移動基站動力監控系統的開發和應用

巢京

移動通信網中有大量的移動基站，每個基站都必須配備電源設備，保證基站電源設備良好工作是通信網絡正常運行的關鍵之一，但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，并聯合北京郵電大學的科研人員在東弟、南海等市的移動局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。

1 系統簡介

1.1 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，但是又與移動通信網緊密相關。

移動通信網元（如MSC、BSC和BTS）都有需要監控的動力設備，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。

1.1.1  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，并運行分析，為維護、管理及決策提供依據，并可通過接口向省監控中心傳送相應監控信息。

1.1.2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。

1.2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Ethe一t組網方式。

數據通信網的傳輸方式一般有：DDN、撥號電話線、專線、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?；镜膫溆帽O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。

2 移動基站的監控方案

2.1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。

2.2基站主要配置

2.2.1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?；颈O控器本身的采集通道如果不足，可以級聯?；颈O控器可采用RS－422／Lonworks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。

2.2.2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。

2.2.3 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。

2.2.4 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。

3 視頻監控部分

3.1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。

3.2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?；镜牡乩砦恢幂^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64kb／s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CIF（352×288）動態視頻圖像，幀速2～15幀／s，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（Codec）。采用專用壓縮芯片，視頻圖像質量好，可傳送CIF（352×288）動態視頻圖像，幀速6幀／s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。

4 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Pentium Ⅱ處理器的多媒體PC，運行Windows NT工作站版。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Web Server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。

5 與省監控中心的接口

5.1MMI的功能

監控網絡的SC與上級網管、監控中心的接口稱為 Monitoring Network Interface（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。

   5.2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WWW Server，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Internt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洲覽器的計算機即可。

5.3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。

6 移動局動力環境監控系統的示例

以汕頭移動局為例進行介紹。試驗網包括1個監控中心和10個監控局站。其中8個局站分別座落于不同建筑物內。

監控網絡為二級結構，SC內部采用100Mb／s全交換式以太網作為骨干網，以確保網絡性能；核心服務器采用Cluster結構，進行雙機熱備份，共享一個磁盤陣列。SC的路由器是整個監控網絡的核心路由器，采用高可靠性、高性能且有很好的擴容能力的產品。交換局SU與SC之間的主用信道采用E1，可直接接入SC的核心路由器，同時各通過一條64kb／s的數字專線接入X.25網，作為備用信道。對于基站與交換局不在一座建筑內的情況，則采用時隙提取方式從2Mb／s的E1信道提取64kb／s時隙作為監控主信道，同時采用GSM數據接口設備與SC核心路由器的遠程訪問接口構成備份路由；對于基站與交換局處于同一建筑內的情況，則直接通過網絡線接入交換局內的局域網。

各交換局SU通過時隙匯接路由器將它管理的基站SU接入監控網絡。交換局SU內部局域網采用10／100Mb／s的共享以太網，以滿足設備監控和6幀／s圖像監控的帶寬要求。

本方案在設計中注意了以下一些問題。

首先，設計上要注重的是成本與性能的合理分配，尤其是對為數眾多的移動基站監控系統提出了低成本的解決方案，而注重提高監控網絡和監控中心的性能，從而使總體系統具有很高的性能價格比。

另外，整個系統每一個環節都十分重視系統的開放性。整個監控系統，從監控中心到基站內部，其網絡協議都采用標準的 TCP／ IP協議?；镜谋O控器可以作為一個簡單的 TCP／ IP路由器使用，并可提供標準的Ethernet接口。這樣監控系統一旦建立，就等于擁有了一個將各個基站納入其中的內部網絡，可以在它的基礎上開發各種其他業務。

第三，整個系統的各個部分都非常重視其擴容和升級能力。如在基站監控系統中，我們使用模塊化的智能采集單元，這樣為將來擴容留下了充分的余地；在系統的配置中，也充分考慮到了這一點，并提出了比較超前的高性能設備配置方案和網絡方案，以保證系統持久的生命力。

原文轉自：http://www.kjueaiud.com