新一代800MHz TETRA無線網絡信號監測與智能分析平臺

【摘 要】提出了基于TETRA手臺和GPS的800MHz TETRA數字集群無線網絡信號監測與智能分析平臺的實現方法，講解了該平臺的資源管理、信號監測、覆蓋分析和通信保障四大網絡優化功能，最后總結了該平臺的成果特點。

【關鍵詞】800MHz 數字集群TETRA GPS 無線網絡信號監測 網絡優化 平臺

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.05.016 中圖分類號：TN929.52 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2016）05-0075-04

引用格式：徐曉東. 新一代800MHz TETRA無線網絡信號監測與智能分析平臺[J]. 移動通信， 2016，40（5）： 75-78.

1 引言

在數字集群通信領域，TETRA技術是目前最主流，也是最為穩定的通信制式，國內外大多數應急通信系統均采用此種制式，中國電信廣東公司運營的廣州800兆數字集群網絡、珠海800兆數字集群網絡都是采用TETRA技術體制進行設計和建設的。由于TETRA技術主設備長期為國外壟斷，特別是空中接口協議棧被基本控制在TETRA設備原廠家，導致TETRA網絡優化評估工具需要依托設備原廠，并且費用非常昂貴，同時也無法根據國內網絡的實際需求進行定制化的設計和完善，文章針對該現狀，設計并研發實現了擁有自主產權的800MHz TETRA無線網絡信號監測與智能分析平臺，該平臺不僅可以在實際生產中使用，也同時獲得了相關軟件著作權。

該平臺集資源管理、信號監測、智能分析和通信保障四大功能于一體。其中，資源管理模塊可實現管理網絡基站等相關資源信息；信號監測模塊利用收集測量空口數據及地理信息，為網絡規劃、擴容、驗證、優化、維護及通信保障等工作提供重要的無線參考信息；覆蓋分析模塊通過各類專題分析從不同專業化角度評估網絡質量；通信保障模塊可根據網絡保障需求進行應急預案的設計和預先設定。目前國內尚無相關功能平臺，該平臺的誕生打破了多年來國外相關產品壟斷的局面，通過平臺可以輕松挖掘和分析各類網絡問題，尤其是智能覆蓋分析模塊，其不僅實現了對國外各類工具采集的監測數據的支持，還通過靈活的數據分析模型實現了“八大分析法”（詳見3.2（1）中介紹），對網絡優化、通信保障關注的需求點進行角度獨到的分析。

2 平臺設計

考慮到平臺的實用性，平臺的功能應包括資源管理、信號監測、智能分析和通信保障四個部分，本文重點介紹兩個模塊：無線信號的實時監測（Monitor）模塊和無線信號的智能分析（Intelligent Analysis）模塊。

實時監測模塊主要是利用800MHz TETRA數字集群手臺和GPS定位設備，采集空中TETRA無線信息和GPS位置信息，通過地理信息系統（GIS，Geographic Information System）將采集點顯示在設備上，同時平臺也可以開展室內打點監測，并及時將測量數據存儲在測量數據庫中。

智能分析模塊主要是通過各類專題分析從不同專業化角度評估網絡質量，支持對地圖進行路測工程文件的各項專題分析，主要包含單站覆蓋、重疊覆蓋、服務小區、最強小區、最好基站、斷站模擬、理想覆蓋和軌跡回放等“八大分析法”功能。

800MHz TETRA無線網絡信號監測與智能分析平臺功能框圖如圖1所示：

功能框圖

3 平臺功能

平臺主要包含資源管理、信號監測、覆蓋分析和通信保障四大功能，考慮到技術復雜度和篇幅所限，現重點講解信號監測和智能分析兩個模塊。

3.1 信號監測

信號監測模塊實現實時與TETRA終端和GPS設備的互動，完成網絡信令的采集與存儲。根據功能劃分，信號監測模塊可細分為信號采集、參數展示、數據展現和數據存儲四個部分。

（1）信號采集

信號采集子模塊具備如下功能：

1）具備TETRA網絡頻率（上行806—821MHz，下行850—866MHz）監測功能；

2）支持TETRA手臺的狀態檢測，意外中斷有提示，重新連接后可以繼續監測；

3）支持連接GPS定位模塊、TETRA網絡制式的監測終端等相關監測模塊，進行全自動網絡質量監測；

4）支持從GPS采集到經緯度、監測里程、監測歷時等信息；

5）支持監測終端PTT主叫呼叫時監測信息的記錄和存儲功能；

6）能夠配置工程文件，保存必要的配置信息、顯示界面等，提供新增、編輯、保存等功能；

7）支持Excel等格式配置數據文件的導入和導出；

8）支持通過數據接口，獲取監測終端采集的空中接口信令和事件，空口信令包括1、2、3層，支持業務高層監測消息；

9）在監測的過程中該模塊同步記錄并保存數據，允許操作人員隨時開始或停止監測，支持暫停監測，暫停數據記錄；

10）支持無GPS設備情況下的打點監測功能，主要用來對室內或無GPS場所的監測；

11）支持工程項目文件的存儲、導入，同時支持兩種監測方法：

◆位置驅動型監測：當GPS位置變化時，信號監測模塊將采集800MHz TETRA數字集群網絡空中接口信令信息，并保存數據，適用于停車不采集數據的情況；

◆時間驅動型監測：當隨著時間推移，信號監測模塊將采集800MHz TETRA數字集群網絡空中接口信令信息，并保存數據，適用于停車連續采集數據的情況。

（2）參數展示

參數展示子模塊主要用來在監測時動態實時顯示相關網絡信息：實時監測時間、車速和基站信息（如基站號、基站名、基站色碼、基站參數屬性等）、基站與監測點的距離（如最近基站、服務基站、相鄰基站等）、GPS定位信息（如經緯度、衛星數量等）、Tx_Power、C1、鄰區編號、信號強度、頻率信息、頻點信息、終端最大發射功率、終端最小接收電平、切換參數（如FRH、FRT、SRH、SRT）等，同時也以滾動的方式顯示臨區信息表。參數展示子模塊工作界面如圖2所示：

（3）數據展現

數據展現子模塊主要功能如下：

1）基于MAPX電子地圖顯示TETRA基站信號地理分布和監測效果，支持地圖縮放及經緯度定位；

2）支持MAPINFO格式地圖和基站數據庫導入功能，導入基站數據表后地圖中的顯示項可自定義勾選；

3）支持分圖層顯示和多層透明疊加功能；

4）支持當前位置在GIS軌跡上的標記，當路線重復時能準確定位當前位置；

5）支持光標所指路測點的必要說明信息以虛浮注釋框的形式自動顯示；

6）支持在監測過程中，實現將監測軌跡上的RSSI場強指標在電子地圖上顯示；

7）支持業務監測的實時信息和結果統計及相關信令類型和信令內容顯示。

數據展現子模塊工作界面如圖3所示：

（4）數據存儲

數據存儲子模塊主要功能如下：

1）監測數據以數據庫或者文件方式進行實時存儲；

2）監測異常中斷時，應能正常存儲和讀取中斷前的監測數據；

3）支持監測中的全部PTT呼叫，實現全過程記錄和存儲；

4）支持在地圖上直接選擇任意監測點對信號監測數據進行顯示。

3.2 智能分析

智能分析模塊除具備基礎數據管理功能（基站資源數據管理、載波頻率數據管理、基站參數設置管理和路測數據管理功能）外，可針對信號監測存儲的數據利用“八大分析法”開展智能分析，并根據需要完成統計報表的輸出。

（1）八大分析法

智能分析模塊通過“八大分析法”（單站覆蓋分析、重疊覆蓋分析、服務小區分析、最強小區分析、最好基站分析、斷站模擬分析、理想覆蓋分析和軌跡回放分析）開展對信號監測數據的深入分析，進而對網絡進行有效評估。

1）單站覆蓋分析：可開展重要基站對某敏感區的覆蓋評估；

2）重疊覆蓋分析：可開展某敏感區覆蓋關注基站的占比分析，實現任意監測點重疊覆蓋層數統計、監測點軌跡顯示和測量值顯示等功能；

3）服務小區分析：實現服務小區監測點場強區間統計、監測點軌跡顯示和任意監測點測量值顯示功能，評估網絡實際服務質量；

4）最強小區分析：實現覆蓋區域信號最強的基站分析功能（不含鄰區，只是包含服務小區）；

5）最好基站分析：實現覆蓋區域信號最強的基站分析功能（包含鄰區信息分析）；

6）斷站模擬分析：可開展重要基站對整網覆蓋貢獻度分析，可開展任意基站災害后風險評估；

7）理想覆蓋分析：可模擬在測試區域中信號最強的小區覆蓋效果；

8）軌跡回放分析：可對信號監測歷史數據在GIS上進行回放，開展信令追蹤工作。

智能分析子模塊工作界面如圖4所示：

通過八個維度的網絡智能評估，可全面掌握TETRA網絡的整體服務能力和提升網絡抗風險能力。該模塊也實現了基站資源分布分析、基站級別分析和基站定位搜索等功能。

（2）數據展現與輸出

智能分析模塊支持對GIS主窗口的地圖進行編輯操作，主要包括地圖的放大、縮小、移動、距離測量、框選、點選、圖層屬性等功能，也包括自動顯示集群基站號（交換機配置號）和集群基站名功能、支持對KML圖層（GoogleEarth）和TAB圖層的導出功能、支持對服務基站網絡覆蓋率統計功能、支持任意路測數據的GoogleEarth地圖導出、支持導出地圖的指定監測點場強值、地圖的指定監測點小區號和地圖的指定監測點標注名等功能。

智能分析模塊可根據用戶指定的工程進行服務小區覆蓋分析統計，自動統計出所有基站的設備清單和網絡覆蓋率，根據給定的模板自動建立一個當前時間的報表文件（Excel格式）。

4 結束語

本文給出了800MHz TETRA無線網絡信號監測和智能分析平臺的實現原理和方法，并結合中國電信廣東公司運營的TETRA網絡實踐工作，講解了如何利用該平臺實現網絡信號的監測、分析和評估等內容。

文章所述平臺整合了800兆數字集群網絡無線信號監測、覆蓋分析、資源分析和通信保障支撐等方面的思想，平臺為筆者全部采用C++語言編寫，運行效率高、使用方便，極大地提高了工作效率，為正確評估網絡安全性提供了尖端武器。

該平臺采用靈活的組件式結構，充分吸取了國外同類系統的長處，結合國內用戶的實際需求和實踐而開發，具備完善的監測、分析和管理功能，是從事800兆數字集群網絡技術和管理工作等的單位需求的理想工具，應用該平臺，網絡工程師無須掌握復雜的TETRA網絡技術就能評估出高水平的TETRA網絡質量評估和網絡保障方案，可有效降低網絡評估成本，提高工作效率，為行業內人士提供了便利。

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