集群移動通信系統基站遠程監視系統

2019-11-03 09:36:44

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哈爾濱工業大學通信技術研究所（王孝　魏守明　潭學治）　　摘要　在集群移動通信系統中，由于基站通常離控制中心較遠，且無人值守，這樣就產生了集群基站的遠程監測問題。實質是對集群基站的某些參數進行遠程的數據采集、處理和傳輸。文章著重介紹了集群基站遠程監測系統的組成和功能。

　　關鍵詞　移動通信系統　基站　數據采集　調制解調器

　　當前在我國及國際上，專用移動通信系統正在向集群化發展，國內對專用網的需求日益迫切。就集群系統本身而言，又分為模擬信令和數字信令，其中數字信令代表了專用移動通信系統的發展趨勢，較模擬信令有許多優點。因此，目前數字信令專用通信系統發展更為迅速。集群系統可使許多用戶共享相對有限的頻率資源，并將系統每個信道的可用時間動態的分配給系統中的每個用戶，從而為每個系統用戶提供更大限度的可用頻率及可用時間，并將系統阻塞減至最小。集群式專用移動通信系統具有信道共用、共用通信覆蓋區、提高頻率利用率、綜合進行話音和數據傳輸等特點，可以有效地解決專用網發展過程中存在的各種問題，代表了專用移動通信技術發展的方向。

　　但目前就集群系統的應用情況而言，其基站主要分布在距離中心較遠的地方，多數處于無人值守狀態，無法對其工作狀態進行實時監制。為了增強通信系統的有效性和可靠性，通過對集群基站的某些參數進行采集并傳輸到控制中心，就能夠對集群基站的工作狀態進行實時監測，及時發現故障，及時排除。本文是針對哈爾濱僑航通信設備有限公司生產的CKT-2000集群移動通信系統的基站，根據實際應用情況，在對集群基站進行分析的基礎上，提出系統的一種設計方案。

　　1　確定基站監測量

　　CKT-2000群集群移動通信系統的基站，工作頻率范圍350-370MHZ。每個信道主要由接收機、激勵器、功率放大器、開關電源等四部分組成。通過對它們的分析，可以確定集群基站遠程監測系統需要對以下參數進行實時監測，如表1所列。

表1　集群移動通信系統基站參數

接收信號強度指示	模擬量	0-5V，0V時接收信號最強，5V時無接收信號
正向功率測量	模擬量	20W時，功率電壓信號為0.43V 40W時，功率電壓信號為0.47V 60W時，功率電壓信號為0.51V
反向功率測量	模擬量	20W時，功率電壓信號為0.43V 40W時，功率電壓信號為0.47V 60W時，功率電壓信號為0.51V
電源電壓	模擬量	典型值+13.8V
載波電平	數字量	發射時為低電平0.8V 未發射時為高電平2.8V
發射使能	數字量	發射時為低電平未發射時為高電平

　　2　系統設計方案

　　集群基站遠程監測系統實質上是一套遠程數據采集發送、傳輸、接收、顯示系統。通過對上面列出的6個參數進行采集、傳輸與處理，并將其送入到工業計算機，以達到對集群基站的工作狀態進行實時監測的目的。集群基站遠程監測系統主要由數據采集發送單元和數據接收顯示單元組成。數據采集單元是對被測量進行采集和處理，并將處理后的數據后的數據進行適當的調制后，通過有線或無線設備發送給數據接收顯示單元。數據接收顯示單元的任務是將數據采集發送單元送來的調制信號解調后，經由串口通信電路（RS-232）傳送給集群移動通信系統控制中心的計算機。這樣，就能夠對集群基站的工作狀態進行實時監測。具體設計是以八信道、單基站為設計環境的。也就是數據采集發送單元可采用8個信道的參數。

　　2.1　數據采集發送單元

　　數據采集發送單元由信號調理、A/D轉換電路、數字量通道、調制解調電路等部分組成，以單片機89C51為核心。調理電路采用運算放大器LM3234，A/D轉換電路以8通道逐次比較型模數MC1413反向驅動器和74ls244鎖存器，調制解調電路選用了英國CML公司的FX429，各元器件之間的譯碼電路采用了AMD公司的可編程邏輯器件GAL16V8。

　　2.2　數據接收顯示單元

　　數據接收顯示單元是以單片機89c51為核心，由調制解調電路FX429和串口通信電路（RS232）組成。譯碼電路也采用GAL16V8。它把數據采集發送單元送來的信號解調后，整理成數字信號，再轉換成RS232送給工控機，由工控機顯示處理。

　　3　通信協議

　　數據采集發送單元和數據接收顯示單元之間的通信幀格式如表2所列。

表2　發送單元和接收單元的通信幀格式

幀頭C4D7	信道號	模擬量1	模擬量2
模擬量3	模擬量4	數字量	伴隨字

　　其中：信道號0-7，共8個信道；模擬量1為電源電壓；模擬量2為正向功率測量電壓指示；模擬量3為反向功率測量電壓指示；模擬量4為接收信號強度指示；數字量為載波電平出和發射使能一個有12個字節。數據的格式是按照FX429單幀傳輸的格式定義的，伴隨字占用2個字節，可以糾正一位用突發錯和2為連續錯。它們之間的數據是1200Hz和1800Hz的音頻信號，可以用一路話務通路來傳送。

　　數據接怍顯示內部的通信為標準的RS232接口，采用9600，N，1，1的格式，一幀為8個字節如表3所列。

表3　接收單元和工業計算機的通信幀格式

幀頭FFH	信道號	模擬量1	模擬量2
模擬量3	模擬量4	數字量	校驗和

　　其中的模擬量和數字量與前述一致，校驗和為信道號，模擬量和數字6個字節的異或。工業控制機在接收時檢查校驗和，發生錯誤時丟掉該幀數據。

　　4　工控機監測流程分析

　　工控機的作用是把數據接收顯示單元送來的數據（格式見表3）進行顯示、記錄并可超限報警，還可以查詢以往記錄，編程語言Delphi4.0。在集群基站的監測系統中，通信是實現兩端設備交換數據的主要手段，而Windows以其多任務、事件驅動和高級的用戶圖形界面（GUI）等特點受到廣泛的應用，所以Windows環境下數據采集通信程序的設計成為一個關鍵問題。在Windows環境下實現通信的一個簡便方法就是利用Windows中以提供驅動程序支持的串行口進行通信，即調用Windows應用程序接口（API）函數便可實現上述功能，但其使用起來復雜繁瑣，程序代碼多。實現串口通信更簡單的方法是利用Delphi4.0中所提供的通信控件，Delphi4.0是開發Windows應用程序的重要工具，雖然Delphi4.0不能直接對硬件進行控制，但通過Delphi4.0自帶的TComportDriverWST1控件便可以完成串口通信任務。

摘自《電子技術》2001.3

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