集群移动通信系统基站远程监视系统

 
哈尔滨工业大学通信技术研究所（王孝　魏守明　潭学治）
　　摘要　在集群移动通信系统中，由于基站通常离控制中心较远，且无人值守，这样就产生了集群基站的远程监测问题。实质是对集群基站的某些参数进行远程的数据采集、处理和传输。文章着重介绍了集群基站远程监测系统的组成和功能。

　　要害词　移动通信系统　基站　数据采集　调制解调器

　　当前在我国及国际上，专用移动通信系统正在向集群化发展，国内对专用网的需求日益迫切。就集群系统本身而言，又分为模拟信令和数字信令，其中数字信令代表了专用移动通信系统的发展趋势，较模拟信令有许多优点。因此，目前数字信令专用通信系统发展更为迅速。集群系统可使许多用户共享相对有限的频率资源，并将系统每个信道的可用时间动态的分配给系统中的每个用户，从而为每个系统用户提供更大限度的可用频率及可用时间，并将系统阻塞减至最小。集群式专用移动通信系统具有信道共用、共用通信覆盖区、提高频率利用率、综合进行话音和数据传输等特点，可以有效地解决专用网发展过程中存在的各种问题，代表了专用移动通信技术发展的方向。

　　但目前就集群系统的应用情况而言，其基站主要分布在距离中心较远的地方，多数处于无人值守状态，无法对其工作状态进行实时监制。为了增强通信系统的有效性和可靠性，通过对集群基站的某些参数进行采集并传输到控制中心，就能够对集群基站的工作状态进行实时监测，及时发现故障，及时排除。本文是针对哈尔滨侨航通信设备有限公司生产的CKT-2000集群移动通信系统的基站，根据实际应用情况，在对集群基站进行分析的基础上，提出系统的一种设计方案。

　　1　确定基站监测量

　　CKT-2000群集群移动通信系统的基站，工作频率范围350-370MHZ。每个信道主要由接收机、激励器、功率放大器、开关电源等四部分组成。通过对它们的分析，可以确定集群基站远程监测系统需要对以下参数进行实时监测，如表1所列。

表1　集群移动通信系统基站参数

接收信号强度指示 模拟量 0-5V，0V时接收信号最强，5V时无接收信号
正向功率测量 模拟量 20W时，功率电压信号为0.43V
40W时，功率电压信号为0.47V
60W时，功率电压信号为0.51V
反向功率测量 模拟量
电源电压 模拟量 典型值+13.8V
载波电平 数字量 发射时为低电平0.8V
未发射时为高电平2.8V
发射使能 数字量 发射时为低电平
未发射时为高电平


　　2　系统设计方案

　　集群基站远程监测系统实质上是一套远程数据采集发送、传输、接收、显示系统。通过对上面列出的6个参数进行采集、传输与处理，并将其送入到工业计算机，以达到对集群基站的工作状态进行实时监测的目的。集群基站远程监测系统主要由数据采集发送单元和数据接收显示单元组成。数据采集单元是对被测量进行采集和处理，并将处理后的数据后的数据进行适当的调制后，通过有线或无线设备发送给数据接收显示单元。数据接收显示单元的任务是将数据采集发送单元送来的调制信号解调后，经由串口通信电路（RS-232）传送给集群移动通信系统控制中心的计算机。这样，就能够对集群基站的工作状态进行实时监测。具体设计是以八信道、单基站为设计环境的。也就是数据采集发送单元可采用8个信道的参数。

　　2.1　数据采集发送单元

　　数据采集发送单元由信号调理、A/D转换电路、数字量通道、调制解调电路等部分组成，以单片机89C51为核心。调理电路采用运算放大器LM3234，A/D转换电路以8通道逐次比较型模数MC1413反向驱动器和74ls244锁存器，调制解调电路选用了英国CML公司的FX429，各元器件之间的译码电路采用了AMD公司的可编程逻辑器件GAL16V8。

　　2.2　数据接收显示单元

　　数据接收显示单元是以单片机89c51为核心，由调制解调电路FX429和串口通信电路（RS232）组成。译码电路也采用GAL16V8。它把数据采集发送单元送来的信号解调后，整理成数字信号，再转换成RS232送给工控机，由工控机显示处理。

　　3　通信协议

　　数据采集发送单元和数据接收显示单元之间的通信帧格式如表2所列。

表2　发送单元和接收单元的通信帧格式

帧头C4D7 信道号 模拟量1 模拟量2
模拟量3 模拟量4 数字量 伴随字


　　其中：信道号0-7，共8个信道；模拟量1为电源电压；模拟量2为正向功率测量电压指示；模拟量3为反向功率测量电压指示；模拟量4为接收信号强度指示；数字量为载波电平出和发射使能一个有12个字节。数据的格式是按照FX429单帧传输的格式定义的，伴随字占用2个字节，可以纠正一位用突发错和2为连续错。它们之间的数据是1200Hz和1800Hz的音频信号，可以用一路话务通路来传送。

　　数据接怍显示内部的通信为标准的RS232接口，采用9600，N，1，1的格式，一帧为8个字节如表3所列。

表3　接收单元和工业计算机的通信帧格式

帧头FFH 信道号 模拟量1 模拟量2
模拟量3 模拟量4 数字量 校验和


　　其中的模拟量和数字量与前述一致，校验和为信道号，模拟量和数字6个字节的异或。工业控制机在接收时检查校验和，发生错误时丢掉该帧数据。

　　4　工控机监测流程分析

　　工控机的作用是把数据接收显示单元送来的数据（格式见表3）进行显示、记录并可超限报警，还可以查询以往记录，编程语言Delphi4.0。在集群基站的监测系统中，通信是实现两端设备交换数据的主要手段，而Windows以其多任务、事件驱动和高级的用户图形界面（GUI）等特点受到广泛的应用，所以Windows环境下数据采集通信程序的设计成为一个要害问题。在Windows环境下实现通信的一个简便方法就是利用Windows中以提供驱动程序支持的串行口进行通信，即调用Windows应用程序接口（API）函数便可实现上述功能，但其使用起来复杂繁琐，程序代码多。实现串口通信更简单的方法是利用Delphi4.0中所提供的通信控件，Delphi4.0是开发Windows应用程序的重要工具，虽然Delphi4.0不能直接对硬件进行控制，但通过Delphi4.0自带的TComportDriverWST1控件便可以完成串口通信任务。