移動基站電源監控系統的開發

2019-11-03 09:58:55

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供稿：網友

巢京

　　移動通信網絡中有大量的移動基站，每個基站都必須配備電源設備。保證基站電源設備的良好工作是通信網絡正常運行的關鍵之一，但是目前的維護水平仍停留在傳統的人工看管、巡檢等方式上，還遠遠跟不上高速發展的移動通信業務的需求。由于移動網絡自身的特點，目前應用于固定網的動力及環境集中監控系統不能很好地應用于移動通信網中，因此移動基站動力監控系統的開發勢在必行。

　　近兩年，我們一直致力于移動交換局和移動基站動力設備及環境集中監控的開發，并聯合相關部門進行了動力及環境集中監控系統的應用試驗，現已正式投入使用。在這里作一個全面的總結。

　　一、系統簡介

　　１．系統結構

　　移動基站動力監控系統的特點是獨立于移動通信網絡，但是又與移動通信網緊密相關。因此，移動通信網元（如ＭＳＣ、ＢＳＣ和ＢＴＳ）都需要相應的監控動力設備，這就要有相應的設備監控單元（ＳＵ）對其進行數據采集和遙控。

　　ａ．監控中心（ＳＣ）和基站監控單元（ＳＵ）

　　從管理結構上看，系統采用兩級結構：監控機（ＳＣ）、交換局或基站監控單元（ＳＵ）。ＳＣ負責對整個監控網絡內所有的交換局或基站動力設備和機房環境等的監控和管理。ＳＵ只負責對某一具體移動交換局或基站內的動力和機房環境設備進行數據采集和控制。ＳＣ與ＳＵ之間通過數據通信網（ＤＣＮ，通常是ＷＡＮ）交換監控信息。通過ＳＵ，ＳＣ可獲取所有交換局或基站動力設備和機房環境的運行數據，并可對ＳＵ所屬動力設備進行遙控、遙調。ＳＣ的另一任務就是對這些數據進行歸納總結，以獲取所有被監控動力設備的宏觀運行數據，并進行分析，為維護、管理及決策提供依據，還可通過接口向上級監控中心傳送相應監控信息。

　　ｂ．分控中心（ＭＣ）

　　ＭＣ負責監控網絡中的某個區域內動力空調和機房環境的監視和管理。它在管理層次上低于ＳＣ，但是高于ＳＵ。由于ＭＣ是可選的，所以其工作狀態及存在與否都不影響ＳＣ的正常運行，但是ＭＣ的工作受到ＳＣ的監視和管理。ＭＣ適用于維護方式相對獨立的地區，也可以根據需要為某類相對獨立的設備（如空調）設立ＭＣ。

　　２．傳輸與組網方式

　　移動基站動力監控系統應該采用開放靈活的組網方式，一般采用ＷＡＮ和Ｅｔｈｅｒｎｅｔ組網方式。

　　數據通信網的傳輸方式一般有：ＤＤＮ、撥號電話線、ｘＤＳＬ、Ｘ．２５、幀中繼等。由于移動通信網的特殊性，在很多基站難以單獨為監控系統鋪設線路，這就限制了上面幾種方式的應用。而移動基站與移動交換局之間是采用Ｅ１線路進行傳輸的，在此業務信道中，一般仍有空閑的時隙，所以可利用這些空閑時隙建立監控系統的數據通信網。

　　在基站端，時隙提取設備提供的接口可以直接接入基站ＳＵ；在交換局端，通過一臺時隙匯接路由器將各時隙匯接在一起。這種方式將作為監控主信道的傳輸方式。基站的備用監控信道可利用ＧＳＭ數據業務直接與監控中心的路由器建立９６００ｂｉｔｓ的數據鏈路。交換局間、市局監控中心與省局監控中心之間，可以通過Ｇ．７０３或Ｖ．３５標準Ｅ１接口與Ｒｏｕｔｅｒ相連，構成２Ｍｂｓ信道。此外，在交換局與監控中心之間如果需備用路由，可采用Ｘ．２５分組交換網來實現。在交換局或監控中心內部采用局域網（ＬＡＮ）連接。

　　二、移動基站的監控方案

　　１．移動基站監控系統的結構

　　基站監控系統對基站內動力設備的運行情況進行監視，在某些情況下還可以通過相應的接口對動力設備進行控制。應通過板卡級的系統集成技術將環境、設備監控、智能門禁、音視頻和網絡通信集成到一個平臺之上。

基站監控系統負責監控的對象有電源設備：開關電源整流器ＵＰＳ、蓄電池組、交流配電屏、直流配電屏、地線與防雷設備等；油機：智能油機或非智能油機；空調設備：專用空調與分體空調；環境量：門禁、窗禁、溫濕度、煙霧、紅外、水浸等；基站圖像。通過基站ＳＵ可對上述全部監控對象進行可靠、準確的監控。

　　２．基站主要配置

　　ａ．基站監控器

　　基站監控系統的核心是一臺多功能基站監控器，該設備為基于ＰＣ的硬件結構，是具有采集數據、遙控、遙調、數據通信和圖像處理功能的專用硬件、軟件平臺。它可以連接多種傳輸設備，如Ｍｏｄｅｍ、Ｅ１中繼時隙提取路由器、ＧＳＭ無線接口設備、ＤＤＮ等。基站監控器本身的采集通道如果不足，可以級聯。基站監控器可采用ＬＡＮ通信接口，與電源、油機、空調等組成分布式采集網絡，解決距離分散的被監控設備的數據采集問題。

　　在進行工程設計時，一般將基站交直流配電屏、開關電源、整流器、環境監控量等監控對象通過數據采集部分進行數據采集和監控。而智能設備，如智能開關電源、空調、油機等，直接接入其通信端口進行監控。

　　ｂ．蓄電池組測量儀

　　利用蓄電池組測量儀可以測量蓄電池組２４只電池的端電壓和８個標示電池的溫度，而不再需要其他外圍器件。

　　ｃ．Ｅ１時隙提取路由器

　　當基站處于相對獨立的地理位置時，可以利用Ｅ１時隙提取路由器，在基站與移動交換局之間傳送業務信息的ＰＣＭ中繼線路（Ｅ１）上提取出１個或多個時隙作為數據通道，用來傳送監控數據。

　　ｄ．ＧＳＭ無線傳輸接口設備

　　ＧＳＭ無線傳輸接口設備是專為移動基站與監控中心直接提供備用監控路由而設計的。它利用ＧＳＭ終端的數據業務，可遠程接入Ｍｏｄｅｍ，直接與監控中心路由器建立９６００ｂｉｔｓ速率的數據通道。

　　三、視頻監控部分

　　１．系統結構

　　ＳＣ應能對各個交換機房實現遠程視頻監控，并能實現遠程視頻的實時聯動錄像。而各交換機房之間沒有相互監視的要求，僅需要實現本交換機房的視頻監視、告警聯動、向監控中心遠程傳輸實時視頻圖像及告警信息。

　　在ＳＣ采用１６路視頻監視主機，通過遠程傳輸模塊接收各遠程交換機房的數字視頻信號，主控機連接一臺長延時錄像機，分控機通過ＬＡＮ和主控機相聯，監視大屏幕通過視頻同軸電纜與主控機相聯，可以在主控機分控機顯示器上觀看并控制云臺和鏡頭，錄像內容也可以直接回放至主控機顯示器上。如果要求錄像機能同時記錄多個交換機房的現場圖像，可選一臺多畫面分割器，主控機還應預留幾路視頻輸出送給投影儀或大屏幕。

　　交換機房ＳＵ采用８路視頻監控主機，只觀看本地視頻，對本地的告警信號實現視頻切換和輸出可視可聞聲光報警，告警信號同時定點傳送到ＳＣ。

　　２．基站視頻監控的實現

　　基站的視頻監控條件和監控中心、交換機房不同。基站的地理位置較為分散，必須利用遠程圖像傳輸技術，而基站視頻系統是為了實現無人值守，一般基站最多提供兩個監視點，在交換機房采用的主控計算機集中處理方式不再適用。另外，基站的通信條件較差，一般最多提供一路電話線或６４ｋｂｐｓ的中繼線路。綜合考慮以上特點，可提供多種解決方菜。

　　第一種方案可采用“網絡攝影機”。該設備是一種可以分配ＩＰ地址識別的、集攝像和圖像壓縮并按網絡協議傳輸圖像數據的智能攝像機，它可以完成系統需求，而不會給基站帶來額外的維護需求。由于基站視頻對實時性的要求不高，只要能如實地顯示現場情況即可，所以網絡攝像機每隔十多秒自動抓拍傳送的高解晰度真彩圖像，完全能滿足基站視頻監控的需求，發生報警可立即抓拍傳送多幅圖像。將監控中心服務器、監視終端和網絡攝像機構成一個Ｉｎｔｅｒｎｅｔ網，可以利用網絡協議提供的各種工具有效地管理各個基站圖像信息。此方案圖片效果好，但視頻動態效果差，成本稍高，適用于基站到交換局只有Ｅ１傳輸通道，無其他額外通信線路的情況。

　　第二種方案可采用電話線視頻傳輸設備。此設備基于Ｈ．３２３視頻會議協議，可傳送動態視頻圖像，幀速２～１５幀秒，適用于基站與交換局之間有電話線的情況。此方案實現簡單，成本低廉，可看性好。

　　第三種方案可采用專用低帶寬壓縮解壓縮傳輸卡。采用專用壓縮芯片，視頻圖像質量好，可傳送動態視頻圖像，幀速６幀秒以上。此方案可靠性高，視頻圖像效果好，成本稍高，適用于基站到交換局只有Ｅ１傳輸通道，無其他額外通信線路的情況。

　　四、監控中心

　　ＳＣ可實現對整個系統的管理，實現查詢、檢索、統計分析、上傳信息和指揮調度功能，可設在中心樞紐樓。一般由維護操作臺、查詢臺和視頻監控臺、中心數據庫服務器、核心路由器、局域網等構成。網絡采用局域網設計，利用快速交換式以太網技術，將各個設備連接起來，通過核心路由器與外界連接。

　　維護操作臺、查詢臺和視頻監控臺可采用Ｐｅｎｔｉｕｍ４處理器的多媒體ＰＣ，運行Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００工作站。維護操作臺的數目應可以擴充，各操作臺可分別負責監控管理不同的基站，也可共同監控管理同一基站。

　　中心數據庫服務器是整個監控系統的數據中心，運行高性能、大容量的分布式數據庫服務器軟件，并具備ＷｅｂＳｅｒｖｅｒ功能。它的性能和可靠性關系到整個監控系統的性能和可靠性，推薦采用雙服務器熱備用的Ｃｌｕｓｔｅｒ結構，用兩臺高性能服務器相互備用及高容量磁盤陣列來保證監控系統的可靠性和性能。

核心路由器提供所有遠程通信的匯接功能。各交換局的時隙匯接路由器通過ＤＤＮ、局間中繼構成監控系統的骨干網，另外還通過Ｘ．２５構成骨干網的備用網絡。

　　五、與省監控中心的接口

　　１．ＭＭＩ的功能

　　監控網絡的ＳＣ與上級網管、監控中心的接口稱為ＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＮｅｔｗｏｒｋＩｎｔｅｒｆａｃｅ（以下簡稱ＭＮＩ）。ＭＮＩ的基本功能有：監控網絡數據的實時上傳；監控網絡采集到的重要告警實時上報；對監控網絡歷史數據的查詢、統計和分析。接口必須標準化。能滿足前面３種要求的實現方法有很多，但是同時滿足標準化要求的方式主要有ＷＷＷＪａｖａ接口和標準網管協議接口兩種方式。

　　２．利用ＷＷＷ和Ｊａｖａ技術定義ＭＮＩ

　　用ＷＷＷ技術和Ｊａｖａ技術相結合，可構造標準化的ＭＮＩ。具體方法是將ＳＣ中的ＭＮＩ接口設備配置成一臺ＷＷＷＳｅｒｖｅｒ，利用Ｊａｖａ技術實現數據和報警的實時傳送，并利用ＣＧＩ技術實現歷史數據的查詢和統計。

　　ＷＷＷ和Ｊａｖａ相結合，已在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上開展了如電子商務等復雜應用，安全性及實時性都可得到保證。這是一項成熟技術，非常容易使用，在上級網管監控中心只需配置具有通用瀏覽器的計算機即可。

　　３．使用標準網管協議的接口

　　與用ＷＷＷＪａｖａ技術定義ＭＮＩ相比，利用標準的網管協議是一種具有更高效率和更靈活功能的方式。其中以公共管理信息協議（ＣＭＩＰ）為基礎的Ｑ接口是各種網絡功能單元之間的標準接口。它提供了信息模型的定義、實時數據傳送、告警處理和面向對象的操作等非常全面而靈活的功能。

　　但是ＣＭＩＰ是比較復雜的。在ＣＭＩＰ被提出之前，簡單網絡管理協議（ＳＮＭＰ）就在網絡管理中被廣泛使用了。ＳＮＭＰ與ＣＭＩＰ相比，不具有那么強大和復雜的功能，但是非常緊湊和容易實現，因此它也是一種非常流行的標準。

　　在我國電信網絡管理中要求使用Ｑ３接口作為標準接口，因為ＣＭＩＰ代表著網絡技術的發展趨勢，而且正在被越來越多的網管系統所采用，因此我們建議采用基于ＣＭＩＰ的Ｑ３接口作為ＭＮＩ的標準規范。

----《通信世界報》