無線數據傳送在移動基站后備電源中的應用

周衛東

（中國移動通信集團浙江有限公司湖州分公司，浙江 湖州313000）

0 引 言

隨著3G TD－SCDMA移動網絡投入商用，GSM移動通信網絡的不斷擴容，移動基站延伸覆蓋系統也在迅速擴張；在整個基站延伸系統產生的各類故障告警中電源告警占據很大的比例。如果通信電源系統一旦發生故障，通信系統將全部中斷。為了保證通信安全、提高維護效率，對延伸系統電源進行遠程監控已勢在必然。

移動公司對標準基站進行2 M總線環的模擬量監控系統建設投入較大，但對于延伸覆蓋系統一直沒有進行電源遠程監控建設，主要原因在于若按2 M總線環的模擬量監控系統的標準建設，則建設成本過高。

針對以上情況本文提出了基于GSM／GPRS移動基站延伸系統后備電源的監控方案。移動基站延伸系統后備電源監控是將開關電源和UPS的模擬量數據、告警信息和運行狀況等通過RS232串口與監控終端設備通信，通過多路干接點實現告警輸入接口，終端采集設備通過協議解析，將其模擬量數據、告警信息和運行狀況等通過短消息方式，發送到集中監控中心，以實現延伸系統無人值守時的故障告警以及人工派單等功能。

1 延伸系統后備電源監控系統總體設計

1．1 系統總體架構

系統總體結構圖如圖1所示。

圖1 系統原理圖

本方案主要由兩個部分構成：現場監控電源的帶GSM模塊的監控終端和集中監控中心平臺。現場終端完成了對電源數據的采集并發到短消息中心，通過短消息中心匯聚到集中監控平臺；中心平臺采用發送指令方式對監控終端進行遙測遙控，中心平臺也可以通過短信對維修人員進行派單。

1．2 系統總體設計原則

上述移動基站延伸系統后備電源監控方案具有開放性和兼容性，并且有很強的穩定性和強大的處理能力，滿足無人值守的需要，提供標準的對外接口，以方便與其他系統的集成和信息共享，提供完善的存貯、管理方式和強大的數據處理、統計分析功能以及友好、方便的管理、操作維護界面，便于系統維護。

1．3 系統的功能要點

移動基站延伸系統后備電源監控立足于對全地區的室內分布站、直放站、直流遠供站、微波站、綜合接入站點實行“集中監管”。通過短消息方式，將電源告警信息，運行狀況等發送到集中監控中心，以實現系統無人值守的故障告警以及通過智能分析電源告警類別，以短信的方式進行派單等功能。

從管理功能上，監控系統實現的功能：配置管理與配置統計分析、告警監控及故障管理、報表管理與自定義報表、操作管理、定時輪巡、系統自身管理、安全管理、派單管理。

在傳輸機制上，對底端設備的查詢、輪巡和告警傳輸機制都以短消息進行處理，為了保證傳輸的及時性，本方案需求采用基于移動網關的短信開發機制；底端設備的軟件升級采用GPRS進行遠程升級，滿足系統的遠程更新的需求。

1．4 告警信息處理模式

基于短信移動基站延伸系統中心平臺通過移動短信網關與現場終端進行短信通信。由于短信信息長度的限制，所以本系統使用高效的短信通信協議，從而實現所有數據單條短信傳輸，和通過定時間段定量進行輪巡來降低通信的負荷。

1．5 移動基站延伸系統短信通信方式優點

本次設計的系統主要使用以下兩種工作模式：

（1）通過中心管理平臺短信的查詢方式。中心端往現場發送命令信息，當現場數據采集終端接收指令，并處理指令，處理完畢后，發送相對應的應答信息至中心管理端，完成對所管轄區域所有（或指定的某個站）現場數據采集終端的數據采集；

（2）告警信息主動上傳方式。當室內分布站電源出現異常或者其他異常情況時，現場數據采集終端通過短信方式主動將告警數據上傳到中心端。

通過這兩種組合通信方式的優化處理，達到以下幾點優勢：

短信通信的穩定性高，從而大大提高了系統的穩定性。

短信通信的可靠性高，SMS屬于第一代的無線數據服務，以簡單方便的使用功能，在內容和應用方面存在可靠技術標準。

中心平臺使用移動短信網關與現場終端進行短信通信，使用socket控制短信的收發，加快了平臺的處理速度；由于收發短信即時完成，不會一直占用基站信道，只用了較少的基站主業務資源，完成對延伸系統相關參數設置和告警上傳。

2 系統硬件結構

系統由微控制器STM32，GPRS模塊電路，電源模塊，RS232通訊模塊，干接點輸入檢測模塊，數據存儲模塊組成。

本系統的設計采用華為公司生產的EM310作為GSM無線傳輸模塊。EM310是一款兼容型GSM／GPRS通信模塊，硬件兼容MC55，廣泛用于遠程數據采集、遠程測試、無線POS機等領域。EM310模塊內嵌TCP／IP協議棧，可以有效縮短產品上市時間。在價格敏感的終端上使用該模塊可有效降低終端制造成本。

串口部分采用貼片封裝的MAX202E。MAX202器件是專為RS－232和V．28通信接口設計的收發器，尤其是±12 V供壓無法實現的情況。MAX202板載的電荷泵將＋5 V的輸入電壓轉換為RS－232協議所要求的±10 V輸出電平。MAX202發送器和接收器的數據傳輸速率達120 kbps，完全符合EIA／TIA－232E和CCITT V．28的規格。只要根據EIA／TIA－232E的規格接入負載，當數據傳輸速率超過120 kbps時，MAX202驅動器仍將保持±5 V的EIA／TIA－232E輸出信號電平。數據存儲EEPROM采用Atmel公司生產AT24C512的位外部數據存儲單元，其存儲容量為64 K字節。

CPU控制芯片選用意法半導體公司生產的STM32。STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex－M3內核。按性能分成兩個不同的系列：STM32F103增強型系列和STM32F101基本型系列。增強型系列時鐘頻率達到72 MHz，是同類產品中性能最高的產品；基本型時鐘頻率為36 MHz，以16位產品的價格得到比16位產品大幅提升的性能，是16位產品用戶的最佳選擇。兩個系列都內置32 K到128 K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設接口的組合。時鐘頻率72 MHz時，從閃存執行代碼，STM32功耗36 mA，是32位市場上功耗最低的產品，相當于0．5 mA／MHz。

電源模塊在系統中也很重要，因為GPRS模塊在工作時突發耗電電流很大，需要穩壓器件LM2676提供足夠的電能。

3 系統軟件平臺

中心管理端軟件采用模塊化結構，并在軟件開發中運用面向對象的編程方法和多線程編程技術，提高了軟件的可靠性和實時性。中心管理系統軟件采用B／S設計模式，采用多客戶IE方式登入服務器，實現對短信監控平臺的管理與操作；

軟件主要有以下幾部分功能：用戶管理模塊、基站管理模塊、主業務平臺模塊、數據庫管理模塊、數據編碼處理模塊等。

用戶管理模塊：指操作人員的權限、用戶與密碼管理等。

基站管理模塊，主要包括增加、刪除、修改基站，基站編號的修改；基站監控信息監控、巡查、記錄操作等；

數據庫管理：對各種數據信息的導入、導出、查詢、修改、增加、刪除等操作。

數據編碼處理模塊：主要包括本地數據的收發管理，短信的編碼解碼處理。

中心端具有四個服務器：WEB服務器軟件、短信收發服務器軟件、數據庫服務器軟件、系統監控服務器。

5 結束語

利用此系統對基站后備電源數據進行無線傳輸，實現了對延伸覆蓋系統一直沒有進行電源遠程監控的建設。相比而言，此系統具有體積小、結構簡單、成本低廉的特點。經試驗證明，該系統運行良好，傳輸數據穩定。

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