基于EDGE的通信基站环境监控单元的设计

董裕艺，陆昕为，黎春强，钟文清

(1.中国移动通信集团广西有限公司梧州分公司，广西梧州543002;2.中国移动通信集团广西有限公司，广西南宁530000)

0 引言

随着中国移动通信业务的发展，基站的分布越来越广，基站正常运转与否直接影响客户的通话质量。移动通信基站环境集中监控对基站的正常运行起着非常重要的作用。我国的通信电源集中监控技术的研究工作始于80年代末，1992年由邮电部设计院和广州市电信局合作研究试验成功的广州长途枢纽楼通信集中监控系统是我国第1个通信电源集中监控系统。1996年邮电部发布的《通信电源和空调集中监控系统技术》(暂行规定)，明确指出通信局(站)电源系统就实现集中监控，逐步实现少人值班和无人值班，并把集中监控列为通信电源系统的一个必不可少的部分。2005年，信息产业部发布了《通信局(站)电源空调及环境集中监控管理系统》［YD/T 1363－2005］，该标准总结了近10年的建设和应用经验，对原暂行规定进行了增加和修订，内容更丰富，要求更明确［1，2］。

1 基站环境集中监控系统的技术现状

1.1 监控系统的功能结构

监控系统采用逐级汇接的结构，一般由现场监控单元、区域监控中心和监控中心构成。

现场监控单元是监控网络最基本的元素，它负责监控对象各种信息的采集和上级控制命令的下达。

区域监控中心通过通信网络收集，处理下属各通信基站监控单元送来的信息，将处理后的信息上送监控中心，同时监控所属区域基站动力设备的运行和基站防盗的告警联动情况。

监控中心是本地网环境集中监控系统的最高级，作为整个系统的神经中枢，它不仅直接监控处理整个本地动力设备的运行，而且还要对监控数据做大量的统计、分析和管理工作，为决策提供依据。

1.2 数据传输方式

现场监控单元与区域监控中心，区域监控中心与监控中心之间是通过通信网络连接的。电信系统为监控系统的组网连接提供传输网络资源有很多，可以利用各种资源混合组网［3］。

中国移动的增强型数据速率GSM演进技术(EDGE)为GPRS到第3代移动通信的过渡性技术方案，该技术采用的是最先进的多时隙操作和8PSK调制分组交换技术，数据传输速率最高理论值能达384 kb/s，能充分利用现有的GSM资源，具有实时在线、按量计费、快捷登录、高速传输、自如切换以及现网城乡覆盖率高等优点。以EDGE为传输方式的监控系统利用现成的TCP/IP协议，在满足无线多媒体应用的带宽需求的基础上节约了网络投资，特别适合中国移动庞大的现网通信基站的一点对多点、多点对多点、突发性大流量数据监控。

各种传输方式的基站监控系统的性能对比如表1所示，其优缺点一览可知。

表1 各种传输方式的基站监控系统性能对比表

2 移动通信基站环境集中监控系统

基于EDGE的基站环境集中监控系统的整体结构如图1所示，环境集中监控器采集各种动力和环境信号，通过EDGE/GPRS网络上传给监控中心，监控中心通过EDGE/GPRS网络向监控器下达各种控制和调节命令。

图1 移动通信基站环境监控系统整体结构图

3 移动通信基站集中监控单元的设计

移动通信基站环境集中环境监控系统监控对象及内容如下:

(1)动力监控功能

监控内容:交流配电屏三相输入电压、三相输出电流、直流配电屏输出总电压、总负载电流以及蓄电池组总电压，每只蓄电池电压，标示电池湿度、每组充、放电电流、空调主机工作电压和电流;

(2)环境监控功能

监控内容:空调主机开/关以及温度风力设定、室内温度、室内湿度、室内烟雾、水浸告警以及门禁告警;

(3)管理功能

监控内容:对基站维护人员巡检管理;

(4)安防监控功能

监控内容:基站门窗墙体的监控、基站内外设备设施(蓄电池、天馈线、空调室外机、汇流排、接地线以及变压器等)的监控、发生盗情时的现场声光告警、图像本地储存并同步将现场图片上传至监控中心。

基于EDGE的环境集中监控器采集各种动力和环境信息，通过EDGE网络上传给监控中心，监控中心通过EDGE网络向监控器下达各种控制和调节命令。

3.1 基站环境集中监控单元的硬件设计

监控单元的硬件原理框图如图2所示，由CPU模块、开关量输入、开关量输出、模拟量输入、EDGE模块、与智能设备的接口、看门狗、存储器扩展、实时时钟和键盘显示模块构成。

①该装置采用TI公司专用型数字信号处理器(DSP)TMS320DM642GDK－600作为控制核心，该DSP芯片是TI公司C6000系列的一款高性能芯片，具有64个32位通用寄存器，可工作在600 MHz时钟速率，每个指令周期可并行运行8条32位指令，其丰富的外围设备接口，最多可处理6路视频采集数据，具有高度的灵活性、快速的数字处理能力以及全新的内部结构，能保证系统的实时性［4］;

②该装置中有16路模拟量采集，可以采集从电压、电流传感器过来的三相电压、电流交流数据，也采集温度湿度传感器的直流数据，同时可以最多采集6路CCD摄像头的视频数据，经过A/D转换后送到DM642处理，其中需要实时上传监控中心的视频图像须通过一定的编码由DSP压缩处理后经EDGE模块发送，可达25帧/s的图像传送速率，实现基站的全天候多方向图像监控，16模拟量通道有冗余，留作备用;

图2 监控单元的硬件结构原理框图

③系统配有16路开关量输入，对烟感、水禁、门禁、墙体、代维工作人员巡检登记等环境量均为开关量，经光电隔离后送入DM642处理;获得烟感、水禁、门窗墙体状态的传感器有多种，使用较为便捷;

④与电源监控器的接口，发电油机与空调均有智能型与非智能型2种，智能设备带有智能接口和通讯协议，非智能设备的监控需要自己加装传感器;

⑤14路开关量输出，用以对设备进行控制;

⑥EDGE模块采用西门子公司高端MC75 EDGE无线通讯模块，MC75支持850/900/1800/1 900 MHz GSM系统，内嵌TCP/IP协议栈有利于简化接口的设计，提供了完整的GSM和EDGE的无线接口，可通过RS232串口与系统相连，并可使用标准的AT命令对MC75进行控制，实现与监控中心的通信［5，6］;

⑦系统还有实时时钟、键盘和显示模块，用于运维人员设定数据，查看设备的运行状态等;

⑧看门狗电路，用以监控装置电源;

⑨存储模块，由DM642自带的EMAC口以及从EMIF口扩展出来的ATA接口外挂硬盘，将接收到的数字图像信号用MPEG4标准编码压缩后将数据以文件的格式存储到本地硬盘，供日后调用。

3.2 基站环境集中监控单元的软件设计

现场监控单元的软件要完成各种数据的采集，根据参数所设的门限值或采集的开关量信息，对越警信号发出告警信息，并向监控中心上报，同时接受监控中心的查询和控制命令，给出查询结果或执行控制命令，软件总体流程如图3所示。

图3 系统软件主流程图

监控终端的系统软件主要包括以下几个部分:

①对芯片的初始化和外围硬件的配置等工作;

②通信部分:这部分分为2个内容，一个是DSP与智能设备之间的通信，主要是协议的转换;另一个重要的通信就是与监控中心之间的通信;

③中断服务程序;

④人机接口程序。

4 结束语

该文充分利用Internet技术和EDGE移动通信技术的发展，开发基于EDGE移动基站环境集中监控系统，以高速数字信号处理器(DSP)TMS320DM642GDK－600为核心，采用EDGE作为通信手段，可同时实现对基站交直流电、温度、湿度、烟感、水浸、火警、门禁、图像监控、代维人员巡检管理、发电油机开关记录等动力量和环境量的实时监控，该系统具有测量精度高、可靠性高和实时性好的优点，在某地级市移动公司的基站大批量应用后取得了到很好社会效益和经济效益，因此该系统有着很好的推广应用前景。

［1］高健.动力环境集中监控系统的应用和发展［J］.电信工程技术与标准化，2006(6)：60－64.

［2］通信局(站)电源空调及环境集中监控管理系统［YD/T 1363－2005］第1部分：系统技术要求［S］.中华人民共和国通信行业技术标准.

［3］彭建伟.移动基站通信动力环境监控系统的改造［J］.通信电源技术，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.