基于EDGE的通信基站環境監控單元的設計

董裕藝，陸昕為，黎春強，鐘文清

(1.中國移動通信集團廣西有限公司梧州分公司，廣西梧州543002;2.中國移動通信集團廣西有限公司，廣西南寧530000)

0 引言

隨著中國移動通信業務的發展，基站的分布越來越廣，基站正常運轉與否直接影響客戶的通話質量。移動通信基站環境集中監控對基站的正常運行起著非常重要的作用。我國的通信電源集中監控技術的研究工作始于80年代末，1992年由郵電部設計院和廣州市電信局合作研究試驗成功的廣州長途樞紐樓通信集中監控系統是我國第1個通信電源集中監控系統。1996年郵電部發布的《通信電源和空調集中監控系統技術》(暫行規定)，明確指出通信局(站)電源系統就實現集中監控，逐步實現少人值班和無人值班，并把集中監控列為通信電源系統的一個必不可少的部分。2005年，信息產業部發布了《通信局(站)電源空調及環境集中監控管理系統》［YD/T 1363－2005］，該標準總結了近10年的建設和應用經驗，對原暫行規定進行了增加和修訂，內容更豐富，要求更明確［1，2］。

1 基站環境集中監控系統的技術現狀

1.1 監控系統的功能結構

監控系統采用逐級匯接的結構，一般由現場監控單元、區域監控中心和監控中心構成。

現場監控單元是監控網絡最基本的元素，它負責監控對象各種信息的采集和上級控制命令的下達。

區域監控中心通過通信網絡收集，處理下屬各通信基站監控單元送來的信息，將處理后的信息上送監控中心，同時監控所屬區域基站動力設備的運行和基站防盜的告警聯動情況。

監控中心是本地網環境集中監控系統的最高級，作為整個系統的神經中樞，它不僅直接監控處理整個本地動力設備的運行，而且還要對監控數據做大量的統計、分析和管理工作，為決策提供依據。

1.2 數據傳輸方式

現場監控單元與區域監控中心，區域監控中心與監控中心之間是通過通信網絡連接的。電信系統為監控系統的組網連接提供傳輸網絡資源有很多，可以利用各種資源混合組網［3］。

中國移動的增強型數據速率GSM演進技術(EDGE)為GPRS到第3代移動通信的過渡性技術方案，該技術采用的是最先進的多時隙操作和8PSK調制分組交換技術，數據傳輸速率最高理論值能達384 kb/s，能充分利用現有的GSM資源，具有實時在線、按量計費、快捷登錄、高速傳輸、自如切換以及現網城鄉覆蓋率高等優點。以EDGE為傳輸方式的監控系統利用現成的TCP/IP協議，在滿足無線多媒體應用的帶寬需求的基礎上節約了網絡投資，特別適合中國移動龐大的現網通信基站的一點對多點、多點對多點、突發性大流量數據監控。

各種傳輸方式的基站監控系統的性能對比如表1所示，其優缺點一覽可知。

表1 各種傳輸方式的基站監控系統性能對比表

2 移動通信基站環境集中監控系統

基于EDGE的基站環境集中監控系統的整體結構如圖1所示，環境集中監控器采集各種動力和環境信號，通過EDGE/GPRS網絡上傳給監控中心，監控中心通過EDGE/GPRS網絡向監控器下達各種控制和調節命令。

圖1 移動通信基站環境監控系統整體結構圖

3 移動通信基站集中監控單元的設計

移動通信基站環境集中環境監控系統監控對象及內容如下:

(1)動力監控功能

監控內容:交流配電屏三相輸入電壓、三相輸出電流、直流配電屏輸出總電壓、總負載電流以及蓄電池組總電壓，每只蓄電池電壓，標示電池濕度、每組充、放電電流、空調主機工作電壓和電流;

(2)環境監控功能

監控內容:空調主機開/關以及溫度風力設定、室內溫度、室內濕度、室內煙霧、水浸告警以及門禁告警;

(3)管理功能

監控內容:對基站維護人員巡檢管理;

(4)安防監控功能

監控內容:基站門窗墻體的監控、基站內外設備設施(蓄電池、天饋線、空調室外機、匯流排、接地線以及變壓器等)的監控、發生盜情時的現場聲光告警、圖像本地儲存并同步將現場圖片上傳至監控中心。

基于EDGE的環境集中監控器采集各種動力和環境信息，通過EDGE網絡上傳給監控中心，監控中心通過EDGE網絡向監控器下達各種控制和調節命令。

3.1 基站環境集中監控單元的硬件設計

監控單元的硬件原理框圖如圖2所示，由CPU模塊、開關量輸入、開關量輸出、模擬量輸入、EDGE模塊、與智能設備的接口、看門狗、存儲器擴展、實時時鐘和鍵盤顯示模塊構成。

①該裝置采用TI公司專用型數字信號處理器(DSP)TMS320DM642GDK－600作為控制核心，該DSP芯片是TI公司C6000系列的一款高性能芯片，具有64個32位通用寄存器，可工作在600 MHz時鐘速率，每個指令周期可并行運行8條32位指令，其豐富的外圍設備接口，最多可處理6路視頻采集數據，具有高度的靈活性、快速的數字處理能力以及全新的內部結構，能保證系統的實時性［4］;

②該裝置中有16路模擬量采集，可以采集從電壓、電流傳感器過來的三相電壓、電流交流數據，也采集溫度濕度傳感器的直流數據，同時可以最多采集6路CCD攝像頭的視頻數據，經過A/D轉換后送到DM642處理，其中需要實時上傳監控中心的視頻圖像須通過一定的編碼由DSP壓縮處理后經EDGE模塊發送，可達25幀/s的圖像傳送速率，實現基站的全天候多方向圖像監控，16模擬量通道有冗余，留作備用;

圖2 監控單元的硬件結構原理框圖

③系統配有16路開關量輸入，對煙感、水禁、門禁、墻體、代維工作人員巡檢登記等環境量均為開關量，經光電隔離后送入DM642處理;獲得煙感、水禁、門窗墻體狀態的傳感器有多種，使用較為便捷;

④與電源監控器的接口，發電油機與空調均有智能型與非智能型2種，智能設備帶有智能接口和通訊協議，非智能設備的監控需要自己加裝傳感器;

⑤14路開關量輸出，用以對設備進行控制;

⑥EDGE模塊采用西門子公司高端MC75 EDGE無線通訊模塊，MC75支持850/900/1800/1 900 MHz GSM系統，內嵌TCP/IP協議棧有利于簡化接口的設計，提供了完整的GSM和EDGE的無線接口，可通過RS232串口與系統相連，并可使用標準的AT命令對MC75進行控制，實現與監控中心的通信［5，6］;

⑦系統還有實時時鐘、鍵盤和顯示模塊，用于運維人員設定數據，查看設備的運行狀態等;

⑧看門狗電路，用以監控裝置電源;

⑨存儲模塊，由DM642自帶的EMAC口以及從EMIF口擴展出來的ATA接口外掛硬盤，將接收到的數字圖像信號用MPEG4標準編碼壓縮后將數據以文件的格式存儲到本地硬盤，供日后調用。

3.2 基站環境集中監控單元的軟件設計

現場監控單元的軟件要完成各種數據的采集，根據參數所設的門限值或采集的開關量信息，對越警信號發出告警信息，并向監控中心上報，同時接受監控中心的查詢和控制命令，給出查詢結果或執行控制命令，軟件總體流程如圖3所示。

圖3 系統軟件主流程圖

監控終端的系統軟件主要包括以下幾個部分:

①對芯片的初始化和外圍硬件的配置等工作;

②通信部分:這部分分為2個內容，一個是DSP與智能設備之間的通信，主要是協議的轉換;另一個重要的通信就是與監控中心之間的通信;

③中斷服務程序;

④人機接口程序。

4 結束語

該文充分利用Internet技術和EDGE移動通信技術的發展，開發基于EDGE移動基站環境集中監控系統，以高速數字信號處理器(DSP)TMS320DM642GDK－600為核心，采用EDGE作為通信手段，可同時實現對基站交直流電、溫度、濕度、煙感、水浸、火警、門禁、圖像監控、代維人員巡檢管理、發電油機開關記錄等動力量和環境量的實時監控，該系統具有測量精度高、可靠性高和實時性好的優點，在某地級市移動公司的基站大批量應用后取得了到很好社會效益和經濟效益，因此該系統有著很好的推廣應用前景。

［1］高健.動力環境集中監控系統的應用和發展［J］.電信工程技術與標準化，2006(6)：60－64.

［2］通信局(站)電源空調及環境集中監控管理系統［YD/T 1363－2005］第1部分：系統技術要求［S］.中華人民共和國通信行業技術標準.

［3］彭建偉.移動基站通信動力環境監控系統的改造［J］.通信電源技術，2005，22(4)：53 －54，59.

［4］TEXAS INSTRUMENTS. SPRS200N. TMS320DM642 Video/Imaging Fixed-Point Digital Signal Processor［R］，2002：6 －29.

［5］Siemens Mobile.MC75 Hardware Interface Description V01［R］，2005：24 －66.

［6］Siemens Mobile.MC75 AT Command Set V02［R］，2005：29－103.