一种基于科斯塔斯环路的无线电网实时通信监控系统的研究

尚明柱++季延成

摘要：文章通过建立科斯塔斯环的Z域模型，总结了Z模型下各个环路的各种指标信息及变量关系，推演出基于科斯塔斯环的无线电网多信道自组织分组系统，进而衍生出基于此的实施通信监控的系统研究，他是一种多元化，新型的自适应系统，能够自动寻找端点，自动适应无线电网络的拓扑变化，进而达成最佳控制的新型通信监控系统网络。

关键词：科斯塔斯环、无线电网、实时通信监控系统

A study of real time wireless power communication monitoring system based on the Costas loop

Abstract： This article through the establishment of Z domain model Costas loop， summarizes the various indicators of information and the relationship between each loop of the Z model， deduce the self-organizing packet radio network Costas loop based on multi channel system， and derive the system of implementation of the communication monitoring based on this， he is a diversified， adaptive the new system， can automatically find the endpoint， automatically adapt to the topology change of the radio network， new communication network monitoring system in order to achieve optimal control.

Key words： Gus Costas ；real-time monitoring system ；wireless communication network

一、科斯塔斯環的模型建立

科斯塔斯环的模型建立如图1所示

科斯塔斯环，是由滤波器及振荡器一次构成，系统以锁相环为基础构建。该模型的建立是基于模拟科斯塔斯环的数字及模拟系统之间的联系所形成。该环具有低通属性，对环路参数的调整有着重要意义的同时，对LPF的作用更是举足轻重。该环路的数字信息处理技术也是简单明了并具有防混叠等特点，见图2

科斯塔斯环的相位模型，依据各个环路数据的变量，将参数寄存器重数据完备，运用基本的数字器件就可以完成锁相功能，如图3

二、科斯塔斯环的参数设计

环路性能的好坏，取决于捕获数据的速度，不火数据的速度取决于捕获数据的方法及快捕时间。通常我们使用如下公式完成

三、基于科斯塔斯环的分组无线电网络（MCSON）

由于科斯塔斯环同无线电网络模型信道有着充分的联通性及可操作性，本节我们进一步讨论基于科斯塔斯环的分组无线电网络，我们用英文缩写MCSON（Multi一ChanneleSlf一OrgagnNetwork）来简称这一系统·

3.1MCSON系统的组成

MCSON系统属于多节点的系统构成组，本实验的系统是由8个节点组成。各个节点的无线电台和数字和多组控制单元构成了该系统的硬件。

数控单元是由并行系列的单片机、键盘、显示器、串行接口、统控逻辑等组成。

良好的衰落性是保证本系统顺利运行的基础。系统中使用的波形传输方式，是日本eis公司出品的最高频段的全感控制单元，该控制单元实现了系统在物理层，链路层及简单用户层面的无缝衔接。

3.2实验系统中的格式

根据科斯塔斯环在MCSoN系统中的应用环境和采用的网络协议，我们采用分层式帧结构，以便解决漏检和重复、概率偏差等事件的发生概率及矛盾冲突。

在信道中，帧同步的正确率相比于以往，大大提高至99%，漏帧情况也减弱至CRC校检的最小值，错误比率降至10。

在扩散代码的可操作逻辑便捷性过程中，我们实时编辑该代码的编码和译码，这在32位系统中得到了充分的展现。

3.3应答及重传协议

逐行跳达一集端对端的及时应答是MCSON系统中常用的两种方式。在任意节点和另一数据节点对接分组时，就可收到在驻留节点上的停顿信号。停顿信号在网络中传输是依照对应组选的方式匹配进行的。我们测试该时间节点在2～5秒之间，如果在3次实验过后，依然未收到任意一组的回响数据，咋该分组数据被抹去，ETE分组回到源节点，继续测试。

3.4网络控制程序

上述协议、网络管理系统、多数据通路的自组织算法及程序外围硬件回路控制等，控制程序占据着大部分的字节量。主要包括帧同步、帧数据库、系统测试调节模块、监控模块、系统集成模块、调制解调模块、CPU矩阵模块、OCR接口模块及DTE执行分解模块。网络管理模块中，包含了多种网络制定，收发信道切换管理模块、定时模块等。

3.5网络实验结果

在为期一个月的实验过程中，我们跟踪了各个节点控制、节点移动、节点数据变化扑捉等情况。通过改变无线电台的天线触头，来改变节点之间的通信距离，进而导致系统工作的某个信道上一直处于发送状态，处理了该模拟信道被干扰或已处于拥塞的状态.

试验表明MCSON实验系统是一种能自动检测实时通信系统的自动探测拓扑信息、动态跟踪、自动改变信道、形成最佳路由、完成网络管理、有效数据传输的新型通信网络.

以全分布式的构建模式使其具有较强的抗毁抗干扰能力。具体地讲它实现了

3.5.1自动组网功能

自动寻找相邻节点、发现新入网节点或被毁节点；动态跟踪网络拓扑变化，；多信道共用；自动网络管理.

3.5.2数据传输功能.

采用分组交换的方式，以CSMA协议和单线传输协议为基础.网络中任意两点之间进行数据传输为传输方式，用网络终端上的键盘输入为数据流程.

3.5.3自动拨号电话

以拨号的方式自动通话.电话通信不占用数据信道，通信结束后双方自动恢复到数据通信状态.

总之，通过试验，验证了基于科斯塔斯环路的无线电网网络确实能提供设计实时通信监控系统，并正确地体现了设计思想.

四、实时监控系统指标体系的研究

1. 网络原理

无线电网络通信，通常是指蜂窝式移动通信，区别于传统的有线通信网络，这种通信方式的终端用户和网络间的连接方式是无线的。子系统负责系统的呼叫控制，承担了移动用户业务管理数据与移动性管理、安全性管理的数据库功能.

2.性能监控指标的选取

2.1实时性能监控指标选取总体原则和方法

实时主动性能监控指标选取总体原则是：“面向網络安全、面向客户感知、面向市场”。意味着监控的指标应能代表网络的运行状态；从客户对业务质量感知角度感知客户的量化进行监控；为市场发展提供网络建设提供决策依据。

2.2设备指标选取实例

联通目前有中兴、华为、诺基亚等三种交换机型，现由于系统接通率，导致各厂家不一致，导致无法统一.

五、监控系统算法设计

监控系统算法设计原则

监控的实时性能指标的波动特征是无线电王实时监控系统的研究和设计算法时的首要因素，也是在指标波动特性区分.时间空间轴统计的特性.

具体的性能指标分类如下：

类别一：指标波动与时间无关，如波动幅度很大、规律不明显的交换机指标。

类别二：依据时间轴单向递增或递减，如磁盘利用率。

类别三：随周期性变化不大的周期性指标。如多年来的网络优化努力的各种系统接通率指标。

类别四：指标波动与时间轴相关指标，指标值随时间变化呈规律性波动。例如接线员话务量，在一天内各时段呈现周期性的时间规律变化，但正常情况下每天全天的话务量基本一致。

六、结论

实验结果证明了无线电网实时性能监控系统的实现是可以达到指标的设计要求，仿真结果符合理论分析.拜托了复杂理论电器件的电路设计同时，契合了未来通信业的发展方向.

本文基于对科斯塔斯环路的无线电网的实时通信监控系统的研究，建立了一套适用于实时监控指标的实时监控系统，并且对实时性能的动态基本算法进行深入研究，提出了指标轴与时间轴的进趋式数学模型和算法.对实时性能指标的全面研究同时，完成了警告性的规模化，接口数据的指标化.实时性能监控系统，实现了移动通信网络的指标异常波动实时监控的同时，生成基线等完善数据，生成性能告警，辅助网络优化工作开展的基础上，完成了网络优化模式，从“用户被动投诉”向“性能主动优化”的转变，提高了无线电网实时通信监控系统的研究

参考文献：

[1]周炳琨激光原理北京：国防工业出版社， 2004， 13

[2]R. E. Best. 锁相环设计、仿真与应用（李永明等译）北京：清华大学出版社， 2007， 33

[3]郁道银，谈恒英. 工程光学，北京：清华大学出版社， 2005， 306

[4]时间序列分析预测与控制北京：中国统计出版社

[5]吕林涛，王鹏，李军怀，吕晖，张景基于时间序列的趋势性分析及其预测算法研究，计算机工程与应用

作者简介：

尚明柱？1977年12月？？黑龙江宁安，山东大学博士研究生，主要研究方向：电网监控系统、无线通信等。

季延成 1970年3月 吉林省东丰，山东大学博士研究生，主要研究方向：热能系统、实时通信等。