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直放站监控管理软件设计


直放站监控管理软件设计
吴海彬

福州大学机械工程与自动化学院
摘要:直放站是移动通讯网络的重要组成部分,本文主要讨论了直放站监控管理中心的硬件结构、软件总体框架以及数据的 编解码规则等,并给出了 Delphi 编程的部分实例。 关键词:短消息 直放站 监控管理软件 文献标识码:B 中图分类号:TP273

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前言

近年来,移动通讯技术得到迅猛发展,直放站作为移动通讯网络的重要组成部分,使用数量也大大增 加。直放站是手机信号上行和下行的必由之路,其工作性能、稳定性、是否发生异常以及某些技术参数是 否能适时调整是关乎直放站能否正常工作的重要因素,也直接影响手机用户的使用质量。所以,必须对直 放站进行统一的监控和管理,能够迅速而准确的掌握直放站的运行状态并设置各种工作参数。本文详细论 述了直放站与监控管理中心之间的通讯方法、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。

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监控管理系统及其软件的总体架构

在系统组成结构上,直放站监控管理系统采用两级结构,由集中监控管理中心、分布在各直放站的监 测器和各采集点到监控管理中心之间的传输系统三部分组成, 监测器安装在各个直放站, 主要功能有两个, 一是负责采集直放站的运行状态,发送给监控中心,二是接收指令和数据,并执行。监控管理中心既能查 询和设置直放站的有关参数,也能够随时接收发自直放站的告警信息,并进行相应的处理,如判断告警地 点、告警类型及相应的原因、及时通知相关维护管理人员,还可以对告警信息进行统计和分析、设置告警 监控模块的配置信息等。直放站与监控管理中心之间的通讯方式有两种,即本地通讯和远程通讯,分别采 用不同的方法,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,监控管理系统结构框图如图 1 所示。 PC 机及监控管理软件 RS-232C 无线 Modem1 无线 Modem2 移动 通讯 网络 串口扩展板 监控管理中心

无线 Modem 监控模块 远程直放站

监控模块 本地直放站

图1

直放站监控管理系统总体结构

监控管理中心实现对所辖直放站的监控和管理,其硬件构成主要由 PC 机、串口扩展板和无线 Modem 组成。考虑到 PC 机要长期不间断运行,应具有较高的可靠性,建议采用工业控制计算机,并配有 UPS 不 间断电源,以防意外停电等事故的发生。根据所辖直放站数目的多少,确定无线 Modem 的个数。直放站

福建省青年科技人才创新基金资助(编号 2002J016)

与监管中心之间的短消息主要是查询、设置和告警三大类数据,而对于监控管理中心来说,告警信息是被 动和随机的,所以,为了及时处理直放站的告警信息,建议至少用一个无线 Modem 专门负责接收告警短 消息,查询和设置短信息由另外的无线 Modem 完成发送和接收,具体使用无线 Modem 个数的多少,要根 据所辖直放站个数的多少等实际情况而定。 无线 Modem 与 PC 机之间通过串口扩展板进行连接。 监控管理 中心的软件部分主要是 PC 机软件,完成数据的发送、接收、编码、解码以及数据库管理工作,其软件功 能框图如图 2 所示。 用户管理模块 直放站管理模块

数据库管理模块

直放站参数设置模块 直放站参数查询模块 告警处理模块

数 据 编 解 码 处 理 模 块

短消息打包与发送模块 短消息接收模块 本地数据的发送与接收模块

图2

监控管理软件总体结构框图

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监控信息的编码规则

根据直放站与监管中心之间的距离大小,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, 常常采用调制解调方法,使用最广泛的就是用无线 Modem 以短消息的方式进行数据传输。

3.1

短消息编码

为了保证数据正确发送、接收和识别,必须按着一定规则对短消息进行编码。同时,编码过程必须考 虑到对不同厂家提供的多类型、多数量的直放站能够进行集中控制,统一监管,以及对数据包的传送方式、 具体格式、信息构成和长度等各方面制定统一的规则,以保证数据的通用性和兼容性。 短消息发送和接收的格式一般是不一样的,以一 CDMA 无线 Modem 为例,发送短消息的格式为: Send_SMS_Struct { BYTE ID; BYTE Length; BYTE Destation[13]; BYTE CallBack[13]; BYTE Data[Max_Data] } 其中,ID 是一固定的起始标志,占 1 个字节;Length 代表短消息的长度;Destation[13]代表目标无线 Modem 的手机号码,一般为 13 位;Callback[13]是回叫号码,也是 13 位;Data[Max_Data]是发送短信息的 具体内容,也就是后面讲的数据包。

而接收到的短消息格式如下: Receive_SMS_Struct{ Byte ID; Byte Length; Byte destation[13]; Byte Data[Max_data]; } 其中 ID 为固定起始标志;Length 为短消息的长度;destation[13]为发送方手机的电话号码,可以来电 显示;Data[Max_data]是真正的数据包。 而且不论是发送还是接收短信息,一般都以 ASCII 码方式进行编码和解码,也就是说,一个字节(二 位十六进制数)在进行发送之前,先要把每一位转换成相应 ASCII 码(各占一个字节) ,然后组成 ASCII 码串数据包,嵌入到短消息当中,这也叫做二字节拆分原则。如一字节 2B,拆分后变换成 50,66。而接 收方在进行解码的时候,要按照相反的规则进行解码,使数据复原。

3.2

数据包编码

监控管理中心对直放站的操作主要包括参数设置、数据查询、告警处理三大主业务,对于直放站来说, 参数设置和数据查询属于被动应答,要按照监控管理中心发来的命令要求执行相应的动作,而告警处理是 直放站主动以告警命令的形式主动上报给监控管理中心。 参数设置的内容主要包括直放站编号、监控中心查询告警电话、主动告警使能标志、输出功率告警门 限、衰减值等;数据查询内容主要包括直放站的厂家标识、设备类型、主动告警使能标志、功率门限值、 上下行最大增益等;直放站主动告警的内容主要包括电源掉电、本振失锁、过温、自激告警、门禁告警、 电源故障等。上述信息在发送之前,都要按一定规定进行打包处理。一个有效的数据包如图 3 所示,起始 标志占 1 个字节,固定为 0xFE,命令单元由控制头和命令体两部分组成,控制头主要包括命令编号(用于 区分不同命令) 、直放站编号、应答标志和命令体长度等,而命令体的构成是由控制头部分的命令编号和 命令体长度所决定,不同命令的具体格式和内容严格依据“直放站综合管理协议规范”进行。数据包的校 验单元是针对协议中的命令单元进行校验,生成 CRC 校验和,本系统采用 CCITT 推荐的多项式格式。发 送方必须根据命令单元生成 2 字节的 CRC 校验和,同样,接收方收到完整的数据包后,根据命令单元生 成新的 CRC 校验和,如果新 CRC 校验和与收到的校验和相等,则认为该数据包有效,否则向发送方发送 “校验错”的应答。结束标志单元也取一个字节的长度,固定为 0XFE。 起始标志
控制头

命令
命令体

校验

结束标志

图3

数据包格式

4

监控系统的 PC 机软件

PC 机软件是整个直放站监控管理系统的核心,本软件采用可视化编程语言 Delphi 编写,完成的主要 功能有,一,以一定周期查询无线 Modem 内的短消息条数,并逐条读取短消息的内容;二,如果短消息 是告警信息,就直接产生告警提示,并给出直放站主动告警的可能原因并存档,如果是查询信息或参数设 置确认信息(对直放站进行参数设置后,直放站要把设置成功与否的相关信息返回监控管理中心) ,则把 信息进行提取之后,按相应字段插入到数据库表格里,供查询用;三,发送短信,主要包括参数查询短信 和参数设置短信,在软件界面上输入正确的设置信息后,进行确认,软件本身会把一系列信息进行编码, 组成短消息数据包,并按照短消息发送的格式和要求把短信息发送出去;四,本地数据的发送、接收和处 理;五,直放站的管理功能,主要包括增加、删除、修改直放站和直放站组,直放站编号的修改等;六, 辅助管理功能,如操作人员的权限、用户与密码管理等。如图 4 所示是直放站查询窗口,左侧是站组和站

名,右侧是与左侧某一直放站相对应的查询数据结果。

图4

直放站监控软件的查询窗口

由于 Delphi 本身没有提供编写串口程序的专门控件,要实现与无线 Modem 的串行通讯,可以采用以 下方法: 使用 Windows API 函数编写串口通讯程序; 使用微软公司的 MSComm 控件, 一、 二、 装载到 Delphi 中;三、采用 Delphi 的第三方串口控件 SPComm 来实现。由于第三种方案简单易行,调试方便,因此本 软件采用 Spcomm 控件进行串行通讯设计。下面是短信息发送的一段程序: databyte[0]:=2;//协议版本号。 databyte[1]:=1;//总包数。 databyte[2]:=1;//包序号。 databyte[3]:=strtoint(trim(sblx));//设备类型。 databyte[8]:=GlobalFunction.CCITTdec(copy(bh,1,2));//命令编号,占 4 个字节, databyte[7]:=GlobalFunction.CCITTdec(copy(bh,3,2));//转换成十进制数。 databyte[6]:=GlobalFunction.CCITTdec(copy(bh,5,2)); databyte[5]:=GlobalFunction.CCITTdec(copy(bh,7,2)); databyte[9]:=255;//设备编号。 databyte[10]:=0;//应答标志。 databyte[4]:=0X21;//命令字。 databyte[11]:=0; //命令体长度。 kkk:=11;//数据包长度。 GlobalFunction.CCITTcode(databyte);//按 CCITT 格式求校验字。 str1:='X020101'+inttohex(databyte[3],2)+'21'; //要发送数据包得第一子串。 str2:=copy(bh,7,2)+copy(bh,5,2)+copy(bh,3,2)+copy(bh,1,2);//数据包得第二子串。 str3:='FF0000'; //第三子串。 Str4:=inttohex(CRCResult1,2)+inttohex(CRCResult2,2)+'X';//第四子串。 str:=str1+str2+str3+str6;//chr($61)+chr($62)+chr($63)+chr($64)+chr($65)+chr($66);//把所有子串连接。 buf:=@str;//取发送短消息数据包的首地址。 inc(buf);//从第一字节开始。 len:=length(str);//去短消息数据包的长度。 result:=comm1.WriteCommData(buf,len);//利用 Spcomm 控件把数据包发送给无线 Modem。

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结束语

直放站的有效监控和管理是移动通讯网络能否正常运营的基础。本文提出了直放站监控管理系统总体 架构的一种解决方案,并重点阐述了监控中心软件的系统结构,具体介绍了数据的编解码规则,并给出了 PC 机软件的程序设计实例。利用移动通讯网络进行无线数据传输,传输可靠性高,不受时空限制,成本 与维护费用低廉,具有明显的优势,这一技术已经广泛应用到各个领域。

参考文献 1 中国联通 CDMA 直放站综合网络管理协议规范。 2 陈豫龙,何旭洪 编著. Delphi 6 数据库系统开发实例导航,人民邮电出版社,2002 3 宋长舟等,车辆远程监控通讯软件中信息接收的解决方案,微计算机信息,5,2002 4 张军,利用 Delphi 编程实现现场数据采集,微计算机信息,12,2002

Design of Supervising and Control Management Software for Base Station
Wu Haibin School of Mechanical Engineering and Automation, Fuzhou University Abstract: Base Stations are the important parts of the mobile communication nets. This paper mainly discusses the hardware and software structure of supervising and control management center, code and decode method of data, etc.. At last, the program examples by Delphi are introduced. Keywords: SMS Base station supervising and control management software

作者简介:
吴海彬,男,汉族,1973 年生,内蒙古赤峰市人,2002 年 6 月毕业于浙江大学流体传动及控制国家重 点实验室,获博士学位。现在福州大学机械工程与自动化学院任教,主要研究方向:机器人远程监控技术、 嵌入式系统。

Author Introduce
Wu Haibin, Born in 1973, Ph.D., graduated from the State Key Library of Fluid Power Transmission and Control, Zhejiang University in June, 2002. Main Research field: the remote control of robot, embedded system.

通信地址:福建省福州市福州大学机械工程学院机电教研室 邮编:350002 联系电话:0591-3426304 Email: whb_7356@163.com


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