的監(jiān)控系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)唯一一個(gè)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)性能與其規(guī)模的無(wú)關(guān)性的廠家。從成都、蘇州、泉州、保定等地區(qū)各數(shù)百個(gè)電信局站，重慶、鄭州、武漢、哈爾濱移動(dòng)，山東、重慶聯(lián)通，等數(shù)百個(gè)、上千個(gè)移動(dòng)基站的建設(shè)規(guī)模中可以看出，中達(dá)技術(shù)在方向上是非常正確的，其他廠家沒(méi)有多年的實(shí)踐摸索還難以領(lǐng)悟。

　　3、傳輸方式的解決與應(yīng)用

　　在動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)中，在系統(tǒng)架構(gòu)不受影響的情況下，傳輸方式是一個(gè)可以獨(dú)立的于系統(tǒng)其他技術(shù)的技術(shù)。由于監(jiān)控廠家本身不提供傳輸條件，其監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸必須依賴用戶已有的傳輸條件而與之相適應(yīng)。

　　根據(jù)通信行業(yè)的實(shí)際情況，動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)可采用的各種傳輸條件主要為：1、遠(yuǎn)程路由網(wǎng)；2、E1/2M抽取時(shí)隙（包括半永久連接）；3、DDN、ISDN專網(wǎng)；4、通信主設(shè)備維護(hù)通道/公務(wù)信道；5、外部告警通道（此方式嚴(yán)重影響系統(tǒng)架構(gòu)）

　　下面以遠(yuǎn)程路由網(wǎng)為例說(shuō)明，其通訊組網(wǎng)方式如下圖：

　　上圖為遠(yuǎn)程路由網(wǎng)組網(wǎng)方式，各遠(yuǎn)端局站需要設(shè)置前置機(jī)（具備網(wǎng)絡(luò)功能）和路由器、集線器等網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，傳輸投資較大，故適合已具備遠(yuǎn)程路由網(wǎng)，且局站數(shù)目不多，但單局監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)較多的情況。

　　在實(shí)際應(yīng)用中，上述各種傳輸方式往往綜合運(yùn)用，如在FSU-LSC之間采用E1/2M時(shí)隙方式，在LSC-CSC之間采用路由網(wǎng)方式。實(shí)踐證明該方式是移動(dòng)通訊公司最適合的傳輸方案，在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用，是以上所有方案中最成熟穩(wěn)定的。

　　4、遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)采集技術(shù)

　　中達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集技術(shù)采用分散式的硬件化、模塊化的設(shè)計(jì)，全部數(shù)據(jù)采集只有兩種標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備（監(jiān)控模塊）∶

　　綜合智能采集模塊(UPC-40)----針對(duì)移動(dòng)基站的一體化設(shè)計(jì)。

　　電池組采集模塊(BCMS)----針對(duì)蓄電池組，測(cè)量精度極高。（可選項(xiàng)）

　　這種硬件化、模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是∶

　　(1) 更新硬件對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、軟件無(wú)影響，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，擴(kuò)容改造方便。

　　(2) 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定性提高，大大減少維護(hù)工作量。

　　(3) 完全硬件化的施工，簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)，易于安裝調(diào)試，可靠性高。

　　傳感器、變送器采用先進(jìn)的高品質(zhì)金屬抽引成形工藝，為工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，均選擇可靠性高的進(jìn)口器件，其工作壽命在十年以上。電量變送器的精度為0.2-0.5%，非電量傳感器精度：溫度傳感器2.0%、油位傳感器0.5%等。

　　數(shù)位輸入/輸出模組采用光電隔離技術(shù)。

　　二、設(shè)計(jì)論證

　　從以上關(guān)鍵技術(shù)的簡(jiǎn)要分析可知，動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想即是：采用分布式樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，和分散式數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)，解決網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大的難題；選用實(shí)時(shí)性及通訊處理能力強(qiáng)的工控處理主機(jī)結(jié)合類UNIX操作系統(tǒng)解決大規(guī)模局站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理；傳輸方面必須保證充分可靠性和實(shí)時(shí)性，最關(guān)鍵的是必須與系統(tǒng)架構(gòu)相適應(yīng)；遠(yuǎn)端局站采用硬件化、模塊化的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、方便施工與維護(hù)，同時(shí)必須具備良好的擴(kuò)容性。整個(gè)系統(tǒng)整合了多種技術(shù)在其各自應(yīng)用領(lǐng)域的強(qiáng)勢(shì)，使整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)具備了強(qiáng)大的性能、可靠性高，可用性強(qiáng)。

　　鑒于以上結(jié)論，再結(jié)合近年來(lái)整個(gè)動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用情況，就移動(dòng)通信動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)解決方案進(jìn)行簡(jiǎn)要的論證。

　　1、中達(dá)系統(tǒng)的推薦解決方案

　　完全針對(duì)動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，符合移動(dòng)集團(tuán)公司的技術(shù)規(guī)范，適合移動(dòng)通信的實(shí)際情況。

　　采用三級(jí)監(jiān)控架構(gòu)：FSU-LSC-CSC，兩級(jí)監(jiān)控中心。系統(tǒng)可建立龐大的規(guī)模，擴(kuò)容能力極強(qiáng)，可真正實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)性能與規(guī)模的無(wú)關(guān)性。

　　傳輸采用E1/2M時(shí)隙，并結(jié)合BSC的半永久連接，實(shí)現(xiàn)了最好的實(shí)時(shí)傳輸和穩(wěn)定傳輸，同時(shí)兼顧的性價(jià)比。

　　基站數(shù)據(jù)采集采用一體化模塊化設(shè)計(jì)，可監(jiān)控基站所有的動(dòng)力環(huán)境數(shù)據(jù)。包括智能設(shè)備、非智能設(shè)備。從類型上分，可監(jiān)控模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并可實(shí)現(xiàn)輸出控制。對(duì)于具體的監(jiān)控項(xiàng)目可根據(jù)需要自由選擇。

　　由于要滿足系統(tǒng)整體性能、傳輸品質(zhì)、完整的監(jiān)控項(xiàng)目等三大方面的要求，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)必然會(huì)有一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的建設(shè)投入。其亦分三方面：1、監(jiān)控中心的設(shè)備；2、傳輸設(shè)備；3、交換局/基站的采集設(shè)備。

　　其中由于基站的數(shù)量龐大，則整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的主要預(yù)算投入都集中在基站的傳輸和采集設(shè)備上。由于中達(dá)系統(tǒng)采用穩(wěn)定度、實(shí)時(shí)性最好的E1/2M時(shí)隙方式，則必須另購(gòu)傳輸設(shè)備；同時(shí)由于移動(dòng)通信對(duì)于基站具體監(jiān)控項(xiàng)目的要求，必須配備各種不同的高品質(zhì)工業(yè)級(jí)傳感器件（數(shù)字量、模擬量），這樣就決定了監(jiān)控系統(tǒng)在單個(gè)基站的合理投資，根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)的不同，在2.5-3.5萬(wàn)元左右（因一個(gè)高品質(zhì)傳感器的價(jià)格就達(dá)2-3千元,時(shí)隙傳輸設(shè)備的投資亦是）

　　2M時(shí)隙抽取方式是在基站后端抽取一個(gè)時(shí)隙，接入電源及環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，不影響基站的運(yùn)行安全，并可充分利用移動(dòng)網(wǎng)現(xiàn)有的傳輸資源，無(wú)需增加電路，傳輸速率高，時(shí)延小，可以保證實(shí)時(shí)傳送監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，及時(shí)反映被監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀況和環(huán)境信息。數(shù)據(jù)流向?yàn)殡p向，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端控制，如空調(diào)的開(kāi)關(guān)控制、開(kāi)關(guān)電源的均、浮充轉(zhuǎn)換、整流模塊的參數(shù)設(shè)定等，可實(shí)現(xiàn)真正意義上的監(jiān)控。由于其監(jiān)控對(duì)象及內(nèi)容豐富，系統(tǒng)接入能力強(qiáng)，可以監(jiān)控各種智能和非智能設(shè)備，提供可靠真實(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，能夠及時(shí)準(zhǔn)確的了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)防障礙發(fā)生。

　　中達(dá)以上的監(jiān)控解決方案是充分滿足移動(dòng)集團(tuán)監(jiān)控規(guī)范，真正提供大規(guī)模可靠監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)無(wú)人職守，自動(dòng)化監(jiān)控維護(hù)的動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)。

　　2、廉價(jià)的外部告警結(jié)合干接點(diǎn)模式

　　外部告警特點(diǎn)：外部告警本質(zhì)上是主設(shè)備的一種附屬功能，而非真正獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳輸方式。數(shù)據(jù)流向?yàn)閱蜗蛏闲校◤腂TS——監(jiān)控中心），數(shù)據(jù)上傳有較大的延遲。同時(shí)由于外部告警依賴主設(shè)備而存在，故其提供的數(shù)據(jù)上傳必然對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)架構(gòu)產(chǎn)生制約，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自由優(yōu)化設(shè)計(jì)，亦無(wú)法實(shí)現(xiàn)前文所提到的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和架構(gòu)，既無(wú)法實(shí)現(xiàn)多級(jí)分布式處理，只能選擇最單調(diào)且極不合理的集中式單點(diǎn)處理，系統(tǒng)反應(yīng)極慢，瓶頸現(xiàn)象嚴(yán)重。

　　干結(jié)點(diǎn)特點(diǎn)：干結(jié)點(diǎn)方式只能傳送開(kāi)關(guān)量，可傳送的數(shù)據(jù)量較少，無(wú)法接入監(jiān)控系統(tǒng)至關(guān)重要的模擬量（如電壓、電流、溫度、濕度等），不提供雙向數(shù)字接口，不能從智能設(shè)備（如高頻開(kāi)關(guān)電源）的監(jiān)控接口中采集設(shè)備詳細(xì)信息。

　　結(jié)論：由于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單量少（數(shù)量受限制），干結(jié)點(diǎn)方式只能在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)才出現(xiàn)簡(jiǎn)單響應(yīng)，而無(wú)法獲得設(shè)備實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，不能對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行故障分析、診斷、趨勢(shì)分析等工作。因此，設(shè)備維護(hù)仍停留在低層次的故障搶修階段，在故障發(fā)生后也無(wú)數(shù)據(jù)對(duì)故障進(jìn)行分析，無(wú)法避免故障的重復(fù)出現(xiàn)。

　　外部告警方式，數(shù)據(jù)流向?yàn)閱蜗蛏闲校◤腂TS——監(jiān)控中心），無(wú)法在遠(yuǎn)端實(shí)現(xiàn)控制，僅可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)功能。采用該方式進(jìn)行組網(wǎng)時(shí)，所有基站外部告警均需BSC進(jìn)行預(yù)處理，并輸出到交換機(jī)的告警終端上，依靠當(dāng)?shù)氐腛MC—R進(jìn)行告警數(shù)據(jù)提取，增加了交換機(jī)的負(fù)荷，交換機(jī)告警終端上出現(xiàn)的告警信息無(wú)法進(jìn)行選擇和預(yù)處理優(yōu)化，大量雜亂的告警會(huì)影響維護(hù)人員及時(shí)的發(fā)現(xiàn)交換機(jī)的重要告警。

　　由于以上方式無(wú)需傳輸設(shè)備的投資，監(jiān)控量少無(wú)模擬量傳感器，只一個(gè)集中式監(jiān)控中心，故系統(tǒng)投資必然大為減少。但根據(jù)前文的分析亦知其性能不佳，對(duì)于動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù)基本上都沒(méi)有解決，只是勉強(qiáng)利用了主設(shè)備的附屬功能，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不能算是真正意義上的監(jiān)控系統(tǒng)，只能算是主設(shè)備的原有功能的小小擴(kuò)展利用。

　　在國(guó)內(nèi)部分地區(qū)地區(qū)基站選用此種方式（開(kāi)關(guān)量——BTS外部告警DF架——上端交換機(jī)通過(guò)OMC—R處理——從AT-0終端提取告警信息——FEC協(xié)議轉(zhuǎn)換——工控機(jī)收集告警），但實(shí)踐證明效果不理想，告警信息速度慢，延遲最多達(dá)20分鐘，且非常容易造成告警壅塞。目前國(guó)內(nèi)亦無(wú)真正的利用上述方式建立的完整的真正可用的監(jiān)控系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)許多省市的先前試點(diǎn)過(guò)的上述方式的移動(dòng)、聯(lián)通公司，或是只進(jìn)行了試點(diǎn)無(wú)法真正大范圍使用，或是轉(zhuǎn)而重新按基本規(guī)范建設(shè)新系統(tǒng)。

----《通信世界》