移動通信基站參數(shù)管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)*

王軍威 ，雒江濤 ,2，黃 晶 ，應良佳 ，鄧志飛

（1.重慶郵電大學通信與信息工程學院 重慶 400065；2.重慶高校通信網(wǎng)測試技術工程研究中心 重慶 400065；3.重慶重郵匯測通信技術有限公司 重慶 401121）

1 引言

隨著通信技術的快速發(fā)展，通話質(zhì)量成為電信運營商與廣大用戶日益關注的焦點，而在移動用戶通話過程中，因基站天線工程參數(shù)出現(xiàn)異常導致的話務質(zhì)量下降是嚴重影響用戶體驗質(zhì)量（QoE）的重要因素。基站天線的工程參數(shù)（以下簡稱工參）如經(jīng)緯度、海拔高度、掛高、方位角、機械下傾角等都是基站維護、網(wǎng)絡優(yōu)化中的重要參數(shù)。目前，這些參數(shù)都采用人工巡查、手工測試、手工記錄、手工錄入等方式完成，測試過程中需同時使用多個測量工具，如GPS定位儀、高度儀（或皮尺）、機械羅盤、坡度測量儀、照相機等。多種測量工具針對不同參數(shù)分別進行測量，效率低下，不易攜帶，且測量的數(shù)據(jù)精準度、真實度難以得到保證。基站工參測量完成后，即使將新測量的工參數(shù)據(jù)與原來天線設計的參數(shù)進行快速對比，快速定位參數(shù)是否發(fā)生顯著變化也都非常困難，如果要快速分析參數(shù)在一定時期內(nèi)的變化趨勢就更加困難。由于巡檢過程復雜耗時，巡檢員報回網(wǎng)絡優(yōu)化中心的基站參數(shù)有些本身就存在問題，與真實的工參不符，這些錯誤數(shù)據(jù)對以后的巡檢和維護會造成一定影響。

運營商網(wǎng)絡優(yōu)化中心希望能有一種新的方式可以采集到準確的工參，同時提高工參采集效率，并能對工參進行集中統(tǒng)計、分析、趨勢預測。本文提出的基站工程參數(shù)采集終端及管理系統(tǒng)用于對基站工程參數(shù)進行自動、快速、準確的采集。采集終端在采集工參時，緊靠被測試天線的背面中部，巡檢員按測試鍵即可完成工參數(shù)據(jù)的一鍵采集，采集終端將采集數(shù)據(jù)通過商用無線網(wǎng)絡以短信方式實時傳送到基站參數(shù)管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)進行各種統(tǒng)計、分析、生成報表，預警異常時能實時通過郵件與短信的方式將信息發(fā)送給相應權限的工作人員，采集終端接收后臺對異常進行處理，以便進行下一步巡檢和維護工作。參數(shù)管理系統(tǒng)與采集終端的搭配使用為運營商的普查、排查、綜合代維等工作提供了有力幫助，提高了工作效率與工作質(zhì)量，實現(xiàn)了科學的平臺化管理。采集系統(tǒng)網(wǎng)絡架構如圖1所示。

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)框架

管理系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務器）模式，這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心部分集中到服務器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護和使用。瀏覽器通過Web服務器同數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互。

圖1 采集管理系統(tǒng)架構

系統(tǒng)設計采用基于視圖、業(yè)務、數(shù)據(jù)的3層架構，如圖2所示。視圖層為用戶提供一定的操作界面，用戶通過瀏覽器界面可輸入和獲取數(shù)據(jù)，并根據(jù)權限級別有選擇地允許不同的用戶編輯和更新數(shù)據(jù)；業(yè)務層是整個系統(tǒng)的關鍵，負責處理所有用戶的請求，并把處理結果返回給視圖層，視圖層把這些結果以各種方式返回給用戶，以便實現(xiàn)人機交互；數(shù)據(jù)層負責數(shù)據(jù)層的定義、維護數(shù)據(jù)的完整性和安全性，響應中間邏輯層訪問數(shù)據(jù)的請求，通常是由一些大型的商用服務器實現(xiàn)的。本系統(tǒng)采用輕量級數(shù)據(jù)庫MySQL，是面向數(shù)據(jù)服務的。

圖2 系統(tǒng)模型框架

2.2 功能模塊設計

系統(tǒng)的總體功能結構如圖3所示。管理系統(tǒng)按功能區(qū)分主要有如下幾個模塊:系統(tǒng)管理模塊、基站參數(shù)查詢與管理模塊、基站報表模塊、基站空間分析模塊和閾值告警模塊等。系統(tǒng)通過和MySQL數(shù)據(jù)庫和GIS數(shù)據(jù)庫的連接來響應用戶的業(yè)務請求。各模塊的主要功能介紹如下。

（1）系統(tǒng)管理模塊

對不同權限的用戶進行分組管理，并記錄用戶操作日志和系統(tǒng)操作日志；對某一地區(qū)運營商投入使用的采集終端進行授權，使系統(tǒng)可接收終端上報的采集信息。

（2）基站參數(shù)查詢與管理模塊

該模塊有如下幾個子單元。

圖3 基站工程參數(shù)管理系統(tǒng)功能結構

·小區(qū)工程參數(shù)單元:完成對小區(qū)天線參數(shù)信息（如小區(qū)編號、小區(qū)名稱、頻段、方位角、機械下傾角、電子下傾角、經(jīng)度、緯度、海拔高度、天線掛高、測量日期、終端序號、天線型號）的管理。

·天線信息管理單元:信息化管理基站天線各工程參數(shù)（如經(jīng)度、緯度、海拔、掛高、方位角、機械下傾角等）及相關數(shù)據(jù)（包括新增、修改、刪除、導入、導出）。

·小區(qū)信息管理單元:對小區(qū)信息（包括小區(qū)編號、小區(qū)名稱、省公司、市公司、區(qū)縣公司、頻段、經(jīng)度、緯度）進行管理（包括新增、修改、刪除、導入、導出、定位、閾值跟蹤）。

·手持終端上報查詢單元:管理終端上報勘察數(shù)據(jù)（如上傳時間、采集時間、狀態(tài)、終端編號、勘察原始數(shù)據(jù)）。

·閾值管理單元:完成對小區(qū)閾值信息 （如名稱、描述、閾值、類型、下限、上限）的管理。

·未知小區(qū)查詢單元:完成對未知小區(qū)（未知區(qū)域小區(qū)）的檢索和注冊。

·終端信息單元:完成對終端注冊信息（終端編號、授權用戶、終端注冊時間）的管理（包括新增、修改、刪除、導入、導出）。

·數(shù)據(jù)上傳單元:通過互聯(lián)網(wǎng)途徑上報數(shù)據(jù)（手持終端勘察數(shù)據(jù)和勘察圖片）。

（3）基站報表模塊

該模塊有如下幾個子單元。

·欺騙信息單元:完成對手持終端上報欺騙數(shù)據(jù)（包括重復數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)）的統(tǒng)計，以表格、圖表模式呈現(xiàn)。

·工作量統(tǒng)計單元:完成對手持終端上報增長數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，以表格、圖表模式呈現(xiàn)。

·小區(qū)趨勢單元:完成對指定小區(qū)工程參數(shù)趨勢的分析。

（4）基站空間分析模塊

小區(qū)信息管理中嵌入GIS模塊，完成基站定位、區(qū)域框選查詢以及進一步數(shù)據(jù)分析等。

（5）閾值告警模塊

告警統(tǒng)計單元完成對小區(qū)工程參數(shù)告警（小區(qū)工程參數(shù)與對應小區(qū)閾值比對產(chǎn)生）的統(tǒng)計，以表格、圖表、報告模式呈現(xiàn)。

3 系統(tǒng)開發(fā)

3.1 測量工參數(shù)據(jù)的回傳和入庫

基站管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送有兩種方式:采集終端直接向管理系統(tǒng)發(fā)送短信數(shù)據(jù)和用電腦通過管理系統(tǒng)平臺直接上傳數(shù)據(jù)，具體介紹如下。

（1）短信發(fā)送數(shù)據(jù)

采集終端對各個工參進行測量，測量完畢后將測量到的工參值以短信形式發(fā)送給管理系統(tǒng)。管理系統(tǒng)收到采集終端發(fā)送的短信，對數(shù)據(jù)進行解析，數(shù)據(jù)驗證后將數(shù)據(jù)通過驗證的信息反饋給終端，告知終端數(shù)據(jù)已經(jīng)被接受，同時將數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫，未通過的則不予入庫，但也會給終端提供反饋信息，告知終端傳回的信息錯誤，以使終端能夠得知數(shù)據(jù)存在問題并及時重測工參。

（2）網(wǎng)絡上傳數(shù)據(jù)

用戶可登錄管理系統(tǒng)平臺，將存儲在終端上已測量的數(shù)據(jù)通過電腦上傳給管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行解析，驗證后提供反饋信息給終端，同時將數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫，未通過的則不予入庫，但也會給終端提供反饋信息（電腦上均有提示）；上傳的圖片是直接入庫，無驗證。詳細過程如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)處理方式

上傳管理平臺的數(shù)據(jù)處理具體流程如圖5所示。管理系統(tǒng)平臺對上傳的數(shù)據(jù)進行解析，系統(tǒng)首先判斷數(shù)據(jù)是否通過驗證，當上傳數(shù)據(jù)通過驗證后，系統(tǒng)還需判斷所上傳的數(shù)據(jù)對應的小區(qū)是否存在，若存在該小區(qū)的信息，則對上傳數(shù)據(jù)和小區(qū)告警指標進行比對，此時數(shù)據(jù)若在閾值范圍內(nèi)則將數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫，同時將比對結果反饋給采集終端，以便采集終端及時地進行數(shù)據(jù)的重測或校正。如此完成整個數(shù)據(jù)上報過程。

圖5 上傳管理平臺的數(shù)據(jù)處理流程

3.2 嵌入GIS模塊

由于運營商的基站數(shù)量龐大，基站屬性等信息量也變得很大，單以文字和表格形式展現(xiàn)基站的信息，在查詢、檢索和分析時變得麻煩而且效率不高。如果將基站的屬性同空間信息結合起來，通過電子地圖的形式將基站信息直觀、準確、形象地表達出來，就能有效地提高系統(tǒng)的管理水平。為了實時、直觀地了解基站狀況，方便對基站的管理，該系統(tǒng)嵌入GIS（地理信息系統(tǒng)）模塊。

首先，GIS模塊實現(xiàn)小區(qū)基站的地圖定位，根據(jù)小區(qū)基站的經(jīng)緯度，在電子地圖上描出對應點，除了在地圖上標注出小區(qū)基站的地理信息外，通過點擊該點，還可顯示出傳統(tǒng)的該小區(qū)基站的具體參數(shù)屬性信息。其次，用戶在地圖上框選任意所需查詢的區(qū)域，系統(tǒng)在查詢所發(fā)布的基站數(shù)據(jù)圖層后，將在地圖上顯示所框選的特定區(qū)域內(nèi)所包含的小區(qū)基站信息。最后，根據(jù)基站扇區(qū)和移動用戶在地圖上顯示的具體地理位置，通過判斷移動用戶是否正常通信以及是否位于正確的基站扇區(qū)內(nèi)，判定基站是否運行正常和是否存在小區(qū)內(nèi)障礙物產(chǎn)生的陰影區(qū)。

將數(shù)據(jù)、文本、分析圖集成于統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺，進行空間定位與屬性一體化管理，可以更有效地掌握基站的數(shù)量分布情況，使信息可視化，對問題多發(fā)地區(qū)進行針對性的維護，為基站系統(tǒng)的良好有效運行、健康發(fā)展提供管理上的信息服務，使基站網(wǎng)絡優(yōu)化更加科學化，通過改善基站系統(tǒng)的穩(wěn)定性獲取更好的用戶體驗質(zhì)量，最終達到吸引和穩(wěn)定更多移動用戶的目的。

3.3 告警信息的自動推送

當采集終端將采集到的工參以短信形式傳回基站工程參數(shù)管理系統(tǒng)之后，系統(tǒng)通過短信“貓”接收終端的短信，在解析短信內(nèi)容后，若工參數(shù)據(jù)驗證通過則錄入系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)入庫。若傳回的工參數(shù)據(jù)不符合格式要求，系統(tǒng)會通過短信“貓”自動發(fā)回一條反饋信息指導采集終端進行下一步的操作，同時會在系統(tǒng)頁面的右下角彈出告警消息窗口，方便維護人員及時對告警消息進行處理。將采集終端通過數(shù)據(jù)線連接電腦上傳采集工參信息的過程和上述過程類似，也會在管理系統(tǒng)頁面產(chǎn)生告警消息窗。

若采集終端傳回的工參和之前系統(tǒng)統(tǒng)計的信息對比之后超出了閾值限制范圍，系統(tǒng)會在管理系統(tǒng)頁面的右下角彈出告警消息窗口，以提示維護人員小區(qū)的工參存在異常，這樣可以快速定位工參出現(xiàn)異常的基站，以便有針對性地對異常基站進行維護。基站維護人員通過再次確認基站的工參來判定基站是否出現(xiàn)異常或巡檢員采集的數(shù)據(jù)是否存在問題。

管理系統(tǒng)對用戶組進行分類，對于某些有必要被告知閾值告警信息的用戶組，若終端回傳的某一基站工參數(shù)據(jù)閾值告警次數(shù)超過一定數(shù)量，管理系統(tǒng)則通過短信“貓”自動給這些特定用戶組內(nèi)的用戶發(fā)送告警短消息，這樣可以及時直接地通知運維人員和管理人員，對這類測量數(shù)據(jù)存在問題的基站進行及時維護，以提高管理系統(tǒng)的管理效率。

4 驗證結果

客戶端 （即瀏覽器端）的開發(fā)采用MVC（model/view/controller）模式，MVC模式為交互式系統(tǒng)提供了一個非常優(yōu)秀的開發(fā)模型。MVC模式對類對象的強制分離使系統(tǒng)開發(fā)變得非常靈活，同時又提高了系統(tǒng)設計的可重用性。開發(fā)采用比較流行的Web應用程序開源SSH（Struts+Spring+Hibernate）集成框架，不僅實現(xiàn)了視圖、控制器與模型的徹底分離，而且實現(xiàn)了業(yè)務邏輯層與持久層的分離。無論前端如何變化，模型層只需很少的改動，并且數(shù)據(jù)庫的變化也不會對前端有所影響，大大提高了系統(tǒng)的可復用性。

由于篇幅限制，對于具體模塊不詳細介紹。客戶端的界面效果如圖6所示。

如圖6所示，界面主要顯示采集終端傳回的工參信息短信。上傳時間表示管理系統(tǒng)收到短消息的時間，采集時間是采集終端測量工參的時間。解析狀態(tài)欄有兩種狀態(tài):1（已解析），表示傳回的短信信息通過了驗證；2（重復），表示驗證回傳信息同之前數(shù)據(jù)重復。終端編號即管理系統(tǒng)注冊過的在用終端編號，原始數(shù)據(jù)即采集終端測量的工參信息數(shù)據(jù)，右下角的告警框提示有重復數(shù)據(jù)上傳至管理系統(tǒng)。

結合GIS的基站定位功能界面如圖7所示。系統(tǒng)支持單個基站和多個基站的定位，圖7顯示的即多個基站的定位，點擊某個基站后會彈出該基站的信息框，可通過鼠標滾輪控制地圖顯示的層級，拖動地圖可進行地圖漫游。

該管理系統(tǒng)經(jīng)試運行取得了預期的效果,對運營商的網(wǎng)絡優(yōu)化工作提供了有力的幫助。

5 結束語

圖6 手持終端上報查詢界面

圖7 基站定位界面

基站參數(shù)管理系統(tǒng)適用于現(xiàn)階段基站的管理和維護工作，把基站工程參數(shù)查看、統(tǒng)計分析和各種數(shù)據(jù)庫的輸出結合在一起，通過基站工程參數(shù)的告警推送，不僅有效提高了各基站工參信息的可靠性，也大大提高了通信系統(tǒng)基站管理與維護的效率，同時幫助運營商更好地實現(xiàn)網(wǎng)絡優(yōu)化。在市場競爭日益激烈的今天，對市場的快速反應、高效運作成為市場競爭的核心，該系統(tǒng)對運營商的運營有著重大的意義。

1 魏紅,黃慧根.移動基站設備與維護.北京:人民郵電出版社,2009

2 胡彬,馮軍,朱文海.基于GIS的基站管理信息系統(tǒng)設計及實現(xiàn).浙江測繪,2004(3):16～18

3 沈靜,吳健平.基于 Web Services的Web GIS的設計與應用.遙感技術與應用,2004,19(2):l38～142

4 陳傳波,夏義兵.基于ASP NET技術及3層網(wǎng)絡架構的權限管理系統(tǒng)模型.計算機工程,2003,29(12):101～102

5 李雷孝,劉曉軍,劉利民等.基于SSH整合框架的科研項目管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報 （自然科學版）,2012,33(1):210～214