GPRS在CMMB基站遠程監控中的運用

王春喜，何 良

（四川廣播電視塔廣電專業部，四川 成都 610017）

0 引言

基于GSM數字移動通信系統的GPRS技術的成熟，為CMMB基站巡檢監控提供了一種全新的通信方式。GPRS遠程監控系統由數據監控中心和位于各個基站的數據采集點GPRS DTU組成。GPRS模塊將現場采集到的數據，通過CMMB發射機RS-232串口用GPRS透明數據傳輸協議封裝后發送到中國移動的GPRS數據網絡，再通過GPRS數據網絡將數據傳送至CMMB數據監控中心，該中心再對回傳的數據進行及時處理、顯示、打印及保存，這樣就實現了遠程數據與數據監控中心的實時在線無縫連接，從而實現全天候遠程無人監控。

1 系統結構概述

系統整體結構如圖1所示。四川廣播電視塔作為西南地區的首個多功能廣播電視發射前沿陣地，承擔著本地區廣播電視傳輸發射及更大范圍內CMMB站點建設和運行管理任務。基站信號好壞及運行狀況直接關系到用戶終端能否可靠接收到穩定的圖像和聲音信號。由于CMMB補點基站采用無人職守運行方式，日常維護主要依靠技術人員定期巡檢，或者在得到接收故障信息反饋后立即派出人員前往故障基站檢修，隨著各分站補點數目的增多，出巡人員任務艱巨程度和成本也日益加大，依靠這種被動式的管理已無法適應現階段CMMB播出的穩定運行要求。

針對CMMB基站數量多、分布廣的特點[1]，同時由于GPRS技術的日趨成熟，結合GPRS技術特點，經過反復技術論證，提出一套基于GPRS監控管理系統的設計方案，搭建了由GPRS通信模塊的軟硬件組成的CMMB監控系統。該系統4個基站經過近5 000 h的不間斷運行，證明了整個系統穩定可靠，成本低，確保了安全播出，具有極好的推廣價值。

2 系統硬件設計

2.1 終端系統

主要使用GPRS數據終端設備（Data Terminal Unit，DTU）ZSD3110進行無線數據傳輸。其內置工業級GPRS引擎、TCP/IP協議棧和嵌入式處理器。支持PPP，TCP，UDP，ICMP等眾多復雜網絡協議和Socket標準，提供全透明數據傳輸和用戶自由控制傳輸兩種模式。同時支持點對點、點對多點、設備間、設備與中心間等各種不同的通信模式。用戶不用關心復雜的網絡協議，使用RS-232或RS-485端口，就可以進行無線數據的收發。

GPRS DTU監控終端硬件的主要作用有：1）支持900/1 800/1 900 MHz三頻的GSM/GPRS。2）集成ZWG-8G協議，全透明傳輸，并支持對中國移動CMNET和聯通CDMA的雙接入。3）支持自動心跳，保持永久在線，自動重連。4）完善的自動補測和重發機制，保證數據的可靠性。

2.2 遠程CMMB基站數據的采集傳輸

主要由GPRS DTU監控終端、GPRS通信網絡和CMMB監控中心站構成，如圖1所示。CMMB數字發射機通過GPRS DTU接收中心發出的使能回傳數據指令，并將249 byte數據再通過GPRS DTU上傳回監控中心站。這些CMMB發射機的參數包括總功率、反射功率、4路功放模塊電壓和電流以及溫度值等。一旦有參數出現異常，中心站上位機就能得到上報的警示信息。當然，中心站也可發送控制命令到各監控終端，從而控制某些開關量如開關機或空調。不難看出，GPRS網絡是監控終端與中心站通信的橋梁，監控終端的數據采集加報警信息上傳和中心站控制命令的下達都是通過GPRS網絡進行的。也正是因為GPRS網絡與Internet網的無縫鏈接，才使得中心站與監控終端之間的雙向通信成為可能，讓用戶足不出戶就可準確及時地了解野外CMMB發射機的運行狀況。一旦發生意外故障，中心站能及時知道并通知就近的值班員排除故障，大大縮短了故障排除時間，提高了CMMB基站良性運行的可靠性和安全性。

GPRS DTU模塊是基于配電變壓器監控系統數據傳輸的基礎，終端穩定的傳輸對于系統正常的運行有至關重要的作用。

3 數據監控中心站對基站采集數據的處理

使用的LabVIEW是一種圖形化的編程語言，為一標準的數據采集和儀器控制軟件。LabVIEW支持標準的硬件接口，如GPIB，VISA，RS-232，PXI，VXI，RS-232和RS-485，而這些硬件接口又是各個應用領域內的通用接口，因此LabVIEW被廣泛應用于包括汽車、半導體、航空航天、交通運輸、高校實驗室、生物醫藥與電子等領域[2-3]。

CMMB監控中心的GPRS通信服務器端也和遠程無線監測站點一樣，是GPRS網絡中的一個無線站點（或一組站點，也叫N+1站點群），數據的收發都是通過此服務器端完成的，監控中心軟件無須使用AT指令操作GPRS模塊（或終端），只需要向往常一樣的讀寫串口就可以了。數據接口為標準三線RS-232口。

在本系統中發射機工作產生的大量串口數據代碼都是遵守的RS-232傳輸協議，故在開始工作之前先要首先安裝LabVIEW8.6版本的軟件和對COM或USB接口的補丁VISA驅動。接下來的具體流程如下：

1）基站被動接收中心發過來的問詢指令，即采用輪詢的數據處理機制，因為發射機內部采用了半雙工協議的RS-485總線，同時間段內總線上只能有單向的接收或發送數據動作。

2）RS-232傳輸協議串口數據代碼簡單剖析，如圖2所示。

串口數據嚴格遵守RS-232協議，有報頭和結束碼，低字節在前，高字節在后。進制間的轉換按圖2中的總功率應該是16進制的0361H，轉換成10進制則為865 W，其余參數依此類推。

3）通信串口生成（見圖3）。

圖3中，“軍區”代表“CMMB成都軍區總醫院基站”。后文圖中的簡稱同理：“曼哈頓”代表“CMMB曼哈頓小區基站”；“潤邦”代表“CMMB潤邦國際酒店基站”；“洲際”代表“CMMB洲際世紀城國際大酒店基站”。

4）配置通信端口及輪詢時間等參數（見圖4）。

5）設置傳輸時延（從發送到接收數據之間的時間）。

因為不同的數據包長度和傳輸時延肯定不同。根據目前移動的網絡狀況，一般一個包長為100～200 byte的數據包可以在1 s內互傳完畢。大于200 byte的數據包平均在1～3 s內可以互傳完畢。經過實測，將回傳時延定為至少1 s～60 min可調。而為了使每個基站之間的數據處理串擾降到最低（由于數據量為249 byte，很龐大，故各站數據串擾在所難免），增加了基站的總輪詢時長選項，以匹配現場的最佳回傳及處理效果（參見圖4）。

6）軟件的內部處理機制（見圖5）。

為了使計算機快速地處理接收到的249 byte數據而不致使各基站發生參數串擾，特地在內部也加入了動態事件結構的科學處理機制，即當有數據異常事件時，CPU馬上響應報警系統，啟動聲+光報警（見圖6），否則CPU就處理其他的事件，這樣就節約了CPU的資源。如果此時其他基站的數據又恰巧回來，也不會因上個異常的數據狀態而受影響。

7）聲光報警的設計（見圖6）。

如果回傳的數據異常，則報警模塊啟動，此時主界面“XX功率不正常”紅色和白色交替閃爍，同時輔以警醒的報警聲音，達到了警示的雙重效果。

8）歷史數據的及時保存和查閱（見圖7）。

為了做到值班人員值班對應歷史數據的有源可查，軟件中對值班人員也進行了設置，一般為兩個值班人可選，這些不同類的數據幾乎是與時間日期和基站每項具體參數一一對應的，且固定保存在存儲介質上，方便日后查閱。

9）歷史數據的打印。

歷史數據的打印支持系統默認的打印機，因此一定要先安裝和設置好打印機。

10）使用CMMB監控系統主站軟件（見圖8）。

圖8展示了每間隔時間點的總功率、反射功率及功放電壓、電流、溫度等幾大主要指標的曲線圖，圖中每個基站的最大值、最小值發生時間及具體數值、正常運行時間等參數狀態指示一目了然。

4 小結

利用GPRS通信接入快、價格低廉、穩定可靠和實時性強等優點，本系統不僅在西部廣播電視行業開創了先河，同時也走在了全國CMMB發射基站無人值守管理方式的前列。所搭建的CMMB發射基站遠程無線監測平臺，通過無線數據傳輸功能的GPRS DTU模塊與CMMB無線遠程數據監測的有機結合，再配以強大的PC數據分析處理軟件LabVIEW，各基站運行情況在主站值班室顯示屏一一呈現。完成至今，本系統實際運行良好，工作穩定。更重要的是，在幾個月的運行中及時成功地處理了至少4起發射機死機和無故關機的嚴重播出事件，且從發現到解決整個事件都非常及時、圓滿。通過使用Lab-VIEW合理設計軟硬件，實現了每個CMMB發射基站一系列工作狀態的遠程回傳，達到了預期的目標，保證了基站安全監控系統的安全性、可靠性、兼容性和經濟性，積極地響應了廣電總局和CMMB中廣傳播關于及時無間斷、安全準確地傳播黨和政府聲音的號召。這對今后進一步挖掘GPRS與廣播電視專業相結合的資源方面無疑更具廣泛的意義。

[1]解偉.移動多媒體廣播(CMMB)技術與發展[J].電視技術，2008，3（4）：4-7.

[2]雷振山.LabVIEW 7 EXPRESS實用技術教程[M].北京：中國鐵道出版社，2005.

[3]TRAVIS J，KRING J.LabVIEW for everyone[M].Prentice Hall，2006.