移動通信基站參數管理系統的研究與實現*

王軍威 ，雒江濤 ,2，黃 晶 ，應良佳 ，鄧志飛

（1.重慶郵電大學通信與信息工程學院 重慶 400065；2.重慶高校通信網測試技術工程研究中心 重慶 400065；3.重慶重郵匯測通信技術有限公司 重慶 401121）

1 引言

隨著通信技術的快速發展，通話質量成為電信運營商與廣大用戶日益關注的焦點，而在移動用戶通話過程中，因基站天線工程參數出現異常導致的話務質量下降是嚴重影響用戶體驗質量（QoE）的重要因素。基站天線的工程參數（以下簡稱工參）如經緯度、海拔高度、掛高、方位角、機械下傾角等都是基站維護、網絡優化中的重要參數。目前，這些參數都采用人工巡查、手工測試、手工記錄、手工錄入等方式完成，測試過程中需同時使用多個測量工具，如GPS定位儀、高度儀（或皮尺）、機械羅盤、坡度測量儀、照相機等。多種測量工具針對不同參數分別進行測量，效率低下，不易攜帶，且測量的數據精準度、真實度難以得到保證。基站工參測量完成后，即使將新測量的工參數據與原來天線設計的參數進行快速對比，快速定位參數是否發生顯著變化也都非常困難，如果要快速分析參數在一定時期內的變化趨勢就更加困難。由于巡檢過程復雜耗時，巡檢員報回網絡優化中心的基站參數有些本身就存在問題，與真實的工參不符，這些錯誤數據對以后的巡檢和維護會造成一定影響。

運營商網絡優化中心希望能有一種新的方式可以采集到準確的工參，同時提高工參采集效率，并能對工參進行集中統計、分析、趨勢預測。本文提出的基站工程參數采集終端及管理系統用于對基站工程參數進行自動、快速、準確的采集。采集終端在采集工參時，緊靠被測試天線的背面中部，巡檢員按測試鍵即可完成工參數據的一鍵采集，采集終端將采集數據通過商用無線網絡以短信方式實時傳送到基站參數管理系統，管理系統進行各種統計、分析、生成報表，預警異常時能實時通過郵件與短信的方式將信息發送給相應權限的工作人員，采集終端接收后臺對異常進行處理，以便進行下一步巡檢和維護工作。參數管理系統與采集終端的搭配使用為運營商的普查、排查、綜合代維等工作提供了有力幫助，提高了工作效率與工作質量，實現了科學的平臺化管理。采集系統網絡架構如圖1所示。

2 系統設計

2.1 系統框架

管理系統采用B/S（瀏覽器/服務器）模式，這種模式統一了客戶端，將系統功能實現的核心部分集中到服務器上，簡化了系統的開發、維護和使用。瀏覽器通過Web服務器同數據庫進行數據交互。

圖1 采集管理系統架構

系統設計采用基于視圖、業務、數據的3層架構，如圖2所示。視圖層為用戶提供一定的操作界面，用戶通過瀏覽器界面可輸入和獲取數據，并根據權限級別有選擇地允許不同的用戶編輯和更新數據；業務層是整個系統的關鍵，負責處理所有用戶的請求，并把處理結果返回給視圖層，視圖層把這些結果以各種方式返回給用戶，以便實現人機交互；數據層負責數據層的定義、維護數據的完整性和安全性，響應中間邏輯層訪問數據的請求，通常是由一些大型的商用服務器實現的。本系統采用輕量級數據庫MySQL，是面向數據服務的。

圖2 系統模型框架

2.2 功能模塊設計

系統的總體功能結構如圖3所示。管理系統按功能區分主要有如下幾個模塊:系統管理模塊、基站參數查詢與管理模塊、基站報表模塊、基站空間分析模塊和閾值告警模塊等。系統通過和MySQL數據庫和GIS數據庫的連接來響應用戶的業務請求。各模塊的主要功能介紹如下。

（1）系統管理模塊

對不同權限的用戶進行分組管理，并記錄用戶操作日志和系統操作日志；對某一地區運營商投入使用的采集終端進行授權，使系統可接收終端上報的采集信息。

（2）基站參數查詢與管理模塊

該模塊有如下幾個子單元。

圖3 基站工程參數管理系統功能結構

·小區工程參數單元:完成對小區天線參數信息（如小區編號、小區名稱、頻段、方位角、機械下傾角、電子下傾角、經度、緯度、海拔高度、天線掛高、測量日期、終端序號、天線型號）的管理。

·天線信息管理單元:信息化管理基站天線各工程參數（如經度、緯度、海拔、掛高、方位角、機械下傾角等）及相關數據（包括新增、修改、刪除、導入、導出）。

·小區信息管理單元:對小區信息（包括小區編號、小區名稱、省公司、市公司、區縣公司、頻段、經度、緯度）進行管理（包括新增、修改、刪除、導入、導出、定位、閾值跟蹤）。

·手持終端上報查詢單元:管理終端上報勘察數據（如上傳時間、采集時間、狀態、終端編號、勘察原始數據）。

·閾值管理單元:完成對小區閾值信息 （如名稱、描述、閾值、類型、下限、上限）的管理。

·未知小區查詢單元:完成對未知小區（未知區域小區）的檢索和注冊。

·終端信息單元:完成對終端注冊信息（終端編號、授權用戶、終端注冊時間）的管理（包括新增、修改、刪除、導入、導出）。

·數據上傳單元:通過互聯網途徑上報數據（手持終端勘察數據和勘察圖片）。

（3）基站報表模塊

該模塊有如下幾個子單元。

·欺騙信息單元:完成對手持終端上報欺騙數據（包括重復數據、異常數據）的統計，以表格、圖表模式呈現。

·工作量統計單元:完成對手持終端上報增長數據的統計，以表格、圖表模式呈現。

·小區趨勢單元:完成對指定小區工程參數趨勢的分析。

（4）基站空間分析模塊

小區信息管理中嵌入GIS模塊，完成基站定位、區域框選查詢以及進一步數據分析等。

（5）閾值告警模塊

告警統計單元完成對小區工程參數告警（小區工程參數與對應小區閾值比對產生）的統計，以表格、圖表、報告模式呈現。

3 系統開發

3.1 測量工參數據的回傳和入庫

基站管理系統的數據傳送有兩種方式:采集終端直接向管理系統發送短信數據和用電腦通過管理系統平臺直接上傳數據，具體介紹如下。

（1）短信發送數據

采集終端對各個工參進行測量，測量完畢后將測量到的工參值以短信形式發送給管理系統。管理系統收到采集終端發送的短信，對數據進行解析，數據驗證后將數據通過驗證的信息反饋給終端，告知終端數據已經被接受，同時將數據錄入數據庫，未通過的則不予入庫，但也會給終端提供反饋信息，告知終端傳回的信息錯誤，以使終端能夠得知數據存在問題并及時重測工參。

（2）網絡上傳數據

用戶可登錄管理系統平臺，將存儲在終端上已測量的數據通過電腦上傳給管理系統，管理系統對數據進行解析，驗證后提供反饋信息給終端，同時將數據錄入數據庫，未通過的則不予入庫，但也會給終端提供反饋信息（電腦上均有提示）；上傳的圖片是直接入庫，無驗證。詳細過程如圖4所示。

圖4 數據處理方式

上傳管理平臺的數據處理具體流程如圖5所示。管理系統平臺對上傳的數據進行解析，系統首先判斷數據是否通過驗證，當上傳數據通過驗證后，系統還需判斷所上傳的數據對應的小區是否存在，若存在該小區的信息，則對上傳數據和小區告警指標進行比對，此時數據若在閾值范圍內則將數據導入數據庫，同時將比對結果反饋給采集終端，以便采集終端及時地進行數據的重測或校正。如此完成整個數據上報過程。

圖5 上傳管理平臺的數據處理流程

3.2 嵌入GIS模塊

由于運營商的基站數量龐大，基站屬性等信息量也變得很大，單以文字和表格形式展現基站的信息，在查詢、檢索和分析時變得麻煩而且效率不高。如果將基站的屬性同空間信息結合起來，通過電子地圖的形式將基站信息直觀、準確、形象地表達出來，就能有效地提高系統的管理水平。為了實時、直觀地了解基站狀況，方便對基站的管理，該系統嵌入GIS（地理信息系統）模塊。

首先，GIS模塊實現小區基站的地圖定位，根據小區基站的經緯度，在電子地圖上描出對應點，除了在地圖上標注出小區基站的地理信息外，通過點擊該點，還可顯示出傳統的該小區基站的具體參數屬性信息。其次，用戶在地圖上框選任意所需查詢的區域，系統在查詢所發布的基站數據圖層后，將在地圖上顯示所框選的特定區域內所包含的小區基站信息。最后，根據基站扇區和移動用戶在地圖上顯示的具體地理位置，通過判斷移動用戶是否正常通信以及是否位于正確的基站扇區內，判定基站是否運行正常和是否存在小區內障礙物產生的陰影區。

將數據、文本、分析圖集成于統一的系統平臺，進行空間定位與屬性一體化管理，可以更有效地掌握基站的數量分布情況，使信息可視化，對問題多發地區進行針對性的維護，為基站系統的良好有效運行、健康發展提供管理上的信息服務，使基站網絡優化更加科學化，通過改善基站系統的穩定性獲取更好的用戶體驗質量，最終達到吸引和穩定更多移動用戶的目的。

3.3 告警信息的自動推送

當采集終端將采集到的工參以短信形式傳回基站工程參數管理系統之后，系統通過短信“貓”接收終端的短信，在解析短信內容后，若工參數據驗證通過則錄入系統，將數據入庫。若傳回的工參數據不符合格式要求，系統會通過短信“貓”自動發回一條反饋信息指導采集終端進行下一步的操作，同時會在系統頁面的右下角彈出告警消息窗口，方便維護人員及時對告警消息進行處理。將采集終端通過數據線連接電腦上傳采集工參信息的過程和上述過程類似，也會在管理系統頁面產生告警消息窗。

若采集終端傳回的工參和之前系統統計的信息對比之后超出了閾值限制范圍，系統會在管理系統頁面的右下角彈出告警消息窗口，以提示維護人員小區的工參存在異常，這樣可以快速定位工參出現異常的基站，以便有針對性地對異常基站進行維護。基站維護人員通過再次確認基站的工參來判定基站是否出現異常或巡檢員采集的數據是否存在問題。

管理系統對用戶組進行分類，對于某些有必要被告知閾值告警信息的用戶組，若終端回傳的某一基站工參數據閾值告警次數超過一定數量，管理系統則通過短信“貓”自動給這些特定用戶組內的用戶發送告警短消息，這樣可以及時直接地通知運維人員和管理人員，對這類測量數據存在問題的基站進行及時維護，以提高管理系統的管理效率。

4 驗證結果

客戶端 （即瀏覽器端）的開發采用MVC（model/view/controller）模式，MVC模式為交互式系統提供了一個非常優秀的開發模型。MVC模式對類對象的強制分離使系統開發變得非常靈活，同時又提高了系統設計的可重用性。開發采用比較流行的Web應用程序開源SSH（Struts+Spring+Hibernate）集成框架，不僅實現了視圖、控制器與模型的徹底分離，而且實現了業務邏輯層與持久層的分離。無論前端如何變化，模型層只需很少的改動，并且數據庫的變化也不會對前端有所影響，大大提高了系統的可復用性。

由于篇幅限制，對于具體模塊不詳細介紹。客戶端的界面效果如圖6所示。

如圖6所示，界面主要顯示采集終端傳回的工參信息短信。上傳時間表示管理系統收到短消息的時間，采集時間是采集終端測量工參的時間。解析狀態欄有兩種狀態:1（已解析），表示傳回的短信信息通過了驗證；2（重復），表示驗證回傳信息同之前數據重復。終端編號即管理系統注冊過的在用終端編號，原始數據即采集終端測量的工參信息數據，右下角的告警框提示有重復數據上傳至管理系統。

結合GIS的基站定位功能界面如圖7所示。系統支持單個基站和多個基站的定位，圖7顯示的即多個基站的定位，點擊某個基站后會彈出該基站的信息框，可通過鼠標滾輪控制地圖顯示的層級，拖動地圖可進行地圖漫游。

該管理系統經試運行取得了預期的效果,對運營商的網絡優化工作提供了有力的幫助。

5 結束語

圖6 手持終端上報查詢界面

圖7 基站定位界面

基站參數管理系統適用于現階段基站的管理和維護工作，把基站工程參數查看、統計分析和各種數據庫的輸出結合在一起，通過基站工程參數的告警推送，不僅有效提高了各基站工參信息的可靠性，也大大提高了通信系統基站管理與維護的效率，同時幫助運營商更好地實現網絡優化。在市場競爭日益激烈的今天，對市場的快速反應、高效運作成為市場競爭的核心，該系統對運營商的運營有著重大的意義。

1 魏紅,黃慧根.移動基站設備與維護.北京:人民郵電出版社,2009

2 胡彬,馮軍,朱文海.基于GIS的基站管理信息系統設計及實現.浙江測繪,2004(3):16～18

3 沈靜,吳健平.基于 Web Services的Web GIS的設計與應用.遙感技術與應用,2004,19(2):l38～142

4 陳傳波,夏義兵.基于ASP NET技術及3層網絡架構的權限管理系統模型.計算機工程,2003,29(12):101～102

5 李雷孝,劉曉軍,劉利民等.基于SSH整合框架的科研項目管理系統的設計與實現.內蒙古農業大學學報 （自然科學版）,2012,33(1):210～214