微波無線傳輸網絡管理系統的研究與應用

摘 要： 根據海事船載無線綜合通信系統的開發和應用，重點介紹了微波終端網絡管理系統的基本操作、功能特點及關鍵技術。該系統的研究對于無線微波網絡管理系統的開發和應用，具有十分重要的借鑒作用。

關鍵詞： 網絡管理； 微波通信； 移動執法； 監控

中圖分類號：TP39 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2012）12-26-03

Study and application of network administration based on microwave communication

Xu Tingting

（Zhejiang MSA， Hangzhou， Zhejiang， 310005， China）

Abstract： According to the exploitation and application of maritime ship wireless integrated communication system， basic operation， functional characteristics and main technology of microwave terminal network management system are mainly introduced， which is extremely significant to the development and application of wireless microwave network management system.

Key words： administration of networks； microwave communication； mobile law-enforcing； mobile surveillance

0 引言

海事船載無線綜合通信系統主要用于海上移動視頻監控和海上移動執法，是海事辦公內網向海上執法一線的無線延伸平臺。利用此高科技監控手段，可進一步提高海上執法、海事監管、巡航搜救的技術含量和能力。浙江海事局已在浙北、浙南海域共建設了十個基站，在八艘海巡船上建立了移動執法傳輸平臺，并已正式投入使用。該系統的投入使用，一方面可利用此平臺的無線雙向通信功能，在浙江海事局所轄海域海巡船上實現移動執法、移動辦公、可視化指揮；另一方面基本實現了浙江海事監管重點沿海區域的無線鏈狀覆蓋。

隨著微波傳輸網絡規模的擴大，對設備管理的要求也越來越高，實現無線微波設備和網絡的有效實時監管，是實現海上移動執法通信網絡暢通的重要基礎和保障。微波設備網絡管理系統，以其靈活多樣的設備管理、參數設定、實時告警等功能，為設備管理及網維護提供了便捷、可靠的技術手段。執法人員可在指揮中心進行設備單元的實時遠程監控操作，大大提高了管理維護人員的工作效率，從而保證了移動執法和移動辦公專用網絡的正常運行。

1 網管系統功能與應用界面設計

早期的數字微波傳輸設備沒有網絡接口，無法連接到Internet 進行網絡管理[1]。隨著設備數量的增加，網絡規模的進一步擴大，針對浙江海事無線傳輸網絡搭建的一組具備綜合監管能力的網絡管理系統，能夠幫助執法部門持續地監控、遠程控制網絡設備的運行狀態，支持SNMP網絡管理協議確保管理的擴展性[2]，并且提供非常靈活的定制功能，從而有利于管理范圍的伸縮，簡單友好的圖形界面，能夠使得用戶迅速掌握，降低操作的復雜度，提高維護管理效率。該網管系統搭建在監控指揮中心和分中心，實現了對整個網絡內所有無線綜合終端設備的集中控制和管理。其功能主要包括進網、脫網、遠程控制收發、重啟、關閉等；該網管系統基于Windows開發，管理的設備數量小于10000臺，網管軟件可安裝在Pc機等基于Windows操作系統的終端上。

⑴ 設備管理功能

網絡管理系統的一個重要功能就是能對所有設備進行管理。可同時連接所有無線綜合終端設備，實現斷線后自動重連，同時實現對已建船載無線綜合指揮系統終端設備的集中管理。設備管理功能主要體現在系統對無線綜合通信系統中的設備的控制能力，如通信機復位、改變收發頻率、發射功率、告警監測、信號強度監測、狀態監測等。設備添加菜單操作界面如圖1所示。

⑵ 用戶權限管理功能

訪問任何一個管理用的HTML頁面都必須通過管理員認證。對管理員進行了分級編制，實現了管理人員的集中控制和管理，對監控指揮總中心和分中心實現兩級分權限部署，不同的管理員分配有不同的權限；將用戶劃分為超級用戶、網管用戶和普通用戶。各權限用戶名、密碼設置通過服務器端修改文件完成。用戶權限管理界面如圖2所示。

⑶ 信息管理功能

具有靈活可控的網絡調節功能，包括頻率與帶寬調整功能與網絡流量控制、統計分析功能，可以對整個系統設備和網絡帶寬進行調節及管理； 可對網絡內的無線通信設備進行參數設置，對頻段和傳輸帶寬調整，并進行實時碼流監測。通信機的基本運行情況如圖3所示。

如果當一個設備正在運行時，若輸入參數正確，那么此設備圖表前將出現綠色的圓點，表示設備運行正常。按“獲取”鍵可查看這個設備的目前工作的PID碼、上下行信道和發射功率；菜單的左下角將顯示當前設備的設備類型、IP地址、NMS版本號、設備硬件號和設備軟件號等參數。菜單的右下角顯示當前設備的告警聲音提示喇叭，同時可保存，可導入當前的配置的網絡參數及備份數據庫。

⑷ 電子地圖的編輯管理功能

為了提高微波通信系統網絡管理軟件的直觀性和有效性，采用電子地圖功能模塊，實現微波通信系統網絡管理的友好、直觀的人機界面，并具備可開發性和擴充性的功能，同時提供與其他系統的整合接口功能。電子地圖管理如圖4所示。

⑸ 日志數據管理功能

可實現設備工作狀態日志的自動、集中、完整數據保存，可供后續追溯查詢。如用戶登錄/退出的記錄、用戶控制/停止控制的記錄、更改設備配置的記錄、通信機上線/下線的記錄等。

2 網管軟件系統關鍵技術

2.1 軟件結構及特點

本系統軟件結構主要包括網絡接口模塊、設備實體模塊（一個或多個）、設備管理模塊、設備查詢模塊[3]，如圖5所示。

[應用接口層＼模塊管理層＼＼網絡接口模塊＼設備實體模塊（N）＼設備管理模塊＼設備查詢模塊＼通信接口層＼＼]

該軟件系統提供應用層有效的管理且符合IP網絡的數據，數據通過分片并采用TS包格式封裝后，經過國標地面數字電視信道調制，進行IP數據的發送；對于IP數據的接收，采用國標地面數字電視傳道信道調諧、信道解碼、TS流信號輸入格式的統一接口，并去掉TS流頭部后，進行IP數據的重組，同時將重組后的IP包經由橋接模塊進行網絡數據轉發。該無線微波綜合通信系統采用的IP OVER TS技術，簡言之，在發送方向：將IP包進行分片，然后將分片放入TS幀格式里，進行TS流的傳輸，并通過DMB-TH調制，采用微波發送；在接收方向，將接收到的TS進行恢復成IP包，并通過IP核心進行網絡轉發。整個系統有IP交換核心，TS分片與重組，TMB-TH調制，TUNNER單收解調等部分組成，這里TS流分片及重組技術是本系統中的核心技術，在網絡通信中分片與重組技術有很多種，本系統對于TS流的分片與重組采用的是以TS流中188個字節為單位進行分片，其中TS結構中包含4個字節的頭部，2個字節的長度，182個字節的數據信息，如圖6所示。

對于發送方向：

⑴ IP包進行分片，以182個字節進行分片，對于不足182的分片，采用0x00進行填充；

⑵ 對分片記性序號標識，用于防止丟失或亂序時，便于接收端能夠進行重組；

⑶ 頭部中有一個PID段，用于標識設備，同時還有一個IP起始分片標志段，用于表明為IP包的首個分片；

⑷ 長度字段表示該IP分片字段中有效字節數量，且長度字段中的最高位用于表示IP包所有分片中最后一個分片。

對于接收方向：

⑴ 過濾TS流同步空包，過濾方式為PID為0x1fff的TS包將被視為空包；

⑵ 接收有用TS流包，獲取IP的TS流分片中的首個IP分片（根據TS流頭部的起始標志段來判斷），并緩存，等待后續的IP分片，直到接收所有IP包的所有分片；

⑶ 發送到IP核心，再由IP核心作進一步的轉發處理；

⑷ 對于基站的接收端來講，可以接收來自多個終端的TS包，不同的終端采用不同的PID進行表示，基站接收到不同的終端的TS包時，根據PID來判斷，并分別重組來自不同終端的TS流，形成IP包，進行IP包的轉發。

2.2 軟件系統的輸入、處理和輸出

軟件的輸入接收來自于應用的信號頻率，信號符號星座，及信號狀態。輸出為串行或并行TS流，信號狀態信息。其處理分七個層次。

⑴ 應用接口層

本模塊主要完成應用層送來的指令解析并將解析后的信息傳送到模塊管理層，將指令結果傳送給應用層。

⑵ 模塊管理層

本模塊主要是將接口層傳來的信息解析并將解板結果傳送到相應的功能模塊，管理功能模塊之間通信，將結果傳回應用接口層。

⑶ 調諧器模塊

本模塊主要完成信號快速鎖定，信號的濾波，并將狀態信息反饋到解調模塊。

⑷ 信道解調模塊

根據上層傳來的解調請求，完成手動和自動載波偵測，信號符號星座設置來完成信道的解碼并反回信道的解調信息。

⑸ IP的分片與重組

根據網絡側的數據進行分片，將分片后的每個段落分別封裝在TS流包里，在調制解調側，將解調得到的TS流重組成IP包。

⑹ IP橋接模塊

將網絡側的網絡數據和調制解調側的數據進行分析橋接，轉發等處理。

⑺ 通信接口層

為各功能模塊接口提供信息交換的通道。

3 系統基本配置要求

硬件需求：

CPU：P41.4以上；

內存：512M；

硬盤：80G；

顯卡：顯存64M或以上；

顯示器：17寸以上，最低分辨率1024×768；

寬帶：網絡通暢。

軟件需求：

操作系統：Windows 9.x/ISTA/7、Unix/Linux；

瀏覽器：IE（版本6.0以上）、Firefox、opera、Mac和Chrome；

必備軟件：Java Development kit 1.6、Postgres 8.4；

可選軟件：Flash、Adobe Reader；

軟件版本：V1.0。

4 結束語

該微波通信系統網絡管理平臺已在2009年底部署于浙江海事局監控指揮中心，經過近三年的實際運行和系統的不斷改造升級，該系統較好地滿足了數字微波傳輸設備的網絡化需求，增強了設備的可管理性能，實現了數字微波傳輸設備的快速升級，簡化了繁瑣的管理任務，對提高微波通信網絡的服務質量、增強微波通信網絡的競爭力、進一步擴大微波通信網絡的使用范圍將起到了積極的推動作用；同時自動化水平的提高，亦減輕了海事執法人員的勞動強度，使得無線微波通信系統更加安全可靠。對于海事巡察執法和海上移動辦公等業務的開展有著深遠的意義。

但網絡管理系統的完善是一項長期的工作，需要在日后的實踐中，通過引進新技術，不斷完善功能、提升效率，增強系統地穩定性。

參考文獻：

[1] 劉釗遠，王亞剛，許振文.基于 SNMP的數字微波網管系統設計與實

現[J].通信技術，2009.42（9）：140-141

[2] Sami 11曲bane著，李新付，樓才義，徐建良譯.無線移動通信網絡

[M].電子工業出版社，2001.

[3] 郭軍.網絡管理[M].北京郵電大學出版社，2007.