无线通信-干放监控系统软件设计及研究

1、 干放监控系统软件设计及研究The Plan Of The Software Architecture Of The Trunk Amplified Monitoring System andInvestigation(1.江苏科技大学; 2.中船重工集团723研究所倪天权1 陈靖宇2 张玉强1Ni,Tianquan Chen,Jingyu Zhang,Yuqian摘要:干线放大器是移动通信网络的重要组成部分,我们主要论述了干放监控系统的软件结构设计方案。针对通信故障的多样性、复杂性、不确定,提出用本体的概念对通信故障进行知识表示和推理,诊断出相应的故障模式,形成专家诊断体系,以达到对设备进行

2、实时监控。关键词:干线放大器;监控系统;本体中图分类号:TP311.52 文献标识码: AAbstract: Trunk amplifier is a important part of mobile communication network. We mainly discussed the design plan of the software and hardware architecture of the trunk amplified monitoring system. Aimed at the variety, complexity and uncertainty of comm

3、unication failure, we put forward a new method. We use the "ontology" to carry out knowledge expressing and reasoning, and then diagnose the failure patterns,thus we can form the expert diagnose system to real-time monitor the devices.Key words: trunk amplifier;monitoring system;ontology1

4、前言近年来,移动通信技术得到迅猛发展,干线放大器(又称为直放站,以下简称干放作为移动通信网络的重要组成部分,其功能要求越来越高。由于设备的工作性能、稳定性对于通讯系统的可靠性至关重要,一分钟的通信故障也会造成巨大的经济损失。干放是其基本组成部分,其是否正常工作直接影响整个通信系统的工作。所以,必须对干放进行统一的监控和管理,能够迅速而准确的掌握干放的运行状态并设置各种工作参数。本文主要论述了干放与监控系统之间的通讯方法、监控信息的编解码规则,以及监控管理软件的总体结构设计与编程思想。针对通信故障的多样性、复杂性、随机性,进而对干放监控系统的软件设计进一步研究,可以用本体论的思想对问题和任务的理

5、解描述,提高明确性,减少分析代价。同时,本体还可作为监控系统的软件设计的基础,以(半自动方式检查需求和设计的一致性,提高软件可靠性,通过对系统内部各功能模块和它们之间的联系的详细描述提高软件的重用性,建立相应的领域本体(例故障知识库、工程管理知识库等及应用本体,对各种故障进行描述和推理,分析和诊断出相应的故障模式,形成专家诊断体系,以达到对设备进行实时监控,提高干放监控系统的软件效能,保证通信系统可靠性。2 监控系统结构干放网管系统采用分布式拓朴结构,彼此距离较近的一群干放以主从机的方式实现对全部干放设备的远程监控功能。GSM干线放大器和CDMA干线放大器在网管系统中必须彼此兼容。干线放大器的

6、监控模块必须具备备份电源。当市电停电时,备份电源独立连续工作时间不得少于二小时。干放与监控系统采用本地通讯和远程通讯方式,本地通讯直接采用RS-232C 串行口,远程通讯采用无线Modem以短消息的方式进行数据传输,干放网管系统网络拓扑结构如图: 图1 干放网管系统网络拓扑结构图3 监控系统软件结构由于通讯设备的多样化,以及系统要求。该监控系统中包含以下监控协议:(1中国联通广东省公司干线放大器统一监控管理参考通信协议(V1.0(2中国联通GSM直放站综合网络监控管理协议规范(V 1.0(3中国联通CDMA直放站设备统一监控管理规范(V 2.0该监控系统能对多种干放(直放站设备监控,如:移频直

7、放站、选频直放站、宽带直放站、光纤直放站、室内覆盖直放站、伪导频发射机等。根据干放与监管系统之间的距离大小,通讯方式可以选择采用本地通讯和远程通讯两种方式,本地通讯无需对信号进行调制解调,可以采用RS232C串行口直接进行,远程通讯为了保证信息的可靠传输,采用调制解调方法,使用无线Modem以GSM或CDMA短消息的方式进行数据传输。该软件通过本地串口或无线 Modem 与被监控设备进行通信,来实现对被监控设备的查询、设置及告警等操作。软件具备工程管理、设备监控、高级管理三大功能:1.工程管理负责工程文件的创建、编辑工作,以及对工程、设备信息的初始化和读取。2.设备监控可以实现对设备的查询、设

8、置及告警应答。它同时支持三种协议(广东联通干放、中国联通 CDMA 直放站、中国联通 GSM 直放站,详细内容参见协议文本。3.高级管理可以实现对监控设备保留命令的操作,它的命令具有较低的鉴权级别,可以绕过对设备的常规鉴权,从而使工程维护能力更强大。根据上述系统需求,设计软件结构如图2:由于该系统包含多种协议与设备,为了便于开发与维护。将系统分为数个模块(1用户管理模块用户模块包含了操作界面、工程管理、设备管理的所有操作。(2协议模块根据用户要求选择协议,根据协议组织报文并将接受的报文解包。(3通讯模块通讯模块根据要求将报文按照标准短信要求发送,或接受短信。(4串口模块串口模块基于MSCOMM

9、32控件,完成数据包的发送与接受,而不论数据来自何方。依据软件运行要求,软件要能运行在WIN98/2000/XP平台上。开发平台选择Borland C+ Builde6.0作为编程环境。C+Builder是Borland公司继Delphi之后又一成功的产品,她集VB、VC+ 及 Delphi 的优点于一体而深得C语言爱好者的青睐。 C+ Builder的VCL (VCL 的全名是"Visual Component Library",它是一种新一代的Application Framework,以元件化、视觉化为设计的方向非常强大与好用。 图2 软件结构图4 监控系统通讯形式该

10、系统包含多种协议,但基本通讯形式相同。监控中心和干放都是以数据包的形式进交互,一个完整的命令包都是由起使标志单元、命令单元、CRC校验单元、结束标志单元四部分组成。表监控中心和干放信息交互命令包通用格式起始标志单元:1字节长度,表示一个完整数据包(分组起始标志,固定为ASCII字符'X'(0x58;命令单元:由命令控制头和命令体两部分组成。命令控制头包括:协议版本号、总包数、包序号、设备类型、命令编号、主干放编号、从干放编号、应答标志、命令体长度9个字段组成,共12个字节长度。命令体的解析方法和实际长度由控制部分的“命令编号”字段和“命令体长度”确定。校验单元:针对协议中的“命

11、令单元”进行校验(从“命令单元”的第一个字节计算到最后一个字节,采用CCITT推荐的16位的x16+x12+x5+1(0x1021。生成2字节的CRC校验和(低字节在前,高字节在后。结束标志单元:1字节长度,表示一个完整数据包(分组起始标志,固定为ASCII字符'X'(0x58。这三种协议除了命令单元格式不同,其余都相同,可以简化设计。为兼容不同的数据传输方式,使其不仅能够适合于RS232的传输方式,又能够适合短信传输。考虑到目前基于短信方式的监控系统采用的无线Modem可能存在部分不可见字符无法传递的问题,协议中对于非ASCII字符统一采用“2字节拆分规则”,采用“2字节拆分

12、规则”后,协议中定义的数据,转为可见字符。“2字节拆分规则”适用于协议中除起始、结束标志单元和已定义为ASCII码字符外的所有字符,包括校验单元,具体计算时先求出校验值,再采用“2字节拆分规则”处理数据。接收系统在接收到数据后先进行“2字节拆分规则”的反向处理,处理后得到的数据即为协议定义的格式。接受与发送报文分别采用两个缓冲去。根据不同协议报文组装完成后发送到发送缓冲区,由相应GSM或CDMA模块发送。接受到的报文放接受送缓冲区,再按不同协议解包,检查校验码正确后,再经鉴权检查通过,方可确认报文正确。确保了通讯的可靠性。 图3 交互时序图鉴于干放监控系统通信信道的特点,为了保证通讯的可靠性,

13、对一条命令的多包发送或应答特发送方和接收方并不对中间数据包做确认应答,接收方收齐所有数据包后只做一次应答,应答命令控制头的“总包数”和“包序号”相等表示接收成功。如果接收方无法在规定的时间内收齐所有数据包,则向发送方回应“包序号错”,表示本次多包传送失败并结束。命令多包交互时序图如下图3:5 研究及发展项目工程完成后,我们想到根据监控软件的特性如在软件设计需求分析、软件的重用性、软件的可靠性运用本体的思想,同时建立基于本体的故障知识库和专家诊断系统,对各种故障进行描述和推理,分析和诊断出相应的故障模式,更好对设备进行实时监控,提高干放监控系统的软件效能,保证通信系统可靠性。本体论(ontolo

14、gy原是哲学中的概念,研究客观事物存在的本质。本体论研究客观存在,研究不依赖于我们的主观认识而存在的客观事实,同时也承认客观存在本身的表达对应于人 们的认识论,也就是人们的研究主观认知。因此哲学上本体的含义是客观存在并形成表象的根本实体。本体论是一种科学理论,它能描述解释并预测知识的一些元特性。在工程研究中,从知识共享的角度来说,本体论这个名词是对客观存在的概念和关系的描述。按Gruber 的定义,本体是对于"概念化"的明确表达。我们引进本体论的目的是想从学科领域的概念和关系、属性集出发,建立一个便于理解和分析的通信故障知识结构,并在此基础上进行分析来源和原因,构造信息检索

15、引擎,利用本体对信息的描述来检索知识库,提高检索的效率和精度。如建立好诸如的领域本体、应用本体,将会使移动通信技术进一步发展。6 结束语本文主要论述了干放与监控系统之间的通讯方法、监控信息的编解码规则,以及监控管理软件的总体结构设计与编程思想。文章最后提出一些本体概念,利用它的特性,应用在软件设计和工程,建立相应的故障知识库。但这只是大概想法,详细阐述需要进一步研究和大量的工作。参考文献:1.刘佛,李伟生.嵌入式系统在曙光4000A大规模机群监控系统中的应用J.微计算机信息,2005,5:57-582.中国联通GSM直放站综合网络监控管理协议规范3.中国联通CDMA直放站设备统一监控管理规范4

16、.陆汝钤,石纯一,等。面向Agent的常识知识库。中国科学(E2000 30(5:453-4635.Gruber T. Towards Principles for the Design of Ontologies Used for Knowledge Sharing. International Journal of Human-Computer Studies, 1995, 43 (5/6: 907-928作者简介:倪天权(1973-,男,江苏扬州人,硕士研究生. 工程师。研究方向:计算机应用、网格计算, 导师:张再跃(1961-男江苏南京人博士教授江苏科技大学电子信息学院副院长,研究方向

17、:知识表示和知识推理Author brief introduction:Nitian-quan(1973- master engineer Research direction: computer application、the gridE-mail:ntq72356.ZhangZai-yue(1961- doctor Subdecanal of School of Electronics and Information, Jiangsu University of Science and Technology Research direction: knowledge representation and knowledge inference(212003 镇江江苏科技大学电子信息学院倪天权张玉强(225001江苏扬州中船